ژاکت فیبر کربن برای تقویت تیرها و ستون های بتنی

ژاکت فیبر کربن (Composite wraps or carbon fiber jackets) به یک سری پارچه‌های سیاه رنگ مخصوص گفته می‌شود که از الیاف کربن ساخته شده است و در زمان ساخت ساختمان یا تعمیر و مرمت آن، همانند یک ژاکت، به دور تیرها و ستون‌های سازه پیچیده می‌شود. همچنین در مورد دال‌ها و دیوار برشی ساختمان‌ها استفاده می‌شود. هدف از این کار، بالا بردن مقاومت سازه است. از پارچه‌ها و نوارهای تقویت شده با فیبر کربن، جهت افزایش ظرفیت بار و استحکام استفاده می‌کنند و آن را به کف و تیرهای بتنی متصل می‌کنند. مقاوم سازی سازه‌ها با این روش، سبب کاهش وزن سازه می‌گردد که این خود یک مزیت بزرگ محسوب می‌شود.

بتن مسلح شده با فولاد می‌تواند در اثر حوادث لرزه‌ای آسیب ببیند و معمولاً با انقباض و انبساط ناشی از تغییرات دما نیز آسیب خواهد دید. این موارد منجر به ایجاد ترک‌هایی می‌شود که اجازه نفوذ رطوبت را می‌دهد و منجر به خوردگی و فساد میلگرد فولادی می‌شود. این خوردگی و فساد، به نوبه خود ترک خوردگی را تشدید می‌کند و در نهایت منجر به فروپاشی بتن و به دنبال آن خرابی سازه می‌شود. کامپوزیت‌ها که ژاکت فیبر کربن نیز یکی از آن‌هاست، برای تعمیر چنین سازه‌هایی و همچنین برای بازسازی سازه‌هایی که باید بارهای فزاینده‌ای را بیش از ظرفیت نامی سازه تحمل کنند، استفاده می‌شود.

از الیاف کربن جهت ساخت ژاکت فیبر کربن استفاده می‌شود. اما الیاف کربن چه ویژگی‌هایی دارد که در مقاوم سازی سازه های بتنی از آن استفاده می‌شود؟ ویژگی‌های الیاف کربن در ادامه بیان شده است:

• وزن الیاف کربن سبک است.
• مقاومت بسیار خوبی در برابر نیروهای کششی دارد.
• مقاومت خوبی در برابر حرارت دارد.
• در برابر مواد شیمیایی مقاومت خوبی از خود نشان می دهد.
• در برابر اشعه ایکس نفوذ ناپذیر است.
• مقاومت بالا در برابر اسیدها، بازها و مواد آلی.

معایب الیاف کربن

• الیاف کربن ترد و شکننده است و در برابر ضربه‌های ناگهانی مقاومت خوبی ندارد.
• رسانای الکتریسته است.

• مقاومت کششی الیاف کربن هفت برابر ورق‌های فولادی است.
• مقاومت ستون های بتنی را حدأقل تا دو برابر افزایش می‌دهد.
• ظرفیت شکل پذیری ستون ها را تا پنج برابر افزایش می‌دهد.
• سبب افزایش مقاومت خمشی تیرهای سازه می‌گردد.

کیفیت پایین بتن و آرماتوربندی نامناسب در سازه‌های اسکلت بتنی دور از انتظار نیست. این کمبودها، استحکام سازه و شکل‌پذیری آن را مختل می‌کند. ژاکت کردن یا دورپیچی بتن با شیت‌هایی از پلیمرهای تقویت شده با الیاف کربن، استحکام فشاری و تغییر شکل‌پذیری را افزایش می‌دهد. داده‌های حاصل از آزمایش های تجربی نشان داده است که محصور کردن خارجی بتن توسط ورق‌های کامپوزیت CFRP هم مقاومت فشاری و هم تغییر شکل‌پذیری بتن به طور قابل توجهی در اطراف بتن بهبود می‌بخشد. این بهبود و اثر بخشی مثبت، تابعی از ضخامت پوشش‌های کامپوزیت CFRP است.

مقالۀ پیشنهادی: ضوابط میلگرد بستر در دیوارها