تقویت کننده پلاستیکی تقویت شده با الیاف(مصالح FRP) به دلیل سبکی، مقاومت بالا و خواص مقاوم در برابر خوردگی، به تدریج جایگزین آرماتورهای فولادی سنتی در مهندسی عمران می‌شود. با این حال، دوام آن تحت تأثیر عوامل محیطی مختلفی قرار می‌گیرد و عوامل کلیدی و اقدامات متقابل زیر باید در نظر گرفته شوند:
۱. رطوبت و محیط آبی
مکانیسم تأثیر:
رطوبت به داخل زیرلایه نفوذ می‌کند و باعث تورم و تضعیف پیوند سطح مشترک الیاف-زیرلایه می‌شود.
هیدرولیز الیاف شیشه (GFRP) ممکن است با از دست دادن قابل توجه مقاومت همراه باشد؛ الیاف کربن (CFRP) کمتر تحت تأثیر قرار می‌گیرند.
چرخه‌های تر و خشک، گسترش ریزترک‌ها را تسریع می‌کنند و باعث لایه لایه شدن و جدا شدن چسب می‌شوند.
اقدامات حفاظتی:
رزین‌های با رطوبت‌پذیری پایین (مثلاً وینیل استر)؛ پوشش سطحی یا عملیات ضد آب‌سازی را انتخاب کنید.
در محیط مرطوب طولانی مدت، CFRP را ترجیح دهید.
۲. چرخه دما و حرارتی
اثرات دمای بالا:
ماتریس رزین (بالاتر از دمای انتقال شیشه‌ای) نرم می‌شود و در نتیجه سختی و استحکام آن کاهش می‌یابد.
دمای بالا واکنش هیدرولیز و اکسیداسیون را تسریع می‌کند (مثلاًالیاف آرامیدAFRP مستعد تخریب حرارتی است).
اثرات دمای پایین:
تردی ماتریس، مستعد ترک خوردگی ریز.
چرخه حرارتی:
اختلاف در ضریب انبساط حرارتی بین الیاف و ماتریس منجر به تجمع تنش‌های بین سطحی و شروع جدایش می‌شود.
اقدامات حفاظتی:
انتخاب رزین‌های مقاوم در برابر دمای بالا (مثلاً بیسمالیمید)؛ بهینه‌سازی تطابق حرارتی الیاف/زیرلایه.
۳. تابش فرابنفش (UV)
مکانیسم تأثیر:
اشعه ماوراء بنفش واکنش اکسیداسیون نوری رزین را آغاز می‌کند و منجر به گچی شدن سطح، شکنندگی و افزایش ریزترک‌ها می‌شود.
نفوذ رطوبت و مواد شیمیایی را تسریع می‌کند و باعث تخریب هم افزایی می‌شود.
اقدامات حفاظتی:
جاذب‌های UV (مثلاً دی‌اکسید تیتانیوم) را اضافه کنید؛ سطح را با یک لایه محافظ (مثلاً پوشش پلی‌اورتان) بپوشانید.
مرتباً بازرسی کنیداجزای FRPدر محیط‌های در معرض.
۴. خوردگی شیمیایی
محیط اسیدی:
فرسایش ساختار سیلیکات در الیاف شیشه (حساس به GFRP) که منجر به شکستگی الیاف می‌شود.
محیط‌های قلیایی (مثلاً مایعات منافذ بتن):
شبکه سیلوکسان الیاف GFRP را مختل می‌کند؛ ماتریس رزین ممکن است صابونی شود.
الیاف کربن (CFRP) مقاومت قلیایی بسیار خوبی دارد و برای سازه‌های بتنی مناسب است.
محیط‌های اسپری نمک:
نفوذ یون کلرید، خوردگی بین سطحی را تسریع می‌کند و با رطوبت هم‌افزایی می‌کند تا تخریب عملکرد را تشدید کند.
اقدامات حفاظتی:
انتخاب الیاف مقاوم در برابر مواد شیمیایی (مثلاً CFRP)؛ افزودن پرکننده‌های مقاوم در برابر خوردگی به ماتریس.
۵. چرخه‌های انجماد-ذوب
مکانیسم تأثیر:
رطوبتی که به داخل ریزترک‌ها نفوذ می‌کند، منجمد و منبسط می‌شود و آسیب را افزایش می‌دهد؛ انجماد و ذوب مکرر منجر به ترک خوردن ماتریس می‌شود.
اقدامات حفاظتی:
جذب آب مواد را کنترل کنید؛ از ماتریس رزین انعطاف‌پذیر برای کاهش آسیب ناشی از شکنندگی استفاده کنید.
۶. بارگذاری و خزش طولانی مدت
اثرات بار استاتیکی:
خزش ماتریس رزین منجر به توزیع مجدد تنش می‌شود و الیاف تحت بارهای بیشتری قرار می‌گیرند که ممکن است باعث شکستگی شود.
AFRP به طور قابل توجهی خزش می‌کند، CFRP بهترین مقاومت خزشی را دارد.
بارگذاری دینامیکی:
بارگذاری خستگی، انبساط ریزترک‌ها را تسریع کرده و عمر خستگی را کاهش می‌دهد.
اقدامات حفاظتی:
در طراحی ضریب ایمنی بالاتری را در نظر بگیرید؛ CFRP یا الیاف با مدول بالا را ترجیح دهید.
۷. اتصال یکپارچه محیطی
سناریوهای دنیای واقعی (مثلاً محیط‌های دریایی):
رطوبت، اسپری نمک، نوسانات دما و بارهای مکانیکی به طور هم افزایی عمل می‌کنند و عمر مفید را به طرز چشمگیری کاهش می‌دهند.
استراتژی واکنش:
ارزیابی آزمایش پیری تسریع‌شده چند عاملی؛ ضریب تخفیف زیست‌محیطی ذخیره طراحی.
خلاصه و توصیه‌ها
انتخاب مواد: نوع الیاف ترجیحی با توجه به محیط (به عنوان مثال CFRP مقاومت شیمیایی خوبی دارد، GFRP کم هزینه اما نیاز به محافظت دارد).
طراحی حفاظتی: پوشش سطحی، عملیات آب‌بندی، فرمولاسیون رزین بهینه شده.
نظارت و نگهداری: تشخیص منظم ترک‌های ریز و تخریب عملکرد، تعمیر به موقع.
دواممقاوم سازی با FRPباید با ترکیبی از بهینه‌سازی مواد، طراحی سازه و ارزیابی سازگاری با محیط زیست تضمین شود، به خصوص در محیط‌های سخت که عملکرد بلندمدت باید به دقت تأیید شود.
زمان ارسال: آوریل-02-2025
