مش فایبرگلاس چیست؟ کاربردهای مش فایبرگلاس در پروژه‌های عمرانی

مش فایبرگلاس یک ماده همه کاره است که در صنایع مختلف و در طیف وسیعی از ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی استفاده می‌شود. هنگامی که مش فایبرگلاس در معرض مواد قلیایی قرار می‌گیرد، الیاف شیشه دچار خوردگی شده و در طول زمان ممکن است مش به طور کامل خصوصیات خود را از دست بدهد. مواد قلیایی به موادی با PH بیشتر از 7 گفته می‌شود و آن‌ها را می‌توان در محیط‌های صنعتی مانند بتن و ملات سیمانی نیز یافت. در همین راستا، توری فایبرگلاس مقاوم در برابر قلیا تولید شده که از انحلال الیاف شیشه در محیط قلیایی جلوگیری می‌کند و باعث می‌شود مش فایبر‌گلاس به ماده‌ای بادوام‌تر و قابل اطمینان‌تر برای کاربردهایی که در معرض مواد قلیایی قرار می‌گیرند تبدیل شود.

توری مش فایبرگلاس چیست؟

مش فایبرگلاس نوعی ماده تقویت کننده است که در کاربردهای مختلف ساختمانی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. مش یا همان توری فایبرگلاس با بافتن رشته‌های نازک الیاف شیشه به صورت مشبک ساخته شده و ماده‌ای سبک، مستحکم و انعطاف پذیر ایجاد می‌کند. برای تولید الیاف شیشه، ابتدا باید شیشه را در کوره ذوب کرده و سپس شیشه مذاب را از سوراخ‌هایی بسیار کوچک عبور داد. قطر این سوراخ‌ها در حد چند میکرومتر است. پس از این مرحله، رشته‌های نازک شیشه به دست می‌آیند که با طی کردن فرایند عمل‌آوری تبدیل به الیاف فایبرگلاس می‌شوند. مزیت اصلی مش فایبر گلاس، استحکام بالا در عین پایین بودن وزن است که آن را به ماده‌ای مناسب برای بسیاری از کاربردها تبدیل کرده است.

به طور کلی، توری فایبرگلاس یک راه حل موثر و همه کاره برای تقویت سطوح و ایجاد مواد کامپوزیت بادوام و مستحکم در کاربردهای مختلف است. در واقع، هر جا که به اجزای سبک وزن و در عین حال قوی نیاز است، مش فایبرگلاس یکی از بهترین مصالح موجود است. مش شیشه با توجه به خواصی که دارد در صنایع مختلفی کاربرد دارد. از جمله اصلی‌ترین صنایعی که مش فایبرگلس در آن استفاده می‌شود می‌توان به صنعت ساختمان، خودروسازی، هوافضا، دریایی و تولید تجهیزات ایمنی اشاره کرد.

مهمترین کاربرد مش فایبرگلاس در پروژه‌های عمرانی

یکی از اصلی‌ترین کاربردهای مش فایبرگلاس‌ در صنعت ساخت و ساز است. مش فایبرگلاس به طور گسترده در ساخت مواد کامپوزیتی مانند پلیمرهای تقویت شده با الیاف (FRP) یا ملات‌های تقویت شده با الیاف (FRCM) استفاده می‌شود. همچنین از این محصول برای تقویت بتن و جلوگیری از ترک خوردگی انواع پلاسترها و ملات‌های سیمانی و گچی می‌توان استفاده کرد. مش به عنوان تقویت کننده در لایه‌ای از ملات یا پلاستر تعبیه شده و به توزیع تنش و جلوگیری از ایجاد ترک کمک می‌کند. از جمله مهم‌ترین کاربردهای مش فایبرگلاس در پروژه‌های عمرانی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ملات‌های سیمانی تقویت شده با الیاف (وال‌مش):

کامپوزیت‌های سیمانی تقویت شده با الیاف (FRCM) از جمله فناوری‌های نوین صنعت ساختمان هستند که در تعمیر، تقویت و مهار لرزه‌ای اجزای ساختمان مانند تیرها، ستون‌ها، دال‌ها و دیوارها کاربرد دارند. این کامپوزیت شامل یک پلاستر سیمانی یا گچی است که به وسیله مش فایبرگلاس تقویت می‌شود. کاربرد این فناوری در پروژه‌های ساختمانی بسیار گسترده است. در ایران بیشترین استفاده از این فناوری در قالب محصولی به نام وال‌ مش برای تقویت و مهار لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای است.

وال‌مش با قرارگیری روی دیوار، دیوار را در برابر لنگر حاصل از نیروی برون صفحه زلزله مستحکم کرده و موجب مهار دیوار در هنگام زلزله می‌شود. در واقع، وال‌مش جایگزینی نوین برای سایر روش‌های سنتی مهار دیوار مانند وال‌پست و میلگرد بستر است.

سیستم کامپوزیت عایق حرارتی بیرونی (اتیکس):

سیستم‌های عایق حرارتی بیرونی که با نام ETICS یا EIFS نیز شناخته می‌شوند، نسل جدید نماهای ساختمانی هستند که به عنوان یک عایق حرارتی قوی نیز عمل می‌کنند. در واقع اتیکس نوعی نمای ساختمانی بوده که به دلیل وجود یک لایه عایق حرارتی در آن، از هدر رفت انرژی ساختمان به طور قابل توجهی جلوگیری می‌کند. این نما در سطح خود دارای یک لایه سیمانی است که باید توسط مش فایبرگلاس تقویت شود. مش شیشه از اصلی‌ترین اجزای اتیکس بوده و دوام و استحکام آن را تضمین می‌کند.

پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP)

پلیمرهای تقویت شده با الیاف یکی از پرکاربردترین محصولات در زمینه مقاوم سازی ساختمان‌ها هستند. FRP شامل یک مش فایبرگلاس مستحکم است که با رزین‌های اپوکسی پوشانده شده و بیشتر در تقویت و ترمیم مقاطع بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تقویت بتن

در کاربردهای بتنی می‌توان از مش فایبرگلاس برای تقویت دال‌ها و سایر سازه‌های بتنی استفاده کرد. وجود یک لایه مش فایبرگلاس در بتن به کنترل ترک‌ها کمک کرده و استحکام کششی بتن را افزایش می‌دهد. مش فایبرگلاس را می‌توان در زمان ریختن بتن در آن جاسازی کرد یا به عنوان یک لایه سطحی اجرا کرد.

عایق رطوبتی

مش فایبرگلاس را می‌توان برای ضد آب کردن انواع جداره‌ها استفاده کرد. استفاده از توری فایبر گلاس به همراه محصولات عایق کننده مانند رزین‌های آب‌بند، کامپوزیتی مقاوم و بادوام به وجود می‌آورد که برای ایجاد یک سد قوی در برابر نفوذ رطوبت مناسب است.

کاشی‌کاری و سنگ‌کاری

از مش فایبر گلاس به عنوان یک لایه پشتیبان پشت سنگ‌ها و کاشی‌ها استفاده می‌شود. این لایه که به عنوان توری پشت سنگ نیز شناخته می‌شود، برای ایجاد دوام و جلوگیری از ترک خوردن یا شکستن کاشی‌ها و سنگ‌ها، پشت سنگ نصب می‌شود. در واقع، مش به توزیع بار کمک می کند و احتمال ترک یا شکستگی سنگ را به حداقل می‌رساند.

ترمیم سقف

در ترمیم سقف‌های ترک خورده از مش فایبرگلاس به عنوان یک لایه تقویت کننده استفاده می‌شود. استفاده از مش شیشه برای ترمیم سقف‌های آسیب دیده، علاوه بر رفع ترک‌ها به دوام سیستم‌‌های عایق‌بندی سقف نیز کمک می‌کند.

مش فایبرگلاس با خاصیت ضد قلیایی یا AR Glass چیست؟

الیاف شیشه که ماده اصلی تشکیل دهنده مش فایبرگلاس است نسبت به محیط‌های قلیایی حساس بوده و در صورتی که برای مدت طولانی در معرض حمله عوامل قلیایی قرار گیرد دچار افت و خوردگی می‌شود. حمله قلیایی زمانی رخ می‌دهد که مواد قلیایی با فایبرگلاس در تماس قرار گیرند. محیط قلیایی شدید می‌تواند با محتوای سیلیس موجود در الیاف شیشه واکنش نشان داده و منجر به فرایندی به نام هیدرولیز قلیایی شود. این واکنش می تواند به مرور زمان الیاف شیشه را ضعیف کند. هیدرولیز قلیایی شامل تجزیه پیوندهای شیمیایی در الیاف شیشه به دلیل واکنش با مولکول‌های آب در حضور مواد قلیایی است. قلیاها می‌توانند فرایند هیدرولیز را با شکستن شبکه سیلیکا در الیاف شیشه تسهیل کنند و در نتیجه ساختار الیاف را خراب کنند.

توری فایبرگلاس از بافتن الیاف شیشه ساخته می‌شود. در این مرحله معمولاً از یک ماتریس پلیمری به عنوانی نوعی چسب برای اتصال بهتر الیاف‌های تار و پود به یکدیگر استفاده می‌شود. قرار گرفتن طولانی مدت مش فایبرگلاس در محیط های قلیایی می‌تواند باعث زوال و افت مقاومت چسبندگی این ماتریس پلیمری شود. به همین ترتیب اتصال بین رشته‌های تشکیل دهنده توری نیز تضعیف شده و استحکام کلی شبکه کاهش پیدا می‌کند.

فایبرگلاس مقاوم در برابر قلیا که به عنوان AR-Glass (AR مخفف Alkali Resistant) شناخته می‌شود، نوعی از فایبرگلاس است که به طور ویژه برای مقاومت در برابر محیط‌های قلیایی عمل‌آوری شده است. مش ضد قلیا به کمک پوشش‌های محافظ، در برابر اثرات خورنده محیط‌های قلیایی مانند محیط سیمانی، بتن و سایر محلول‌های با PH بالا مقاوم بوده و طوری طراحی شده تا پس از مدت زمان طولانی قرارگیری در معرض قلیا، نسبت قابل قبولی از مشخصات مکانیکی اولیه خود را حفظ نماید. توجه به این نکته مهم است که میزان و سرعت تخریب فایبرگلاس در محیط‌های قلیایی به عوامل مختلفی از جمله شدت قلیاییت، مدت زمان قرار گرفتن الیاف در معرض قلیا، دما و ترکیب مواد استفاده شده در شبکه فایبرگلاس بستگی دارد.

محافظت از مش فایبرگلاس در برابر قلیا

مطالعات زیادی در زمینه راه‌های محافظت از مش فایبرگلاس در برابر قلیا صورت گرفته و راهکارهای متفاوتی برای دستیابی به مش AR-Glass پیشنهاد شده است. از جمله اصلی‌ترین روش‌های مقاوم سازی مش فایبر گلاس در برابر قلیا می‌توان به دو مورد زیر اشاره کرد:

• افزودن ترکیب دی‌اکسید زیرکونیوم (زیرکونیا) یا ZrO₂ به الیاف شیشه
• محافظت از مش به کمک پوشش‌های پلیمری

در روش اول، الیاف شیشه استفاده شده در مش باید حاوی حداقل 16 درصد وزنی زیرکونیا (ZrO₂) باشد. در روش دوم، از رزین‌های اپوکسی و ترکیبات آب‌بند آکریلیکی برای پوشش الیاف شیشه و محافظت از آن استفاده می‌شود.

معیار ضد قلیا بودن مش فایبرگلاس وال‌مش

اشاره شد که روش‌های مختلفی از جمله افزودن زیرکونیا و یا استفاده از پوشش‌های اکریلیک برای دستیابی به مش AR وجود دارد. با این حال برای آن که بتوانیم یک مش را ضد قلیا یا AR بنامیم، باید معیار مشخصی برای ضد قلیا بودن مش تعریف گردد. صرف نظر از نوع فناوری مورد استفاده برای محافظت از مش در برابر قلیا، معیار اصلی AR بودن فایبرگلاس، افت متعارف مقاومت کششی نمونه مش پس از 28 روز قرارگیری در محلول قلیایی است.

به همین منظور، میزان افت مورد قبول برای مش فایبرگلاس توسط شرکت وال‌مش از مراجع ذی‌صلاح مورد استعلام قرار گرفت. مطابق نظر این مراجع، در صورتی که مقاومت کششی شبکه الیاف شیشه، پس از 28 روز قرارگیری در محلول NaOH 5% کمتر از 30 درصد افت کند، مش مذکور معیارهای مقاومت در برابر قلیا را دارا بوده و در دسته AR-Glass قرار می‌گیرد. موضوع مهم دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد این است که چه الیاف شیشه حاوی 16 درصد زیرکونیا باشد و چه نباشد، همواره مقاومت الیاف بعد از 28 روز قرارگیری در محیط قلیایی باید مبنای محاسبات قرار گیرد.

توری فایبرگلاس وال‌مش

همان طور که پیش‌تر نیز اشاره شد، الیاف شیشه در صورت قرارگیری در محیط قلیایی دچار خوردگی شده و مقاومت خود را از دست می‌دهد. به مرور زمان، فرایند خوردگی ادامه پیدا کرده و به تخریب کامل شبکه الیاف منجر می‌شود. محیط‌های سیمانی با PH بالاتر از 12.5، جزو محیط‌های قلیایی قوی به حساب می‌آیند، بنابراین در صورت استفاده از الیاف شیشه در بتن یا ملات‌های سیمانی، باید تمهیداتی جهت محافظت از آن اندیشیده شود.

در همین راستا، پیوست ششم استاندارد 2800 در توضیحات مربوط به راهکار مسلح کردن دیوار با شبکه الیاف (وال‌مش)، صراحتاً به این مسئله اشاره کرده که الیاف شیشه مورد استفاده در محیط سیمانی حتماً باید از الیاف شیشه مقاوم به قلیا (AR Glass) باشد. بر اساس این ویژگی، مش فایبرگلاس باید در برابر واکنش‌های سیلیسی قلیایی مقاوم باشد و در محیط قلیایی دچار افت نامتعارف مقاومت کششی نشود تا بتواند در بلند مدت ویژگی‌های اولیه خود را حفظ نماید.

مطابق توضیحات بالا، در صورتی که در اجرای وال‌مش از پلاستر سیمانی استفاده شود، حتماً باید از مش مقاوم در برابر قلیا استفاده گردد. اما در صورت استفاده از پلاستر گچی وال‌مش، به دلیل عدم قلیایی بودن محیط پلاستر گچی، نیازی به استفاده از مش ضد قلیا نبوده و از مش فایبرگلاس معمولی نیز می‌توان استفاده کرد.

شرکت وال‌مش هر دو نوع مش محافظت شده با فناوری‌های مذکور (مش حاوی زیرکونیا و مش محافظت شده با پوشش آکریلیکی) را در اختیار دارد. هر دو محصول مطابق استاندارد ASTM E2098 برای مدت 28 روز در محلول 5 درصد سدیم هیدروکسید (NaOH) قرار داده شدند. سپس نمونه‌ها در دستگاه کشش قرار گرفته و مقاومت آن‌ها قبل و پس از قرارگیری در محلول مقایسه شد. بر اساس نتایج بدست آمده، میزان افت مقاومت نمونه مش حاوی زیرکونیا و مش محافظت شده با پوشش آکریلیکی مطابق جدول زیر است:

نوع نمونه	مقاومت کششی قبل از قرارگیری در قلیا (N/5cm)	مقاومت کششی بعد از قرارگیری در قلیا (N/5cm)	میزان افت مقاومت کششی پس از 28 روز قرارگیری در محلول NaOH 5%	روش آزمون
مش حاوی زیرکونیا	1717	1252	27%	مطابق ASTM E2098
مش محافظت شده با پوشش آکریلیکی	1517	1177	22%	مطابق ASTM E2098

جدول فوق بیانگر این است که هر دو محصول وال‌مش در دسته مش‌های AR-Glass قرار می‌گیرند و در برابر قلیا مقاومند. لذا استفاده از هر دو در ملات سیمانی بلامانع بوده و مطابق ضوابط فنی بیان شده، هر دو مش قابل قبول هستند.

نکات مهمی که قبل از خرید توری فایبرگلاس باید بدانید

به دلیل کاربردهای فراوانی که مش فایبرگلاس در صنایع مختلف دارد، در انواع مختلف و با ویژگی‌های متفاوتی تولید می‌شود. انواع مش فایبرگلاس با ویژگی‌های متفاوت برای رفع نیازهای مختلف طراحی و تولید شده‌اند. به عنوان مثال، برخی از انواع مش‌های فایبرگلاس به گونه‌ای طراحی شده‌اند که مستحکم و بادوام باشند، در حالی که اولویت اصلی در طراحی برخی دیگر، انعطاف‌پذیری و سبکی مش است. بنابراین قبل از خرید مش فایبرگلاس لازم است اطلاعات کاملی از ویژگی‌های کاربرد مورد نظرمان داشته باشیم. مهم‌ترین ویژگی‌های توری فایبرگلاس که قبل از خرید باید به آن‌ها توجه کرد در ادامه مورد بررسی قرار گرفته‌اند:

• مقاومت کششی: اصلی‌ترین ویژگی مش فایبرگلاس به خصوص برای استفاده از آن در کاربری‌های مقاوم سازی، استحکام و مقاومت مش است. مقاومت کششی مش فایبرگلاس در دو راستای طولی (Warp) و عرضی (Weft) قابل اندازه‌گیری است. بر اساس پیوست ششم استاندارد 2800، مقاومت تسلیم نمونه استفاده شده در وال‌مش باید بیش از 1000 مگاپاسکال باشد.
• وزن واحد سطح مش: عموماً مش فایبرگلاس وزنی بین 90 تا 180 گرم بر مترمربع دارد. وزن مش می‌تواند یکی از مؤلفه‌های تأثیرگذار در استحکام آن باشد. همچنین به عنوان مثال برای استفاده از مش در ساخت بدنه هواپیما، وزن مش اهمیت بالایی پیدا می‌کند. مطابق پیوست ششم استاندارد 2800، مقدار الیاف مورد نیاز با توجه به مشخصات آن‌ها، در حالت استفاده به صورت نواري حداقل 100 و در حالت استفاده به صورت سرتاسري حداقل 50 گرم بر متر مربع (در هر سمت دیوار) است.

• تکنیک بافت: روش بافت توری فایبرگلاس یک عامل مؤثر در ویژگی‌های مش است. رایج‌ترین روش، استفاده از روش بافت ساده (Plain Weave) است. در این روش، رشته‌های طولی (Warp) به تناوب از رو و زیر رشته‌های عرضی (Weft) عبور می‌کنند و یک شبکه ساده به وجود می‌آورند. یکی از روش‌های نوین بافت، استفاده از روش بافت لنو (Leno) است. در بافت لنو، نخ‌های طولی به صورت منظم رو و زیر نخ‌های عرضی بافته می‌شود، اما نخ‌های طولی به دور یکدیگر نیز می‌پیچند. بافت لنو بافت پیچیده‌تری نسبت به بافت ساده است و تولید آن گران‌تر است. با این حال، استفاده از این تکنیک باعث می‌شود تا مش علاوه بر مقاومت و دوام کافی، انعطاف پذیری بیشتری نیز داشته باشد.

• مقاومت در برابر قلیا: در صورتی که مش فایبرگلاس برای استفاده در محیط قلیایی مانند محیط سیمان یا بتن در نظر گرفته شده باشد، باید از مش فایبرگلس مقاوم به قلیا استفاده شود. بسته به کاربری مورد نظر، میزان مقاومت و روش محافظت از مش تعیین می‌گردد. به عنوان مثال، یکی از روش‌های رایج محافظت از مش در برابر قلیا، پوشش مش با ترکیبات پلیمری است. با این حال، در صورتی که مش به عنوان مثال در مقاوم سازی جداره مخازن با دمای بسیار بالا استفاده شود، پوشش پلیمری ذوب شده و کارایی خود را از می‌دهد. بنابراین در این شرایط استفاده از مش حاوی زیرکونیا ضروری است.
• قیمت: عواملی که در بالا مورد بررسی قرار گرفتند، همگی در تعیین قیمت مش فایبرگلاس تأثیرگذارند. باید ابتدا اطلاعات کاملی از ویژگی مش مد نظرمان به دست آوریم سپس در مورد قیمت آن تصمیم بگیریم. مطمئناً مش‌ها با ویژگی‌های مختلف، قیمت متفاوتی دارند. به عنوان مثال استفاده از زیرکونیا برای مقاوم سازی مش در برابر قلیا یک روش گران بوده و مش مقاوم شده با این روش در مقایسه با مش مقاوم شده به کمک پوشش آکریلیکی در حدود 200 درصد گران‌تر است. بهتر است ابتدا ویژگی‌های مورد نیازمان را پیدا کرده و مش منطبق بر نیازهایمان را تهیه کنیم.

سخن پایانی

مش فایبرگلاس کاربرد فراوانی در صنعت ساختمان دارد. هنگام انتخاب و استفاده از مش فایبرگلاس، توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مش و انطباق آن با نیازهای پروژه ضروری است. در بسیاری از کاربردهای مش فایبرگلاس در صنعت ساختمان از جمله وال‌مش، باید از مش AR-Glass استفاده شود چرا که مش در محیط‌های سیمانی و بتنی قرار می‌گیرد. توجه به معیارهای ضد قلیا بودن مش و مقاومت مش پس از قرارگیری در محلول قلیایی مطابق استانداردها، اصلی‌ترین راه شناسایی مش AR بوده و در انتخاب مش متناسب با نیازهای پروژه مؤثر است.