سوال: ضمن تشكر از شما، جايگاه كامپوزيت­ها را در صنعت ساختمان چگونه مي­بينيد؟ مهندس موسوي: بايد گفت كامپوزيت­ها مزاياي بسيار زيادي دارند: داراي مقاومت بسيار بالا و وزن بسيار اندك هستند، كاربري آنها بسيار ساده است و نياز به تخريب تعميراتي سازه يا متوقف كردن عملكرد سازه ندارند و در مقابل خوردگي­ها نيز بسيار مقاومند. با در نظر گرفتن همة اين خصوصيات و با توجه به مشكلات ساخت­وساز، استفاده از آنها اجتناب ناپذير است. اين مواد در صنعت ساختمان كاربرد وسيعي دارند كه مي­توان به موارد زير اشاره كرد:

1. تعمير و تقويت خارجي سازه­ها: سازه­هاي ساختماني مخصوصاً سازه­هاي بتن آرمه در هنگام اجرا يا بهره­برداري به دلايل مختلف از جمله ضعف اوليه يا عمر زياد تحت اثر عوامل مختلف محيطي يا مكانيكي تضعيف مي­­­شوند. روش­هاي سنتي تقويت اين سازه­ها داراي دو مشكل اساسي هستند: اولاً در اجرا بسيار مشكل­ساز مي­باشند. چرا كه براي تقويت مثلاً يك ستون به كمك غلاف بتني بايد قسمتي از سازه تخريب موضعي شود تا قطعات فولادي لازم در سازه جاسازي شوند و سپس بتن­ريزي انجام گيرد كه بسيار پردردسر و گاه غيرممكن است. ثانياً با توجه به مشكلات رايج در ساخت بتن، احتمال آنكه قسمت­هاي تقويت كننده نتوانند در هنگام اجرا به گونة مناسب با سازة در دست تعمير هماهنگ شوند وجود دارد، كه در صورت وقوع چنين امري سازه انتظارات مورد نظر را برآورده نخواهد كرد.

2. ساخت سازه­هاي تمام كامپوزيت: حتي در كشورهايي همچون مالزي، ساخت سازه­هاي تمام كامپوزيت از قبيل گنبدها آغاز شده است. در ايران نيز سازه­هاي گنبدي شكل وجود دارند كه وزن بتن مورد نياز براي ساخت آنها بالغ بر 70 هزار تن خواهد گرديد و اگر آنها را از كامپوزيت بسازيم وزن آنها تا يك سوم تقليل مي­يابد. به اين ترتيب علاوه بر اجراي ساده، مقادير معتنابهي در هزينة زيرسازي صرفه­جويي مي­گردد و علاوه بر آن عمر سازه نيز با توجه به مقاومت كامپوزيت­ها در برابر شرايط محيطي مختلف افزايش مي­يابد.

3. تعمير و تقويت داخلي سازه­ها: در مناطق جنوب و شمال كشور، به دليل زياد بودن رطوبت و ساير مواد خورنده، آرماتورهاي فلزي بتن، دچار پوسيدگي زودهنگام مي­شوند كه اين خود باعث كاهش مقاومت آرماتور و ترك برداشتن و گسيختن بتن در اثر ازدياد حجم آرماتورهاي پوسيده مي­گردد. در چنين شرايطي آرماتورهاي كامپوزيتي توليد شده توسط فرايند پالتروژن مي­توانند پاسخگوي مناسبي به اين مسئله باشد. همچنين گاه براي افزايش استحكام فشاري و كششي ملات­هاي سيمان يا بتن، از الياف كوتاه كامپوزيت­ها در تركيب با ملات يا بتن مورد نظر استفاده مي­شود. به اين ترتيب مي­توان از عملكرد مناسب سازه اطمينان حاصل كرد.

سوال: لزوم كاربرد كامپوزيت­ها را در صنعت ساختمان كشورمان چگونه مي­بينيد و موسسه كامپوزيت ايران در اين راستا چه گام­هايي برداشته است؟

مهندس موسوي: جداي از مواردي كه در پاسخ به سوال قبل اشاره شد، بايد توجه داشته باشيم كه ايران نيز همچون ژاپن روي خط زلزله واقع شده است. دولت ژاپن پس از زلزلة هولناك سال 1923 كه 143 هزار نفر از مردم شهرهاي توكيو و يوكوهاما را به كام مرگ فرستاد، به فكر تقويت ساختمان­هاي شرياني كه به هنگام خطر در امدادرساني نقش حياتي دارند، افتاد. مطالعات و تحقيقات فراواني جهت مستحكم­سازي بيمارستان­ها، آتش­نشاني­ها و مراكز راديو و تلويزيون صورت پذيرفت و در اين راستا حتي اقدام به ساخت و تست كردن نمونه­هاي مقياس كامل سازه نمودند.

لازم به ذكر كه اثر زلزله بر سازه، با وزن سازه تقريباً نسبت مستقيم دارد و هر چه سازه سنگين­تر باشد، اثر زلزله نيز بيشتر مي­گردد. به اين ترتيب چون در روشهاي سنتي تقويت سازه، وزن قسمتهاي تقويت شده حدوداً 1.5 الي 2 برابر مي­گرديد، دنيا به كامپوزيت­ها كه نسبت مقاومت به وزن بسيار بالا و كاربري ساده­اي دارند، روي آورد و از حدود 30 سال پيش استفاده از آنها به عرصة عمل كشيده شد.

در كشور زلزله­خيز ما نيز سازه­هاي بتني چه در مرحلة اجرا و چه در مرحلة بهره­برداري، در اثر بارهاي مكانيكي يا عوامل محيطي تضعيف مي­گردند و نياز مبرم به تقويت دارند. در راستاي پاسخ­گويي به اين نياز، پروژه­اي تحت عنوان بررسي رفتار تيرهاي بتن آرمه تعريف شد و برتري كاربرد تيرهاي تقويت شده با كامپوزيت نسبت به نمونه­هاي تقويت نشده به 3 روش حل عددي، تحليلي و تست آزمايشگاهي به اثبات رسيد. اين موضوع به عنوان اختراع نيز ثبت گرديده، در كنفرانس بين­المللي بتن و توسعه در ايران و كنفرانس مشابهي در هنگ­كنگ به صورت مقاله ارائه شد.

هم­اكنون پروژه­هايي در كشور هستند كه در همان مراحل اوليه قبل از بهره­برداري به صورت مناسب اجرا نشده­اند و ناچارند به علت عدم استحكام مناسب يا كارا نبودن روش­هاي سنتي جهت تقويت، بنا را كاملاً تخريب كنند. به­عنوان مثال در پروژة يك بناي ده طبقه در تهران، پيمانكار طرح، طبقات زيرين را بسيار ضعيف اجرا مي­كند كه در نتيجه پس از پايان طبقة هشتم، آثار تزلزل در ساختمان پديدار مي­شود و به ناچار به استفاده از كامپوزيت­ها روي مي­آورد.

همچنين بحث تقويت با كامپوزيت­ها منحصر به سازه­هاي بتن آرمه نبوده و مي­تواند در لوله­هاي انتقال نيز به كار گرفته شود. به طور مثال لوله­هاي انتقال گاز غالباً دچار مشكل خوردگي مي­گردند و امروزه يكي از روشهاي مناسب تعمير در دنيا، استفاده از كامپوزيت­ها مي­باشد. يا مثلاً مواردي پيش مي­آيد تا لوله­اي كه جهت انتقال سيال با دبي كم استفاده شده است به دلايل مختلف از قبيل رشد جمعيت با يك لولة فشار بالا تعويض شود و در اينجاست كه مي­توان تنها با تقويت لوله از هزينه­هاي اضافي تعويض لوله جلوگيري نمود.

مورد ديگري از تقويت با كامپوزيت­ها را در صنايع حمل و نقل و به­طور خاص بحث تراورس راه آهن مي­توان­ يافت. در كشور ما ساليانه مقادير بسيار زيادي تراورس راه آهن تعويض يا بهسازي مي­گردد و اين جداي از هزينة هنگفت بستن خط و تغيير ريل­ها و زيرسازي­هاي لازم است. اما اگر همين تراورس­ها با كامپوزيت تقويت شوند عمر 7 سالة تراورس­ها را تا 30 سال مي­توان افزايش داد و در ازاي پرداخت هزينة اولية دو يا سه برابر، هزينة تعمير و تعويض تا 4 برابر كاهش مي­يابد و در نهايت صرفة اقتصادي دارد. (پايان گفتگو با مهندس موسوي)

نويسنده: محمد رضا آباديان

استفاده از مطالب تنها با قرار دادن لینک منبع پرتال جامع مهندسی عمران و معماری Civil & Art   مجاز است.