میلگرد FRP یا مخفف واژه یFiber Reinforcement Polymer بوده که محصولی کامپوزیتی می باشد و می تواند جایگزین میلگرد های فولادی شده تا سبب جلوگیری از زیان های ناشی از زبان های ناشی از خوردگی این محصول در محیط های خورنده و اسیدی به طرز چشمگیری جلوگیری نماید
آرماتور FRP، نوعی میلگرد بوده که از جنس فیبر های پلیمری تقویت شده تولید می شوند که الیاف و رزین دو بخش اصلی آن محسوب خواهد شد. این میلگرد ها دارای مقاومت کششی بسیار بالایی بوده و از آن ها در بخش کشش مقاطع بتنی می توان بهره برد. خوردگی از مهم ترین عامل تخریب سازه های بتن آرمه بوده که این امر با استفاده از میلگرد های FRP قابل حل خواهد بود.
با این مقدمه، در ادامه ی این مقاله با ما همراه بمانید تا با ویژگی های این مدل میلگرد آشنا شوید.
بیشتر بخوانید: بتن پلاستیکی چیست؟
انواع آرماتور FRP:
آرماتور های FRP، به سه دسته تقسیم بندی می شوند که این امر بر اساس نوع الیاف پلیمری است که در ساخت این میلگرد ها به کار می رود. این سه دسته شامل:
- اول، میلگرد کربن یا Carbon fiber-Reinforced Polymer.
- دوم، میلگرد شیشه یا Glass fiber-Reinforced Polymer.
- سوم، میلگرد آرامید یا Aramid Fiber-Reinforced Polymer.
تاریخچه رشد و توسعه تقویت کننده های FRP
پیشینه ساخت و توسعه ی انواع تقویت کننده های FRP را می توان به بعد از تمام شدن جنگ جهانی دوم نسبت داد. در آن دوران موارد زیادی سبب افزایش کاربرد این مصالح گشت؛ از جمله مهم‌ترین این موارد می‌توان به مقاومت بالا، وزن سبک و خاصیت ضد زنگ اشاره نمود. به خاطر این ویژگی ها، مصالح کامپوزیتی در صنایع نظام و ساخت هواپیما مورد استفاده قرار خواهند گرفت. به خاطر استفاده از مواد کامپوزیتی در هوا فضا و نظام، بهبود زیادی را در این دو صنعت رویت کردیم. از سمت دیگر به خاطر افزایش سریع رشد صنایع در ایالات متحده و افزایش تقاضا، ساخت و ساز با مصالح فولادی هزینه‌های بالایی را برای مشتریان دارد.
به همین خاطر، استفاده از سازه های کامپوزیتی در زمینه های کاربردی و صنعتی، به سرعت مورد توجه عموم مردم قرار گرفت. در این زمان، پالتروژن به عنوان یک راه سریع و اقتصادی برای ساخت قطعاتی با پروفایل های مختلف مورد استفاده قرار گرفت. گزارش ها حاکی از آن است که روش ساخت کامپوزیت های پالترود شده، اولین بار در طراحی و تولید چوب گلف و قلاب ماهیگیری استفاده شد.
از دیگر دلایل استفاده از قطعات کامپوزیتی در آن دوره، مشکلاتی بود که استفاده از میلگردهای فولادی به همراه داشت. به عنونان مثال در زمان ساخت و ساز و توسعه سازه های دریایی به خاطر برخورد مقاطع فلزی با نمک موجود در آب دریا، این مقاطع دچار خوردگی و پوسیدگی می شدند و بعد از گذشت مدت زمانی عملکرد آن ها کاسته می شد. به منظور حل این معضل راه های مختلفی ارائه شد که از جمله آن ها می‌توان به استفاده از پوشش گالوانیزه، بتن هاب آغشته به پلیمر، پوشش با اپوکسی و استفاده از میلگردهای تقویت شده نوع GFRP اشاره داشت.
نتایج بررسی ها حاکی از آن بود که در بین تنوعی از راه حل های پیشنهادی، استفاده از فولاد تقویت شده با الیاف شیشه همراه با پوشش اپوکسی می تواند بهترین شرایط عملیاتی را هم از نظر دوام و هم از نظر نقطه نظر صرفه اقتصادی فراهم کند.
مزایای استفاده از میلگرد یا آرماتور FRP:
· اول، این میلگرد ها در برابر جریان الکتریکی مقاومت دارند:
خصوصیت بارز میلگرد های کامپوزیت FRP، نارسانا بودن است و از هدایت جریان الکتریکی ممانعت خواهد کرد. به همین علت است که این محصول برای ساخت سازه هایی که احتمال برق گرفتگی در آن ها بالاست، کاربرد دارد. موارد استفاده از میلگرد های FRP به دلیل جلوگیری از هدایت الکتریکی، ساخت دکل های بتنی انتقال نیرو، ساخت تیر های برق و پست های پیش ساخته خواهد بود.
· دوم، این میلگرد ها در برابر خوردگی، اسید ها و باز ها مقاومت می کند:
در ساخت میلگرد های کامپوزیت FRP رزین های اپوکسی به کار رفته که مقاومت بسیار بالایی در برابر مواد شیمیایی دارد. این مواد شیمیایی همانند اسید، نمک و آب بوده که مانع از خوردگی میلگرد ها خواهد شد. به علت مقاومت بالای این محصول، از آن جهت ساخت سازه هایی که در معرض نمک های یخ زا قرار گرفته اند، استفاده نمایید. علاوه بر تمام موارد گفته شده که در ساخت سازه های دریایی، عرشه پل ها و اسکله ها نیز از این میلگرد ها استفاده می گردد.
· سوم، تقویت و مقاوم سازی سازه بتنی توسط این میلگرد ها صورت می پذیرد:
خوردگی در بتن مسلح شده با میلگرد فولادی این گونه است که در آغاز، میله های فولادی درون بتن شروع به زنگ زدگی کرده و اکسید خواهد شد. سپس اکسید ها درون بتن منتشر می شوند و موجب از بین رفتن بتن خواهند شد. بدین صورت و با خورده شدن میلگرد و بتن، سازه بتنی به صورت کامل تخریب می گردد. از میلگرد های FRP به علت داشتن مقاومت بالا و خاصیت ضد خوردگی، موجب مقاوم سازی سازه های بتنی استفاده خواهد شد.
بیشتر بخوانید: درباره ی میلگرد ادکا یا اوتکا چه می دانید؟
· چهارم، این میلگرد ها دارای وزن سبک بوده و بار اضافی بر سازه وارد نخواهند کرد:
جالب است بدانید به علت پایین بودن چگالی میلگرد های FRP، وزن این میلگرد ها پایین بوده و از وارد آمدن بار اضافی بر سازه جلوگیری خواهد کرد.
· پنجم، این میلگرد ها دارای دوام و طول عمر بالا هستند:
میلگرد های کامپوزیت FRP از خواص و ویژگی هایی برخوردار بوده که سالیان سال بدون وارد آوردن هیچ نوع آسیبی، موجب بالا رفتن عمر سازه خواهد شد. دوام و طول عمر این مدل میلگرد ها 15 برابر نوع فولادی آن می باشد؛ به همین جهت این نوع میلگرد مناسب برای استفاده در سازه ها خواهد بود.
· ششم، میلگرد های FRP دارای چسبندگی مناسب است:
میلگرد هایFRP دارای چسبندگی مناسب با بتن بوده و جهت افزايش چسبندگی میان الیاف تقويتی و ماتريس رزين، از اصلاح سطحی نیز کاربرد دارد.
· هفتم، این میلگرد ها دارای مقاومت کششی بالا هستند:
میلگردهای FRP در مقایسه با میلگرد های فولادی، از مقاومت کششی بیشتری برخوردار است. هنگامی که تحت کشش قرار می گیرند، برخلاف میلگرد های فولادی پیش از گسیخته شدن تسلیم نخواهند شد. مقاومت کششی آرماتور های FRP بسیار بیشتر از میلگرد های فولادی مسلح کننده می باشد.
· هشتم، این میلگرد ها قیمت مناسب دارند:
بهره بردن از آرماتور FRP موجب کاهش هزینه های تمام شده گشته و همین امر می تواند سازندگان را جهت استفاده از این کامپوزیت ها ترغیب نماید. قیمت میلگرد های FRP در مقایسه با میلگرد های فولادی بسیار پایین تر خواهد بود.
· نهم، این میلگرد ها دارای وزن مخصوصی هستند:
وزن مخصوص FRP، حدود 25% از وزن مخصوص فولاد بوده؛ هر چقدر وزن مخصوص يك ماده كم شود، حمل و نقل، انبار نمودن، كار كردن و نصب آن آسان تر خواهد شد.
· دهم، این میلگرد ها دارای خزش می باشند:
جالب است بدانید که الیاف كربني و شيشه اي، در برابر خزش مقاومت خوبي داشته؛ اما بیشتر رزين ها برخلاف الیاف، از مقاومت خوبي در برابر خزش برخوردار نیستند. به جهت قرارگيري و حجم الياف تقويتي، نقش به سزايي در عملكرد خزشي كامپوزيت وجود دارد. درباره ی يك نوع الیاف FRP با كيفيتی مناسب، به اندازه گیری مقدار كرنش خزشي پرداخته و اين كرنش، فقط 3 درصد كرنش الاستيك اوليه می باشد. درنتیجه مي توان گفت مقاومت خزشي ميلگرد FRP، نسبت به ميلگرد فولادي بهتر بوده و طبق تحقيقات صورت گرفته انجام شد، مشخص شده تا اگر فولاد تحت تنشي بيشتر از 75 درصد تنش نهايي خود قرار گرفته و به صورت ناگهاني و بدون تغيير مقاومت، دچار گسيختگي خزشي خواهد شد. درباره ی FRP نيز تحقيقاتی صورت گرفته که توسط يك شركت آلماني بر روي FRP انجام شد. اگر تنش اعمالي به آن كمتر از 60 درصد مقاومت نهايي باشد، گسيختگي خزشي رخ نخواهد داد.
بیشتر بخوانید: نحوه اجرای سقف عرشه فولادی
معایب به کارگیری میلگرد یا آرماتور FRP:
- اول، داشتن استحکام عرضی کم.
- دوم، کرنش نهایی و الاستیسیته کششی پایین نسبت به نوع فولادی.
- سوم، احتمال شکست و جدایی کامل لیف و رزین پلیمری در معرض قرار گیری تابش اشعه فرابنفش.
کاربردهای میلگرد کامپوزیتی
- اول، پنل های پیش ساخته نما.
- دوم، کف پارکینگ و سالن های صنعتی.
- سوم، سازه های دریایی نظیر اسکله ها.
- چهارم، انواع ستون ها و سازه های پیش ساخته.
- پنجم، تاسیسات فاضلاب.
- ششم، کانال ها و لوله های بتنی.
- هفتم، ساخت اتاقک های پست برق.
- هشتم، ساخت تیر ها و دکل های برق.
- نهم، سازه های مراکز MRI.
- دهم، عرشه پل ها.
سوالات متداول:
اول، میلگرد FRP چیست؟
میلگردی از جنس الیاف FRP است که از نظر شکل ظاهری مشابه میلگردهای فولادی بوده اما خواص بهتری از جمله وزن سبکتر، مقاوم در مقابل خوردگی و محیط های اسیدی که در مسلح سازی بتن به کار می رود.
دوم، انواع میلگرد FRP کدام است؟
میلگرد شیشه، میلگرد کربن و میلگرد آرامید.
سوم، موارد استفاده از میلگرد FRP چیست؟
برای مسلح سازی بتن هایی که در معرض خوردگی و یا حمله مواد شیمیایی قرار دارند مثل ستون های پل های آبی، اسکله ها همچنین بتن هایی که در معرض امواج الکترومغناطیس قوی قرار گرفته اند. به منظور مقاوم سازی و ترمیم سازه های تاریخی، بنایی و به کلی مقاوم سازی و بهسازی سازه ها به کار می رود.
چهارم، مزایای استفاده از میلگرد FRP کدام است؟
وزن سبک تر آن سبب کاهش وزن سازه می شود، مقاوم در مقابل خوردگی و محیط های شیمیایی، مقاوم در مقابل خزش، غیر رسانا و عایق الکتریکی می باشد.
کلام آخر:
ما در این مقاله درباره ی میلگرد FRP، مزیت ها، معایب و کاربرد های آن بحث نمودیم. همانطور که پیش از این نیز اشاره شد، امروزه میلگرد کامپوزیتی جایگزین میلگرد های فولادی شده است. علت این امر آن است که از خوردگی این محصول در محیط های خورنده و اسیدی جلوگیری می نماید. به کارگیری این میلگرد ها موجب تقویت و مقاوم سازی سازه بتنی شده و در موارد زیادی از جمله سازه های دریایی کاربرد دارد.