اين چسبها از تركيب يك رزين اپوكسي (پليمر) با يك سخت‌كننده به‌دست مي‌آيند. متناسب با نيازهاي اجرايي، اين چسب ممكن است شامل پركننده‌ها، مواد روان‌كننده، مواد سخت كننده يا زود‌گير و غيره باشد. كاربرد موفقيت‌آميز يك سيستم چسباننده اپوكسي نياز به شرايط كافي و مناسب دارد. اين شرايط شامل مواد و اجزاي تشكيل دهنده چسب، زمان مخلوط كردن، تكنيك به كاربردن آن، دماي عمل‌آوري، شرايط آماده‌سازي سطح، ضريب انبساط سطحي، مشخصات خيز عضو بتني، سايش، و مقاومت شيميايي آن است. هنگام به كاربردن چسبهاي اپوكسي دو مفهوم زماني متفاوت بايد در ملاحظات در نظر گرفته شود. اولي زمان گيرش و بازه زماني، ديگري زمان آزاد است.

زمان گيرش مدت زماني است كه پس از مخلوط كردن رزين و سخت‌كننده چسب، سفت شدن و گرفتن چسب در ظرف مخلوط آغاز مي‌شود. براي يك چسب اپوكسي اين زمان ممكن است از چند ثانيه تا چند سال متغير باشد. زمان آزاد هم مدت زماني است كه شخص برای چسباندن FRP به سطح بتن نياز دارد. پارامتر مهم ديگري كه بايد ملاحظه شود دماي سخت شدن چسب است. اين دما با Tg نشان داده مي‌شود. اغلب چسبهاي تركيبي، پايه پليمري دارند و خصوصياتي كه از خود نشان مي‌دهند، ناشي از پليمرهاي به‌كار گرفته شده در آنهاست. پليمرها در يك دماي معين از حالت نسبتاً سخت، كشسان مانند به موادي كشسان و مومسان مانند تغيير حالت مي‌دهند. اين دما، دماي تبلور ناميده مي‌شود و براي هر نوع پليمري متفاوت است. چسبهاي اپوكسي به‌عنوان عامل گيرش و چسباندن در كاربردهاي مهندسي عمران، نسبت به ساير پليمرها مزاياي متعددي دارند:

•  فعاليت سطحي بالا و خصوصيات نم‌داري مناسب براي گسترة وسيعي از مواد؛

•  قابليت تغيير ارائه آنها براي به‌دست آوردن زمان آزاد طولاني؛

•  قدرت چسبندگي بالا؛

•  قابليت سخت شدن؛ 

•  به‌دليل عدم وجود پيامدهاي جنبي در فعل و انفعالات مرحله عمل‌آوري، حداقل افت و انقباض را داشته و اين امكان را فراهم مي‌آورند كه قطعات بزرگ را فقط با فشار تماسي به هم بچسبانند؛

•  دارای افت و انقباض پایین در قیاس با پلی استر ، اکریلیکها و وینیلها؛

• دارای خیز کم و مقاومت بالای نگهداری و ابقا تحت بارهای دائمی ؛

•  امکان استفاده در سطوح قائم به صورت تیکزوتروپی ؛

•  قابلیت انطباق با خطوط اتصال ضخیم یا نامنظم سطح بتن ؛

منابع رزین

منابع مورد استفاده برای رزین در کامپوزیت ها میتواند از نوع گرما سخت و یا از نوع گرما نرم باشند که البته اولی بیشتر متداول است. عملکرد رزین ها محافظت از منسوج به کار رفته در مقابل خورندگی محیط یا ساییدگی و نیز پوشش دادن و حفاظت از الیاف مقاوم سازی است.  علاوه بر این نقش دیگر آن پخش بارهای وارده می باشد. این مواد نقش بسیار مهمی در خواص مکانیکی کامپوزیت ها دارند ؛ همانند دمای عمل آوری ، ویسکوزیته ، و فعل و انفعالات شیمیایی که در مراحل نصب و به کار بردن کامپوزیت ها بسیار مهم و موثر هستند ، بنابراین انتخاب مناسب و صحیح مواد رزینی برای یک سیستم کامپوزیت نیازمند در نظر گرفتن تمام این موارد می باشد.

رزین های اپوکسی ، پلی استر و وینیل استر از متداول ترین مواد پلیمری هستند که برای منسوج و تارهای تقویت کننده ، مورد استفاده قرار می گیرند. در کل اپوکسی ها خصوصیات مکانیکی بهتری نسبت به پلی استرها و وینیل استرها دارند و همچنین بادوام تر از آن دو هستند.

کربن عنصری با دانسیته 2.27 گرم بر سانتی متر مکعب است و اشکال بلوری مختلفی دارد. الیاف کربن الیافی به مراتب نازک تر از موی انسان در قطری بین6-10میکرومتر می باشند .                                                                                                                  

 مزایا :

1-نسبت بسیار زیاد استحکام به وزن

2-نسبت بالای مدول کششی به وزن

3-استحکام مناسب در برابر خستگی

4-ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین

5-مقاومت بالا در برابر خوردگی

الیاف کربن از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی رفتاری ناهمسان از خود نشان می دهند . به همین دلیل مدول آنها در جهت صفحات اصلی حدود 1000 گیگا پاسکال و در جهت عمود بر این صفحات حدود 35 گیگا پاسکال می باشد .

لذا جهت دهی صفحات اصلی  در جهت محور طولی الیاف باعث تولید الیافی با مدول بالا می شود که با توجه به دانسیته کم این مواد     (حدود 2 گرم بر سانتی متر مکعب )در نهایت الیافی با مدول ویژه بسیار بالا حاصل می گردد. الیاف کربن در دمای معمولی محیط تحت تاثیر رطوبت هوا، حلال ها ، بازها و اسیدهای ضعیف قرار نمی گیرند اما در دماهای بالا مانند 350تا 450 درجه سانتی گراد امکان ظهور اکسیداسیون وجود دارد . در الیاف تجاری آنهایی که از خانواده PAN هستند ، بالاترین کرنش پذیری را دارند و با توجه به شکننده بودن کامپوزیت ها ، استفاده از الیاف با کرنش زیاد در هنگام شکست بسیار حائز اهمیت است .

لذا در کاربردهای حساس ، توصیه می شود که از الیاف کربن بر پایه  PAN که در لحظه ی شکست کرنشی برابر 2 در صد دارد استفاده شود. مزیت عمده الیاف کربن بر پایه قیر مدول بسیار بالای آنها است . لذا در کاربردهایی که به  مدول بالا نیاز دارند از آنها استفاده می شود. صفحات فیبر کربن مورد نیاز تعیین نوع رزین پس از ایجاد طرح های اجرایی با توجه به شرایط منطقه، شکل، نیروی کار، کار، و زمان پخت انجام می پذیرد . برش ورق فیبر کربن به طول مناسب (معمولا 3 ~ 4M) با استفاده از یک قیچی و برش انجام می پذیرد. (استفاده از جعبه محصول برای    ذخیره سازی ورق های برش) پایه رزین و عامل پخت با استفاده از یک همزن برقی به مدت دو تا سه دقیقه تا این که  تبدیل به یک رنگ شود  در نسبت وزن از 2 به 1 مخلوط کنید. رزین مخلوط را به یک ظرف مناسب انتقال دهید  و به طور مساوی با یک غلتک پوشش به آن اعمال کنید. این رزین کت اول نامیده می شود.  که بر اساس مقدار استاندارد آن است. مقاله پایگاه برای تثبیت تنگ ورق در سطح را با یک کاردک مخصوص پهن کردن منتشر شده است. ورق با  10cm یا بیشتر به صورت overlap در جهت طول فیبر ضمیمه کنید . همانطور که در بالا ذکر شد فشار اعمال می شود. در جهت عرض  overlapp مورد نیاز نمی باشد. پوشش سطح کربن با فرو بردن رزین مخلوط در عرض 30 دقیقه تا سه ساعت و تحت فشار قرار دادن آن که به آن  رزین کت بالا گویند.

مقدار استاندارد به صورت زیر است:

نیازهای کت بالا به طور مساوی بر روی سطح ورق فیبر کربن با حرکت غلتک ها در جهت طول الیاف کاربردی اعمال می شود . هنگامی که دو یا چند لایه ورق فیبر کربن به کار روند، اجازه دهید اولین پوشش  بالا قبل از اقدام به لایه بعدی به طور کامل خشک شود. قبل از اعمال لایه دوم مناطق معیوب لایه اول باید اصلاح شود.این کار  در دمای محیط 5oC و یا پایینتر و رطوبت خاص از  85٪ و یا بالاتر نباید اعمال می شود.        مخلوط کردن پایه رزین و مواد پخت برای عمل آوری  موفقیت حیاتی است. لزوم  توجه ویژه به مواد مخلوط شده روی  دیواره و کف الزامی است. رزین مخلوط شده در زمان عمل آوری و یا  در طول عمر مفید اضافه میشود.  اعمال رزین مخلوط قبل از سخت شدن موثر است . یک دسته از مخلوط رزین وقتی که درجه حرارت بالا و یا غلظت ان با مشکل مواجه میشود به این معنی که عمر مفید آن به پایان رسیده است ، اعمال      می شود .

تمیز کردن مخلوط و توزیع عروق و یا محتویات آن با استن یا حلال های دیگر برای استفاده مجدد بعد از هر استفاده انجام می پذیرد. پوشش روی غلتک ها قابل تمیز کردن نیست. بنابراین از قبل باید به خوبی اماده گردد.(فیبر کربن بسیار رسانا است). دسته ورق برش با مراقبت  باید از جابجایی بافت فیبر جلوگیری کند . ذخیره سازی و حمل و نقل یکسان  نیست. اصلاح و رفع تمام مناطق معیوب پس از استفاده از ورق فیبر کربن  انجام پذیر است. مناطق معیوب با رزین های اپوکسی پر می شود.  ضمیمه کردن ورق فیبر کربن دوباره پس از بین بردن هر گونه مناطق متورم انجام می پذیرد(حفظ 10cm همپوشانی در جهت طول فیبر). مکمل های غذایی رزین به برش ساخته شده روی  بخش های کوچکتر متورم اعمال می شود.

الیاف کربن در مقادیر تجاری از سه ماده اولیه زیر ساخته می شوند :

1-ابریشم

2-پلی اکریلونیتریل

3-قیر حاصل از پالایش نفت خام

مهم ترین خواص الیاف کربن عبارتند از :

مقاومت وسختی بالا ،مقاومت بسیار عالی در برابر مواد شیمیایی و رطوبت ،مقاومت بالا در برابر خستگی و گسیختگی در اثر خزش ، در ضمن این مواد رسانا و مستعد خوردگی می باشند .

الیافی که به طور معمول در بهسازی ، مقاوم سازی و صنعت استفاده می گردند عبارتند از :

1-الیاف شیشه

2-الیاف کربن

3-الیاف آرامید

4-الیاف بازالت

بیشترین استفاده از الیاف ها در خمش ،برش و پیچش تیرها و ستون هاست . اما انتخاب الیاف نهایی به ساختار مصالح و بروز بودن آن و مقاومت و سختی مناسب آن وابسته است .  

الیاف شیشه رایج ترین و پر مصرف ترین لیف مورد استفاده در صنعت کامپوزیت است . بر حسب نوع و ترکیب مواد بکاررفته در تهیه آنها،  الیاف شیشه به انواع گوناکون تقسیم بندی می شوند . قیمت پایین ،استحکام کششی بالا ، مقاومت شیمیایی بالا ،خواص عایقی بالا (حرارتی و الکتریکی) از جمله مزایای این الیاف می باشد . نکته قابل توجه در مورد این نوع این رشته الیاف تشکیل شدن آن از الیاف با قطر کم است که در صورت ظهور پدیده شکست به جهت رشد ترکها که می تواند ناشی از وجود ترکهای ریز یا نقص های سطحی موجود بر سطح لیف باشد، تنها الیاف منفرد می شکنند و از شکست کامل رشته الیاف جلوگیری به عمل می آید . بنابراین یک رشته الیاف دارای استحکام شکست بیشتر نسبت به یک لیف با قطر کلی مشابه آن می باشد . زیرا در یک لیف ضخیم رشد یک ترک ناشی از نقص های سطحی منجر به شکست کامل آن می گردد.
عوامل موثر بر استحکام شیشه :
بررسی ها نشان می دهد که خواص الیاف شیشه علاوه موارد بکار رفته در ساختارآنها به عوامل دیگری مانند شرایط محیطی نیز وابسته است . خلاصه نتایج پاره ای از بررسی ها عبارتند از :
سرعت اعمال بار : استحکام الیاف با افزایش سرعت کشش اعمال شده در حین آزمایش کشش ، افزایش می یابد .
ب-دما :استحکام الیاف با افزایش دما کاهش می یابد .
ج- رطوبت :استحکام الیاف با افزایش رطوبت کاهش می یابد.

مشخصات محصولات

بتن و ساختمان های بتنی از جمله سیستم های ساختمانی می‌باشند که در ایران به وفور مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دسته از ساختمان‌ها در اثر ضعف سازه ، مرور زمان و همچنین اشکالات اجرایی نیاز مبرمی به بهسازی و مقاوم سازی پیدا می‌کنند. روش های مختلفی برای بهسازی و مقاوم سازی این دسته از ساختمانها موجود است و یکی از این روش ها استفاده از الیاف FRP می‌باشد. مقاوم‌سازی و بهسازی لرزه ای سازه ها در کشور ایران که بر روی گسل های زلزله واقع است امری مهم و اجتناب ناپذیر می‌باشد. استفاده از فن‌آوری‌های جدید در بهسازی لرزه ای سازه هابه عنوان رویکرد نوین باید در نظر مهندسان سازه قرار داشته باشد.

از ویژگی های اصلی کامپوزیت‌های پلیمری می توان مقاومت مناسب در برابر خوردگی، سادگی اجرا در محل نصب و سبکی آنها را برشمرد. عامل دیگر در گسترش کاربری مصالح FRP روند کاهش قیمت این مصالح میباشد. استفاده از مصالح FRP در صنعت ساختمان در مقیاس جهانی سابقه طولانی ندارد و توسعه این فناوری در صنعت ساختمان به حدود سه دهه پیش بر می‌گردد. سابقه استفاده از مصالح FRP در صنعت ساختمان کشور ایران به حدود یک دهه می‌رسد اما امروزه استفاده از کامپوزیت‌های با زمینه پلیمری در بهسازی سازه های بتن آرمه از رشد قابل توجهی برخوردار بوده است که دلیل اصلی آن نیاز به افزایش عمر بهره برداری و ارتقای اساسی زیرساخت ها در تمامی نقاط دنیا می‌باشد.

سیستم های FRP از اجزای مشخصی ساخته شده میشوند این اجزا عبارتند از: 

1- الیاف مسلح کننده الیاف FRP    

2- چسب های پلیمری

وظیفه اصلی الیاف FRP فراهم نمودن سختی و مقاومت در عضو تقویت شده می باشد .به طور معمول از چهار نوع الیاف مسلح کننده استفاده می گردد که عبارتند:

- مقاوم سازی با الیاف شیشه  

 -مقاوم سازی با الیاف کربن

-مقاوم سازی با الیاف آرامید

- مقاوم سازی با الیاف بازالت