مهندسي و اجراي طرح حفاظت از سازه هاي بتني و فولادي - اجرای رنگ و پوشش های اپوکسی ، پلی یورتان ، فایبرگلاس ( FRP ) ، سیلوکسان ، نفوذگر و پلیمری

هر سازه ي اجرايي متناسب با محل اجرا ، ماهيت كاربري سازه اي و روش اجرايي نيازمند به كارگيري تمهيدات خاص حفاظتي جهت مقابله با عوامل مضر و مخرب فلز و بتن ، در راستاي افزايش دوام سازه اي مي باشد . امروزه تحقيقات گسترده انجام شده بر روي عوامل فساد سازه هاي بتني و فلزي از يك سو و از سوي ديگر پيشرفت روزافزون انواع روشها و مواد حفاظتي ، اين مقوله را به مبحثي تحصصي مبدل ساخته كه نيازمند شناخت دقيق از فر


هر سازه ي اجرايي  متناسب با محل اجرا ،  ماهيت كاربري سازه اي و روش اجرايي نيازمند به كارگيري تمهيدات خاص حفاظتي جهت مقابله با عوامل مضر و مخرب فلز و بتن ، در راستاي  افزايش دوام سازه اي مي باشد . امروزه تحقيقات گسترده انجام شده بر روي عوامل فساد سازه هاي بتني و فلزي از يك سو و از سوي ديگر پيشرفت روزافزون انواع روشها و مواد حفاظتي ، اين مقوله را به مبحثي تحصصي مبدل ساخته كه نيازمند شناخت دقيق از فرآیند آسیب و خوردگی می باشد.

 

پوشش فايبرگلاس و لاينينگ مخازن

فايبرگلاس (Fibreglass/Fiberglass) :

فايبرگلاس يا كامپوزيت هاي پليمري نوعي پوشش است كه از مواد نفتي و پشم شيشه درست مي شود. امروزه  بيشتر كارخانه ها براي عايقكاري يا ايزولاسيون مخازن حاوي آب و اسيد از فايبرگلاس استفاده مي كنند و  بدين ترتيب جلوي پوسيدگي و  ازبين رفتن مخازن و ضررهاي ناشي از آن را مي گيرند.

سبك و مستحكم بودن از ديگر ويژگي هاي فايبرگلاس است كه باعث توليد انواع قطعات از جنس فايبرگلاس شده است ( چگالي فايبر گلاس در حدود ۲۰۰۰-۱۸۵۰ كيلوگرم بر متر مكعب است) : مخازن نگهداري مايعات مختلف از جمله اسيد، سپتيك تانكها، چربي گيرها  ، سپر انواع خودروها، انواع ايرانيتها، اتاقك ها ، سيلوهاي سيمان و …

به عبارت ديگر فايبرگلاس كه به نامهاي GRP(Glass Reinforced Plastic) يا GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) هم شناخته شده است يك FRP يا  Fiber (Fibre) Reinforcement Polymer ( فيبرهاي پليمري تقويت شده يا پلمير تقويت شده با الياف) ساخته شده از يك ماتريس پلاستيكي تقويت شده بوسيله فيبرهاي شيشه اي ريز و نازك مي باشد كه اين ماتريس پلاستيكي مي تواند شامل انواع رزين (اپوكسي ، پلي استر يا وينيل استر) و يا مواد ترموپلاستيك باشد.

فايبرگلاس ، كامپوزيتي از الياف شيشه با مواد پليمري است كه از پشم شيشه به عنوان ماده تقويت كننده و از مواد پليمري به عنوان مواد زمينه استفاده مي‌شود. قطعات فايبرگلاس حاوي يك نوع يا بيشتر از الياف تقويت كننده بوده كه توسط يك رزين ( ماتريس ) احاطه ميگردند.

الياف تقويتي نقش اصلي را در استحكام و مقاومت قطعات دارا مي باشند كه تعدادي از انواع آن شامل الياف شيشه ، الياف كربن ، الياف آراميد ، الياف بازالت و غيره هستند. كه الياف هاي فوق الذكر خود داراي اشكال و انواع مختلفي مي باشند.

متداولترين نوع مصرفي الياف تقويت كننده در صنايع الياف شيشه اي هستند .

كاربرد انواع رزين ها در ساخت مخازن فايبرگلاس : 

   پلي استرها : ضعيف در برابر خوردگي هستند

   ونيل استرها : مقاومت خوب در برابر خوردگي دارند.

   اپوكسي ها : مقاوم در برابر خوردگي و دما مي باشد.

متداولترين رزين مصرفي در صنايع فايبرگلاس رزين پلي استر غير اشباع است .

رزين سهم بيشتري را در مقايسه با مواد ديگر به خود اختصاص مي دهد كه در ضمن داراي  دونقش مي باشد؛ اول به عنوان نگهدارنده يا تثبيت كننده محل الياف تقويتي ودوم اينكه در صورت اعمال نيرو به قطعه باعث تغيير شكل و توزيع  تنش در كل سطح مي گردد.

مزايا : استحكام بالا ، وزن سبك  ، پايداري نسبي دربرابر اشعه UV و مقاومت شيميائي ، دوام قابل توجه.

مقاومترين مخازن در برابر حرارت و اسيد از جنس فايبرگلاس ساخته ميشود. بطور مثال سينكهاي آزمايشگاهي ضد اسيد پليمري را نمي توان از پلي اتيلن ساخت چرا كه اسيد به سرعت با پلي اتيلن واكنش نشان داده و سبب خوردگي مخزن ميگردد و در اين موارد حتما مي بايد از فايبرگلاس جهت مخازن نگهداري اسيد استفاده نمود.

در فرآيند تجزيه فاضلاب توسط باكتري هاي بي هوازي مقدار بسيار زيادي اسيد توليد مي گردد و محيط اسيدي درون سپتيك زمينه خوردگي را براي مخزن فراهم ميكند.

در سپتيكهاي بتني بعد از تشكيل لايه  هاي لجن و شروع فعاليت باكتري زمينه خوردگي ديواره سپتيك فراهم ميگردد و با نفوذ فاضلاب به خارج از مخزن خاك اطراف آن بوي تعفن به خود ميگيرد كه در اين صورت كل خاك اطراف سپتيك به مرور زمان آلوده به انواع باكتري و بوي بسيار بد و آزار دهنده اي خواهد شد و زندگي در اين شرايط تجربه اي همچون عبور از شهركهاي صنعتي را در سراسر منطقه  براي ساكنين به ارمغان خواهد آورد.

تجزيه ناپذيري: تنها ماده اي كه هيچ وقت در طبيعت تجزيه نخواهد شد حتي در مقابل نور مستفيم خورشيد همين ورقهاي كامپوزيتي پليمري يا فايبرگلاس ميباشد و حتي پلي اتيلن در صورت نگهداري دور از نور خورشيد بعد از گذشت ۳۰ سال سرنوشتي شبيه بتن را خواهد داشت و در صورت قرار گرفتن در مقابل نور خورشيد بعد از ۳ سال تجزيه خواهد شد.

لاينينگ مخازن :

لاينينگ يا  ايزولاسيون يا عايق بندي مخازن عبارت است از پوشش مخازن با اعمال ماتريسي از رزين ترموست (پلي استر، اپوكسي، ونيل استر) و الياف (شيشه ، كربن ، آراميد ، بازالت) در لايه هاي متعد. انتخاب نوع رزين و الياف و همچنين تعداد لايه ها بستگي به عوامل محيطي و شيميايي محل كار دارد.

با استفاده از اين روش سطح مخازن بتني و فلزي از خوردگي هاي شيميايي ناشي از اسيدها و بازها و مواد اكسنده محافظت ميشود. در واقعبا اجراي پوشش فايبرگلاس داخل مخزن ، يك مخزن مجزا داخل مخزن اوليه شكل ميگيرد ، لذا طول عمر مخزن زياد مي شود. ضمنا به دليل يكپارچه و بدون درز بودن اين نوع لاينينگ ، احتمال نفوذ ماده درون مخزن به اين لايه صفر است.

لاينينگ صنعتي مخازن فلزي و بتني حاوي مواد شيميايي (اسيدي | اسيد كلريدريك ، فسفريك -قليايي-حلالهاي خورنده- مواد نفتي و...) با سيستمهاي اف آر پي لاينينگ و جي آر پي لاينينگ (F.R.P lining  و G.R.P lining ) انجام مي شود . هچنين مقاوم سازي سازهاي بتني نيز توسط  F.R.P  انجام مي گيرد.

ضمنا روشي است مناسب جهت پوشش مخازن تصفيه آب، Waste Water ، Sanitary Drain و مخازن آب Chiller در برابر اثرات تخريبي آب و اكسيداسيون سطح فلز.

عبارات مرتبط :

  • Laminate lining  : اعمال لايه به لايه رزين و الياف با هدف ايجاد سپري مقاوم در برابر عوامل خوردگي و اكسيد كننده
  • G.R.P lining : جي ار پي لاينينگ يك لايه پوشش است كه بصورت پايدار براي مخازن بتني جهت  جلوگيري از نشتي و جذب آب استفاده مي شود.

از خاصيت هاي آن مي توان به ايجاد پوششي ژله اي (Gel coat) كه داراي خواص ضد قارچ (anti-bacterial)‌ و ضد ميكروب (Anti-Fungal) است اشاره كرد.

GRP لاينينگ براي مخازني بتني حاوي آب كه در زير زمين كار گذاشته شده اند از رشد جلبك و قارچ جلوگيري مي كند.

مخازني كه از طريق GRP lining (جي آر پي لاينينگ) آب بندي شده اند براي ذخيره آب آشاميدني مناسب هستند.

 از اين پوشش (با لاستيك هاي ويژه ضد اسيد و مقاوم در برابر خوردگي ، ضد باز ، ضد مواد خورنده ، ضد كرم ، ضد سايش ، ضد نمك ، مقاوم در برابر دما) براي مخازن و سطوحي كه با اسيد در تماس ميباشند مانند : مخازن رقيق كننده اسيد ، مخازن اسيد شويي قطعات ، مخازن آبكاري يا زيرسازي استخرها استفاده مي شود.

                              

  • Rubber Lining  : رابرلاينينگ پوشش لاستيكي مي باشد كه به منظور محافظت از سطح زير خود به روش هاي مختلف ( رابر لاينينگ سخت و رابر لاينينگ نرم) صورت مي پذيرد. به عبارت ديگر آستر كردن سطوح با ورقه هاي لاستيكي را رابرلاينينگ گويند.

 از اين پوشش (با لاستيك هاي ويژه ضد اسيد و مقاوم در برابر خوردگي ، ضد باز ، ضد مواد خورنده ، ضد كرم ، ضد سايش ، ضد نمك ، مقاوم در برابر دما) براي مخازن و سطوحي كه با اسيد در تماس ميباشند مانند : مخازن رقيق كننده اسيد ، مخازن اسيد شويي قطعات ، مخازن آبكاري يا زيرسازي استخرها استفاده مي شود.

به عبارت ديگر در مواردي كه مخازن و يا اتصالات تاسيساتي و يا تجهيزات صنعتي در تماس با موادشيميايي و خورنده قرار دارند جهت محافظت از فلز يا ديگر مواد قطعات از رابرلاينيگ استفاده مي شود. از مزيت اصلي اين نوع پوشش در مقايسه با ديگر پوشش هاي آب بندي (ايزولاسيون) اينست كه لاستيك هاي مورد استفاده در رابرلاينينگ خواصي دارند كه باعث ايجاد طول عمر بالايي (بسته به مواد شيميايي) در تجهيزاتي كه رابر لاينينگ مي شود مي گردد.

لذا در انواع مخازن ذيل مي تواند استفاده شود :

   * مخازن پتروشيمي ، پالايشگاه ها و صنايع نفت ، گاز و پتروشيمي

   * مخازن حاوي مواد غذايي

   * مخازن حاوي موادشوينده

   * مخازن حاوي انواع موادشيميايي

   * مخازن و حوضچه هاي خنثي كننده و آب ژاول

   * شيرهاي صنعتي در تماس با انواع موادشيميايي

   * فلنج هاي صنعتي در تماس با انواع موادشيميايي

   * انواع تجهيرات صنعتي

نامهاي اختصاري :

FRP : Fiber (or Fibre) Reinforced Plastic (or Polyester) or Fiber Reinforced Plastic (or Polyester) - (European Standards)

GRP / GFRP : Glassfibre Reinforce Plastic (or Polyester) - (BS Standards)

FRE : Fiberglass Reinforced Epoxy

GRE : Glassfibre Reinforced Epoxy

در مورد لوله ها :

RTRP : Reinforced Thermosetting Resin Pipe

RPMP : Reinforced Plastic (or Polymer) Mortar Pipe - (American Standards)

FRP :

FRP (اف آر پي) يا فيبرهاي پليمري تقويت شده يا پلمير تقويت شده با الياف ، نوعي ماده كامپوزيت متشكل از دو بخش فيبر يا الياف تقويتي است كه به وسيله يك ماتريس رزين از جنس پليمر احاطه شده است. فيبرهاي FRP به روش پلي اكريلونيتريل(PAN) ساخته مي شوند.

منسوجات FRP :

به طور كلي 4 نوع الياف بافته شده FRP وجود دارد كه اين منسوجات شامل الياف كربن، شيشه، آراميد و بازالت مي باشد. به عبارت ديگرFRP ها بطور كلي بر اساس فيبر تشكيل دهنده آنها به چهار دسته تقسيم مي شوند.

                   

                                              

FRP Lining :

اف آر پي لاينينگ يكي از رايج‌ترين كاربردهاي صنعت فايبرگلاس است، به عنوان مثال در آب‌بندي مخازن، پوشش سقفها، عايق بندي مخازن در صنايع شيميائي، توليد و يا مستحكم‌سازي مخازن پي‌وي‌سي، ضد خوردگي مخازن فلزي و ساير موارد. كه اين تفاوتها براساس رزين‌هاي تخصصي مختلف به دست مي‌آيد. اين رزينها مي‌تواند در برابر اسيدهاي قوي و حرارت بالا دوام بياورد.

از الياف FRP عمدتاً بصورت نصب خارجي بر روي سطوح بتني جهت ترميم و تقويت سازه هاي بتني استفاده مي گردد. از اين الياف همچنين در بهسازي لرزه اي يا مقاوم سازي در برابر انفجار  در سازه هاي بتني و  در تقويت سازه هاي مصالح بنايي ، فولادي و چوبي نيز مورد استفاده قرار مي گيرند. الياف FRP  به دو صورت لمينت هاي سخت شده  كه توسط پرايمر و چسب مجزا به سطح بستر چسبانده مي شوند و يا بصورت  الياف بافته شده خشك  كه در هنگام نصب با چسب مخصوص اشباع مي شوند استفاده مي گردند.  در حالت دوم چسب بعنوان ماتريكس بين الياف كامپوزيت و همچنين عامل اتصال الياف با سطح بستر عمل مي نمايد.كيفيت، يكپارچگي و عملكرد كلي سيستم هاي مقاوم سازي FRP تا حد زيادي بستگي به چسبندگي سيستم FRP به بستر زيرين (بتني و ...) دارد.

 

اپوکسی یا پولی‌پوکساید، یک بسپار ترموست است که از واکنش رزین اپوکساید با سخت‌کنندهٔ پولی‌آمین یا پلی آمید حاصل می‌شود. اپوکسی دامنهٔ کاربرد گسترده‌ای دارد، از جمله در مواد رنگ اپوکسی، کفپوش اپوکسی، اپوکسی گرانیتی ، اف‌آرپی و چسب‌ها.

محتویات

شیمی

اپوکسی یک هم‌بسپار ترموست یا گرماسخت است؛ که از دو مادهٔ شیمیایی مختلف تشکیل شده. این دو ماده را با نام رزین و سخت‌کننده یا فعال‌ساز یا هاردنر می‌شناسند. رزین از تکپارها یا بسپارهایی با زنجیر کوتاه که در انتهایشان یک گروه اپوکساید قرار دارد تشکیل می‌شود؛ و هاردنر از دو نوع سیکلو آمینی برای چسبها و کفپوشهای اپوکسی بدون حلال و پلی آمید برای رنگهای اپوکسی حلال دار تشکیل می‌گردند که نیاز است برای خشک شدن با رزین بخوبی مخلوط شود و طی زمان مشخصی پیوند تکمیل شده و خشک می‌گردد.

اپوکسی آمینی بعلت نداشتن حلال و درنتیجه کاهش حجم بیشتر کاربرد چسب و کفپوش اپوکسی را داراست و اپوکسی پلی آمیدی که بیشتر بعنوان رنگ اپوکسی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کفپوش اپوکسی در بیمارستان‌ها و صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند و رنگ اپوکسی گزینهٔ مناسبی برای جلوگیری از خوردگی و زنگ‌زدگی در صنایع هستند.

کاربردها

کاربردهای موادی که بر پایهٔ اپوکسی ساخته می‌شوند گسترده‌است و مهمترین آن در ساخت رنگ اپوکسی و کفپوش اپوکسی است و همچنین شامل کاربرد در ساخت موادی چون چسبها، کامپوزیتها (مانند موادی که از فایبر گلاس یا فیبر کربن استفاده می‌کنند) و تقویت‌کننده‌ها می‌شود (اگرچه پلی‌استر، وینیل‌استر و دیگر صمغهای ترموست هم برای پلاستیک تقویت‌شده با شیشه به کار می‌روند).

ساختار شیمیایی اپوکسی‌ها این اجازه را می‌دهد که بسپارهای گوناگونی با خواص بسیار متفاوت تولید شود. به طور کلی اپوکسی‌ها را به خاطر چسبندگی، مقاومت شیمیایی و گرمایی، خواص خوب یا حتی عالی مکانیکی، و مقاومت الکتریکی بسیار خوب آنها نسبت به اکثر رزینهای دیگر می‌شناسند. بسیاری از خواص اپوکسی‌ها را می‌توان تغییر داد، برای مثال اپوکسی‌های پرشده از نقره که رسانایی الکتریکی خوبی دارند یا اپوکسی پرشده از روی که مقاومت خوردگی خوبی دارد و یا مخلوط آن با ریز الیافهای کربن آنها را رسانا می‌کند نیز وجود دارد و این در حالی است که اپوکسی خالص عایق الکتریکی می‌باشد. برخی از انواع که دارای خاصیت عایقی/رسانایی در برابر گرما هستند و مقاومت الکتریکی بالایی دارند در الکترونیک کاربرد دارند.[۱]

اپوکسی در موارد زیر کاربرد وسیعی دارد:

  • رنگ‌ها و پوشش
  • چسب‌ها
  • قالب‌های صنعتی و کامپوزیت‌ها
  • سامانه‌های الکتریکی و الکترونیک
  • مصارف خانگی و دریایی
  • هوافضا
  • زیست‌شناسی
  • کفپوشهای صنعتی، بیمارستانی و بهداشتی و مخابراتی این کفپوش‌ها بر پایه هاردنر سیکلو آلیفاتیک پلی آمین تغییر یافته ورزین اپوکسی بیسفنول A تولید و ارائه می‌گردد، در ساختار این محصول از هیچگونه حلال و رقیق کننده واکنشگرا استفاده نشده است و همین امر موجب می‌گردد که ساختارپلیمری محصول پس از واکنش بصورت ثابت باقی بماند و خصوصیات شیمیائی آن دچار کاهش خواص نگردد، مقاومت شیمیائی مناسب بهمراه مقاومت مکانیکی عالی و چسبندگی سطحی فوق‌العاده این محصول این امکان را فراهم آورده که از آن بتوان در کلیه سطوحی که در مجاورت مواد شیمیائی و اسیدها و قلیاهای متوسط قر ار دارند، براحتی استفاده نمود، همچنین با تو