الیاف شیشه یا GFRP:

الیاف شیشه یکی از انواع الیاف FRP هستند که پس از کاربرد الیاف FRP در مهندسی عمران در دهه ۱۹۷۰، الیاف شیشه ای با چسب های پلی استری ترکیب شدند تا میلگردهای تسلیح کننده مقاوم در برابر خوردگی را تولید کنند. با این وجود در ابتدای امر با توجه به نبود دانش کافی در این زمینه، نگرانی هایی وجود داشت.

تحقیقات زیادی صورت پذیرفت تا ظرفیت های الیاف شیشه یا GFRP و کاربرد آن ها به عنوان مصالح مقاوم برای بهسازی و مقاوم سازی ارزیابی گردد. ایجاد آیین نامه های جدید و در دسترس بودن اطلاعات واقعی، کاربردهای الیاف شیشه را افزایش داده است.

الیاف پلیمری تسلیح کننده شیشه ای GFRP دامنه کاربرد گسترده ای در مهندسی عمران دارند. خواص آن ها به گونه ای است که در مقایسه با مصالح تسلیح کننده دیگر، مزایای بیشتری دارد. یکی از خواص متمایز کننده الیاف شیشه ای مقاومت آن ها در شرایط محیطی دشوار است.

پس از معرفی این الیاف در ابتدا به دلیل کم بودن اطلاعات در مورد خواص مختلف آن از جمله مقاوم بودن در برابر شرایط سخت محیطی، این محصول با استقبال خوبی مواجه نشد. از آن جایی که فولاد می تواند تحت تاثیر خوردگی قرار بگیرد، الیاف شیشه به عنوان جایگزینی برای تسلیح بتن معرفی شدند. میلگردهای GFRP می توانند به عنوان المان های تسلیح داخلی و خارجی مورد استفاده قرار بگیرند. در ادامه کاربردهای الیاف شیشه برای مقاوم سازی را بررسی می کنیم.

تسلیح کننده های خارجی:

نگهداری و بهبود سازه های آسیب دیده، یکی از مهم ترین مشکلات مهندسان عمران در سراسر دنیا است. در بسیاری از موارد مقاوم سازی و تعمیر سازه های بتنی از ساخت یک سازه جدید به صرفه تر است. در سراسر دنیا از الیاف شیشه برای مقاوم سازی سازه های دچار مشکل مانند پل ها، سدهای دریایی، ساختمان هاو سایر اعضای بتنی استفاده می کنند. روش های مختلفی نیز برای استفاده از الیاف شیشه برای بهبود سازه وجود دارد.

استفاده از GFRP به عنوان تسلیح کننده خارجی در طی چند سال اخیر به میزان قابل توجهی افزایش پیدا کرده است. یکی از مهم ترین علل زوال سازه های بتنی زنگ زدگی میلگردهای آن هاست. به دلیل مشکل خوردگی فولاد، مهندسان عمران برای حل مشکل خوردگی به GFRP روی آورده اند. ماهیت میلگردهای فایبرگلاس که باعث می شود دچار خوردگی نشوند، به مهندسان کمک می کند، یکپارچگی سازه های بتنی را بازگردانند. این میلگردها با استفاده از کاشت شیمیایی و یا روش های دیگر در سازه مورد استفاده قرار می گیرند.

در تسلیح خارجی، این الیاف به شکل های مختلف مانند ژاکت، پلیت، روکش و … به سازه اتصال داده می شوند. در کاربردهای مقاوم سازی، پلیمرهای الیافی تسلیح کننده برای محصور کردن بتن، بهبود ظرفیت برشی و مقاومت خمشی اعضای بتنی به کار می روند. GFRP برای تعمیر و مقاوم سازی اعضای بتنی به صورت گسترده ای به کار می رود.

تسلیح کننده های داخلی:

استفاده از الیاف شیشه در مهندسی عمران به مهندسان کمک می کند تا به سازه هایی با کاربری بهتر، ایمنی بالاتر و اقتصادی تر دست پیدا کنند. برخی از کاربردهای میلگردهای GFRP عبارتند از:

• استفاده در بزرگراه ها (پل ها، روگذرها و …)
• استفاده در سازه های دریایی (دیوارهای حائل، سد ها و …)
• سازه های معادن و تونل ها
• زیرساخت های حمل و نقل (ایستگاه های اتوبوس و …)

برای تولید میلگردهای GFRP از فرآیندهای خاصی استفاده می شود. بسیار اهیمت دارد که این میلگردها با استفاده از الیاف تولید شوند تا خواص اتصالی خوبی بین میلگردها و بتن ایجاد شود.

الیاف شیشه به عنوان یکی از موثرترین مصالح برای محصور کردن ستون های بتنی به حساب می آیند. برخی مزایای استفاده از کامپوزیت های GFRP برای محصورکردن ستون ها عبارتند از:

• مصالح کامپوزیت می توانند به آسانی برای فرآیند محصور کردن به کار روند.
• میلگردهای فایبرگلاس در شرایط محیطی مختلف در برابر خوردگی مقاوم اند.
• از لحاظ مغناطیسی تاثیری ندارند و در محیط های مغناطیسی اثری ایجاد نمی کنند.

خوردگی احتمالا مهم ترین مشکل در مهندسی عمران است که باعث می شود سازندگان، دولت ها و پیمانکاران مبالغ هنگفتی را برای بازسازی المان های تسلیح کننده سازه های بتنی پرداخت کنند. مزیت مهم استفاده از میلگردهای فایبرگلاس به عنوان تسلیح کننده داخلی این است که به سازه بتنی اجازه می دهد عمر سرویس طولانی مدتی را بدون نیاز به عملیات نگهداری و تعمیر زیادی داشته باشد. برخی از مزایای دیگر میلگردهای فایبرگلاس عبارتند از:

نصب آسان:

میلگردهای فایبرگلاس وزنی معادل یک چهارم میلگردهای فولادی دارند و این مساله به مهندسان کمک می کند در زمان کوتاهتری پروژه را تکمیل کنند.

پایداری محیطی:

میلگردهای فایبرگلاس، همان طور که قبلا هم اشاره شد، در برابر خوردگی مقاوم اند، که باعث می شود مهندسان بتوانند سازه های بتنی پایداری در محیط های کلریدی بسازند. به عنوان مثال سازه های دریایی باید با میلگردهای GFRP ساخته شوند.

نارسنایی الکتریکی و گرمایی:

از آن جایی که در میلگردهای GFRP فلزی به کار نرفته است، آن ها نارسانای گرما و الکتریسیته هستند. این ویژگی باعث می شود میلگردهای فایبرگلاس برای سازه های حساس مانند بخش های تحقیقاتی، پزشکی، نیروگاه ها و … مناسب باشند.

هزینه تمام شده کمتر:

هزینه اولیه تسلیح بتن با میلگردهای GFRP می تواند نسبتا بالا باشد. با این حال توانایی مقاومت این میلگردها در محیط های خشن باعث می شود این میلگردها هزینه تمام شده کمتری داشته باشند.

برخلاف میلگردهای فولادی، میلگردهای GFRP پس از تولید نمی توانند تغییر شکل داده شوند. خم های مختلف تنها در طی فرآیند تولید می توانند ایجاد شوند. زمانی که بحث هزینه و پایداری مطرح می شود، کامپوزیت های فایبرگلاس می توانند به عنوان مصالحی مناسب برای استفاده در شرایط محیطی در نظر گرفته شوند. این موضوع یکی از مهم ترین دلایل استفاده گسترده از الیاف فایبرگلاس برای ساخت سازه های جدید و مقاوم سازی سازه های موجود است.

به هر روی الیاف شیشه یا GFRP یکی از انواع الیاف FRP هستند که کاربردهای گوناگونی در صنایع مختلف دارند. در زمینه مهندسی عمران نیز یکی از مهم ترین کاربردهای آن ها استفاده در مقاوم سازی ساختمان ها است. با این حال به علت دخیل بودن عوامل متعدد در انتخاب سیستم مناسب برای مقاوم سازی، به گونه ای که همزمان به کاهش هزینه ها بهترین نتیجه نیز حاصل شود، استفاده از تجربه کارشناسان با تجربه در زمینه مقاوم سازی که با روش های مختلف آشنایی دارند، می تواند بسیار مفید باشد.

مطالعه بیشتر

کاشت میلگرد