کاربرد کامپوزیت در صنعت ساختمان
باید گفت کامپوزیت ها مزایای بسیار زیادی دارند : دارای مقاومت بسیار بالا و وزن بسیار اندک هستند ، کاربری آنها بسیار ساده است و نیاز به تخریب تعمیراتی سازه یا متوقف کردن عملکرد سازه ندارند و در مقابل خوردگي ها نيز بسيار مقاومند. با در نظر گرفتن همة اين خصوصيات و با توجه به مشكلات ساخت وساز، استفاده از آنها اجتناب ناپذير است. اين مواد در صنعت ساختمان كاربرد وسيعي دارند كه مي توان به موارد زير اشاره كرد:
1. تعمير و تقويت خارجي سازه ها:سازه هاي ساختماني مخصوصاً سازه هاي بتن آرمه در هنگام اجرا يا بهره برداري به دلايل مختلف از جمله ضعف اوليه يا عمر زياد تحت اثر عوامل مختلف محيطي يا مكانيكي تضعيف مي شوند. روشهاي سنتي تقويت اين سازه ها داراي دو مشكل اساسي هستند: اولاً در اجرا بسيار مشكل ساز ميباشند. چرا كه براي تقويت مثلاً يك ستون به كمك غلاف بتني بايد قسمتي از سازه تخريب موضعي شود تا قطعات فولادي لازم در سازه جاسازي شوند و سپس بتن ريزي انجام گيرد كه بسيار پردردسر و گاه غيرممكن است. ثانياً با توجه به مشكلات رايج در ساخت بتن، احتمال آنكه قسمت هاي تقويت كننده نتوانند در هنگام اجرا به گونة مناسب با سازة در دست تعمير هماهنگ شوند وجود دارد، كه در صورت وقوع چنين امري سازه انتظارات مورد نظر را برآورده نخواهد كرد.
1. تعمير و تقويت خارجي سازه ها:سازه هاي ساختماني مخصوصاً سازه هاي بتن آرمه در هنگام اجرا يا بهره برداري به دلايل مختلف از جمله ضعف اوليه يا عمر زياد تحت اثر عوامل مختلف محيطي يا مكانيكي تضعيف مي شوند. روشهاي سنتي تقويت اين سازه ها داراي دو مشكل اساسي هستند: اولاً در اجرا بسيار مشكل ساز ميباشند. چرا كه براي تقويت مثلاً يك ستون به كمك غلاف بتني بايد قسمتي از سازه تخريب موضعي شود تا قطعات فولادي لازم در سازه جاسازي شوند و سپس بتن ريزي انجام گيرد كه بسيار پردردسر و گاه غيرممكن است. ثانياً با توجه به مشكلات رايج در ساخت بتن، احتمال آنكه قسمت هاي تقويت كننده نتوانند در هنگام اجرا به گونة مناسب با سازة در دست تعمير هماهنگ شوند وجود دارد، كه در صورت وقوع چنين امري سازه انتظارات مورد نظر را برآورده نخواهد كرد.
2. ساخت سازه هاي تمام كامپوزيت:حتي در كشورهايي همچون مالزي، ساخت سازه هاي تمام كامپوزيت از قبيلگنبدها آغاز شده است. در ايران نيز سازه هاي گنبدي شكل وجود دارند كه وزن بتن مورد نياز براي ساخت آنها بالغ بر 70 هزار تن خواهد گرديد و اگر آنها را از كامپوزيت بسازيم وزن آنها تا يك سوم تقليل مي يابد. به اين ترتيب علاوه بر اجراي ساده، مقادير معتنابهي در هزينة زيرسازي صرفه جويي مي گردد و علاوه بر آن عمر سازه نيز با توجه به مقاومت كامپوزيت ها در برابر شرايط محيطي مختلف افزايش مي يابد.
3. تعمير و تقويت داخلي سازه ها: در مناطق جنوب و شمال كشور، به دليل زياد بودن رطوبت و ساير مواد خورنده، آرماتورهاي فلزي بتن، دچار پوسيدگي زودهنگام مي شوند كه اين خود باعث كاهش مقاومت آرماتور و ترك برداشتن و گسيختن بتن دراثر ازدياد حجم آرماتورهاي پوسيده ميگردد. در چنين شرايطي آرماتور هاي كامپوزيتي توليد شده توسط فرايند پالتروژن مي توانند پاسخگوي مناسبي به اين مسئله باشد. همچنين گاه براي افزايش استحكام فشاري و كششي ملاتهاي سيمان يا بتن، از الياف كوتاه كامپوزيت ها در تركيب با ملات يا بتن مورد نظر استفاده مي شود. به اين ترتيب مي توان از عملكرد مناسب سازه اطمينان حاصل كرد.
استفاده از الیاف کامپوزیتی در ملات گچ یکی دیگر از نمونه های تقویت سازه ها بوسیله کامپوزیت است. مورد مصرف کامپوزیت های گچی در تهیه پانلهای پیش ساخته برای ساخت دیوارهای گچی است واستفاده از این پانلها سرعت ساخت و سبک سازی ساختمان و مقاومت سازه را در مقابل نیروی زلزله افزایش می دهد. از این نوع کامپوزیت ها میتوان به نوعی کامپوزیت گچی جدید که اخیرا در دانشکده مهندسی معدن ومتالوژی دانشگاه امیرکبیر طراحی وساخته شده است اشاره کرد.
در این نوع کامپوزیت الیاف لاستیک به صورت فیبرهای کوچک 12 میلیمتری در آمده و کامپوزیت های گچی با 2 تا 5 درصد الیاف ساخته می شود.ازمزیتهای این کامپوزیت ها نسبت به کامپوزیت های گچی ساده این است که می توان با ایجاد حفره هایی در درون پانل های ساخته شده از جنس این کامپوزیت ها هم محلی برای عبور سیم های جریان برق ایجاد کرد و هم عایق پذیری آنها را افزایش داد. مقاومت کششی این نوع کامپوزیت ها نیز نسبت به کامپوزیت های گچی ساده بیش از 12 درصد افزایش یافته است .از طرف دیگر، وجود این الیاف در درون گچ از گسترش ترک در آن جلوگیری می کند.
همانطور که از مطالب بالا برمی آید میتوان استفاده از مواد کامپوزیتی در تقویت سازه را یکی از بهترین راههای مقابله با حوادثی مثل زلزله نام برد.ازآنجاکه اثر زلزله بر سازه، با وزن سازه تقريباً نسبت مستقيم دارد و هر چه سازه سنگين تر باشد، اثر زلزله نيز بيشتر مي گرددچون در روشهاي سنتي تقويت سازه، وزن قسمتهاي تقويت شده حدوداً 1.5 الي 2 برابر مي گرديد، دنيا به كامپوزيت ها كه نسبت مقاومت به وزن بسيار بالا و كاربري ساده اي دارند، روي آورد و از حدود 30 سال پيش استفاده از آنها به عرصة عمل كشيده شد. از کشورهایی که بطورگسترده به سازه های کامپوزیتی برای تقویت سازه های خود روی آورده است میتوان به کشور ژاپن اشاره کرد. در كشور زلزله خيز ما نيز سازه هاي بتني چه در مرحلة اجرا و چه در مرحله بهره برداري، در اثر بارهاي مكانيكي يا عوامل محيطي تضعيف مي گردند و نياز مبرم به تقويت دارند. در راستاي پاسخ گويي به اين نياز، پروژه اي تحت عنوان بررسي رفتار تيرهاي بتن آرمه تعريف شد و برتري كاربرد تيرهاي تقويت شده با كامپوزيت نسبت به نمونه هاي تقويت نشده به 3 روش حل عددي، تحليلي و تست آزمايشگاهي به اثبات رسيد. اين موضوع به عنوان اختراع نيز ثبت گرديده، در كنفرانس بين المللي بتن و توسعه در ايران و كنفرانس مشابهي در هنگ كنگ به صورت مقاله ارائه شد.
در این نوع کامپوزیت الیاف لاستیک به صورت فیبرهای کوچک 12 میلیمتری در آمده و کامپوزیت های گچی با 2 تا 5 درصد الیاف ساخته می شود.ازمزیتهای این کامپوزیت ها نسبت به کامپوزیت های گچی ساده این است که می توان با ایجاد حفره هایی در درون پانل های ساخته شده از جنس این کامپوزیت ها هم محلی برای عبور سیم های جریان برق ایجاد کرد و هم عایق پذیری آنها را افزایش داد. مقاومت کششی این نوع کامپوزیت ها نیز نسبت به کامپوزیت های گچی ساده بیش از 12 درصد افزایش یافته است .از طرف دیگر، وجود این الیاف در درون گچ از گسترش ترک در آن جلوگیری می کند.
همانطور که از مطالب بالا برمی آید میتوان استفاده از مواد کامپوزیتی در تقویت سازه را یکی از بهترین راههای مقابله با حوادثی مثل زلزله نام برد.ازآنجاکه اثر زلزله بر سازه، با وزن سازه تقريباً نسبت مستقيم دارد و هر چه سازه سنگين تر باشد، اثر زلزله نيز بيشتر مي گرددچون در روشهاي سنتي تقويت سازه، وزن قسمتهاي تقويت شده حدوداً 1.5 الي 2 برابر مي گرديد، دنيا به كامپوزيت ها كه نسبت مقاومت به وزن بسيار بالا و كاربري ساده اي دارند، روي آورد و از حدود 30 سال پيش استفاده از آنها به عرصة عمل كشيده شد. از کشورهایی که بطورگسترده به سازه های کامپوزیتی برای تقویت سازه های خود روی آورده است میتوان به کشور ژاپن اشاره کرد. در كشور زلزله خيز ما نيز سازه هاي بتني چه در مرحلة اجرا و چه در مرحله بهره برداري، در اثر بارهاي مكانيكي يا عوامل محيطي تضعيف مي گردند و نياز مبرم به تقويت دارند. در راستاي پاسخ گويي به اين نياز، پروژه اي تحت عنوان بررسي رفتار تيرهاي بتن آرمه تعريف شد و برتري كاربرد تيرهاي تقويت شده با كامپوزيت نسبت به نمونه هاي تقويت نشده به 3 روش حل عددي، تحليلي و تست آزمايشگاهي به اثبات رسيد. اين موضوع به عنوان اختراع نيز ثبت گرديده، در كنفرانس بين المللي بتن و توسعه در ايران و كنفرانس مشابهي در هنگ كنگ به صورت مقاله ارائه شد.
هم اكنون پروژه هايي در كشور هستند كه در همان مراحل اوليه قبل از بهره برداري به صورت مناسب اجرا نشده اند و ناچارند به علت عدم استحكام مناسب يا كارا نبودن روش هاي سنتي جهت تقويت، بنا را كاملاً تخريب كنند. به عنوان مثال در پروژة يك بناي ده طبقه در تهران، پيمانكار طرح، طبقات زيرين را بسيار ضعيف اجرا مي كند كه در نتيجه پس از پايان طبقة هشتم، آثار تزلزل در ساختمان پديدار مي شود و به ناچار به استفاده از كامپوزيت ها روي مي آورد.
بحث تقويت با كامپوزيت ها مي تواند در لوله هاي انتقال نيز به كار گرفته شود. به طور مثال لوله هاي انتقال گازغالباً دچار مشكل خوردگي مي گردند و امروزه يكي از روشهاي مناسب تعمير در دنيا، استفاده از كامپوزيت ها مي باشد. يا مثلاً مواردي پيش مي آيد تا لوله اي كه جهت انتقال سيال با دبي كم استفاده شده است به دلايل مختلف از قبيل رشد جمعيت با يك لولة فشار بالا تعويض شود و در اينجاست كه مي توان تنها با تقويت لوله از هزينه هاي اضافي تعويض لوله جلوگيري نمود.
بحث تقويت با كامپوزيت ها مي تواند در لوله هاي انتقال نيز به كار گرفته شود. به طور مثال لوله هاي انتقال گازغالباً دچار مشكل خوردگي مي گردند و امروزه يكي از روشهاي مناسب تعمير در دنيا، استفاده از كامپوزيت ها مي باشد. يا مثلاً مواردي پيش مي آيد تا لوله اي كه جهت انتقال سيال با دبي كم استفاده شده است به دلايل مختلف از قبيل رشد جمعيت با يك لولة فشار بالا تعويض شود و در اينجاست كه مي توان تنها با تقويت لوله از هزينه هاي اضافي تعويض لوله جلوگيري نمود.
+ نوشته شده در چهارشنبه هشتم خرداد 1387ساعت 9:23 توسط فرزاد
|