میلگردی است که از دو بخش پلیمر و رزین تشکیل شده که همین موضوع باعث سبکی بیشتر این نوع میلگرد نسبت به میلگردهای فولاد کربن شده است. علاوه بر این استفاده از این نوع میلگرد را برای محیط های مستعد به خوردگی مناسب کرده است. همه این موارد نشان میدهد که میلگرد کامپوزیتی چقدر میتواند در صنایع مختلف پرکاربرد و مفید باشد. برای مثال کاربرد میلگرد کامپوزیتی را در محیط های خورنده و همینطور سازه های نیازمند سبک سازی بسیار می‌بینیم.
علت اهمیت میلگرد کامپوزیتی
از مدت‌ها قبل بتن به عنوان مقاومت فشاری بالا، دوام خوب و هزینه کم به عنوان مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، پاشنه آشیل معروف آن شکنندگی و مقاومت کششی محدود آن است. این مسئله حدوداً یک قرن پیش با استفاده از میله‌های تقویت کننده (میلگرد) از فولاد در سمت کشش سازه‌های بتونی کاملاً راحت حل شد.
خوردگی، پاشنه آشیل میلگرد فولاد کربن
میلگرد فولادی از نظر عملکردی کارآمد و نسبتاً ارزان است، بنابراین در بیشتر موارد کار خوبی انجام میدهد. با این حال، میلگرد فولادی ضعف خاص خود را دارد: خوردگی! میلگردهای فولادی هنگام قرار گرفتن در معرض نمک‌ها، مواد شیمیایی تهاجمی و رطوبت دچار زنگ زدگی می‌شوند. با خوردگی، میلگرد فولادی متورم می‌شود و باعث افزایش بار کششی بتن می‌شود که شروع به ترک خوردن و جوش خوردن می‌کند و باعث ایجاد روزنه‌هایی می‌شود که منجر به زوال بیشتر و سریعتر فولاد و بتن می‌شود.
جلوگیری از خوردگی میلگرد، امری پرهزینه است
جلوگیری از زنگ زدگی انواع میلگرد مستلزم تعمیر و نگهداری پرهزینه است و اگر اجازه پیشرفت کافی را داشته باشد، میتواند یکپارچگی ساختار را به خطر بیندازد. در طول دهه‌ها پوشش‌ها و مواد نفوذی زیادی برای کمک به درزگیری رطوبت از بتن معرفی شده اند و خود میلگردها با پوشش‌های اپوکسی یا استفاده از فولاد ضد زنگ به روز شده اند. اما جلوگیری از خوردگی در دراز مدت همیشه امکان پذیر نیست.
طراحی میلگرد کامپوزیتی
برای طراحی میلگردهای کامپوزیتی ویژگی های را باید در نظر داشت. که عبارتند از: ظرفیت بالای بارهای زنده، ثبات ابعادی، طراحی انعطاف پذیر برای کمک به رفع نیازهای سازه ای، ضریب انبساط حرارتی کم، امکانات زیبایی شناسی، غیر مغناطیسی و قابل تنظیم بودن، مقاومت بیشتر در برابر تجزیه در اثر حرارت.
انواع میلگرد کامپوزیتی
- میلگرد پلیمرهای تقویت شده با الیاف شیشه میلگرد (GFRP)
- میلگرد پلیمرهای تقویت شده با فیبر کربن میلگرد(CFRP)
- میلگرد پلیمرهای تقویت شده با الیاف آرامید میلگرد (AFRP)
میلگرد GFRP میلگرد ارزان قیمت و محبوب ترین FRP است. بسیاری از سازه‌های بتونی وجود دارد که با میلگرد GFRP در سراسر جهان تقویت می‌شوند.
مزایای میلگرد کامپوزیتی
دلایل زیادی وجود دارد که باعث می‌شود میلگرد پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP) در برخی از سازه‌های بتنی منطقی باشد. همچنین ویژگی های دیگر آن باعث شده که کاربرد میلگرد کامپوزیتی را در بخش های مختلف صنعت ببینیم. در ادامه به هرکدام از این ویژگی های مثبت میلگرد کامپوزیتی اشاره می‌شود.
میلگرد کامپوزیتی زنگ نمی‌زند
میلگرد کامپوزیتی زنگ نمی زند و خورده نمی‌شود، بنابراین برای غوطه وری دوره‌ای یا طولانی مدت در آب شیرین یا آب نمک در کاربردهایی مانند دیوارهای نگه‌دارنده، اسکله‌ها،کاسون‌ها، عرشه‌ها، ستون‌ها، دیواره‌های حفره‌ای، کانال‌ها، سکوهای دریایی، استخرها و آکواریوم‌ها. همچنین از نمک جاده و سایر مواد شیمیایی ضد عفونی کننده در امان است و باعث می‌شود برای جاده‌ها و پل‌ها، سازه‌های پارکینگ، باند‌های فرودگاه، موانع جرسی، دیوارهای حائل و پایه‌ها، حاشیه‌ها، پارکت‌ها و اسلب‌های درجه یک انتخاب با دوام‌تر و کم‌مصرف باشد.
مقاومت در برابر مواد شیمیایی
این نوع میلگرد، مقاومت گسترده‌ای در برابر تعداد زیادی از مواد شیمیایی موجود در تصفیه خانه‌های فاضلاب، سایت‌های زباله جامد، کارخانه‌های پتروشیمی، کارخانه‌های تولید کاغذ، خطوط لوله، مخازن، برج‌های خنک کننده و دودکش‌ها و همچنین محیط قلیایی خود بتن ایجاد می‌کند.
مقاومت کششی بالا
مزیت دیگر این است که مقاومت کششی میلگرد FRP به طور معمول 1.5 تا 2 برابر بیشتر از فولاد است، بنابراین این یک تعادل خوب برای مقاومت فشاری بالا بتن است. همچنین مقاومت خستگی بسیار خوبی ایجاد می‌کند و آن را برای موقعیت‌های بارگذاری چرخه‌ای (مانند موارد موجود در جاده‌ها و پل‌ها) مناسب می‌کند.
سبک بودن
علاوه بر این، میلگرد کامپوزیتی یک چهارم وزن فولاد قابل مقایسه است. در اینجا تعدادی از مزایای عملی وجود دارد. ساییدگی و پارگی کارگران ساختمانی که باید آن را حمل و نصب کنند کمتر است و نیاز کمتری به جرثقیل و سایر تجهیزات بالابرنده سنگین است. بدون آسیب رساندن به تیغ اره، به راحتی با ابزارهای معمول برش داده می‌شود.
می‌توان میلگردهای بیشتری را به ازای هر کامیون، بدون بیش از حد مجاز بارگیری، حمل کرد. برای پل‌ها و سازه‌های مشابه، نسبت مقاومت به وزن بالاتر یا توانایی حمل بیشتر برای یک سازه خاص یا فرصت‌های احتمالی برای کاهش اندازه و وزن کل سازه را فراهم می‌کند. میلگرد کامپوزیت همچنین در کاربردهای حساس به وزن که خاک دارای خاصیت باربری ضعیف است، در مکان‌های لرزه‌ای فعال یا در مناطق حساس به محیط زیست که جابجایی تجهیزات سنگین نامطلوب است، میتواند مفید باشد. به صفحه جدول وزن میلگرد مراجعه کنید.
نارسانا بودن
برای کاربردهای حساس به الکترومغناطیسی، هر دو شیشه (متداول ترین تقویت کننده میلگرد کامپوزیتی) و پلیمر ذاتاً غیر رسانا هستند، بنابراین جریان را منتقل نمی‌کنند، حملات صاعقه‌ای را ایجاد نمی‌کنند یا عملکرد دستگاه‌های الکتریکی اطراف را مختل نمی‌کنند. این امر باعث می‌شود تا در کارخانه‌های ذوب آلومینیوم و مس، نیروگاه‌های هسته‌ای، سازه‌های نظامی ویژه، برج‌های فرودگاه، برج‌های انتقال برق و تلفن، منهول‌های حاوی تجهیزات الکتریکی یا تلفنی، بیمارستان‌هایی با تجهیزات تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) و جاده عوارض، انتخابی مطمئن‌تر باشد. از آنجا که کامپوزیت تقویت شده با شیشه در انتقال حرارت به همان اندازه ضعیف است، میتواند برای حفظ کنترل آب و هوا در ساختمان‌ها، عرشه‌های پاسیو و زیرزمین‌ها مفید باشد.
بادوام بودن
اگرچه هزینه اولیه میلگرد کامپوزیت به طور کلی از میلگرد فولادی استاندارد بالاتر است و تقریباً قابل مقایسه با میلگرد فولادی با روکش اپوکسی است، اما اگر بر اساس هزینه چرخه عمر (LCC) در نظر گرفته شود، میتواند کاملاً اقتصادی باشد. خصوصاً برای کاربردهای بتن غیر پیش تنیده برای خم شدن، برش و بارهای فشاری که معمولاً نیاز به تعمیر و نگهداری مکرر دارند یا در موارد دیگری با فلز وجود دارد. به همین دلایل و بیشتر، میلگردهای کامپوزیت به آرامی شروع به سهم گیری در بازار مهندسی عمران می‌کنند.
کاربرد میلگرد کامپوزیتی
- ساخت راه آهن: رابط های راه آهن برای قطارهای سریع السیر و راه آهن زیرزمینی
- ساخت و ساز مسکونی و مهندسی عمران: کاربرد میلگرد کامپوزیتی در صنعت ساختمان بسیار زیاد است. بناهای ساخت و ساز، تعمیر و تقویت ظرفیت تحمل در سازه‌های بتونی آجر و آرماتور و ساخت بزرگراه‌ها از جمله مهم ترین کاربردهای این نوع میلگرد است.
- مهندسی صنایع: تقویت مخازن کنسرت، انبارهای تجهیزات تصفیه، پوشش چاه فاضلاب، عناصر تاسیسات تولید مواد شیمیایی، مقاوم سازی کف بتونی، امکانات توسعه آب
- ساخت پل و بازسازی : تخته‌های عرشه پل، محفظه‌های پل و تقویت امکانات دریایی
معایب میلگرد کامپوزیتی
در کنار مزایای قابل توجه میلگرد کامپوزیتی معایبی نیز وجود دارد که عبارتند از:
- قیمت میلگرد کامپوزیتی نسبتا بالاست.
- تولید میلگرد کامپوزیتی پیچیده است و احتیاج به تجهیزات پیشرفته دارد. با برترین تولیدکنندگان میلگرد آشنا شوید.
- هزینه تعمیر بالا
