تعمیر و نگهداری سازه های دریایی و ترمیم و تقویت آن با فن آوری نوین کامپوزیت در بنادر ماهیگیری

کامپوزیت ها دارای یک جزء یا فاز زمینه و یک فاز تقویت کننده می باشد.
چند سالی است که مواد کامپوزیتی به دلیل ویژگی های منحصر به فرد همانند استحکام زیاد- وزن کمتر- کارایی بهتر- دوام و پایداری عالی و رفتار مناسب در برابر آتش سوزی نسبت به مواد سختی مانند فولاد- بتن و آلومنیوم در صنایع گوناگون سریع ترین رشد برای بازار خود از جمله بازار خودرو و حمل و نقل- عمران- ورزشی- هوافضا- دندانپزشکی- نظامی و صنایع دریایی و غیره با طول عمر بالا حتی در لوازم تجاری و الکتریکی با کامپوزیت های پلاستیک تقویت شده فراهم آورده است و مزایای کاربرد آن در صنعت عمران نیز به وضوع مشاهده شده است و در صنعت ساختمان چه در ساخت سازه های تمام کامپوزیتی و چه در تقویت و ترمیم سازه های گوناگون دیگر هموار کرده است.
به عنوان مثال پلاستیک های تقویت شده با الیاف شیشه در صنعت ساختمان لندن همانند گنبدها و بام ها با قدمتی ۷۰ تا ۸۰ ساله با استفاده از پوشش های کامپوزیتی تعدیل شده اند، جدای از ساخت سازه های تمام کامپوزیتی در صنایع گوناگون از جمله صنعت ساختمان و عمران، کامپوزیت ها برای مقاوم سازی و ترمیم سازه های گوناگون چوبی- فلزی- بتنی و غیره نیز به کار گرفته می شوند.
امروزه کاربرد کامپوزیت برای تقویت و احیاء پل ها و ساختمانها و سازه ها در صنعت ساختمان و عمران و تقویت ستون های موجود با افزایش ظرفیت های برشی، فشاری و خمشی و مقاومت در برابر ضربه بطور گسترده به کار می رود.
از جمله آن کشورها می توان به آمریکا- کانادا- ژاپن اشاره کرد که به فعالیتی سودآور تبدیل شده و جای روشهای سنتی تعمیر و تقویت را گرفته است. در انگلستان نیز پیچیدن FRP درو ستون ها آزمایش و جواب مثبت داده است. رزین های گرمانرم تقویت شده نسبت به رزین های گرما سخت تقویت شده (پلی استرهای غیر اشباع) رشد سریع تری خواهد داشت و این ناشی از نیاز به عملکرد بهتر محصولات خواهد بود. بین رزین های گرمانرم، پلی پروپیلن، پلی استر گرمانرم، نایلون و پلی کربنات به دلیل کاربردهای گوناگون آنها نسبت به چوب، فولاد و مواد دیگر با بیشترین سرعت رشد را خواهد داشت.
الیاف شیشه به دلیل بهای کم و عملکرد خوب به عنوان مهم ترین تقویت کننده محسوب می شود. درخواست برای الیاف کربن و دیگر الیاف نیز به دلیل کاهش بها، افزایش کاربرد، صلبیت بیشتر، استحکام بالاتر و مقاومت حرارتی و الکتریکی بهتر با سرعت بیشتری گسترش خواهد یافت. صنایع خودرو عمران در سال ۲۰۰۵ معادل دو سوم کل بازار پلاستیک های تقویت شده به عنوان بازار عمده این مواد بودند.
‌●رزین های گرماسخت:
معمولا منومرها یا اولیگومرهای با وزن مولکولی پایینی هستند که دارای واکنش های تشکیل پیوندهای عرضی هستند و بسته به ساختار زنجیره ای اصلی شان ممکن است جامد- مایع باشند.
رزین های پلی استر غیر اشباع (up):
محصولات تراکمی خطی بر پایه اکیدها، دی ال ها و اسیدها / انیدریدهای اشباغ و غیر اشباع هستند و عموما زرد کمرنگ با درجه پلیمریزاسیون پایینی هستند.
●رزین های گرمانرم:
واژه گرما نرم تنها در مورد پلاستیک کار برداشته و برای رزین های گرمانرم اندکی نا آشنا می باشد و تنها تفاوت رزین های گرمانرم با سخت ویژگی منحصر به فرد آن است که به کل مجموعه داده می شود و سازندگان فایبرگلاس آن را به چشم یک تهدید می نگرند.
گرمانرم ها معمولا با الیاف کوتاه یا آسیاب شده به طول کمتر از ۶ میلی متر تقویت می شوند و دو مزیت برتر آن هزینه و چقرمگی آنهاست. مانند مفتول ها- محفظه های حمل بار می توان اشاره کرد.
-شرح: برای تمیز و نگهداری و تقویت ابینه و سازه های بتن آرمه- صنایع دریایی کامپوزیت ها می توانند نقش بسزایی را ایفا کنند. رفتار کامپوزیت ها برای ماهیتشان به وسیله جهت و ترتیب قرارگیری الیاف آنها معین می شوند. این الیاف به نسبت سخت، به وسیله زمینه ای از جنس رزین در کنار هم نگه داشته می شود. در واقع به کارگیری این ویژگی جهت دار کردن الیاف است که امکان طراحی کامپوزیت را برای تحمل شرایط ویژه بارگزاری فراهم می کند.
اما با وجود این انعطاف پذیری قابل توجه در طراحی که با فولاد و بتن آشنا هستند، نمی توانند با تردی و شکنندگی کامپوزیت ها (نداشتن ویژگی نرم پذیری و رفتار پلاستیک) به راحتی کنار بیایند. فرم پذیری به تسلیم یا تغییر شکل ماده در پاسخ به تنشی بالاتر از تنش تسلیم باز می گردد. مواد ساختمانی شکننده و ترد را می توان از الیاف که تفکر نوین و تازه ای نیست. پس از تقویت آن بهره برد. زمانیکه ملات گل و رس، آب خود را از دست می دهد و فرمشک می شود، افت حجم پیدا کرده و ترک و شیارهای زیادی در آن ظاهر می شود.
لذا برای رفع مشکل در زمانهای گذشته از رشته های کاه و موی حیوانات باری جلوگیری از این ترک ها و شیارها از گل رس استفاده می کردند. اما در حال حاضر از الیاف مصنوعی تقویت کننده کوتاه برای تقویت سیمان و جلوگیری از گسترش ترکها استفاده می شود.
الیاف کوتاه از فلز، پلاستیک، شیشه و غیره در طول متفاوت ساخته می شوند که هر کدام در سیمان با بتن با در نظر داشتن کاربردهای خاصی در تعمیر و نگهداری و تقویت سازه دارند.
از الیاف فلزی در بتن، کف و پوشش های پاششی و تونل سازی استفاده می گردد. الیاف پلاستیکی کوتاه در بتن های کف و اندودکاری به کار می روند تا ترک های ناشی از انقباض را به سرعت کاهش دهد. الیاف شیشه قلیایی نیز برای تقویت سازه بتن در اجزای تشکیل دهنده دیوارهای نازک به کار می روند. فعالیت کامپوزیت ها و انواع گوناگون الیاف کوتاه مقارم و چگونگی عمل آوری نهایی مخلوط الیاف بتنی در صنعت عمران بسیار گسترده و فراگیر است.
مزایای تقویت سازه های بتنی و ابنیه و سازه های دریایی برای تعمیر و نگهداری (نت) با مواد کامپوزیت به طور اخص عبارت است از:
۱.سهولت در اجرا
۲.سرعت عمل بالا
۳.مقاومت در برابر خوردگی
۴.استحکام بالا بدون افزایش سازه
۵.مقاومت زیاد سازه در برابر بارهای زلزله
۶.اطمینان به عملکرد در شرایط بحرانی و پرخطر
۷.امکان تعمیر مجدد پس از تقویت با ترسیم سازه و ابنیه
۸.عملکرد و راندمان بالا کامپوزیت ها به علت تنوع آنها
۹.کاهش هزینه ها در تقویت یا تعمیر در مقایسه با روش های سنتی که منتج آن کاهش هزینه در تعمیر و نگهداری.
الیاف بافته نشده در پلاستیک های تقویت شده با الیاف FRP در تقویت فیزیکی سازه های مختلف ساختمانی و سازه ای برای بهبود رفتار باربری و تحمل نیروهای ارتعاشی و نگهداری آن کاربرد فراوان دارند. تقویت فیزیکی اعضای سازه های ساختمان و سازه ها دریایی یکی از روش های بهینه سازی نوسان ارتعاشی و لرزه ای آنها است.
از جمله کامپوزیت ها، پلاستیک های تقویت شده با الیاف کولار Kevlar هستند که وقتی حول اعضای مختلف سازه ای پیچیده می شوند به طور همزمان حرکتهای عمودی و جانبی وارده به عضو را تحمل می کنند.
در حالیکه اغلب راه حل های موجود برای بارهای لرزه ای با استفاده از شمع های نگه دارنده قابل تغییر شکل یا استفاده از پی های دارای بالشتک لاستیکی باری ضربه گیری است، بهره برداری می گردد.
کولار به دلیل ویژگی هایی چون مقاومت بالا، نارسانایی الکتریکی، با دوام خاصیت کشانی ماده ای مناسب برای تقویت اعضای سازه های مختلف ساختمانی و بتنی در برابر نیروهای ارتعاشی ناشی از نوسانات و یا زلزله حتی در تأسیسات بنادر ماهیگیری لحاظ شود.
پلاستیک تقویت شده با الیاف کولار برای تقویت اعضای سازه های مختلف در ژاپن مدتها است که مورد استفاده دارد و این کشور را از نخستین کشورهایی است که این فن آوری نوی را برای ترسیم و تقویت سازه ها در تعمیر و نگهداری و ساخت به کار گرفته و به طور ویژه ای به آن اهمیت می دهند.
●نتیجه:
بتن به عنوان یک ماده سازه ای پرکاربرد به طور گسترده ای مورد پذیرش قرار گرفته است. این ماده به راحتی ریخته می شود، شکل می گیرد و هنگامی که سخت می شود، قوی و دارای عمری بالاست. با این حال، بزرگترین کاستی بتن، تردی آن است. بتن، کامپوزیتی است که در آن توده های کلوخه ای با سیمان پرتلند به هم چسبیده و با آب خلوط شده اند. انواع و نسبت ترده ها بر حسب کاربرد، متفاوت است. اما اغلب توده ها عبارتند از توده های ریز، شن و توده های درشت (سنگ ریزه). بتن در فشار، خوب عمل می کند. ولی در کشش ضعیف است. همچنین هنگامی که بتن سخت می شود تمایل ترک خوردن دارد.
بتن تقویت شده با الیاف باعث کاهش ترک خوردگی و افزایش شکل پذیری و گاهی حتی جایگزینی میله های فلزی می شوند. بیشترین الیافی که امروزه به کار می روند عبارتند از:
۱- فولاد
۲- پلی پروپلین (pp)
۳- نایلن
۴- شیشه و گونه های دگیری از الیاف مصنوعی نیز مانند پلی اتیلن، پلی استر، آرامید و کربن به کار برده شده اند.
مصرف این مواد (کامپوزیت ها) می تواند معضلات فراوانی چون افزایش وزن- خوردگی- مشکلات ساخت و تعمیر و نگهداری و غیره در صنایع گوناگون را حل نماید و راه را برای گسترش فن آوری نوین کامپوزیت ها در کشورمان و علی الخصوص بنادر ماهیگیری باز نماید.

مهندس هرمز یوسف نصیری
کارشناس تعمیر و نگهداری بنادر ماهیگیری سازمان شیلات ایران

منبع : پایگاه اطلاع رسانی شیلات ایران