تحقيق كاربرد كامپوزيت‌هاي FRP در سازه‌هاي بتن آرمه و بررسي دوام آنها

دسته بندي : مهندسی عمران » ساختمان و سازه
خلاصه
 خوردگي قطعات فولادي در سازه‌هاي مجاور آب و نيز خوردگي ميلگردهاي فولادي در سازه‌هاي بتن آرمه اي كه در معرض محيط‌هاي خورندة كلروري و كربناتي قرار دارند، يك مسالة بسيار اساسي تلقي مي‌شود. در محيط‌هاي دريايي و مرطوب وقتي كه يك سازة بتن‌آرمة معمولي به صورت دراز مدت در معرض عناصر خورنده نظير نمك‌ها، اسيد‌ها و كلرورها قرار گيرد، ميلگردها به دليل آسيب ديدگي و خوردگي، قسمتي از ظرفيت خود را از دست خواهند داد. به علاوه فولادهاي زنگ زده بر پوستة بيروني بتن فشار مي‌آورد كه به خرد شدن و ريختن آن منتهي مي‌شود. تعمير و جايگزيني اجزاء فولادي آسيب ديده و نيز سازة بتن آرمه‌اي كه به دليل خوردگي ميلگردها آسيب ديده است، ميليون‌ها دلار خسارت در سراسر دنيا به بار آورده است. به همين دليل سعي شده كه تدابير ويژه‌اي جهت جلوگيري از خوردگي اجزاء فولادي و ميلگرد‌هاي فولادي در بتن اتخاذ گردد كه از جمله مي‌توان به حفاظت كاتديك اشاره نمود. با اين وجود براي حذف كامل اين مساله، توجه ويژه اي به جانشيني كامل اجزاء و ميلگردهاي فولادي با يك مادة جديد مقاوم در مقابل خوردگي معطوف گرديده است.  از آن‌جا  كه  كامپوزيت‌هاي FRP (Fiber Reinforced Polymers/Plastics) بشدت در مقابل محيط‌هاي قليايي و نمكي مقاوم هستند كه در دو دهة اخير موضوع تحقيقات گسترده‌اي جهت جايگزيني كامل با قطعات و ميلگردهاي فولادي بوده‌اند. چنين جايگزيني بخصوص در محيط‌هاي خورنده نظير محيط‌هاي دريايي و ساحلي بسيار مناسب به نظر مي‌رسد. در اين مقاله مروري بر خواص، مزايا و معايب مصالح كامپوزيتي FRP  صورت گرفته و قابليبت كاربرد آنها به عنوان جانشين كامل فولاد در سازه‌هاي مجاور آب و بخصوص در سازة بتن آرمه، به جهت حصول يك سازة كاملاً مقاوم در مقابل خوردگي، مورد بحث قرار خواهد گرفت.
1 – مقدمه
بسياري از سازه‌هاي بتن آرمة موجود در دنيا در اثر تماس با سولفاتها، كلريدها و ساير عوامل خورنده، دچار آسيب‌هاي اساسي شده‌اند. اين مساله هزينه‌هاي زيادي را براي تعمير، بازسازي و يا تعويض سازه‌هاي آسيب ‌ديده در سراسر دنيا موجب شده است. اين مساله و عواقب آن گاهي نه تنها به عنوان يك مسالة مهندسي، بلكه به عنوان يك مسالة اجتماعي جدي تلقي شده است ]1[. تعمير و جايگزيني سازه‌هاي بتني آسيب‌ديده ميليون‌ها دلار خسارت در دنيا به دنبال داشته است. در امريكا، بيش از 40 درصد پلها در شاهراهها نياز به تعويض و يا بازسازي دارند ]2[. هزينة بازسازي و يا تعمير سازه‌هاي پاركينگ در كانادا، 4 تا 6 ميليارد دلار كانادا تخمين زده شده است ]3[. هزينة تعمير پلهاي شاهراهها در امريكا در حدود 50 ميليارد دلار برآورد شده است؛ در حاليكه براي بازسازي كلية سازه‌هاي بتن آرمة آسيب‌ديده در امريكا در اثر مسالة خوردگي ميلگردها، پيش‌بيني شده كه به بودجة نجومي 1 تا 3 تريليون دلار نياز است ]3[ !