راه های  نصب سیستم های FRP  به وسیله  سازندگان سیستم ایجاد شده است و ممکن است کمی متفاوت باشد. دما و رطوبت سطح بتن در زمان نصب مهمترین پارامترهایی می باشند  که روی روند نصب و عملکرد سیستم های FRP موثر می باشند .

آماده سازی سطح برای ایجاد اتصال بین سیستم FRP و بتن موجود حائز اهمیت می باشد . هرگونه خرابی و خوردگی آرماتور داخلی نیز می بایست  قبل از نصب سیستم FRP  رفع گردد. مقاوم سازی تنها  بعد  از مشخص شدن کلیه مشکلات خوردگی و برطرف شدن به وسیله  روش های مناسب انجام می شود. عدم انجام این کار می تواند منجر به محبوس شدن آلاینده ها شود که ممکن است موجب خرابی بیشتر شده و منجر به خرابی سیستم FRP به دلیل لایه لایه شدن سطح بستر بتن گردد.

ستون‌ها از اعضای مهم در هر سازه به شمار می روند که می بایست  توانایی مقاومت در برابر بارها و نیروهای مختلف را داشته  باشند از این حیث  باید همواره در سازه اهتمام ویژه‌ای به ستون‌هایی که مستعد خرابی اند داشت تا بتوان از وقوع خرابی‌ها پیشگیری کرد.

امروزه استفاده از کامپوزیت های frp در صنعت ساختمان، به علت  ویژگی های خاص آن از جمله مقاومت کششی بسیار زیاد، اجرای آسان، وزن بسیار کم و مقاومت در برابر خوردگی بسیار مورد توجه محققین و مهندسین قرار دارد. یکی از روش های متداول تقویت خمشی تیرهای بتن آرمه با استفاده از کامپوزیت های frp، روش نصب سطحی  است . مهم ترین مشکل در این روش، که استفاده از آن را تحت تأثیر قرار داده است، جدا شدگی ورق frp از وجه کششی تیر بتنی در هنگام بارگذاری، و در نتیجه شکست زود رس و غیر اقتصادی عضو سازه ای  است.

پیش از نصبFRP  باید بتن های سست از سطح بتن زدوده شود. ضمن اینکه  سطح بتن باید عاری از هرگونه مواد مانع همچون عایق، رنگ، پلاستر ، گچ و یا چربی باشد. همچنین در جهت تمیز نمودن سطح بتن می توان از روش ساب زدن با دستگاه فرز با صفحه ساب مخصوص و یا سند بلاست بهره برداری کرد.

مزایای استفاده از FRP :

۱- وزن کم (چگالی آن در حدود ۲۰% فولاد است(.
۲- مقاومت کششی زیاد
۳- مقاومت در برابر خوردگی
۴- نفوذ ناپذیری مغناطیسی
۵- امکان تقویت به صورت خارجی
۶- حمل و نقل آسان وسرعت اجرای بالابه دلیل وزن کم
۷- روش های تولید حجیم و وسیع FRP

بنا براین به علت  مزایای بالا، FRP 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 تاثیر عوامل محیطی به شمار می روند  و در نهایت سازه هایی که در برابر خوردگی و میدان های مغناطیسی حساسیت زیادی دارند  توصیه می گردد.

عملیات نصب و اجرای FRP:

مراحل نصب FRP و اجرا FRP به شرح زیر است:

1. آماده سازی عمومی قبل از شروع عملیات
2. آماده سازی سطح
3. مراحل نصب
4. مخلوط کردن چسب اپوکسی
5. اجرای سیستم FRP بر روی سطوح آماده شده

این راهنما جهت ارائه راهکار نصب الیاف FRP از جمله الیاف کربن، الیاف شیشه، الیاف آرامید و الیاف بازالت ارائه شده است.

این راهنما باید همراه با نقشه ها و مشخصات فنی پروژه و اطلاعات فنی در خصوص مواد و ایمنی آن ها به کار برده شود.

شرایط خاص زیر همیشه باید رعایت شود.

الف) هرگونه تعمیر و آماده سازی سطح باید قبلا به انجام رسیده و توسط مهندس ناظر مربوطه و مشاور سیستم FRP تایید شود.

برای این منظور پیش از ادامه مطلب لطفا صفحات ترمیم بتن و ملات ترمیمی بتن را بخوانید.

ب) عملیات نصب مواد باید توسط پیمانکار مجرب و آموزش دیده و تحت نظارت کامل انجام شود.

پ) عملیات نصب الیاف FRP باید به طور پیوسته انجام شود. این عملیات از اعمال لایه آستر آغاز شده و با اعمال لایه نهایی اپوکسی خاتمه می یابد.

اشتباهات رایجی که در زمینه استفاده از مصالح FRP رخ میدهد را به طور خلاصه مرور میکنیم:

• حداقل دما برای کار ۵درجه سلسیوس و حداکثر ۴۵درجه سلسیوس است .اغلب  مشکلات ما به علت  کارکردن در دمای پایین بوده که برخلاف تصور عمومی این ایراد با اضافه کردن مواد زودگیر حل نمی شود و این مواد به خودی خود موجب کاهش مقاومت چسبندگی چسب می گردد.
• رطوبت سطح بتن در حین کار باید کمتر از ۳% باشد.
•  همانطور که می دانید سیستم های FRP مشابه تمام سیستم های چسبی باید در هنگام نصب عاری از هرگونه گرد و خاک و لایه واسط باشد. سطح بتن حتماً میبایست توسط پمپ باد یا واترجت شستشو وتمیز شود. همچنین الیاف FRP در کارگاه باید دور از آلودگی های محیطی نگهداری شود.
• بهره مندی  از چسب به روی سطح FRP ضمن اینکه کمکی به چسبندگی نمی کند بلکه در مواقعی نیز نیروی کار برای پنهان کردن نواقص عملیات نصب FRP از چسب اپوکسی روی الیاف FRP استفاده کرده است.
• متفاوت بودن نحوه اختلاط، زمان اختلاط و زمان گیرش چسب در رزین های اپوکسی مختلف و در بعضی موارد استفاده از رزین های پلی استر به جای رزین اپوکسی موجب کاهش شدید چسبندگی الیاف FRP با سطح بتن می شود.

در الیاف های با ضخامت زیاد باید الیاف و سطح بتن به طور جداگانه اشباع شود و در گرماژ های بیش از ۴۰۰گرم بر متر مربع استفاده از ژل اپوکسی موجب کاهش کیفیت نصب FRP می شود.

آماده سازی عمومی قبل از شروع مقاوم سازی با FRP

الف-دمای محیط

در فصول زمستان و تابستان، شرایط نصب روز و شب FRP باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد.
از نصب مصالح FRP در دمای کمتر از ۱۵درجه سانتی‌گراد، و بیشتر از ۴۵ درجه سانتی‌گراد مطلقاً خودداری شود.

در فصل زمستان می‌توان با روش‌های تائید شده، ابتدا دمای سطح را به‌صورت مصنوعی بالا برد و یا از رزین زودگیر استفاده نمود.
در فصل تابستان باید دمای محیط بستر کار، محل نگهداری رزین و دما در هنگام مخلوط نمودن رزین کاهش داده شود. در سایر موارد از رزین‌های دیرگیر نیز می‌توان استفاده نمود.

چنانچه هوا سرد باشد پیش از نصب FRP باید سطح بتن گرم گردد. همچنین پس از نصب FRP باید رزین به اندازه ای گرم گردد که دمای آن کمتر از ۱۵ درجه سانتیگراد نباشد. این دما حداقل دما برای عمل آوری و Curing رزین می باشد. همچنین سطح بتن محل نصب FRP نباید مرطوب یا خیس باشد.

ب- رطوبت در سطح سازه

وجود رطوبت باعث اختلال در چسبندگی لایه رزین آستری به سطح سازه می‌گردد.
در مواقع بارندگی و یا زمانی که رطوبت هوا بالا بوده و امکان نشست ذرات آب بر روی سطح سازه وجود دارد، به ‌هیچ‌ عنوان نباید عملیات نصب FRP را آغاز نمود.

پ-شرایط سطح بتن و لبه‌های تیز عضو

ناهمواری‌های غیریکنواخت سطح بتن باید با دستگاه مخصوص ساب صاف شده و به کمتر از ۳ میلی‌متر محدود گردد.

پیش از نصب FRP باید بتن های سست از سطح بتن جدا گردد. همچنین سطح بتن باید عاری از هرگونه مواد مانع نظیر عایق، رنگ، پلاستر ، گچ و یا چربی باشد. برای تمیز کردن سطح بتن می توان از روش ساب زدن با دستگاه فرز با صفحه ساب مخصوص و یا سند بلاست استفاده نمود.

در مواردی که منسوج FRP قرار است که به‌صورت عمود به دوره لبه‌های سازه پیچیده شود می‌بایستی که لبه‌های سازه را به شعاع حداقل ۳۰ میلی‌متر گرد کرد. گوشه‌های داخلی عضو می‌بایستی که با ایجاد پخ‌زدگی صاف گردد و از حالت تیزی گوشه خارج شوند.
در مواردی که منسوج‌های FRP به‌صورت موازی با گوشه‌های سازه به سطح پیچیده می‌شوند، نیاز به عملیات خاصی برای عبور از گوشه‌ها نیست.

برای اجرای FRP عملیات ساب زدن باید تا جایی ادامه یابد که شیره بتن زدوده و سنگدانه های بتن نمایان گردد. پس از ساب زدن، چنانچه سطح بتن نیاز به ترمیم داشته باشد باید پیش از نصب FRP سطح بتن با مواد مناسب ترمیم گردد. همچنین باید سطح بتن توسط پمپ هوا و یا برس تمیز گردد. چنانچه از FRP Laminate در اجرا استفاده شود باید سطح نوارها با پارچه آغشته به مواد مخصوصی تمیز گردد.

ت- نکات فنی در خصوص کاربرد رزین و لایه آستری

استفاده از مواد رزین همواره می‌بایستی طبق توصیه‌های فنی و دستورالعمل‌های ایمنی داده‌شده در برگ‌های مشخصات فنی مصالح شرکت تولیدکننده همراه این مواد انجام پذیرد.
مطلقاً از رقیق نمودن مواد رزین یا آستری خودداری نمایید.
بعد از مخلوط کردن رزین و ماده سخت‌کننده (دو جزء تشکیل‌دهنده سیستم مانندِ چسب‌دوقلو) تأکید می‌شود که مخلوط رزین حاصل می‌بایستی در فاصله زمانی مجاز مشخص‌شده استفاده شود.

ج- نکات فنی در خصوص حمل و نگهداری الیاف FRP

FRP ( الیاف کربن، آرمید، بازارت یا شیشه) همواره می‌بایستی که با دقت و مراقبت کامل حمل شوند.
انبار نمودن این مواد باید به‌صورت رول با شعاع حداقل ۵۰ سانتی‌متر بوده و یا بعد از بریده شدن به‌صورت طولی انبار شوند. این مواد همواره می‌بایستی در شرایط خشک نگهداری شوند.
هنگامی‌که چند قطعه از منسوجات FRP قرار است که به دنبال هم در جهت طولی به سطح سازه چسبیده شوند می‌بایستی که طول همپوشانی حداقل به‌ اندازه ۱۵ سانتی‌متر در جهت طولی (جهت فیبرها) ایجاد نمود. اما نیازی به همپوشانی منسوجات FRP در جهت عرضی نمی‌باشد.

آماده‌سازی سطح

الف- قبل از نصب FRP کلیه سطوح سازه می‌بایستی تمیز، سالم و خالی از هرگونه رطوبت در سطح و یا یخ‌زدگی باشند.
هرگونه گردوخاک، شیره بتن، گریس، روغن قالب، واکس‌های به‌کاررفته برای به عمل آوردن بتن، مواد اشباع کننده سطوح، ذرات خارجی و یا هرگونه موادی که موجب اختلال در چسبندگی مواد FRP به سطح سازه می‌شوند را می‌بایستی قبلاً به کمک فرز و یا روش‌های مکانیکی مشابه از سطح سازه پاک نمود.
هر آرماتوری که به دلیل از بین رفتن پوشش بتن در معرض دید قرارگرفته است باید تمیز شود و با سایش سطح آن را آماده نمود. این محدوده از بتن را نیز می‌بایست قبل از نصب مواد FRP تعمیر و بازسازی نمود.
هرگونه بتن آسیب‌دیده و یا آرماتور زنگ‌زده موجود در بتن باید که ابتدا مطابق با استاندارد صحیح و دستورالعمل FRP تعمیر و بازسازی گردد.
اکیداً از بر جا گذاشتن آرماتور زنگ‌زده در بتن . پوشاندن آن با سیستم FRP اجتناب شود.
ب- سطوح ناهموار موجود در سطح سازه باید ابتدا با ملات مخصوص بتونه گیری شده و یا با سمباده فرز هموار گردند.

مخلوط کردن چسب اپوکسی

مواد اپوکسی که به همراه سیستم کامپوزیت FRP به کار می‌روند ممکن است در درجه حرارت محیطی پایین، ویسکوزیته بالایی داشته باشند و یا به‌صورت مطلوب به عمل نیایند. درجه حرارت نیز نامطلوب است زیرا که سبب کاهش پات لایف (pot Life) زمانی است که می‌توان پس از اختلاط رزین و ماده سخت‌کننده (دو جزء تشکیل‌دهنده سیستم مانند چسب‌ دوقلو) آن را به کاربرد.

دمای محیط در هنگام اختلاط اجزا چسب می‌بایستی که بین ۱۵ و ۴۵ درجه سانتی‌گراد باشد.

همچنین باید اقدامات لازم جهت حفاظت مواد از باران، دمای خیلی پایین و یا بالا، خارج از محدوده حرارتی فوق به عمل آورد.

به‌هیچ‌عنوان نباید که از مواد اپوکسی که تاریخ‌مصرف آن‌ها گذشته است استفاده نمود.

توصیه می‌شود که در صورت امکان کل حجم ظرف مربوط به اجرا اپوکسی در یک مرحله اجرا شوند. در صورت عدم نیاز به این حجم از رزین و یا پایین بودن سرعت کار، سعی شود که تنها آن مقدار از مواد که قطعاً در مدت‌ زمان پات لایف استفاده می‌شود، مخلوط شوند.در این صورت باید سعی نمود که روش مناسبی برای پیمان کردن حجمی و وزنی به کار گرفته شود که تناسب اجزا تشکیل‌دهنده چسب اپوکسی حفظ گردد.
ترکیب رزین‌ها و هاردنر معمولاً با توجه به دستورالعمل تولیدکننده مشخص می‌گردد این نسبت وزنی به میزان ۳ یا ۴ رزین به ۱ هاردنر می‌باشد.
سرعت مخلوط باید به‌طور یکنواخت به مدت‌ زمان ۳ الی ۵ دقیقه باشد.
مدت‌ زمان قابل‌استفاده پس از ترکیب رزین و هاردنر عموماً بین ۱۵ تا ۶۰ دقیقه می‌باشد در صورت استفاده از لایه ای متعدد لایه‌های متوالی باید با یک اختلاف‌ زمانی ۳۰ تا ۶۰ دقیقه بعد از یکدیگر چسبانده شود.

اجرایFRP

لایه منسوج FRP را نباید در دمای کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد و یا مواردی که بارندگی و یا تجمع رطوبت در سطح پیش‌بینی می‌شود، اجرا نمود.
الف- لایه منسوج FRP را باید ابتدا به کمک قیچی و یا تیغ مخصوص به اندازه‌های موردنظر برید. حداکثر رطوبت منسوج FRP باید ترجیحاً کمتر از ۳ متر باشد، اما در مواردی که دسترسی به سطح ساده است می‌توان طول‌های بیشتر از ۳ متر را نیز به کاربرد.
ب- ابتدا یک‌لایه مواد رزین را به کمک یک‌ قلم مو به سطح اعمال کنید تا لایه‌ای به ضخامت خیس حدود ۵% تا ۷۵% میلی‌متر ایجاد نماید.
میزان مصرف رزین بسته به وزن مواد FRP مورد استفاده (برحسب گرم بر مترمربع) دمای محیط و میزان اتلاف مواد در هر مورد فرق خواهد داشت. توصیه می‌شود که ابتدا یک نمونه به‌صورت آزمایشی در کارگاه تهیه شود تا میزان واقعی مصرف مواد رزین اپوکسی معلوم شود.
پ- در هنگام نصب باید توجه داشت که رویی که تارهای FRP نمایان دارد به سطح بتن چسبانده شود.

عملیات نصب باید همواره در جهت تارهای مواد FRP بوده و از وسط طول قطعه شروع‌شده و به سمت دو انتهای قطعه ادامه یابد تا هرگونه حباب هوای محبوس شده، به بیرون رانده شود.
بعد از صاف کردن سطح منسوج با دست، باید یک غلتک دستی کوچک یا لیسه پلاستیکی روی سطح FRP ( لایه‌نازک پلاستیکی یا کاغذی نمایان در پشت منسوج FRP ) با فشار کشیده شود تا سبب اشباع شدن کامل تارهای FRP با رزین گردد.

ت- برای اتصال نوارهای منسوج FRP در جهت طولی حداقل همپوشانی ۱۵ سانتی‌متر باید انجام شود. در محل همپوشانی، رزین اضافی باید که سطح خارجی نوار منسوج FRP اولیه که قرار است منسوج FRP بعدی در امتداد آن ادامه یابد، اجرا شود.
نیازی به همپوشانی نوارهای منسوج در جهت عرضی نیست.

همواره سعی شود که زمان بین مخلوط کردن رزین تا مصرف آن، به حداقل زمان ممکن کاهش یابد به‌طوری‌که حداقل ۳۵ دقیقه قبل از آنکه مخلوط رزین شروع به سفت شدن (ژله‌ای شدن) کند، به‌طور کامل مصرف‌شده باشد.

ج- همواره بین اجرا منسوج FRP روی اولین لایه، رزین تر و اجرا لایه ثانوی رزین، زمان ممکن در نظر گرفته شود. این زمان برای این است که به لایه اپوکسی زمان کافی داشته باشد که لایه FRP را کاملاً اشباع کند. این زمان معمولاً حدود ۱۰ دقیقه است که البته بستگی به شرایط محیطی دارد.

نواحی از FRP که در این مدت از سطح سازه جداشده و یا ورم‌کرده است باید به کمک یک غلتک لاستیکی نرم یا فشار دست به سطح سازه فشرده شود.

د- در این مرحله لایه ثانویه چسب رزین باید که بر روی سطح منسوج FRP اجرا گردد.
این لایه باید هنگامی اجرا شود که لایه اول هنوز خیس و چسبنده است و در امتداد تارهای FRP به آن چسبانده شود.
به کمک یک‌ قلم مو مجدداً همان مقدار رزین، به همان ضخامت لایه رزین ( که در بند ب ۵-۲ قید گردید) را اجرا نمایید تا لایه منسوج FRP به‌طور کامل از رزین اشباع گردد.

تست کشش الیاف FRP

برای کنترل مقاومت کششی بتن و کنترل کیفیت نصب FRP می توان از تست Pull off بهره برداری کرد. بعد از نصب FRP لازم است حتما تست Pull Off صوررت گیرد تا از عملکرد صحیح FRP اطمینان حاصل شود. همانطور که بعد از بتن ریزی لازم است تا نمونه گیری شده و مقاومت بتن مورد آزمایش قرار گیرد.

نکته مهم

پس از نصب FRP در هر پروژه، انجام تست FRP به روش تست Pull Off کاملا ضروری بوده و حتما باید در فاصله زمانی کمی بعد از نصب انجام شود تا از عملکرد صحیح FRP اطمینان حاصل شود. همانطور که بعد از بتن ریزی لازم است تا نمونه گیری شده و مقاومت بتن مورد آزمایش قرار گیرد. نتایج حاصل از تست Pull Off نشاندهنده کیفیت مصالح و نصب آن بوده و براساس آن میتوان نسبت به پذیرش یا رد سیستم FRP اقدام کرد.

برای اطمینان از مشخصات مکانیکی مصالح FRP می توان از تست کشش الیاف FRP و رزین استفاده نمود.

برای کنترل مقاومت کششی بتن و کنترل کیفیت نصب FRP می توان از تست Pull off استفاده کرد.

بعد از نصب FRP لازم است حتما تست Pull Off انجام شود تا از عملکرد صحیح FRP اطمینان حاصل شود. همانطور که بعد از بتن ریزی لازم است تا نمونه گیری شده و مقاومت بتن مورد آزمایش قرار گیرد.

تست و آزمایش frp :

Pull_off از پرکاربرد ترین آزمایشات ضروری پس از مقاوم سازی سازه ها با frp می باشد که این تست میزان چسبندگی الیاف، نصب frp و کیفیت مصالح مصرفی را بررسی می نماید.  با تست و آزمایش pull_off می توان نسبت به رد یا قبول سیستم اقدام نمود.

 مراحل روش اجرای FRP در روش NSM  :

1. ابتدا با فرز، شیاری در پوشش بتن ایجاد می نماییم . (عمق شیار در پوشش بتن به قطر میله کامپوزیت و ضخامت پوشش بستگی دارد.)
2. آب را با فشار ۱۰۰-۱۵۰ اتمسفر به اخل شیار هدایت کرده تا گرد و غبار و ذرات بتن را از داخل شیار پاک ‌سازی کنیم.
3. سطح شیار را کاملاً خشک می‌ کنیم.
4. نیمی از شیار را با چسب پلیمری پر کرده و میله کامپوزیت FRP را داخل شیار قرار داده . بقیه چسب را اضافه می ‌کنیم.

سخن پایانی

روش اجرای frp و مقاوم‌سازی با frp سازه‌ها همواره به نیروی کار ماهر و متخصص در این زمینه نیاز دارد. نداشتن مهارت کافی در اجرای frp علاوه بر از  بین بردن تلاش نیروی طراحی، از کارایی مصالح frp کاسته و در جهت مقاوم‌سازی سازه کاری صورت نمی گیرد.

بزرگترین مزیت تقویت سازه های بتنی با استفاده از FRP ، نصب سریع و بدون نیاز به تخریب این مصالح برروی سطح بتن می باشد . ضمن اینکه  مدت زمان عمل آوری کم منجر می شود  تا خللی در بهره برداری سازه صورت نگیرد. توجه به این نکته بسیار مهم می باشد  که نحوه نصب در الیاف های مختلف، متفاوت هست. در واقع عدم توجه به نکات اجرایی و عدم استفاده از تیم متخصص برای زیرسازی و نصب مصالح FRP موجب اتلاف سرمایه و در برخی موارد آسیب به سازه  خواهد شد.