میلگرد کامپوزیت چیست + 7 کاربرد، مزایا و معایب

همه ما هنگامی که از کنار سازه‌های نیمه ساخته شده عبور می‌کنیم، مقاطع فولادی پرکاربردی مانند میلگردها را مشاهده می‌نماییم. میلگردها از جمله کاربردی‌ترین مقاطع در صنایع مختلف به حساب می‌آیند و انواع مختلفی را شامل می‌شوند.

میلگرد کامپوزیت یکی از این انواع است که احتمالا بسیاری از افراد آشنایی دقیقی با این محصول و موارد استفاده آن ندارند. در مطلب پیش رو قصد داریم اطلاعات مفیدی در ارتباط با آن‌که میلگرد کامپوزیت چیست و چه ویژگی‌هایی دارد، ارائه دهیم. با شاهین فلز سپاهان تا انتهای مطلب همراه شوید.

تاریخچه استفاده از میلگرد کامپوزیتی به چه زمان بازمی‌گردد؟

استفاده از این محصول برای اولین بار به کشور روسیه و سال 1975 بازمی‌گردد. در سال‌های اولیه استفاده از این نوع میلگرد، صنعتگران روسی در تلاش بودند که با استفاده از کابل‌های کششی تقویت‌شده، پل‌های بتنی را افزایش دهند.

چندین سال بعد در دهه 1980، ژاپنی‌ها از تقویت‌کننده‌های الیاف کربنی استفاده کردند و در سال 1996 روش‌های مختلفی برای استفاده از این محصول به دست ژاپنی‌ها اختراع شد. از آن زمان می‌توان این‌گونه اظهار کرد که استفاده از میلگرد کامپوزیتی رواج زیادی یافت و تعداد 350 پل در کشور کانادا، 90 پل در آمریکا و دیگر  پروژه‌های عمرانی، به کمک این نوع میلگرد در دست تولید قرار گرفت.

میلگرد کامپوزیت چیست؟

میلگرد کامپوزیت یا FRP (Fiber Reinforced Polymer) یکی از پرکاربردترین انواع میلگرد به حساب می‌آید. FRP به معنای پلیمر مسلح شده با الیاف می‌باشد. این نوع میلگرد از دو عنصر فیبر و رزین ماتریکس تولید می‌گردد.

فیبرها یا الیافی که در تولید میلگرد کامپوزیت استفاده می‌شوند، معمولا از جنس کربن، شیشه، آرامید یا بازالت هستند. ماده استفاده شده به عنوان رزین نیز امکان دارد از جنس پلی استر، اپوکسی یا وینیل استر باشد. نقش رزین ماتریکس، پیوسته نگه داشتن، محافظت و انتقال بار میان الیاف است.

لازم به ذکر است که میلگرد FRP به علت مقاومت در برابر خوردگی، در محیط‌های اسیدی و خورنده دچار مشکل نمی‌شود. در حقیقت میلگرد کامپوزیت می‌تواند جایگزین مناسبی برای میلگردهای فولادی باشد. این نوع میلگرد بهترین گزینه برای مسلح کردن بتن به حساب می‌آید. این میلگرد در برابر حمله سولفات‌ها و کلریدها مقاومت بالایی دارد.

برای کاهش هزینه تعمیر سازه‌های فراساحلی همچون سکوهای نفتی و همچنین برطرف کردن مشکل خوردگی میلگردهای فولادی، می‌توان از میلگردهای کامپوزیت استفاده کرد. در حقیقت استفاده از میلگرد کامپوزیت در مقایسه با روش‌های مقابله با مشکلات خوردگی، همچون حفاظت کاتدیک یا استفاده از پوشش اپوکسی، بازدهی بهتری دارد.

انواع میلگرد کامپوزیتی کدام است؟

میلگردهای کامپوزیت از لحاظ نوع پلیمر به کار رفته شده در آن‌ها به 3 دسته زیر تقسیم می‌شوند:

• میلگرد تولیدی از پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه  GFRP (Glass fiber-reinforced polymer)
• میلگرد تولیدی ازپلیمر تقویت شده با الیاف کربن  CFRP (Carbon fiber-reinforced polymer)
• میلگرد تولیدی از پلیمر تقویت شده با الیاف آرامید  AFRP (Aramid fiber-reinforced polymer)

مشخصات میلگرد کامپوزیت چیست؟

چگالی این نوع میلگرد نسبت به میلگردهای معمولی، کم‌تر است. میزان چگالی محاسبه‌شده آن‌ها، چیزی حدود 1.25 تا 3.3 گرم بر سانتی‌متر مکعب متغیر می‌باشد. مزیت چگالی پایین میلگرد، آن است که علاوه بر کاهش هزینه حمل ‌و نقل، سبب کاهش وزن سازه می‌شود.

علاوه بر این، یکی از ویژگی‌های این محصول آن است که عملکرد ضعیفی در برابر تنش برشی از خود نشان می‌دهد. مقاومت کششی این نوع میلگرد نیز با میلگردهای معمولی متفاوت است و حدود معادل 78، 55 و 20 درصد مقاومت کششی آن‌هاست. جدول زیر برای بررسی مشخصات مکانیکی میلگرد کاپوزیت ارائه شده است:

مقاومت کششی	مدول الاستیسیته	مقاومت کششی
میلگرد با الیاف کربن	۱۰۰ تا ۵۰۰ GPa	۱۱۰۰  تا MPa 2200
میلگرد با الیاف شیشه	GPa  45	۹۰۰ تا ۱۱۰۰ MPa
میلگرد با الیاف آرامید	GPa  60	۱۳۵۰ تا MPa 1650

کاربرد میلگرد کامپوزیت چیست؟

از میلگردهای کامپوزیت به طور گسترده در موارد زیر استفاده می‌شود:

• آرماتوربندی لایه های فوقانی در عرشه پل
• تاسیسات فاضلاب و تصفیه خانه‌ها
• آرماتوربندی سالن های صنعتی
• دیوار موقت بتنی داخل تونل
• کانال‌ها و لوله‌های بتنی برای هدایت آب و فاضلاب
• تحکیم خاک و ساخت سازه‌های بتنی اسکله
• ساخت بلوک‌های بتنی صنایع نظامی و هوافضا

مزایا و معایب میلگرد کامپوزیت چیست؟

میلگردهای کامپوزیتی همانند دیگر مصالح از مزایا و معایبی برخوردار می‌باشند که در ادامه مطلب این موارد را به‌طور کامل شرح خواهیم داد.

مزایای میلگرد کامپوزیت چیست؟

مزایای این نوع میلگرد شامل موارد زیر می‌شود:

مقاوم در برابر جریان الکتریکی

میلگردهای کامپوزیتی نارسانا هستند؛ به همین علت درپروژه‌های ساختمانی که احتمال برق گرفتگی در آن‌ها زیاد است، کاربرد دارند. از این نوع میلگرد می‌توان برای جلوگیری از هدایت جریان الکتریکی، ساخت تیرهای برق و ساخت دکل‌های بتنی انتقال نیرو استفاده نمود.

مقاومت کششی بالا

میلگرد کامپوزیت مقاومت کششی بالاتری نسبت به میلگرد فولادی دارا است؛ بنابراین کرنش الاستیک آن‌ها از فولاد بسیار بیش‌تر می‌باشد. در حقیقت میلگردهای کامپوزیتی هنگامی‌که تحت کشش قرار می‌گیرند، قبل از گسیخته شدن تسلیم نمی‌شوند.

مقاومت در برابر خوردگی، اسیدها و بازها

برای ساخت میلگردهای کامپوزیت از رزین‌های اپوکسی استفاده می‌شود. به همین علت در برابر مواد شیمیایی مانند اسیدها و بازها مقاومت قابل توجهی دارند. به عبارت دیگر، وجود رزین اپوکسی مانع از خوردگی میلگرد می‌گردد.

چسبندگی مناسب

میلگرد کامپوزیت، چسبندگی مناسبی را در بتن ایجاد می‌نماید. این ویژگی به عواملی مانند نوع طراحی، شرایط تولید و محیط استفاده از آن وابسته است. برای ایجاد چسبندگی لازم میان میلگرد کامپوزیتی و بتن، باید موارد زیر را مد نظر قرار داد:

• افزایش مقاومت چسبندگی شیمیایی میلگردها
• افزایش سطح اصطکاک در برابر لغزش
• آجدار بودن سطح میلگرد و چسبندگی آن با بتن

تقویت و مقاوم سازی سازه بتنی

از آن‌جایی که میلگردهای فولادی معمولا دچار خوردگی و زنگ زدگی می‌شوند، سبب کاهش مقاومت سازه نیز خواهند شد؛ بنابراین استفاده از میلگردهای کامپوزیتی از وقوع این مشکل جلوگیری می‌نماید.

دوام و طول عمر بالا

ویژگی‌های میلگرد FRP منجر به افزایش عمر سازه، بدون ایجاد آسیب خواهد شد. قابل توجه است که دوام و طول عمر این میلگردها تقریبا ۱۵برابر میلگردهای فولادی معمولی می‌باشد.

وزن سبک و عدم ایجاد بار اضافی بر سازه

همان‌طور که پیش‌تر اشاره شد، میلگردهای کامپوزیتی چگالی پایینی دارند؛ به همین علت وزن پایین این میلگردها از وارد آمدن بار اضافی بر سازه جلوگیری می‌نماید.

معایب میلگرد کامپوزیت چیست؟

از معایب میلگردهای کامپوزیتی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• الیاف شیشه در شرایط محیطی مرطوب دوام پایینی دارند.
• در مقایسه با میلگرد فولادی، کرنش نهایی و مدول الاستیسیته پایینی دارند.
• استحکام عرضی آن‌ها پایین است.
• هنگام قرار گرفتن در معرض تابش اشعه فرابنفش، احتمال شکست و جدایی کامل رزین پلیمری در آن‌ها وجود دارد.
• بسته به نوع پلیمر و ضخانت لایه، مستعد آتش گرفتن هستند.

عوامل موثر بر قیمت میلگرد کامپوزیت چیست؟

قیمت میلگردهای کامپوزیتی در ایران وابسته به قیمت مواد اولیه، میزان تورم، میزان عرضه و تقاضا، هزینه‌های حمل و نقل، برند کارخانه تولید کننده، واسطه در خرید و غیره می‌باشد.

جمع بندی

میلگرد کامپوزیتی که به انگلیسی FRP نامیده می‌شود، از انواع فیبرها و رزین تولید می‌گردد و به علت وجود رزین اپوکسی در محیط‌های اسیدی، مقاومت بالایی نسبت به خوردگی از خود نشان می‌دهد. این میلگرد از لحاظ الیاف به کار رفته در آن به 3 نوع میلگرد با الیاف شیشه، کربن و آرامید تقسیم‌بندی می‌شود و در ساخت بلوک‌ها، سازه‌های بتنی، آرماتوربندی و غیره استفاده می‌شود.

منبع(Resource): COMPOSITE REBAR

سوالات متداول