میلگرد اف آر پی

میلگرد اف آر پی توانایی تامین مقاومت در محدوده‌ی بهینه را دارند. علاوه بر بهینه سازی عملکرد بتن در مقایسه با فولاد، توانایی مقاومت در محیط‌های به شدت خورنده و کاهش میزان خستگی بتن را نیز خواهند داشت. یکی از وظایف مهم مهندسان عمران در دنیای امروز، افزایش کارایی مواد و مصالح ساختمان سازیست. پروژه‌های عمرانی پیوسته توسعه می‌یابند و نیاز است تا با بالاترین استانداردها در کمترین زمان ممکن الزامات پروژه تامین شود. استفاده از فن آوری های مدرن و متریال‌های نوین برای توسعه و پیشرفت در پروژه‌های ساختمانی اجتناب ناپذیر است. فرصت استفاده از میلگرد کامپوزیتی و جایگزینی آن به جای میلگرد فولادی برای بسیاری از مهندسان عمران با تردیدهایی همراه است. هر چه میزان شناخت نسبت به انواع میلگرد کامپوزیت افزایش پیدا کند، تسلط و اطمینان برای استفاده از انواع میلگرد شیشه ای (میلگرد GFRP) و کربنی و … افزایش پیدا خواهد کرد.

عملکرد میلگرد اف آر پی در محدوده‌ی مقاومت مورد نیاز

بتن یکی از رایج ترین مصالح ساختمانی در جهان است که با وجود مقاومت فشاری فوق‌العاده‌ای که دارد از مقاومت کششی ضعیفی برخوردار است. برای افزایش مقاومت کششی از انواع میلگرد استفاده می‌شود تا استحکام و قدرت بتن مسلح افزایش پیدا کند. میلگرد فولادی مدت‌هاست به عنوان ابزاری برای مسلح سازی بتن جای خود را میان سازندگان ساختمان باز کرده است اما معایب بسیاری نیز متوجه میلگردهای فولادی است.

جایگزینی فولاد با مصالحی که در محدوده‌ی مورد نیاز و دقیقا مشابه با نیاز بتن تنها راهی است که میتوان از عملکرد کششی بتن اطمینان حاصل کرد و میلگرد های کامپوزیتی در این زمینه عملکرد بسیار خوبی را از خود به نمایش گذاشته است. نکته اصلی در مورد میلگرد های کامپوزیتی محدودیت رنج تحمل تنش است. در مورد میلگرد فولادی با توجه به ماهیت ماده و پرداختی که روی آن انجام می‌شود میزان تحمل مقاومت فشاری رنج مشخصی خواهد داشت اما در مورد میلگرد های کامپوزیتی با توجه به ماهیت الیافی که به کار رفته و چیدمان الیاف، میزان مقاومت تغییر خواهد کرد. به این ترتیب میتوان محدوده‌ی مورد نیاز را برای میلگرد اف آر پی تعریف کرد. به این ترتیب امکان بهینه‌سازی مقادیر بر اساس نیاز پروژه فراهم است.

میلگرد اف آر پی

همانطور که در نمودار بالا پیداست تغییر شکل میلگردهای gfrp در اسلب‌‍‌های متفاوت در نقطه‌ای به صورت ناگهانی موجب شکست می‌شود. نکته اینجاست که در مقایسه با فولاد، الگوی تغییر شکل میلگرد gfrp با الگوی تغییر شکل بتن شباهت زیادی دارد به همین دلیل میزان خستگی بتن و ترک‌های ریز کمتر رخ خواهد داد و امکان بهره‌برداری با کیفیت‌تری را ایجاد خواهد کرد.

 جدول مقایسه ویژگی‌ میلگرد های کامپوزیتی و میلگرد فولادی

آشنایی با میلگرد اف آر پی

میلگرد اف آر پی از الیاف به هم پیوسته ساخته شده است که با رزین اپوکسی پوشانده می‌شود. الیاف به کار رفته در آن نقش اصلی را در تامین مقاومت بازی می‌کند و رزین، اتصالات الیاف و یکپارچگی را حفظ می‌کند. بسته به نوع الیاف به کار رفته در ساخت میلگرد های کامپوزیتی چهار مدل از انواع میلگردهای کامپوزیتی در بازار وجود دارد. میلگردهای کامپوزیتی شیشه ای ، میلگردهای کامپوزیتی کربنی ، میلگردهای کامپوزیتی بازالتی و میلگردهای کامپوزیتی آرامید.

پایداری میلگرد های کامپوزیتی

میلگرد اف آر پی متشکل از اجزای متفاوتی است که بر اساس انتظاری که از مقاومت و پایداری بتن وجود دارد بهبود پیدا کرده و عملکرد بهینه ساختار آرماتور را تضمین می‌کند. چگالی انواع کامپوزیت نسبت به فولاد به نسبت یک چهارم کمتر است و مزایای بیشماری را برای انواع میلگردهای کامپوزیتی میتوان شمرد. رسانایی الکتریکی و رسانایی حرارتی میلگرد های کامپوزیتی بسیار کم است و در برابر عوامل اسیدی و بازی که موجب خوردگی فولاد میشود مقاومت بالایی دارد.

در ساختار میلگرد های کامپوزیتی هیچ عامل سمی و مخربی برای سلامت انسان به کار نرفته است. این میلگرد ها با عبور ندادن جریان الکتریکی از خود عملا به تنها انتخاب برای فضاهایی تبدیل شدند که عوامل مغناطیسی جریان دارد تبدیل شده است. راه آهن های مغناطیسی و نیروگاه‌ها مواردی است که وجود فولاد ممکن است در عملکرد سیستم ها اختلال ایجاد کند.

مزیت ساختار میلگردهای کامپوزیتی

با توجه به اینکه فضای آب دریا که شامل یون سدیم کلراید است خوردگی شدیدی در میلگرد فولادی ایجاد می‌کند، میلگرد های کامپوزیتی با پایداری در برابر عوامل مهاجم اسیدی و بازی تا سال‌ها بدون آسیب به کار خود ادامه خواهد داد. روکش اپوکسی میزان چسبندگی بتن و میلگردهای کامپوزیتی را افزایش میدهد از این لحاظ نیز به میلگرد فولادی برتری دارد. ضایعات و مصرف انرژی برای تولید میلگرد فولادی تقریبا چهار برابر میلگرد اف آر پی است.

میلگرد اف آر پی

چینش الیاف کامپوزیتی

شیوه‌ی چینش الیاف در ساختار میلگرد های کامپوزیتی میتواند بر عملکرد نهایی آن تاثیر داشته باشد. در واقع سازنده‌ها با تغییر در ساختار و چینش الیاف ها میتوانند میلگردهایی با اهداف خاص تولید کنند که در یک جهت و راستا میزان مقاومت بیشتری داشته باشد. میزان پایداری میلگردهای کامپوزیتی به الیافی که در ساختار آن  به کار رفته وابسته است. میلگرد گرد با سطح مقطع آجدار ساخته شده از الیاف شیشه ای در صورتی که این الیاف به صورت موازی قرار گیرد و در رزین اپوکسی غوطه ور شود فشار بالاتری را تحمل می‌کند.

ضعف میلگرد اف آر پی

در بسیاری از تحقیقات ارائه شده در ژورنال‌های معتبر استحکام کششی و فشاری میلگرد با فولاد مقایسه شده است. در مورد تفاوت استحکام فشاری میلگرد های کامپوزیتی و میلگرد فولادی باید اشاره کرد که این میلگرد قابل استفاده در نواحی فشرده‌ی مقاطع نیست. بعلاوه باید توجه داشت که شکست میلگرد های کامپوزیتی بدون علائم قبلی رخ خواهد داد. در آزمایشات مشخص شده است که دلیل خرابی دال تقویت شده با میلگرد فولادی پارگی میلگردها بوده اما در مورد میلگرد کامپوزیت خرد شدگی میلگرد کامپوزیت موجب تخریب دال شده  است.

نوع میلگرد در ایجاد تنش درون بتن تاثیرگذار است و سختی کمتر میلگرد های کامپوزیتی ممکن است موجب ترک خوردگی بیشتر بتن شود. با در نظر گرفتن تغییرات خطی الاستیک میلگردهای کامپوزیتی و محدوده تغییر شکل باید محدوده ی مجاز استفاده از میلگردهای کامپوزیتی با استناد به آزمایشات دقیق تعیین شود. به طور خلاصه باید این نکته را در نظر داشت که اگر قرار باشد میلگردهای کامپوزیتی به عنوان جایگزینی برای فولاد در تمامی پروژه‌ها در نظر گرفته شود نیاز به آنالیز مجدد تمامی تنش‌ها و بارهای موجود بر اساس خواص میلگردکامپوزیتی وجود دارد. در صورتی که بتوان محدوده ی بهینه استفاده این میلگردها را برای پروژه تعیین کرد و الزامات دقیقی برای استفاده از میلگردهای کامپوزیتی به عنوان جایزگین تهیه شود. میلگرد های کامپوزیتی شانس بسیار زیادی برای جایگزینی کامل با میلگرد‌های فولادی خواهند داشت.