کامپوزیتFrp:
بر طبق گزارش اداره فدرال بزرگراه های آمریکا هنگام بررسی پلها از نظر سازه ای به دلیل پوشش کم بتن، طراحی ضعیف، عدم مهارت کافی هنگام اجرا و سایر عوامل همانند شرایط آب و هوایی سبب ایجاد ترک در بتن و خوردگی آرماتورهای فولادی شده است.
پس از سالها مطالعه بر روی خوردگی، FRP به عنوان یک جایگزین خوب آرماتورهای فولادی در بتن پیشنهاد شده اند.
سه نوع میلگرد ( AFRP) , ( CFRP ) , ( GFRP ) از انواع تجاری آن هستند که در صنعت ساختمان کاربرد دارند.
از این مواد به جای آرماتور های فولادی یا کابلهای پیش تنیده در سازه های بتنی پیش تنیده و یا غیر پیش تنیده استفاده می شود. مواد FRP موادی غیر فلزی و مقاوم در برابر خوردگی است که در کنار خواص مهم دیگری همانند مقاومت کششی زیاد آنها را برای استفاده بعنوان آرماتور مناسب می کند.
از آنجایی که FRP ها مصالحی ناهمسانگرد هستند نوع و مقدار فیبر و رزین مورد استفاده، سازگاری فیبر و کنترل کیفیت لازم هنگام ساخت آن نقش اصلی را در بهبود خواص مکانیکی آن دارد.
مزایای Frp:
۱- مقاومت کششی بیشتر از فولاد
۲- یک چهارم وزن آرماتور فولادی
۳- عدم تأثیر در میدانهای مغناطیسی و فرکانس های رادیویی، برای مثال تأثیر روط دستگاه های بیمارستانی
۴- عدم هدایت الکتریکی و حرارتی
لذا به دلیل مزایای بالا به عنوان یک جایگزین مناسب برای آرماتورهای فولادی در سازه های دریایی،سازه پارکینگ ها، عرشه های پل ها، ساخت بزرگراه هایی که بطور زیادی تحت تأثیر عوامل محیطی هستند و در نهایت سازه هایی که در برابر خوردگی و میدانهای مغناطیسی حساسیت زیادی دارند پیشنهاد می کند.
ساختمان نما کامپوزیتی
کامپوزیت پانل:
پانل های ساختمانی ساخته شده با کامپوزیت:
پانل کامپوزیت آلومینیومی :
پانل کامپوزیت آلومینیومی متشکل از لایه هایی از ورق آلومینیومی در بالا و پائین و مواد پلی اتیلنی غیر سمی در مرکز می باشد که ترکیبی از LDPE و L- LDPE دارای کیفیت شکل پذیری بالاست این ماده دارای قابلیت پردازش بسیار آسان ، پایداری شیمیایی و عملکرد مکانیکی فوق العاده می باشد و نقطه ضعفی ندارد . بنابراین پانلها چنانچه در معرض گرما و یا سرمای شدید قرار گیرند مسطح باقی می مانند . هردو سطح با درجات پخت متفاوت توسط روش Coil Coating پوشش داده می شوند .
پانل کامپوزیت فلزی :
موارد مصرف:
۱-نمای بیرونی ساختمانها
۲-بازسازی نمای ساختمانهای قییمی و تغییر دکوراسیون
۳-دکوراسیون دیوارهای داخلی ، سقفها ، حمامها، آشپزخانه ها و تراسها
۴-دکوراسیون داخلی فروشگاهها
۵-تابلوهای تبلیغاتی ، سکوهای نمایش و لوح های اطلاعاتی
۶-مواد صنعتی و مواد مورد مصرف در ماشینها و قایقها
۷-دیوارکوب ها و سقف کوب های تونل ها
ویژگی ها :
پانل‌های ساندویچی ساختمانی:
پانل‌های ساندویچی اصطلاحاً به آن دسته از ساختارهایی اطلاق میشود که از یک هسته مرکزی ضعیف و لایه‌های خارجی قوی تشکیل شده باشد. معمولاً در ساخت این قبیل پانل‌های ساندویچی از کامپوزیت های الیاف شیشه (فایبرگلاس) و اخیراً ازکامپوزیت‌های الیاف طبیعی کمک گرفته میشود.
مزیت‌های پانل‌های ساندویچی برای مصارف ساختمانی:
آنچه پانل‌های ساندویچی را به عنوان گزینه‌های مناسب در ساختمان‌سازی کشورهای جهان مطرح ساخته است به شرح زیر است:
الف) سبکی فوق‌العاده
ب) مقاومت بالا
ج) مقاومت در برابر خوردگی و پوسیدگی
ساخمان نما کامپوزتی
لوله های کامپوزیتی:
یکی از زمینه های عمده استفاده از کامپوزیت ها ، تولید لوله های با اقطار مختلف با استفاده از مواد کامپوزیتی است . لوله های کامپوزیت که متشکل از الیاف شیشه و رزین های ترموست می باشند ساختار محکم ، مقاوم به خوردگی و سبکی را فراهم می کنند که به عنوان جایگزین بسیار مناسبی برای لوله های فلزی و بتونی مطرح می شوند .
عبارات GRP ، GRV ، GREکه در صنعت لوله های کامپوزیتی رواج دارد ، همگی معرف پیکربندی های مختلف لوله های کامپوزیتی هستند که با توجه به ماًموریت مختلف مورد انتظار ، از ساختار مبتنی بر الیاف شیشه به همراه رزین پلی استر ، وینیل استر و یا اپوکسی در آنها استفاده می شود . پلی استرها اغلب برای تولید لوله ها جهت مصارف مختلف از جمله آب شرب ، جمع آوری فاضلاب و پسابهای صنعتی و آبیاری و ….. استفاده می شوند و وینیل استرها مقاومت بیشتری در برابر خوردگی در برابر مایعات خورندگی قوی مانند اسیدها و سفید کننده ها دارند . رزین اپوکسی معمولاً برای لوله هایی با قطر کمتر از۷۵۰ میلمیتر و عمدتاً برای خطوط نفت ، گاز و فشارهای بسیار بالا استفاده می شوند.
لوله های کامپوزیتی از دیدگاه نحوه انتقال سیار حاوی به دو گروه عمده گرانشی و فشاری تقسیم می شوند .
در لوله های گرانشی سیال به وسیله نیروی گرانشی ویا با فشار خیلی کم برای تداوم حرکت ، جابجا می شود و به همین دلیل ویژگی سفتی عامل مهم در طراحی این لوله ها می باشد . جهت قرارگیری الیاف در این لوله ها به شیوه ای است که سفتی لوله در جهت های محیطی و محوری باعث کاهش تغییر شکل های خمشی در مسیر می شود و لوله در برابر نیروهای ناشی از دفن ورفت و آمد روی آن ، مقاومت می نماید . قطر این لوله ها از ۱۰۰ میلیمتر تا ۴۰۰۰ میلمیتر متغییر است و الیاف بیشتر در جهت محیطی قرارداده می شود که برای تحمل فشارهای زیر ۱۶ بار (۶/۱ مگا پاسکال ) مناسب است . این لوله ها در عمق زیاد نسبت به سطح زمین قرار می گیرند و فشار خاک و فشار ترافیکی روی آنها زیاد است . لوله های فاضلاب نمونه ای از لوله های گرانشی می باشند .
از لوله های تولید شده به روشهای الیاف پیچی پیوسته و نا پیوسته جهت تأمین لوله های گرانشی نیز استفاده می گردد هرچند کاربرد اصلی این نوع لوله ها جهت مصارف پر فشار می باشد .
در لوله های فشاری ، حمل سیالات درفشارهای بین ۶۹۰ کیلو پاسکال تا چند مگا پاسکال مد نظر می باشد . عمده مصرف این لوله ها در انتقال آب ، صنایع نفت و گاز و دریایی می باشد . که فراورده های مختلف با فشارهایی در حدود ۱۴ و یا ۳۴ مگا پاسکال انتقال داده می شوند .جهت الیاف در این لوله ها بر اساس میزان فشار طراحی در زوایای مختلفی نسبت به محور لوله صورت می پذیرد .
حوزه های مختلف کاربرد لوله های کامپوزیتی:
-توزیع آب در هر دو حوزه ساختمان و صنعت
-سیستم فاضلاب شهری
-انتقال پسابهای صنعتی
-جمع آوری آبهای سطحی
-انتقال آب دریا و رودخانه ها
-مدخل آبگیری برای سیستم های برجهای خنک کن
-شبکه اطفاء حریق
-خطوط فرایندی برای کارخانه های صنعتی
-شبکه انتقال و توزیع سوخت
-انتقال سیالات خورنده
-شبکه های آبیاری و زهکشی
ویژگیها و مزایای لوله های کامپوزیتی:
لوله های GRP نسبت به لوله های فلزی و بتونی از مزایای خاصی بهره مند هستند که هر مزیتی به واسطه وجود ویژگی خاصی نتیجه می شود . اهم ویژگی های این نوع لوله ها را در موارد ذیل می تواند برشمرد :
۱)مقاومت در برابر خوردگی
۲)کاهش وزن
۳)سطح داخلی صاف و صیقلی
کامپوزیت
سنگ کامپوزیت:
سنگهای کامپوزیتی گرانیتا ( در حال تولید در ۲۵ کشور اروپایی ) ، اختراعی نوین و اروپایی است که جانشینی مناسب برای سنگهای ساختمانی و تزیینی ، سنگ نما ، کفپوشهای بتنی متداول و پیورس ، موزاییک و پله … با مقاومت عالی در برابر بارهای وارده و شرایط اقلیمی ( مطابق برگه های آزمایشگاه مرجع مکانیک خاک ) و با تنوعی بی نظیر در رنگ و طرح های انحصاری و صخره نما ( بیش از ۱۶۰ رنگ ، مطابق سلیقه و نیاز) با قابلیت عایق شدن بر روی دیوار و سبک سازی ساختمان است.
مهمترین موارد کاربرد کامپوزیت:
با توجه به پایداری بسیار زیاد کامپوزیت‌های پایه پلیمری و مقاومت بسیار خوب آنها در محیط‌های خورنده، این کامپوزیتها، کاربردهای وسیعی در صنایع دریایی پیدا کرده‌اند که از آن جمله میتوان به ساخت بدنه قایقها و کشتیها و تاسیسات فراساحلی اشاره داشت. استفاده از کامپوزیتها در این صنعت، حدود ۶۰% صرفهجویی اقتصادی داشته است که علت اصلی آن مربوط به پایداری این مواد است. صنعت ساختمان وصنایع مرتبط باآن پرمصرف‌ترین صنعت برای مواد کامپوزیتی است.ساخت بدنه هواپیما،ساخت پره های توربین بادی و پره های هلی کوپتر وپوشش رادار هواپیما از کاربردهای کامپوزیت در صنعت هوافضا است. این مواد در صنعت نفت وگاز نیز به منظور ترمیم وتقویت سازه های فرسوده و ترمیم لوله های فرسوده نفت و گاز،عایق توربین به کار می روند..(کامپوزیت ها با توجه به ساختار شبکه ای و طولی ای که دارند گرما را فقط در جهت طولی منتقل می کنند و نه عرضی بنابراین به عنوان عایق گرما برای دیواره توربین ها مناسب می باشند.
کامپوزیت ها در ساخت تراورس:
مورد دیگری از کاربرد کامپوزیتها را در صنایع حمل و نقل و بهطور خاص بحث تراورس راه آهن میتوان یافت. در کشور ما سالیانه مقادیر بسیار زیادی تراورس راه آهن تعویض یا بهسازی میگردد و این جدای از هزینه هنگفت بستن خط و تغییر ریلها و زیرسازیهای لازم است. اما اگر همین تراورسها با کامپوزیت تقویت شوند عمر ۷ ساله تراورسها را تا ۳۰ سال میتوان افزایش داد و در ازای پرداخت هزینه اولیه دو یا سه برابر، هزینه تعمیر و تعویض تا ۴ برابر کاهش مییابد و در نهایت صرفه اقتصادی دارد.
تراورسهای کامپوزیتی با داشتن قیمتی معادل قیمت بهترین نوع چوبی آن، از مزایای دیگری نظیر سهولت کاربرد، عمر طولانیتر و خواص مکانیکی بهتر برخوردار هستند که اقتصادی بودن استفاده از آنها را مسلم میسازد. علاوه بر اینها مواد اولیه مورد استفاده برای ساخت این تراورسها اغلب از مواد ارزان هستند که از ضایعات کارخانجات دیگر به دست آمدهاند. این مساله علاوه بر ایجاد یک منبع درآمد برای این کارخانجات منجر به خروج آنها از طیف آلایندههای زیست محیطی و تبدیل به مواد بازیافت شده و مفید میگردد. بهعلت عدم پوسیدگی، استفاده از این تراورسها در مناطق مرطوب به صرفهتر از نوع چوبی آن است.
کامپوزیت در صنعت ساختمان:
همانطور که ملاحظه می شود سقفهای کامپوزیت از برخی سقفهای تیرچه و بلوک سبکتر و از برخی سنگین‌تر هستند بنابراین این تصور که کلیهسقفهای کامپوزیت سبکتر از کلیه سقفهای تیرچه و بلوک و کرومیت هستند غلط است.
محاسن :
۱-عموماً سقفهای کامپوزیت وزنی سبک یا نسبتاً سبک دارند.
۲- سقفهای کامپوزیت سرعت اجرای بالاتری نسبتبه سقفهای با تیرچه بتنی و کرومیت دارند.
۳ – به کاذبکاری نیازی ندارد.
نقاط ضعف احتمالی :
۱- سقف کامپوزیت بدلیل هزینه کاذب کاری سنگین ازعموم سقفهای تیرچه و بلوک و کرومیت هزینه تمام شده بیشتری دارد.
۲-هرچند سرعت اجرایی سقفهای کامپوزیت نسبت به سقفهای تیرچه و بلوک و کرومیت بیشتر است اما بدلیل کاذب کاری سنگین و نیاز به نبشیکشی، در مجموع اجرای پروژه زمان بیشتری طول خواهد کشید.
۳- سقفهای کامپوزیت بدلیل داشتن لرزش ، گزینه مناسبی برای سقف پروژه‌های مسکونی نمی باشد مگر اینکه به هنگام بتن ریزی زیر کلیه تیرآهنهای فرعی و اصلی شمع بندی کامل شود که در این صورت اجرای همزمان چند سقف منتفی است یا با مشکلات فراوانی همراه خواهد بود.
مزایای استفاده از کامپوزیت در صنعت ساختمان ایران:
این مواد در صنعت ساختمان کاربرد وسیعی دارند که میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
در کشور زلزلهخیز ما سازههای بتنی چه در مرحله اجرا و چه در مرحله بهرهبرداری، در اثر بارهای مکانیکی یا عوامل محیطی تضعیف میگردند و نیاز مبرم به تقویت دارند. در راستای پاسخگویی به این نیاز، پروژهای تحت عنوان بررسی رفتار تیرهای بتن آرمه تعریف شد و برتری کاربرد تیرهای تقویت شده با کامپوزیت نسبت به نمونههای تقویت نشده به ۳ روش حل عددی، تحلیلی و تست آزمایشگاهی به اثبات رسید.
کامپوزیت ها در صنعت راه سازی و عمرانی:
کاربرد کامپوزیت ها در صنعت راه سازی و بزرگراه ها بسیار گسترده گردیده و مواردی همچون گاردریل،علائم راهنمایی، تیرهای چراغ در جاده، نرده‌های کنار جاده بسرعت در حال پیشرفت و گسترش در تمام دنیا هستند. مزیت استفاده از این مواد هزینه نصب و تعمیر و نگهداری کم و در خواص ویژه و از همه مهمتر توانایی جذب انرژی برخورد وسایل نقلیه بدون رسیدن به نقطه شکست نهایی و نابودی سازه است.
از جمله مزایای سازههای کامپوزیتی:
-سبکی (در حدود یک چهارم سازه مشابه فولادی)
-مقاومت در برابر خوردگی
-عایق بودن
-تنوع رنگ و ماندگاری
-حمل و نصب و نگهداری سریع و آسان
-مقاومت در برابر آتش
-سازگاری با محیط های بهداشتی، دارویی و غذایی
-مقاومت مکانیکی بالاتر ضربه نسبت به مشابه فولادی
-قیمت قابل رقابت با سازه گالوانیزه شده، استنلس استیل و آلومینیومی
در زیر به برخی از محصولات کامپوزیتی اشاره می شود:
نرده و هندریل، سازه های بار بر (نبشی، ناودانی، گریتینگ)، کابلهای فیبر نوری، مقره‌های انتقال برق، کراس آرم، دکل‌های فشار قوی، دریچه منهول، در و پنجره، تجهیزات حوضچه‌های مواد شیمیایی، آرماتورهای ساختمانی، موج شکن،سینی کابل، کف کاذب، گاردریل، پایه تابلو و تیرهای چراغ، نردبان.
آشنایی با چند پروژه کامپوزیتی در ایران: