آشنائی با FRP

FRP (Fiber Reinforcement polymer ) نوعی ماده کامپوزیت متشکل از دو بخش فیبر یا الیاف تقویتیاست که به وسیله یک ماتریس رزین از جنس پلیمر احاطه شده است. که به دو شکل ورق هایFRP و میلگردهای FRP وجود دارد.

نقش اصلی ماتریس عبارت است از :

·       انتقال برش از فیبر تقویتی به ماده مجاور

·       محافظت از فیبر در شرایط محیطی

·       جلوگیری از خسارات مکانیکی وارد بر الیاف

·       کنترل کمانش موضعی الیاف تحت فشار

به طور کلیFRP  ها براساس فیبر تشکیل دهنده ی آنها به چند دسته زیر تقسیم می شوند:

·         CFRP با الیافی از جنسکربن

·       GFRP  با الیافی از جنسشیشه

·        AFRP با الیافی از جنسآرامید

مزایای استفاده از FRP :

·       وزن کم (چگالی آن در حدود 20% فولاد است .

·       مقاومت در برابر خورندگی

·       نفوذناپذیری مغناطیسی

·       امکان تقویت به صورت خارجی

·       حمل و نقل آسان وسرعت اجرای بالابه دلیل وزن کم

مواد   FRP از دو جزء اساسیتشكیل می‌شوند؛ فایبر (الیاف) و رزین (مادة چسباننده  .  (فایبرها كه اصولاً الاستیك، ترد و بسیار مقاوم هستند، جزءاصلی باربر در مادة FRP محسوب می‌شوند. بسته به نوع فایبر، قطر آن در محدودة5 تا 25میكرون می‌باشد.

رزین اصولاً به عنوان یك محیط چسباننده عمل می‌كند، كهفایبرها را در كنار یكدیگر نگاه می‌دارد. با این وجود، ماتریس‌های با مقاومت كم بهصورت چشمگیر بر خواص مكانیكی كامپوزیت نظیر مدول الاستیسیته و مقاومت نهایی آن اثرنمی‌گذارند. ماتریس (رزین) را می‌توان از مخلوط‌های ترموست و یا ترموپلاستیكانتخاب كرد. ماتریس‌های ترموست با اعمال حرارت سخت شده و دیگر به حالت مایع یاروان در نمی‌آیند؛ در حالیكه رزین‌های ترموپلاستیك را می‌توان با اعمال حرارت،مایع نموده و با اعمال برودت به حالت جامد درآورد. به عنوان رزین‌های ترموست می‌تواناز پلی‌استر، وینیل‌استر و اپوكسی، و به عنوان رزین‌های ترموپلاستیك از پلی‌وینیلكلرید (PVC)، پلی‌اتیلن و پلی پروپیلن (PP)، نام برد .
فایبر ممكن است از شیشه، كربن، آرامید و یا وینیلون باشد كهدر اینصورت محصولات كامپوزیت مربوطه به ترتیب به نامهای GFRP، CFRP،AFRP وVFRP شناخته می‌شود. در ادامه شرح مختصری از بعضی ازفایبرهای متداول ارائه خواهد شد.

1-الیاف شیشه:

فایبرهای شیشه در چهار دسته طبقه‌بندی می‌شوند :

 : E-Glass متداول ترین الیاف شیشه در بازار با محتوای قلیایی كم، كهدر صنعت ساختمان به كار می‌رود، ( با مدول الاستیسیتة، مقاومت نهایی ، و كرنشنهایی ).

  :Z-Glass با مقاومت بالادر مقابل حملة قلیائیها، كه در تولید بتن الیافی به كار گرفته می‌شود.

 :  A-Glass  با مقادیر زیاد قلیایی كه امروزه تقریباً از رده خارج شده است.

: S-Glass كه در تكنولوژی هوا-فضا و تحقیقاتفضایی به كار گرفته می‌شود و مقاومت و مدول الاستیسیتة بسیار بالایی دارد،

2-الیاف كربن:

الیاف كربن در دو دسته طبقه‌بندی می‌شوند:

الیاف كربنی از نوع PAN در سه نوع مختلف هستند. تیپ I كه تردترین آنها با بالاترین مدول الاستیسیته محسوب می‌شود. ( و). تیپ II كه مقاوم‌ترین الیاف كربن است ( و)؛ و نهایتاً تیپ III كه نرمترین نوع الیاف كربنیبا مقاومتی بین تیپ ‌Iو IIمی‌باشد.

الیاف با اساس قیری(Pitch-based) كه اساساً ازتقطیر زغال سنگ بدست می‌آیند. این الیاف از الیافPAN ارزان‌تر بوده ومقاومت و مدول الاستیسیتة كمتری نسبت به آنها دارند ( و).
لازم به ذكر است كه الیاف كربن مقاومت بسیار خوبی در مقابلمحیط های قلیایی و اسیدی داشته و در شرایط سخت محیطی از نظر شیمیایی كاملاً پایدارهستند.

3- الیاف آرامید:

آرامید،یك كلمة اختصاری از آروماتیك پلی‌آمید است[12].آرامیداساساً الیاف ساختة دست ‌بشر است كه برای اولین بار توسط شركت DuPont در آلمان تحت نام كولار (Kevlar)تولید شد.‌‌چهار‌نوع كولار وجود دارد كه از بین آنها كولار49 برای مسلح كردن بتن، طراحی و تولید شده و مشخصات مكانیكی آن بدین قرار است: و.