یکی از میلگردهای پرکاربرد در صنعت ساختمان سازی، میلگرد کامپوزیتی می باشد که آن را با نام میلگرد FRP نیز می شناسند. دو عنصر تشکیل دهنده این میلگرد شامل: فیبر و رزین ماتریکس هستند. الیاف هایی که در تولید این محصول استفاده می شوند، معمولاً از جنس کربن، آرامید، شیشه یا بازالت هستند. این محصول از نظر نوع پلیمر به کار گرفته شده در سه دسته مختلف تقسیم می شوند که شامل: میلگرد تولید شده از پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه، با الیاف کربن و با الیاف آرامید می باشند. استفاده از انواع این محصولات دارای مزایای بی شماری هستند که برای آشنایی با آن ها در ادامه مطلب با ما همراه باشید.
آشنایی با میلگرد کامپوزیتی و تاریخچه آن
میلگرد کامپوزیتی با نام میلگردFRP شناخته می شود که به معنای پلیمر مسلح شده با الیاف می باشد. این نوع میلگرد از دو عنصر رزین ماتریکس و فیبر تشکیل شده است که خود فیبر آن معمولاً از جنس کربن، شیشه، آرامید و…، هستند. رزین استفاده شده در ساخت این میلگرد نیز معمولاً از جنس اپوکسی، پلی استر، وینیل استر و… می باشند. نقش اصلی رزین ها در این میلگرد پیوسته نگه داشتن و نقش الیاف ها محافظت و انتقال بار می باشد. این محصول در برابر خوردگی، مقاوم بوده و همچنین در برابر محیط های اسیدی نیز دچار زنگ زدگی یا خوردگی نمی شود. میلگردهای کامپوزیتی امروزه جایگزین خوب و مناسبی برای میلگردهای فولادی هستند.
لذا، اغلب از آن ها برای مسلح کردن بتن استفاده می کنند. اولین بار در کشور روسیه در سال ۱۹۷۵ از میلگرد کامپوزیتی استفاده کردند که در آن زمان صنعتگران روسی تلاش کردند تا با بهره گیری از تاندون ها یا همان کابل های کششی تقویت شده با الیاف شیشه، میلگردها را در برابر عوامل مختلف مستحکم کنند. با گذشت چند سال در دهه ۱۹۸۰ ژاپنی ها از تقویت کننده های الیاف کربنی برای ساخت این محصول استفاده کردند. استفاده از این میلگرد در اوایل دهه ۱۹۹۰ نیز وارد کشورهایی مثل: آمریکا و کانادا و تعداد کشور اروپایی دیگر شد.
انواع میلگردهای کامپوزیتی کدامند و چه مشخصاتی دارند؟
میلگردهای کامپوزیتی از نظر پلیمر به کار گرفته شده، انواع مختلفی دارند که عبارتند از:
- میلگرد تولید شده از پلیمر تقویتی با الیاف شیشه
- میلگرد تولید شده از پلیمر تقویتی با الیاف کربن
- میلگرد تولید شده از پلیمر تقویتی با الیاف آرامید
هر یک از این میلگردها از مقاومت کششی بالایی در برابر عوامل مختلف برخوردار هستند. برخی از مشخصات ویژگی های آن ها عبارتند از:
- مقاومت در برابر جریان های الکتریکی
- مقاومت در برابر کشش ها و فشارها
- مقاومت در برابر خوردگی ها و محیط های اسیدی
- تقویت سازه های بتنی
- دوام و طول عمر بالا
- حمل و نقل آسان و سریع
- وزن سبک و کاهش وزن نهایی سازه
معایب استفاده از میلگردهای کامپوزیتی
در عین حال که این محصولات دارای مزایایی هستند، معایبی را نیز به همراه دارند. تعدادی از معایب آن ها عبارتند از:
- این محصولات زمانی که در معرض تابش اشعه فرابنفش قرار بگیرند، ممکن است دچار شکستگی و ترک خوردگی شوند.
- استحکام عرضی این میلگردها در مقایسه با میلگردهای فولادی کم است.
- الیاف شیشه ای آن ها در شرایط محیطی مرطوب مقاومت کمی دارند.
- مقاومت آن ها در برابر حرارت کم است و مستعد آتش گرفتگی هستند.
میلگردهای کامپوزیتی چه کاربردی دارند؟
انواع میلگردها به خاطر تنوع بالا کاربرد گسترده ای نیز در صنایع مختلف دارند که اصلی ترین آن ها شامل موارد زیر هستند:
- در ساخت تیرها و ستون های پیش ساخته
- ساخت پل ها و اسکله ها
- ساخت سازه های دریایی
- مقاوم سازی سازه های بتنی و فلزی
- اتصالات سازه های راه آهن
- برای تقویت سطوح پارکینگ ها و پیاده روها
- برای ساخت موتورهای الکتریکی بزرگ
- برای ساخت تجهیزات بیمارستانی مثل: اسکن های پزشکی و تصویر برداری های مغناطیسی
- برای ساخت کانال ها و لوله های بتنی
- برای هدایت آب و فاضلاب در تصفیه خانه ها و تاسیسات فاضلابی
- در ساخت بلوک های بتنی صنایع نظامی و هوافضا
میلگرد کامپوزیتی با میلگرد فولادی چه فرقی دارد؟
میلگرد کامپوزیتی با نوع فولادی دارای تفاوت های زیادی است که مهم ترین آن ها عبارتند از:
- تفاوت در وزن: اصلی ترین تفاوت میلگردهای کامپوزیتی با فولادی در وزن آن ها هست که نوع کامپوزیتی بسیار سبک تر از نوع فولادی می باشد. به طوری که میلگردهای فولادی تقریباً ۷ برابر سنگین تر از میلگردهای کامپوزیتی هستند.
- تفاوت در میزان سختی: میزان سختی و سفتی میلگردهای کامپوزیتی بسیار کمتر از نوع فولادی است. به طوری که از لحاظ فنی مدول الاستیسیته نوع کامپوزیتی ۵ برابر کمتر از نوع فولادی می باشد.
- تفاوت در میزان استحکام و خوردگی: میلگردهای فولادی در مقایسه با نوع کامپوزیتی از مقاومت کمتری در برابر خوردگی برخوردارند. همچنین، استحکام کششی نوع فولادی نیز کمتر از نوع کامپوزیتی است. میلگردهای کامپوزیتی از نظر حرارتی و الکتریکی نارسانا به شمار می آیند؛ در حالی که میلگردهای فولادی این گونه نیستند.
آشنایی با خواص فیزیکی میلگرد کامپوزیتی
چگالی این میلگردها به طور کلی در محدوده ۱.۲۵ تا ۲ گرم بر سانتی متر مربع متغیر هستند. با در نظر داشتن چگالی این میلگردها می توان فهمید که وزن آن ها فوق العاده سبک هستند. پایین بودن وزن این میلگردها نیز باعث کاهش هزینه های انتقال و جابجایی و همچنین کاهش وزن نهایی سازه ها می شوند. ضریب انبساط حرارتی نیز در خواص فیزیکی از اهمیت ویژه ای برخوردار است و برای بررسی روند تغییر آن باید نوع الیاف تقویت کننده و نوع رزین مصرفی به دست آیند. ضریب انبساط حرارتی برای راستای عرضی با توجه به ویژگی های رزین و ضریب انبساط حرارتی برای راستای طولی با توجه به خصوصیات الیاف، مشخص می شوند.
هر زمان که ضریب انبساط حرارتی منفی باشد، بیانگر این است که افزایش دمای محیط ماده دچار انقباض این میلگرد شده است. به همین خاطر استفاده از میلگردهای کامپوزیتی در سازه هایی که ممکن است دچار آتش سوزی شوند و یا حرارت بالایی دارند، توصیه نمی شود. رفتار کششی این میلگردها نیز تحت تاثیر نوع الیاف و متناسب با رفتار تنش و آن متفاوت می باشند. زیرا، تحمل نیرو همواره توسط الیاف تقویت کننده انجام می شود.
خلاصه مطلب
تلاش کردیم تا شما را با میلگردهای کامپوزیتی و انواع آن آشنا کنیم. این میلگردها به خاطر ترکیباتی که دارند و البته وزن سبکشان می توانند جایگزین مناسبی برای میلگردهای فولادی به شمار آیند. اگر سوالی در این زمینه دارید و یا می خواهید از قیمت انواع میلگرد مطلع شوید، می توانید با همکاران ما در فولاد کو ارتباط برقرار نمایید.