روش‌های بهسازی ساختمان با الیاف کربن کدامند؟ 

پلیمر تقویت شده با فیبر کربن (CFRP) نوعی مواد کامپوزیتی است که از فیبر کربن و پلیمر تشکیل شده و برای بهسازی ساختمان با الیاف کربن مورد استفاده قرارمی گیرد. 

فیبر کربن استحکام و مقاومت را فراهم می‌کند در حالی که پلیمر به عنوان ماتریس منسجم برای محافظت و نگه داشتن الیاف در کنار هم عمل می‌کند.

CFRP به صورت نوارها، میله‌ها و ورق‌ها با استفاده از تکنیک‌های مختلف تولید مانند سیم‌پیچی رشته‌ای، پالتروژن و فرآیندهای چیدن دستی تولید می‌شوند. 

مواد CFRP دارای استحکام خوب، چگالی کم، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر لرزش، کرنش نهایی بالا، مقاومت در برابر خستگی بالا و هدایت حرارتی پایین هستند و برای تقویت ساختمان بسیار کاربرد دارد. 

ویژگی فیبر کربن یا CFRP

الیاف کربن راه حلی ایده آل برای بسیاری از مشکلات مرتبط با تقویت زیرساخت‌هایی مانند پل‌ها و ساختمان‌ها ارائه می‌دهد. 

استفاده از میلگردهای تقویت‌کننده CFRP در بتن جدید می‌تواند مشکلات احتمالی خوردگی را از بین ببرد و استحکام ساختاری اعضا را به طور قابل‌توجهی افزایش دهد. 

استفاده موثر از پلیمرهای تقویت شده با فیبر کربن می‌تواند به طور قابل توجهی مقاوم‌سازی ساختمان‌ها را افزایش دهد و نیازهای تعمیر و نگهداری را به حداقل برساند. 

الیاف کربن همچنین به عنوان تقویت کننده برای پلاستیک‌های فرسوده و برای تقویت سازه‌های سبک وزن، با استحکام بالا و سختی بالا استفاده شده است. 

الیاف کربن یکی از پرمصرف‌ترین الیاف در صنعت کامپوزیت می‌باشد و این الیاف دارای بالاترین ضریب کشسانی نسبت به الیاف شیشه و کولار هستند. 

در میان مزایای مختلف فیبر کربن، برجسته‌ترین آن استحکام کششی استثنایی آن بر حسب وزن است. 

یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های فیبر کربن نفوذ ناپذیری آن در برابر اشعه ایکس است و به صورت طاقچه‌های پارچه‌ای در بازار عرضه می‌شود و بهسازی ساختمان با الیاف کربن امروزه بسیار معروف شده است. 

الیاف کربن عنصری با چگالی ۲.۲۷ گرم بر سانتی متر مکعب است و دارای اشکال کریستالی متفاوتی است و بیشتر در بهسازی و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. 

رشته‌های فیبر کربن که از الیاف کربن ساخته شده‌اند، بسیار نازک‌تر از موی انسان هستند و قطر آن ها بین ۶ تا ۱۰ میکرون است. 

تاثیر الیاف کربن بر بهسازی ساختمان

در بهسازی ساختمان با الیاف کربن بر پایه پلی اکریلونیتریل، ساختار الیاف از ساختار زنجیره‌ای خطی به ساختار صفحه‌ای در طی اکسیداسیون و تثبیت کربناسیون تغییر می‌کند. 

هنگامی که مرحله تثبیت به درستی انجام شود، استحکام کششی با کربنیزاسیون کششی در محصول نهایی فیبر کربن به شدت افزایش می‌یابد. 

به طور کلی استحکام و آستانه پارگی CFRP به نوع الیاف زیرین، شرایط فرآیند، دمای عملیات حرارتی و وجود عیوب ساختاری در الیاف مربوط می‌شود. 

تاثیر الیاف کربن بر مقاوم سازی ساختمان به علت خواص منحصربه‌فردی است که در ادامه به آنها اشاره می کنیم:

مقاوم در برابر خوردگی 

مقاومت در برابر خوردگی از مهمترین دلایلی است که فیبر کربن برای کنترل خوردگی و بازسازی سازه‌های بتن مسلح استفاده می‌شود. 

استحکام بالا

CFRP نسبت استحکام به وزن بالایی دارد و از این رو الزامات تجهیزات ساختمانی سنگین و سازه‌های نگهدارنده را حذف می‌کند. آماده شدن آن، نیاز به زمان پخت کوتاهی نیاز دارد. بنابراین، برنامه زمان کمتری می‌برد. این امر مدت زمان پروژه و زمان خرابی سازه را تا حد زیادی کاهش می‌دهد و باعث تقویت ساختمان می‌شود. 

حمل و نقل آسان 

به دلیل سبک بودن، قطعات پیش ساخته در CFRP به راحتی قابل حمل و نقل هستند. بنابراین، این امر باعث تشویق ساخت و ساز پیش ساخته، کاهش هزینه نیروی کار نصب در محل و نیازهای سرمایه‌گذاری و بهسازی ساختمان با الیاف کربن می‌شود. 

روش‌های بهسازی ساختمان با الیاف کربن

1. نوارهای CFRP در بهسازی ساختمان با الیاف کربن

تکنیک‌های زیادی برای تقویت ساختمان‌ها مانند ورق‌های CFRP با چسب خارجی و FRP نزدیک به سطح وجود دارد. 

عملکرد روش‌های مقاوم سازی به استحکام چسب مورد استفاده برای اتصال CFRP به سطح بتن و میزان تنش در سطح مشترک بتن و CFRP بستگی دارد. 

بهسازی ساختمان با الیاف کربن آسان‌تر و ارزان‌تر از سازه های فولادی است. الیاف کربن تنها ۲۰ درصد وزن میلگردهای مشابه ساخته شده از فولاد با استحکام بالا را تشکیل می‌دهند، اما حداقل چهار برابر آنها استحکام دارند. 

نسبت استحکام به وزن بالای آن‌ها باعث می‌شود که نوارهای CFRP به راحتی قابل جابجایی باشند و هزینه‌های نصب را نیز کاهش دهند. 

جهت کسب اطلاعات بیشتر : مقاوم سازی با Frp را مطالعه کنید.

2. CFRP Wraps یا پوشش الیاف کربنی

از CFRP Wraps برای بازسازی ستون‌های بنایی و کنترل خوردگی و بازسازی ستون‌های بتن مسلح استفاده می‌شود. همچنین برای ساخت سازه‌های مقاوم در برابر زلزله مورد استفاده قرار می گیرد. 

افزودن ورق‌های CFRP ظرفیت لنگر خمشی نهایی دیوار برشی مقاوم سازی شده را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. 

اما برای اینکه ورق FRP بتواند بارهای محوری زیاد ناشی از لنگر خمشی تحمیل شده به دیوار برشی را تحمل کند، ورق‌های CFRP باید به اندازه کافی در پایه دیوار لنگر قرار داده شوند. 

3. لمینت‌های CFRP

لمینت‌های الیاف کربنی با انبساط حرارتی کم برای تقویت اجزا ساختمان مانند تیرها و دیرک پل‌ها مورد استفاده قرار می گیرند. از CFRP برای تقویت سریعتر، ارزان‌تر و آسان‌تر پل‌های فولادی استفاده می‌شود. 

4. میله‌های CFRP

میلگردهای الیاف کربنی، در ساخت ساختمان‌های جدید، بهسازی ساختمان های قدیمی و تقویت سازه‌های بتنی مسلح با استفاده از تکنیک تقویت‌کننده الیاف کربن نصب شده نزدیک به سطح به کار می روند. 

روش‌های بهسازی ساختمان

امروزه روش های مختلفی برای مقاوم سازی ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرد که از مهمترین آنها می توان به FRP و الیاف کربنی اشاره کرد. انتخاب بهترین روش بهسازی باید توسط متخصصین و کارشناسان مجرب و حرفه ای تشخیص داده شود تا نتیجه مطلوب پس از مقاوم سازی سازه ها حاصل شود. 

شما می‌توانید جهت مشاوره درباره بهسازی ساختمان با الیاف کربن و تقویت ساختمان به وبسایت بیکران سازان رفته و با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

منبع 1

منبع 2