مش کربن چیست؟ (مزایا+ کاربرد)

مش کربن، که به نام‌ توری کربن نیز شناخته می‌شود، امروزه در طیف گسترده‌ای از سازه‌ها در انواع مختلف برای مقاوم سازی یا ایجاد تغییرات استفاده می‌شود. اینکه به کارگیری این متریال چه مزایا و معایبی داشته و چطور می‌توان از عملکرد آن بهره برد، برای افرادی که قرار است به تازگی از مش‌های کربن استفاده کنند، بسیار با اهمیت است. مطلب پیش رو را در اختیارتان قرار دادیم تا همه اطلاعات لازم در این زمینه را بیان کرده و به تمامی سوالات شما پاسخ دهیم.

مش کربن چیست؟

در ابتدا بهتر است بدانیم که مش از نوع کربن چیست و چه ساختاری دارد. این ماده عمدتاً از اتم‌های کربن تشکیل می شود که در ساختاری مش‌مانند، اغلب به شکل یک ورقه یا غشای نازک قرار می گیرند. این آرایش منجر به ماده‌ای می‌شود که دارای خواص منحصر به فرد است و در زمینه‌های مختلف از جمله علم، مهندسی و فناوری کاربرد دارد.

ساختار شبکه الیاف کربن معمولاً از اتم‌های کربن به هم پیوسته تشکیل شده است که در یک الگوی شبکه‌ای شش ضلعی، شبیه به گرافن، یک آلوتروپ دو بعدی کربن، مرتب شده‌اند. این ساختار شبکه ای استحکام مکانیکی استثنایی، هدایت حرارتی و الکتریکی بالا و پایداری قابل توجهی را به مواد می‌بخشد. این ویژگی‌ها باعث خواهد شد که ساختار مش مانند کربن بسیار متنوع و مناسب برای کاربردهای مختلف باشد.

مهم‌ترین مزایای مش و توری کربن چیست؟

مش و توری کربن، که از الیاف کربن ساخته می‌شوند، به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردشان، مزایای قابل توجهی نسبت به مصالح سنتی مانند فولاد و بتن دارند. در ادامه به چند مورد از مزایای اصلی مش و توری کربن اشاره می‌کنیم.

• استحکام بالا مش و توری کربن

مش و توری کربن 5 تا 10 برابر قوی‌تر از فولاد است و در عین حال وزن بسیار کمتری دارد. این ویژگی آن را به یک انتخاب ایده‌آل برای سازه‌هایی تبدیل می‌کند که نیاز به استحکام بالا و وزن کم دارند. به عنوان مثال، از مش و توری کربن می‌توان در ساخت پل‌ها، ساختمان‌ها، سوله‌ها و اسکله‌ها به منظور افزایش استحکام و مقاومت سازه استفاده کرد.

• مقاومت در برابر خوردگی

مش و توری کربن در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاوم است و می‌تواند در محیط‌های خورنده مانند مناطق ساحلی یا سازه‌های دریایی مورد استفاده قرار گیرد. این ویژگی عمر مفید سازه را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و نیاز به تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهد.

• انعطاف‌پذیری

مش و توری کربن انعطاف‌پذیری بالایی دارد و می‌تواند به راحتی در اشکال مختلف خم شود و حالت بگیرد. این ویژگی کاربرد آن را در سطوح منحنی و سازه‌های پیچیده امکان‌پذیر می‌کند. به عنوان مثال، از مش یا توری کربن می‌توان در ساخت نماهای منحنی، سقف‌های گنبدی و سازه‌های فضایی استفاده کرد.

• عایق حرارتی

مش و توری کربن عایق حرارتی خوبی است و می‌تواند از انتقال گرما جلوگیری کند. این ویژگی آن را به یک انتخاب مناسب برای استفاده در سطوحی که نیاز به عایق‌بندی دارند، مانند دیوارها و سقف‌ها، تبدیل می‌کند. استفاده از مش و توری کربن در عایق‌بندی سازه‌ها می‌تواند به کاهش مصرف انرژی و هزینه‌های سرمایش و گرمایش کمک کند.

• مقاومت در برابر آتش

مش و توری کربن در برابر آتش مقاوم است و می‌تواند تا دمای 1000 درجه سانتیگراد را تحمل کند. این ویژگی آن را به یک انتخاب ایده‌آل برای استفاده در سازه‌هایی که نیاز به مقاومت در برابر آتش دارند، مانند ساختمان‌های بلند و تونل‌ها، تبدیل می‌کند.

معایب مش و توری کربن چیست؟

مش کربن و توری، با وجود مزایای متعددی که دارند، مانند هر محصول دیگری معایبی نیز دارند که باید قبل از استفاده در نظر گرفت.

• قیمت بالا

قیمت مش و توری کربن در مقایسه با مصالح سنتی مانند فولاد و بتن بالاتر است. این امر می‌تواند به دلیل هزینه بالای تولید الیاف کربن و فرآیند ساخت مش و توری باشد. با این حال به دلیل مقاومت عالی و طول عمر بالای آن مقرون به صرفه می‌باشد.

• نیاز به تخصص

نصب مش و توری کربن به تخصص و مهارت خاصی نیاز دارد. عدم مهارت کافی در نصب می‌تواند به عملکرد نامناسب مش و توری و بروز مشکلاتی در سازه منجر شود.

• آسیب‌پذیری در برابر اشعه UV

مش و توری کربن در برابر اشعه UV خورشید آسیب‌پذیر هستند و در صورت قرار گرفتن در معرض نور مستقیم خورشید، ممکن است مقاومت و عمر مفید آنها کاهش یابد. برای حل این مشکل، می‌توان از پوشش‌های محافظ UV استفاده کرد.

• شکنندگی

مش و توری کربن در مقایسه با فولاد و بتن شکننده‌تر هستند و در صورت ضربه ناگهانی ممکن است آسیب ببینند.

آیا می‌توان از مش کربن در سیستم وال مش استفاده کرد؟

این امکان وجود دارد که از مش‌های کربنی در سیستم وال مش استفاده کرد. با این حال در این وضعیت باید نکات مندرج در بند پ 6-1-4-2-11-1 مسلح کردن دیوار با شبکه الیاف پیوست 6 استاندارد 2800 رعایت شوند. این استاندارد بیان می‌کند که روش مهار لرزه‌ای دیوارها با استفاده از شبکه الیاف یک روش نوآورانه است که امکان کاهش خطرات زلزله را فراهم می‌کند.

در این روش، دیوارها با استفاده از شبکه‌های الیافی مانند مش و توری کربن تقویت می‌شوند، به طوری که خمش دیوارها در یک طرفه و در جهت عمودی قرار می‌گیرد. این امر باعث می‌شود که دیوار نیازی به وادار نداشته و محدودیتی در طول آن وجود نداشته باشد. در این روش، نوارهای شبکه از الیاف کربن یا شیشه ساخته می شود و بر روی دیوار قرار می گیرند. پس از قرار دادن این نوارها، عملیات نازک‌کاری به صورت دستی بر روی آنها انجام می‌شود. لایه نهایی نازک‌کاری دیوار نیز بر روی نوارهای شبکه الیاف اجرا می‌شود. یکی از مراحل اصلی این روش، اجرای نبشی‌های مهار در بالا و پایین دیوار است که باعث می‌شود دیوار به صورت کامل مهار شود و در مقابل لرزه‌های زلزله مقاومت نشان دهد. همچنین، در صورت وجود کفسازی با ضخامت حداقل ۵۰ میلیمتر پایین دیوار، اجرای نبشی پایینی نیازی به داشته نیست.

با توجه به اینکه در این روش از الیاف مختلفی مانند الیاف کربن و شیشه استفاده می‌شود، مقاومت آنها بسیار حائز اهمیت است. برای مثال، انتخاب الیاف شیشه با مقاومت تسلیم بیش از 1000MPa یا الیاف کربن با مقاومت تسلیم بیش از 3000MPa می‌تواند منجر به تقویت بهتر دیوارها شود. از مزایای این روش می‌توان به کاهش هزینه‌ها و قابلیت استفاده آن برای ساختمان‌های موجود اشاره کرد.

عوامل موثر بر قیمت فروش توری و مش کربن

همواره عوامل مختلفی وجود دارند که روی قیمت مش و توری کربن تاثیر می‌گذارند. در زمان خرید مش و توری کربن نیاز است تا از این عوامل آگاه باشیم. در این صورت می‌توانیم بهترین انتخاب را انجام دهیم. با این حال بهتر است به صورت کلی بیان کنیم که قیمت توری کربن بیشتر از مش فایبر گلاس بیشتر است.

• گرماژ مش کربن

گرماژ 300 گرم: این نوع مش یا توری کربن ضخیم‌تر از نوع 200 گرم است و برای مصارف سنگین‌تر مانند ساخت قطعات صنعتی و بدنه خودرو مناسب است.

گرماژ 400 گرم: این نوع مش یا توری کربن ضخیم‌ترین نوع است و برای مصارف بسیار سنگین مانند ساخت سازه‌های بتنی و پل‌ها مناسب است.

• ابعاد چشمه مش کربن

چشمه 10 میلی‌متر: این نوع مش یا توری کربن برای مصارف ظریف مانند ساخت الک و فیلتر مناسب است. قیمت این نوع مش یا توری کربن بیشتر از نوع 20 میلی‌متر است.

چشمه 20 میلی‌متر: این نوع مش یا توری کربن پرکاربردترین نوع است و برای مصارف عمومی مانند ساخت سبد و قفسه مناسب است.

چشمه 30 میلی‌متر: این نوع مش یا توری کربن برای مصارف سنگین‌تر مانند ساخت قطعات صنعتی مناسب است. قیمت این نوع مش یا توری کربن کمتر از نوع 20 میلی‌متر است.

• نوع الیاف کربن

الیاف کربن استاندارد: این نوع الیاف کربن پرکاربردترین نوع است و برای مصارف عمومی مناسب است.

الیاف کربن با مدول بالا: این نوع الیاف کربن برای مصارف خاص مانند ساخت قطعات هوافضا و خودروهای مسابقه‌ای مناسب است. قیمت این نوع الیاف کربن بیشتر از نوع استاندارد است.

• تکنیک‌های ساخت مش کربن

انتخاب تکنیک‌های تولید به‌کار رفته در تولید توری‌ها و مش‌های کربنی بر قیمت فروش آن‌ها تأثیر زیادی دارد. روش‌های سنتی مانند چیدمان دستی و پخت اتوکلاو کنترل دقیقی بر روی قرار دادن مواد و جهت‌گیری الیاف ارائه می‌دهند، اما اغلب کار فشرده و زمان‌بر هستند که منجر به هزینه‌های تولید بالاتر می‌شود. برعکس، فرآیندهای خودکار مانند سیم پیچی رشته و نوارگذاری خودکار می‌توانند کارایی را افزایش داده و هزینه‌های نیروی کار را کاهش دهند و در نتیجه بر قیمت فروش توری کربن تأثیر بگذارند.

توری و مش فایبرگلاس، جایگزین مش و توری کربن در روش وال مش

همان‌طور که پیش‌تر بیان کردیم، روش وال مش، یک سیستم نوین برای مهار دیوارهای غیرسازه‌ای در برابر باد و زلزله است. این روش شامل استفاده از توری یا مش الیافی به همراه پلاستر است که به دیوار می چسبد. الیاف موجود در توری، مقاومت کششی بالایی به دیوار می‌دهند و از ترک خوردن و تخریب آن در هنگام بروز پدیده‌های طبیعی جلوگیری می‌کنند.

در این میان بهتر است این موضوع را هم بدانید که مش کربن در کنار توری فایبرگلاس می‌تواند در سیستم وال مش استفاده شود. اما به علت مزایای بیشتر مش فایبرگلاس، این ماده بیشتر کاربرد دارد. مش و توری فایبرگلاس متشکل از الیاف شیشه و جایگزینی ایده‌آل برای توری کربن در روش وال مش محسوب می‌شود. این فواید عبارتند از:

• قیمت مناسب: قیمت مش فایبرگلاس به طور قابل توجهی از توری کربن ارزان‌تر است. این امر باعث می‌شود که استفاده از روش وال مش با توری فایبرگلاس، مقرون به صرفه‌تر باشد.
• مقاومت بالا: مش فایبرگلاس علی‌رغم قیمت پایین، از مقاومت کششی بالایی برخوردار است و می‌تواند به طور موثر، دیوارها را در برابر باد و زلزله مهار کند.
• وزن کم: وزن توری فایبرگلاس به طور قابل توجهی از توری کربن سبک‌تر است. این امر حمل و نقل و نصب آن را آسان‌تر می‌کند.
• مقاومت در برابر قلیا: مش فایبرگلاس در برابر قلیایی موجود در سیمان و گچ، مقاوم است و دچار خوردگی و پوسیدگی نمی‌شود.
• انعطاف‌پذیری: توری فایبرگلاس نسبت به توری کربن انعطاف‌پذیری بالایی دارد و به راحتی روی سطوح ناهموار دیوار نصب می‌شود.

بنابراین، با توجه به مزایای متعددی که ذکر شد، توری فایبرگلاس جایگزینی ایده‌آل برای توری کربن در روش وال مش محسوب می‌شود.

ترمیم مقاوم سازی سازه‌های بنایی به روش کامپوزیت FRCM با مش و توری کربن

با گذشت زمان و به دلیل عوامل مختلفی مانند فرسودگی، بلایای طبیعی، تغییر کاربری و …، سازه‌های بنایی ممکن است دچار ضعف و آسیب شوند و نیاز به ترمیم و مقاوم سازی پیدا کنند. روش‌های مختلفی برای مقاوم سازی سازه‌ها وجود دارد که یکی از روش‌های نوین و کارآمد، استفاده از سیستم کامپوزیت FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix) است. FRCM نوعی کامپوزیت سیمانی است که با الیاف مختلف مانند کربن، شیشه، بازالت و آرامید تقویت می شود. این سیستم سه بخش اصلی دارد:

• ملات ماتریس: ملات پایه سیمانی که وظیفه حفظ و نگهداری الیاف را بر عهده دارد.
• الیاف: الیاف وظیفه اصلی تقویت سیستم را بر عهده دارند و به افزایش مقاومت کششی و خمشی سازه کمک می‌کنند.
• پوشش: لایه محافظی که روی الیاف اعمال می‌شود تا از آنها در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت و اشعه UV محافظت کند.

یکی از اجزای کلیدی در FRCM  توری کربن است. الیاف کربن دارای خواص مکانیکی استثنایی از جمله استحکام کششی و سختی بالا هستند که آنها را برای تقویت سازه‌ها ایده‌آل می‌کند. توری کربن در داخل ماتریس سیمانی تعبیه شده است و یک پیوند قوی با بستر بنایی ایجاد می‌کند.

این پیوند به توزیع موثر بارها، کاهش غلظت تنش و افزایش یکپارچگی ساختاری کمک خواهد کرد. البته کربن نیز در کنار توری فایبرگلاس می‌تواند در کامپوزیت FRCM استفاده شود. علاوه بر این، استفاده از توری کربن مقاومت عالی در برابر خوردگی و تخریب شیمیایی ایجاد می‌کند و عملکرد طولانی مدت را حتی در شرایط محیطی سخت تضمین می‌کند. این دوام برای طول عمر سازه‌های بنایی تعمیر شده و تقویت شده ضروری است و نیاز به نگهداری و تعمیرات مکرر را به حداقل می‌رساند.

ترمیم و مقاوم سازی ساختمان بتنی به روش کامپوزیت FRCM با مش و توری کربن</h2>

<p>فرآیند تعمیر و تقویت با استفاده از کامپوزیت‌های FRCM معمولاً شامل چندین مرحله کلیدی است. اولا، نواحی آسیب‌دیده یا فرسوده سازه بتنی برای بررسی و تعیین میزان آسیب و نیازمندی‌های تعمیر مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. سپس، پس از شناسایی نواحی آسیب‌دیده، سطح با تمیز کردن و زبری آماده می‌شود تا از اطمینان از چسبندگی مناسب مواد کامپوزیت بر روی آنها اطمینان حاصل شود.

در مرحله بعد، یک عامل اتصال یا پرایمر روی سطح آماده شده اعمال می‌شود تا پیوند بین بتن موجود و کامپوزیت FRCM را تقویت کند. پس از آن، تقویت‌کننده شبکه کربنی بر روی سطح قرار می‌گیرد و برای ناحیه تعمیر شده استحکام و پشتیبانی بیشتری فراهم می‌کند. پس از این، ماتریس سیمانی، مخلوط با الیاف مناسب، با استفاده از ماله یا سمپاش روی توری یا شبکه کربنی اعمال خواهد شد. این ماتریس از طریق شبکه نفوذ کرده و یک پیوند قوی بین آرماتور و بستر بتنی موجود ایجاد می‌کند. برای دستیابی به ضخامت و استحکام مورد نظر ممکن است چندین لایه از مواد کامپوزیت در صورت نیاز اعمال شود.

مزایای روش کامپوزیت FRCM

• روش کامپوزیت FRCM چندین مزیت را برای تعمیر و تقویت سازه‌های بتنی ارائه می‌دهد. اولاً، استفاده از الیاف مختلف برای این کار مانند مش کربن با استحکام بالا به طور قابل توجهی خواص مکانیکی منطقه تعمیر شده، از جمله افزایش استحکام کششی و مقاومت در برابر ترک را افزایش می‌دهد. این کار منجر به یک راه‌ حل تعمیر بادوام‌تر و طولانی‌تر در مقایسه با روش‌های سنتی می‌شود.
• علاوه بر این، ادغام تقویت‌کننده شبکه کربنی، یکپارچگی ساختاری منطقه تعمیر شده را بیشتر بهبود می‌بخشد، بارها را به طور مؤثرتری توزیع می‌کند و خطر آسیب یا خرابی در آینده را کاهش می‌دهد. ماهیت سبک وزن کامپوزیت‌های FRCM همچنین بارهای مرده اضافی بر روی سازه را به حداقل می‌رساند و آنها را به ویژه برای کاربردهای مقاوم سازی مناسب می‌کند.
• بر همین اساس، کامپوزیت‌های FRCM بسیار متنوع هستند و می‌توانند متناسب با نیازهای پروژه خاص طراحی شوند. آنها را می‌توان در انواع مختلف سازه‌های بتنی از جمله تیرها، ستون‌ها، دال‌ها و دیوارها اعمال کرد و راه حلی همه کاره برای طیف وسیعی از نیازهای تعمیر و تقویت ارائه می‌کند.
• همچنین، کامپوزیت‌های FRCM مقاومت بسیار خوبی در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت، مواد شیمیایی و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش ارائه می‌کنند و عملکرد و دوام طولانی‌مدت را در شرایط سخت تضمین می‌کنند. این باعث می‌شود که آنها به ویژه برای برنامه‌های کاربردی در فضای باز یا سازه‌های واقع در محیط‌های خورنده مناسب باشند.

در نتیجه، استفاده از کامپوزیت‌های FRCM با تقویت‌کننده‌های شبکه کربنی راه‌حلی بسیار مؤثر برای تعمیر و تقویت ساختمان‌های بتنی ارائه می‌دهد. کامپوزیت های FRCM با استفاده از خواص مکانیکی الیاف با مقاومت بالا و پشتیبانی اضافی که توسط الیاف کربن یا تقویت شبکه کربنی ارائه می شود، می توانند به طور قابل توجهی یکپارچگی را افزایش دهند.

کلام پایانی

استفاده از توری کربن با رایج شدن الیاف کربن بسیار با اهمیت دیده می‌شود. این مواد با ویژگی‌های منحصر به فرد خود مانند وزن کم و استحکام بالا، مقاومت را در سازه‌های مختلف افزایش خواهد داد. قبل از استفاده از این ماده ابتدا بهتر است تا اطلاعات خود را در این زمینه کامل کرده، سپس توسط مشورت با افراد حاذق در این زمینه، بهترین راه حل را انتخاب کنید.