في السنوات الأخيرة ، توسع استخدام المركب المقوى بالبوليمر كمواد ذات مستوى أداء ممتاز في الهياكل الخرسانية بشكل كبير. مركب FRP مشهور بمميزاته مثل القوة العالية ، الخفة ومقاومة التآكل.
ومع ذلك ، تظهر أنواع مختلفة من هذا المنتج جوانب مختلفة من المقاومة والمرونة. في هذه المقالة سوف نتحدث عن إنتاج واستخدام FRP وأنواعها وفوائدها.
مركب البوليمر المقوى
خلال هذا العقد ، اجتذب التحكم في الهياكل الخرسانية والفولاذية وتحليلها الكثير من الاهتمام ، ليس فقط بسبب العمر القصير للهيكل ولكن أيضًا فيما يتعلق بقضايا السلامة. على الرغم من أن الهياكل الخرسانية تظهر بشكل عام مستوى جيد من المقاومة ، إلا أن الزلازل الشديدة ، إلى جانب تآكل الهياكل الخرسانية ، أدت في بعض الأحيان إلى أضرار جسيمة.
لهذا السبب ، یقترح استخدام بدائل أكثر موثوقية أو تقوية هذه الهياكل بمواد مساعدة لفترة طويلة ، ویختبر العديد من حالات المواد الجديدة. واحدة من هذه الحالات هي مركب البوليمر المقوى أو FRP.
یختبر الأعمدة والعوارض الخرسانية المقواة بـ FRP في حالات مختلفة لاستخدامها كبديل في الهياكل.
إن استخدام FRP في شكل مواد تقوية طولية وعرضية متاح حاليًا عمليًا في المباني والجسور. سبب استخدام هذه المادة هو أدائها الممتاز ومقاومتها الخاصة للتآكل.
مقارنة بالفولاذ ، يتميز مركب البوليمر المقوى بنسبة وزن إلى قوة عالية ومرونة جيدة ، مما يجعله بديلاً مناسبًا في العديد من الهياكل.
التحقيق في تأثيرات FRP على سلوك الخرسانة المسلحة
من أجل التحقيق في تأثير FRP على شكل وهيكل الهيكل ولتقویه مرونته ، درسنا استخدامه في الأعمدة و العوارض. یدرس تأثير المركب المقوى بالبوليمر على عمل الأعمدة و العوارض في تجارب مختلفة.
أظهرت الأعمدة والعوارض المقواة بواسطة FRP قوة ومرونة مناسبتين في الهياكل وضد الزلازل. أظهرت الاختبارات التي أجريت تحت حمل الدوران العكسي أن سعة الانجراف للأعمدة والعوارض تزيد عن 3٪. أظهرت عوارض FRP أيضًا قدرة جيدة على تحمل الضغط.
تأثير استخدام مواد FRP على أعمدة الخرسانة المسلحة
القوة الكافية: إن استخدام FRP في الأعمدة أو العوارض ، مع الحفاظ على الوزن عند مستوى مناسب ، يحقق أيضًا قوة كافية.
تآكل منخفض: قلنا أن أحد الأمور المتعلقة بالفولاذ المستخدم في الهيكل هو التآكل. واحدة من أفضل ميزات FRPs هي مقاومة جيدة للتآكل.
سهولة النقل: بشكل عام ، لا تتمتع FRP بوزن مرتفع بسبب مكوناتها ، وبالتالي فهي سهلة النقل.
مظهر ومظهر أفضل: نظرًا للشكل والمظهر الشبيه بالمكعب لـ FRP والخرسانة المقواة بـ FRP ، يكون مظهر الأعمدة والعوارض المصنوعة منها في الهيكل العظمي أفضل.
عمر خدمة طويل: بسبب مقاومة التآكل ، تزداد مدة خدمة الخرسانة المسلحة عند استخدام FRP.
تأثيرات FRP على سلوك أعمدة الخرسانة المسلحة
يمكن أن يؤدي استخدام FRP في الخرسانة إلى زيادة مقاومتها للضغط. في هذه الحالة ، بسبب الحبس ، يشد ألياف FRP بشكل عرضي على طول العمود وتلعب شكل العمود الفقري.
في الواقع ، يعمل FRP في هذه الحالة فقط إذا وصل الضغط على الخرسانة إلى نقطة قصوى. بهذه الطريقة تزداد المقاومة إلى حد كبير. بالطبع ، تعتمد قوة الخرسانة في هذه الطريقة إلى حد كبير على كمية ألياف FRP المستخدمة.
تأثير الألياف المختلفة المستخدمة في FRP
الألياف الزجاجية: الألياف الزجاجية هي واحدة من أكثر المواد شيوعًا في FRPs نظرًا لانخفاض سعرها وقوة شدها (المرونة) ومرونتها الحرارية العالية. المقاومة الكهربائية للألياف الزجاجية تجعلها مفيدة من حيث السلامة من الحرائق في المواقف الحرجة.
ألياف الكربون: نظرًا لقوتها العالية في الشد ، تزيد ألياف الكربون من قوة الخرسانة المسلحة ومرونتها تحت الضغط.
عيوب مركب البوليمر المقوى
- تكلفة عالية: تفرض بعض المواد المركبة في إنتاج بعض مركبات FRP تكلفة عالية على الهيكل.
- عدم تحمل الحرارة: تتمتع بعض ألياف FRP مثل الكربون والأراميد بمقاومة منخفضة للحرارة.
حالات استخدام FRP
- تحسين قدرة التحمل: يتم استخدام مركب البوليمر المقوى في معظم الأوقات كإطار مساعد ولزيادة قدرة التحمل للهيكل.
- التغییر والتعديل: تستخدم المركبات المقواة بالألياف لتغییر وتعديل النقاط التالفة أو الضعيفة.
استنتاج
كانت زيادة مقاومة الهياكل المختلفة ضد الزلازل مصدر قلق كبير لجميع أعمار المستوطنات البشرية. أظهر استخدام الهياكل الخرسانية كفاءتها إلى حد كبير ضد هذه الأحداث غير المتوقعة.
ومع ذلك ، تتآكل الهياكل الخرسانية بعد مرور بعض الوقت ولديها بالفعل عمر محدود ، من ناحية أخرى ، في بعض الأماكن المحددة ، لم يحقق استخدام الهياكل الخرسانية أمانًا تامًا. لهذا السبب ومع التقدم في مجال التكنولوجيا ، تبذل الجهود للوصول إلى منتج جديد فعال.
وفي الوقت نفسه ، تعد FRP بمواد البوليمر المقواة بالألياف إحدى الطرق التي تم اقتراحها بقوة في العقد الماضي. بالطبع ، لاحظ أن مركب البوليمر المقوى ، على الرغم من خصائصه الإيجابية العالية ، لا يزال بعيدًا عن الوصول إلى نقطة الأمان بنسبة 100 ٪.