مشخصات فنی مصالح FRP موجب شده است که از آنها در مقاوم سازی ساختمان استفاده شود. از مهم ترین مشخصات آن می توان به مقاومت آن در برابر خوردگی اشاره کرد. در واقع، این ویژگی تنها دلیلی است که موجب شده است جای مصالح دیگر را بگیرد. پیش از این روش های دیگری برای مقاوم سازی استفاده می شده است، اما با ویژگی هایی که مصالح FRP دارند جایگزین مصالح سنتی شده اند.

مشخصات فنی مصالح FRP کدامند؟

FRP را پلیمر مسلح شده با الیاف که ترکیبی از الیاف و ماتریس است تعریف می کنند. مصالح استفاده شده در کامپوزیت های FRP شامل الیاف کربن، شیشه، آرامید و بازالت و ماتریس آن هم می تواند رزین اپوکسی، پلی استر یا ونیل استر باشد. هر کدام از این مواد، ویژگی های منحصر به فردی دارند. حاصل ترکیب الیاف و پلیمر محصولاتی مثل لمینیت FRP، میلگرد FRP و مقاطع FRP هستند. از محصولات FRP در موارد زیادی استفاده می شود که بارزترین آن استفاده در مقاوم سازی سازه های بتنی است. مشخصات فنی مصالح FRP با توجه به مواد استفاده شده در کامپوزیت ها با هم متفاوت هستند. این مشخصات در ادامه آورده شده اند.

1- مقاومت FRP در برابر خوردگی

اشاره کردیم که از مهم ترین مشخصات فنی مصالح FRP مقاومت آن در برابر خوردگی است. همین ویژگی آن را برای مقاوم سازی مناسب کرده است. استفاده از این مصالح در سازه های بندری، ساحلی و دریایی و همچنین سازه های مربوط به نفت، پتروشیمی و پالایشگاهی با توجه به همین مشخصه FRP بسیار مرسوم است.  

2- مقاومت کششی مصالح FRP

از دیگر مشخصات فنی مصالح FRP می توان به مقاومت کششی بالای آن اشاره کرد. مقاومت کششی این مصالح از فولاد بیشتر است. این مشخصه FRP را برای استفاده در سازه های بتنی به ویژه سازه های پیش تنیده بتنی بسیار مناسب کرده است. به طور معمول، مقاومت کششی FRP به مقاومت کششی، نسبت حجمی، اندازه و سطح مقطع فایبرهای FRP استفاده شده در آنها وابسته است.

3- مدول الاستیسیته مصالح FRP

مدول الاستیسیته در حد قابل قبولی است که از دیگر مشخصات فنی مصالح FRP محسوب می شود. به دلیل این ویژگی از این مصالح برای مقاوم سازی بتن استفاده می شود.

4- وزن مخصوص مصالح FRP

وزن مخصوص مصالح FRP بسیار کم است و آن را می توان از مشخصات فنی مصالح FRP دانست که به آن توجه زیادی می شود. وزن مخصوص این مصالح از فولاد کمتر است و می توان گفت به عنوان مثال وزن مخصوص کامپوزیت های CFRP یک سوم فولاد است. نسبت مقاومت به وزن در الیاف FRP بالا است که آن را از مزایای آن می دانند و به همین دلیل برای تقویت و مسلح کردن بتن به کار می رود.

5- عایق بودن مصالح FRP

خاصیت عایق بودن مصالح FRP از مشخصات فنی مصالح FRP است. این مصالح از لحاظ مغناطیسی و الکتریکی خنثی هستند و عایق مناسبی به شمار می روند. بتن مسلح با FRP به جای کاربرد آرماتورهای فولادی در بخش هایی از بیمارستان که نسبت به امواج مغناطیسی حساس است و همچنین در مسیرهای هدایتی قطارهای شناور مغناطیسی، باند فرودگاه و مراکز رادار کاربرد زیادی دارد.

6- مقاومت در برابر خستگی مصالح FRP

خستگی خاصیتی است که در مصالح ساختمانی دیده می شود و در نظر گرفتن آن ممکن است به شکست غیر منتظره به ویژه در اجزایی که در معرض سطوح بالایی از بارها و تنش های تناوبی قرار دارند منجر خواهد شد. مقاومت در برابر خستگی از مشخصات فنی مصالح FRP است که در مقایسه با فولاد عالی است. به عنوان مثال برای تنش های کمتر از یک دوم مقاومت نهایی مصالح FRP در اثر خستگی گیسخته نمی شوند، به همین علت برای مقاوم سازی در بتن بسیار مناسب هستند.

7- خزش مصالح FRP

گسیختگی که در اثر خزش ناشی می شود، در همه مصالح ساختمانی وجود دارد. اگر کرنش ناشی از خزش را جزء کوچکی از کرنش الاستیک بدانیم، عملاً مشکلی ایجاد نمی شود. رفتار خزشی مصالح FRP بسیار خوب است و اکثر انواع FRP دچار خزش نمی شوند.

8- چسبندگی مصالح FRP با بتن

چسبندگی از مشخصات فنی مصالح FRP است که موجب شده است برای مسلح کردن بتن از آن استفاده شود. پژوهش ها نشان داده اند که مقاومت چسبندگی این مصالح در مقاوم سازی بتن قابل قبول است.  

لمینیت FRP

لمینیت FRP که به نام ورق FRP نیز شناخته می شود، چند میلی متر ضخامت دارد و در یک یا دو جهت مقاومت بسیار زیادی از خود نشان می دهد. این لمینیت ها با سیستم های رزین مخصوص به سطح بتن یا فولاد چسبانده می شوند. با چسباندن نوارهای کربنی روی سطح بیرونی اعضای ساختمان موجب بالا رفتن مقاوت برشی و خمشی آنها خواهد شد.

به طور معمول، لمینیت FRP برای مقاوم سازی و بالا رفتن مقاومت سازه های بتن مسلح و پیش تنیده استفاده می شود. این لمینیت ها موجب بالا رفتن سختی و مقاومت اعضای ساختمان می شوند و از ترک خوردگی در قسمت پلاستیک اعضا جلوگیری می کنند.

جنس لمینیت FRP بسته به نوع کاربرد آن از جنس صفحه های کربن، شیشه، آرامید و بازالت است. کامپوزیت کربن کاربرد زیادی دارد و در عرض های 5 تا 10 سانتی متری وجود دارد. از آنها به علت مقاومت بالا و وزن کم برای مقاوم سازی اعضای ساختمان استفاده می شود. استفاده از کامپوزیت کربن در مقاوم سازی تیرهای بتنی مسلح تا 170 درصد باربری تیر را افزایش می دهد. همچنین، موجب بالا رفتن سختی و تأخیر در ایجاد ترک در بتن خواهد شد.

کاربرد لمینیت FRP

لمینیت FRP یک جهته برای مقاوم سازی تیرها، ستون ها و عرشه پل ها کاربرد دارد. تعمیر و جایگزینی سازه پل ها هزینه زیادی را در بر دارد و در صورت فراهم بودن شرایط و امکانات زمانی که برای تعمیرات صرف می شود، مشکلات ترافیکی را به دنبال خواهد داشت. به همین دلیل استفاده از لمینیت FRP برای مقاوم سازی پل ها هم هزینه کمتری نسبت به دیگر روش های مقاوم سازی دارد و همچنین، زمان کمتری را برای اجرا نیاز دارد. این لیمنیت ها به دلیل مقاومت زیاد و وزن کم جایگزین ورقه های فولادی شده اند.