FRP چیست؟/ FRP مخفف چیست؟
برای آن هایی که می پرسند “FRP چیست؟” و یا “FRP مخفف چیست؟” باید گفت که: FRP برگرفته از حروف اولیه یک عبارت انگلیسی “Fiber Reinforced Polymer” می باشد. پلیمر مسلح شده با الیاف یا همان FRP یک محصول مرکب یا کامپوزیت است که از الیاف و ماتریس تشکیل شده است. از الیاف صنعتی مرسوم می توان الیاف کربن، شیشه، آرامید و بازالت را نام برد، ماتریس هم پلیمرهایی مثل اپوکسی، ونیل استر، پلی استر و .. می باشند. هر یک از مواد نامبرده به تنهایی خصوصیات منحصر بفردی دارند، که با قصد تولید محصولی بهتر نسبت به الیاف و رزین به تنهایی با هم ترکیب می شوند. از ترکیب الیاف و پلیمر می توان محصولاتی چون لمینیت و ورق FRP اف آر پی (FRP Laminate)، میلگرد FRP اف آر پی (FRP BAR)، مقاطع FRP اف آر پی (FRP Section) را در کارخانه تولید کرد، همچنین از طریق روش های در محل نیز مانند روش Wet lay-up می توان پلیمر را با الیاف ترکیب کرده تا یک محصول FRP بدست آید. محصولات FRP در موارد متنوعی مصرف شده اند که بارزترین آن ها استفاده در مقاومسازی سازه های بتنی است. انواع FRP وجود دارد که در صفحات زیر می توانید بیشتر با آن ها آشنا بشوید:
مصالح FRP (الیاف کربن، …)
همچنین برای آشنایی با الیاف، ماتریس و روش تولید FRP به روش پالتروژن و Wet lay up صفحات زیر را مطالعه کنید.
ماتریس (پلیمر)
Fibers (الیاف)
کامپوزیت ها
تولید محصولات کامپوزیت با روش Pultrusion
روش نصب FRP
در ادامه همچنین تصاویری از انواع FRP و نصب آن ها بر روی سازه نشان داده شده است:
نصب (نوار FRP، تسمه FRP و یا ورق FRP) روی تیر به منظور مقاوم سازی تیر با FRP
مقاوم سازی سقف بتنی با نوار FRP، تسمه FRP و یا ورق FRP
نصب الیاف FRP بر روی ستون بتنی به منظور مقاوم سازی ستون با الیاف FRP
ماتریس (پلیمر)
شکل 1: نمایی میکروسکوپی از ترکیب الیاف و ماتریس
وظیفه ماتریس در یک مقطع کامپوزیت به هم پیوند زدن الیاف (Fiber) به یکدیگر و نگه داشتن موقعیت آن ها به طور ثابت است به طوری که اجازه حرکت و اعوجاج بین الیاف وجود نداشته باشد. در واقع الیاف متناسب با اقتضای سازه در یک موقعیت خاص آراسته می شوند و سپس توسط ماتریس در جایگاه خود تثبیت می شوند. در شکل 2 آرایش الیاف کربن در دو راستای متعامد نمایش داده شده است این الیاف پیش از ترکیب با ماتریس (پلیمر) به راحتی می توانند تغییر جهت داشته باشند و یا با کمترین نیرویی دچار اعوجاج شوند.
شکل 2: آرایش الیاف در دو راستای متعامد 0 و 90 درجه( یکی از آرایش های مناسب برای مقاوم سازی اعضای سازه ها)
ماتریس های گوناگونی در مارکت وجود دارند. نوع ماتریس از این جهت مورد توجه است که عواملی چون مقاومت در برابر خوردگی ، خاصیت مقاومت الکتریکی و مقاومت در برابر حرارت و آتش سوزی در کامپوزیت را مشخص می کند. ( قابل ذکر است که مشخصات مکانیکی پلیمرها از جمله مقاومت و سختی، از یک دمایی به بعد به شدت افت می کند که این دما را GTT یا دمای انتقال شیشه نام می گذارند.)
از جمله ماتریس های شناخته شده می توان پلی استر، ونیل استر، فنول و اپوکسی را نام برد.
پلی استر از آن جاییکه منجر به تولید کامپوزیتی با تمام خصوصیات مناسب می شود پرکاربردترین ماتریس شناخته می شود. ونیل استر که از زیرگروه های پلی استر غیراشباع می باشد مقاومت بسیار خوبی در مقابل خوردگی از خود نشان می دهد. در محیط های قلیایی همچون بتن، استفاده از این ماتریس بیشتر مرسوم بوده بطوری که در کنار ماتریس اپوکسی از این ماتریس نیز برای تولید میلگردهای FRP استفاده می شود (ماتریس پلی استر در محیط قلیایی عملکرد مناسبی ندارند). همچنین این ماتریس مقاومت خوبی در مقابل ضربه و خستگی دارد.
اپوکسی از طرفی بهترین و مرسوم ترین ماتریس قابل استفاده برای کامپوزیت های با الیاف کربن است. کامپوزیت ساخته شده با ماتریس اپوکسی خصوصیات مکانیکی، مقاومت در برابر خستگی بسیار برتری دارند. همچنین اپوکسی مقاومت خوبی در مقابل حرارت (در حدود 100 درجه سانتی گراد) دارد و در برابر جریان الکتریکی رفتار بسیار مناسبی را نشان می دهد.
فنول در جایی که مقاومت بالایی در برابر حریق مورد انتظار باشد مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله خصوصیات قابل توجه فنول مقاومت حرارتی بالا، تولید دود کمتر، جلوگیری از گسترش آتش در تماس با حریق است.