مقاوم‌سازی

مقدمه

بسیاری از سازه‌های بتن آرمة موجود در دنیا در اثر تماس با سولفاتها، کلریدها و سایر عوامل خورنده، دچار آسیب‌های اساسی شده‌اند. این مسئله هزینه‌های زیادی را برای تعمیر، بازسازی و یا تعویض سازه‌های آسیب دیده در سراسر دنیا موجب شده است. این مسئله و عواقب آن گاهی نه تنها به عنوان یک مسالة مهندسی، بلکه به عنوان یک مسالة اجتماعی جدی تلقی شده است. تعمیر و جایگزینی سازه‌های بتنی آسیب‌دیده میلیون‌ها دلار خسارت در دنیا به دنبال داشته است. از مواردی که سازه‌های بتن آرمه به صورت سنتی مورد استفاده قرار می‌گرفته، کاربرد آن در مجاورت آب و نیز در محیط‌های دریایی بوده است.[۷] در محیط‌های ساحلی و دریایی، خاک، آب زیرزمینی و هوا، اکثراً حاوی مقادیر زیادی از نمکها شامل ترکیبات سولفور و کلرید هستند. در یک محیط دریایی نظیر خلیج فارس، شرایط جغرافیایی و آب و هوایی نامناسب، که بسیاری از عوامل خورنده را به دنبال دارد، با درجة حرارت‌های بالا و نیز رطوبت‌های بالا همراه شده که نتیجتاً خوردگی در فولادهای به کار رفته در بتن آرمه کاملاً تشدید می‌شود. در مناطق ساحلی خلیج فارس، در تابستان درجة حرارت از ۲۰ تا ۵۰ درجة سانتیگراد تغییر می‌کند، در حالیکه گاه اختلاف دمای شب و روز، بیش از ۳۰ درجة سانتیگراد متغیر است. این در حالی است که رطوبت نسبی اغلب بالای ۶۰ درصد بوده و بعضاً نزدیک به ۱۰۰ درصد است. به علاوه هوای مجاور تمرکز بالایی از دی‌اکسید گوگرد و ذرات نمک دارد.[۸] به همین جهت است که از منطقة دریایی خلیج فارس به عنوان یکی از مخرب‌ترین محیط‌ها برای بتن در دنیا یاد شده است. در چنین شرایط، ترک‌ها و ریزترک‌های متعددی در اثر انقباض و نیز تغییرات حرارتی و رطوبتی ایجاد شده، که این مسئله به نوبة خود، نفوذ کلریدها و سولفاتهای مهاجم را به داخل بتن تشدید کرده، و شرایط مستعدی برای خوردگی فولاد فراهم می‌آورد.[۹]
ساختار مصالح FRP

مواد FRP از دو جزء اساسی تشکیل می‌شوند؛ فایبر (الیاف) و رزین (مادة چسباننده). فایبرها که اصولاً الاستیک، ترد و بسیار مقاوم هستند، جزء اصلی باربر در مادة FRP محسوب می‌شوند. بسته به نوع فایبر، قطر آن در محدودة۵ تا ۲۵ میکرون می‌باشد. رزین اصولاً به عنوان یک محیط چسباننده عمل می‌کند، که فایبرها را در کنار یکدیگر نگاه می‌دارد. فایبر ممکن است از شیشه، کربن، آرامید باشد که در اینصورت محصولات کامپوزیت مربوطه به ترتیب به نامهای GFRP،CFRP،AFRP شناخته می‌شود.[۱۰]
الیاف شیشه

فایبرهای شیشه در چهار دسته طبقه‌بندی می‌شوند؛

E-Glass: متداول‌ترین الیاف شیشه در بازار با محتوای قلیایی کم، که در صنعت ساختمان به کار می‌رود.
Z-Glass: با مقاومت بالا در مقابل حملةقلیائیها، که در تولید بتن الیافی به کار گرفته می‌شود.
A-Glassمقادیر زیاد قلیایی که امروزه تقریباً از رده خارج شده است.
S-Glass: در تکنولوژی هوا-فضا و تحقیقات فضایی به کار گرفته می‌شود و مقاومت و مدول الاستیسیتة بسیار بالایی دارد.[۱۱]

الیاف کربن

الیاف کربن در دو دسته طبقه‌بندی می‌شوند؛ ۱- الیاف کربنی از نوع PAN در سه نوع مختلف هستند. تیپ I که تردترین آنها با بالاترین مدول الاستیسیته محسوب می‌شود. تیپIIکه مقاوم‌ترین الیاف کربن است؛ و نهایتاً تیپ III که نرمترین نوع الیاف کربنی با مقاومتی بین تیپ Iو IIمی‌باشد. ۲– الیاف با اساس قیری (Pitch-based) که اساساً از تقطیر زغال سنگ بدست می‌آیند. این الیاف از الیافPAN ارزان‌تر بوده و مقاومت و مدول الاستیسیتة کمتری نسبت به آنها دارند. لازم است ذکر شود که الیاف کربن مقاومت بسیار خوبی در مقابل محیط‌های قلیایی و اسیدی داشته و در شرایط سخت محیطی از نظر شیمیایی کاملاً پایدار هستند.[۱۱]
الیاف آرامید

آرامید، یک کلمة اختصاری از آروماتیک پلی‌آمید است. آرامید اساساً الیاف ساختة دست بشر است که برای اولین بار توسط شرکتDuPont در آلمان تحت نام کولار (Kevlar) تولید شد. چهارنوع کولار وجود دارد که از بین آنها کولار ۴۹ برای مسلح کردن بتن، طراحی و تولید شده است.[۱۲]
مقاوم‌سازی سازه‌های بتن آرمه با مواد FRP

مواد مرکب FRP، دامنة وسیعی از کاربردها را برای مقاوم‌سازی سازه‌های بتن‌آرمه در مواردی که تکنیک‌های مرسوم مقاوم‌سازی ممکن است مسئله ساز باشند، به خود اختصاص داده‌اند. برای نمونه، یکی از معمول‌ترین تکنیک‌ها برای بهسازی اجزاء بتن آرمه، استفاده از ورق‌های فولادی است که از بیرون به این اجزاء چسبانده می‌شود. این روش، روشی ساده، مقرون به صرفه و کارا است؛ اما از جهات زیر مسئله ساز است: ۱- زوال چسبندگی بین فولاد و بتن که از خوردگی فولاد ناشی می‌شود. ۲- مشکلات ساخت صفحات فولادی سنگین در کارگاه ساختمان. ۳- نیاز به نصب داربست. ۴- محدودیت طول در انتقال صفحات فولادی به کارگاه ساخت (در مورد مقاوم‌سازی خمشی اجزاء بلند). نوارها یا صفحات می‌توانند جایگزینی برای صفحات فولادی باشند. مواد FRP برخلاف فولاد، تحت تأثیر زوال الکتروشیمیایی قرار نمی‌گیرند و می‌توانند درمقابل خوردگی اسیدها، بازها و نمک‌ها و مواد مهاجم مشابه در دامنة وسیعی از دما مقاومت کنند. در نتیجه نیاز به سیستم‌های حفاظت از خوردگی نمی‌باشد وآماده‌کردن سطوح اعضاء قبل از چسباندن صفحات FRP و نگهداری از آن‌ها بعد از نصب، از صفحات فولادی آسان‌تر است. علاوه بر این، الیاف مسلح‌کننده در FRP می‌توانند در موضع معین و در نسبت حجمی و جهت خاصی درون ماتریس قرارگیرند تا بیش‌ترین کارایی به‌دست آید. مواد حاصله تنها با درصدی از وزن فولاد، مقاومت و سختی بالایی در جهت الیاف دارند. آن‌ها همچنین حمل و نقل آسان‌تری داشته، نیازمند داربست کمتری برای نصب می‌باشند، و می‌توانند برای مکان‌هایی که دارای دسترسی محدود هستند، مورد استفاده قرار گیرند؛ و پس از نصب، بار اضافی قابل‌توجهی را به سازه تحمیل نمی‌کنند.

روش مرسوم دیگر در مقاوم‌سازی اعضای بتن‌آرمه، استفاده از پوشش‌هایی از نوع بتن‌آرمه، بتن پاشیدنی و یا فولاد می‌باشد. این روش تا جایی که مربوط به مقاومت، سختی و شکل پذیری می‌شود، کاملاً مؤثر است؛ اما باعث افزایش ابعاد مقاطع و بار مردة سازه می‌شود. همچنین این شیوه نیازمند عملیات پر دردسر و تخلیة ساکنین است و به صورت بالقوه باعث افزایش نامطلوب سختی اعضای بتن‌آرمه می‌شود. به‌عنوان یک جایگزین، صفحات می‌توانند به دور اجزاء بتن‌آرمه پیچیده شوند و افزایش قابل توجه مقاومت و شکل پذیری را به دنبال داشته باشند؛ بدون آن‌که تغییر FRPزیادی در سختی ایجاد نمایند. یک نکتة مهم در ارتباط با مقاوم‌سازی اعضا با استفادة خارجی از آن است که باید درجة مقاوم‌سازی (نسبت ظرفیت نهایی عضو مقاوم‌شده به ظرفیت نهایی عضو مقاوم نشده) را محدود کنیم تا حداقل سطح ایمنی در حوادثی مانند آتش‌سوزی که منجر به از دست رفتن کارایی می‌شوند، حفظ گردد.[۱۳]
ورقه‌های اف‌آرپی
سازه‌های تقویت شده با ورقه‌های FRP در ایران برج کنترل فرودگاه بین‌المللی قشم
منابع: ویکی پدیا و talagostar . com

[ بازدید : 57 ] [ امتیاز : 0 ] [ نظر شما : ]