میلگرد کامپوزیت یا میلگرد FRP چیست؟ بررسی جامع مزایا، معایب و کاربردها
میلگرد کامپوزیت یا FRP (Fiber Reinforced Polymer) بهعنوان یکی از جدیدترین میلگردها در صنعت ساختمان معرفی شده است. این نوع میلگرد از ترکیب پلیمر و الیاف مقاومی مانند کربن، شیشه و بازالت تشکیل شده که هرکدام ویژگیهای منحصر به فردی دارند. میلگرد کامپوزیت به دلیل داشتن مقاومت بالا در برابر خوردگی، وزن سبک و عدم رسانایی الکتریکی، جایگزین مناسبی برای میلگرد فولادی در بسیاری از پروژههای ساختمانی و مهندسی محسوب میشود. این ویژگیها نه تنها باعث کاهش هزینههای نگهداری میشوند، بلکه عمر مفید سازهها را نیز افزایش میدهند. در این مقاله به بررسیی کامل میلگرد FRP خواهیم پرداخت، با پیوان همراه باشید. برای آشنایی با سایر مدلهای میلگرد به مقاله انواع میلگرد مراجعه نمایید.
فهرست
- تاریخچه تولید و تکامل میلگرد کامپوزیت
- مشخصات و ویژگی های فیزیکی و مکانیکی میلگرد کامپوزیت
- ویژگی ها و مزایای میلگرد کامپوزیت FRP
- معایب میلگرد کامپوزیتی FRP
- انواع میلگرد FRP
- کاربردهای میلگرد کامپوزیت FRP
- نحوه تولید میلگرد کامپوزیت
- تفاوت میلگرد کامپوزیت با میلگرد فولادی چیست؟
- قیمت میلگرد کامپوزیت
- جمع بندی مقاله میلگرد کامپوزیت چیست
تاریخچه تولید و تکامل میلگرد کامپوزیت
میلگرد کامپوزیت FRP برای نخستین بار در دهه 1970 توسط مهندسان روسی بهمنظور حل مشکلات ناشی از خوردگی در سازههای بتنی ارائه شد. این میلگردها بهعنوان جایگزینی مناسب برای میلگردهای فولادی در پروژههایی با شرایط محیطی خورنده طراحی شدند. در سالهای بعد، کشورهای دیگر مانند ژاپن و آمریکا نیز به توسعه و تولید این نوع میلگرد پرداختند.
مشخصات و ویژگی های فیزیکی و مکانیکی میلگرد کامپوزیت
میلگردهای FRP دارای چگالی پایین، مقاومت کششی بالا و مدول الاستیسیته مشخص هستند که رفتار سازهای آنها در ترکیب با بتن را تعیین میکند. جدول زیر مشخصات فیزیکی و مکانیکی این میلگردها را نمایش میدهد.
|
ويژگی |
مقدار تقریبی |
|
چگالی (Density) |
1.25-2.1 گرم بر سانتیمتر مکعب |
|
مدول الاستیسیته (Modulus of Elasticity) |
10-5 گیگاپاسکال |
|
مقاومت کششی (Tensile Strength) |
1200-1800 مگاپاسکال |
|
ضریب انبساط حرارتی (Coefficient of Thermal Expansion) |
مشابه بتن، کمتر از فولاد |
|
مقاومت در برابر خوردگی (Corrosion Resistance) |
بسیار بالا، مناسب برای محیطهای خورنده |
|
رسانایی الکتریکی و حرارتی (Electrical and Thermal Conductivity) |
غیررسانا |
|
مقاومت در برابر مواد شیمیایی (Chemical Resistance) |
مقاوم در برابر اسیدها و بازها |
ویژگی ها و مزایای میلگرد کامپوزیت FRP
میلگرد کامپوزیت در سالهای اخیر به عنوان جایگزینی مناسب برای میلگرد فولادی در پروژههای ساختمانی و عمرانی مطرح شده است. در حالی که میلگرد فولادی به دلیل استحکام و توانایی بالای تحمل کشش همچنان یکی از پرکاربردترین مقاطع در صنعت ساختمانسازی است، میلگرد کامپوزیت توانسته مزایای متعددی را ارائه دهد که این نوع میلگرد را برای برخی کاربردها به انتخاب بهتری تبدیل کرده است.
- مقاومت بالا در برابر خوردگی
میلگرد کامپوزیت به دلیل مقاومت بسیار بالای خود در برابر خوردگی، برای استفاده در محیطهایی با رطوبت بالا یا مواد شیمیایی مضر بسیار مناسب است. برخلاف میلگردهای فولادی که در چنین شرایطی به سرعت دچار زنگزدگی میشوند، میلگردهای FRP هیچ تغییری در ساختار خود پیدا نمیکنند و استحکام خود را حفظ میکنند. این مزیت بهویژه در سازههایی مانند پلها و ساختمانهای ساحلی که در معرض عوامل مخرب محیطی هستند، به وضوح دیده میشود.
- وزن سبک
میلگرد کامپوزیت همچنین به دلیل وزن کم خود، مزیت مهمی در حمل و نقل و نصب دارد. این ویژگی باعث کاهش زمان و هزینههای مربوط به ساخت و ساز میشود و پروژهها را به مراتب سریعتر و کمهزینهتر میکند.
- نارسانای الکتریکی
میلگرد FRP به دلیل عدم رسانایی الکتریکی، در پروژههایی مانند برجهای انتقال نیرو یا سازههای نزدیک به خطوط برق، گزینهای ایدهآل است. این خاصیت میتواند بهویژه در مناطقی که ایمنی برق بسیار مهم است، ارزشمند باشد.
یکی از مشکلات میلگردهای فولادی، نیاز به پوششهای حفاظتی است. برای افزایش عمر مفید میلگردهای فولادی در شرایط مرطوب، معمولاً از پوششهای محافظ مانند پوششهای گالوانیزه استفاده میشود که این موضوع هزینههای اضافی را به پروژه تحمیل میکند. در مقابل، میلگرد کامپوزیت به دلیل ترکیب مواد پلیمری و الیاف مقاوم، نیازی به چنین پوششهایی ندارد و بدون هیچگونه پوشش اضافهای، در برابر خوردگی و فرسایش مقاوم است.
اگرچه میلگردهای فولادی همچنان به دلیل استحکام کششی فوقالعاده در بسیاری از پروژههای سنگین کاربرد دارند، اما میلگرد کامپوزیت با توجه به مزایایی مانند مقاومت در برابر خوردگی، وزن سبک و عدم رسانایی الکتریکی، به عنوان یک گزینه مناسب برای بسیاری از پروژهها شناخته شده است. این ویژگیها به خصوص در پروژههایی که نیاز به مواد مقاوم در برابر شرایط محیطی دارند، بسیار مفید است.
بیشتر بخوانید : فایبرگلاس چیست
معایب میلگرد کامپوزیتی FRP
- مقاومت پایین در برابر آتشسوزی:
مواد پلیمری به کار رفته در میلگردهای کامپوزیتی در دماهای بالا آسیبپذیر هستند و در برابر آتشسوزی مقاومت کمتری دارند.
- استحکام عرضی پایین:
این میلگردها در برابر فشار و شکستهای عرضی عملکرد ضعیفتری نسبت به میلگردهای فولادی دارند.
- عدم مقاومت در برابر شکست و جدا شدن الیاف:
در بارهای سنگین و متناوب، میلگردهای کامپوزیت ممکن است به دلیل جدا شدن الیاف دچار شکست شوند.
- انبساط حرارتی بالا:
میلگرد کامپوزیت در دماهای بالا انبساط بیشتری نسبت به میلگرد فولادی دارد که میتواند در پایداری سازهها مشکلاتی ایجاد کند.
- محدودیت در استفاده در پروژههای بزرگ:
با توجه به ضعفهای میلگرد کامپوزیت در مقابل آتش و استحکام عرضی، استفاده از آن در پروژههای بزرگ و بارهای سنگین با محدودیتهایی همراه است.
انواع میلگرد FRP
الیاف مورد استفاده در میلگرد کامپوزیتی میتواند از جنس کربن، شیشه یا حتی بازالت باشد که هر یک از این الیاف شامل 60 هزار رشته است. به طور معمول انواع میلگرد FRP شامل 3 دسته می شود:
-
میلگرد کامپوزیتی با الیاف شیشه (GFRP / GRP)
-
میلگرد کامپوزیتی با الیاف کربن (CFRP)
-
میلگرد کامپوزیتی با الیاف بازالت (BFRP)
کاربردهای میلگرد کامپوزیت FRP
میلگردهای کامپوزیت FRP (Fiber Reinforced Polymer) بهعنوان یکی از نوآوریهای مهم در صنعت ساختوساز، به دلیل ویژگیهای منحصربهفردشان مورد توجه مهندسان و پیمانکاران قرار گرفتهاند. این نوع میلگردها که از ترکیبات الیاف تقویتشده با پلیمر تولید میشوند، به دلیل وزن سبک، مقاومت بالا در برابر خوردگی و عدم رسانایی الکتریکی، بهویژه در محیطهایی با شرایط سخت و خورنده، کاربرد فراوانی دارند.
یکی از مهمترین کاربردهای میلگردهای FRP در پروژههای عمرانی، استفاده از آنها در سازههای نزدیک به تجهیزات حساس به میدانهای مغناطیسی و جریانهای الکتریکی است. برای مثال، در ساختمانهای بیمارستانی و پزشکی که دستگاههایی مانند MRI نصب میشوند، میلگردهای کامپوزیت گزینه ایدهآلی به شمار میروند. زیرا برخلاف میلگردهای فولادی، هیچگونه تداخل مغناطیسی ایجاد نمیکنند.
همچنین این میلگردها به دلیل مقاومت بالا در برابر رطوبت و خوردگی، در برجهای انتقال جریان برق و تلفن نیز بهکار میروند. بهعلاوه، پروژههای صنایع پتروشیمی و شیمیایی که در معرض محیطهای بسیار خورنده هستند، به استفاده از این میلگردها روی آوردهاند. میلگردهای کامپوزیت در این صنایع به کاهش هزینههای نگهداری و افزایش طول عمر تجهیزات و سازهها کمک میکنند.در ساخت باندهای فرودگاه، جادهها و پلها نیز از میلگردهای FRP استفاده میشود. این میلگردها با وزن سبک خود، روند ساختوساز را تسهیل کرده و مقاومت سازهها را در برابر فشارهای مکانیکی و تغییرات دمایی افزایش میدهند.
در مقابل کاربردهای این میلگرد به همینجا ختم نمیشود. اینگونه میلگردها همینطور قابلاستفاده در ساخت انواع سکوهای دریایی، کانالها، اسکلهها و همینطور استند وال یا دیوارهای نگهدارنده استفاده میشوند. همینطور در شرایطی که محیط بهشدت مرطوب باشد میتوان از این میلگرد به دلیل خاصیت مقاومت اکسیدی که دارد استفاده نمود. منظور درواقع استفاده از میلگرد کامپوزیت در انبارهای تصفیه، پوششهای چاه فاضلاب و همینطور تاسیسات کارخانههای شیمیایی و مقاومسازی بتنی میباشد. در نهایت به دلیل افزایش ضریب تحمل ساختمان و بالا بردن اطمینان کششی میتوان از آن استفاده کرد.
نحوه تولید میلگرد کامپوزیت
میلگردهای کامپوزیت یا FRP از ترکیب الیاف تقویتکننده مانند شیشه، کربن، بازالت یا آرامید با رزینهای پلیمری مانند اپوکسی، پلیاستر یا وینیل استر تولید میشوند. الیاف نقش تحمل نیروهای کششی و افزایش مقاومت مکانیکی را دارد و رزین، الیاف را تثبیت کرده و مقاومت میلگرد را در برابر خوردگی و شرایط محیطی بالا میبرد.
در فرایند تولید، الیاف ابتدا به رزین آغشته شده و سپس با روشهای کشیدن از قالب (Pultrusion) یا پیچش الیاف (Filament Winding) شکلدهی میشود. پس از شکلدهی میلگردها تحت پخت حرارتی قرار گرفته و سپس برای اطمینان از کیفیت، آزمونهای کششی، خمشی و خوردگی روی آنها انجام میشود. این فرایند موجب تولید میلگردهای سبک، مقاوم و با دوام میشود که عملکرد پایدار در سازههای بتنی ارائه میدهند.
تفاوت میلگرد کامپوزیت با میلگرد فولادی چیست؟
میلگردهای FRP نسبت به میلگردهای فولادی وزن بسیار کمتری دارند و جابهجایی و نصب آنها آسانتر است، بهطوری که تقریبا یکچهارم وزن میلگرد فولادی است. این میلگردها مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند و برای محیطهای مرطوب یا خورنده مانند سواحل و صنایع شیمیایی مناسباند.
از نظر استحکام کششی، FRP تا 1.5-2 برابر قویتر از فولاد است؛ اما مدول الاستیسیته پایینتر آن باعث میشود. تغییر شکلهای بزرگتر را کمتر تحمل کند. همچنین برخلاف فولاد که رسانای برق و حرارت است، میلگرد FRP نارسانا بوده و در محیطهای حساس به میدانهای مغناطیسی کاربرد بهتری دارد.
قیمت میلگرد کامپوزیت
میلگردهای FRP در ایران از سالهای گذشته تحتتاثیر نوسانات ارز بودهاند؛ اما توسعه تولید داخلی باعث شده بازار تا حد زیادی مستقل عمل کند. این میلگردها با بهرهگیری از رزینهای اپوکسی و فناوریهای نوین مانند نانو تولید میشوند و اکنون در چندین شهر به تولید انبوه رسیدهاند. قیمت میلگرد کامپوزیت عمدتا تابع عرضه و تقاضاست، اگرچه مواد اولیه و نرخ ارز هنوز تاثیر خود را دارند.
علاوهبر این هزینههای حمل و نقل و فرایندهای تولید نیز در قیمت نهایی نقش دارند. بهطور معمول میلگرد FRP نسبت به فولاد گرانتر است؛ اما در پروژههای بزرگ و با وزن بالا اختلاف قیمت چندان محسوس نیست و مزایای آن مانند مقاومت در برابر خوردگی و وزن سبک، توجیه اقتصادی مناسبی ایجاد میکند.
جمع بندی مقاله میلگرد کامپوزیت چیست
میلگرد کامپوزیت FRP با ویژگیهای منحصربهفرد خود، مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی، وزن سبک و عدم رسانایی الکتریکی، به یک گزینه جذاب و کارآمد در صنعت ساختمانسازی و سازههای مهندسی تبدیل شده است. این میلگردها به ویژه در پروژههای در معرض رطوبت و مواد شیمیایی، مانند تاسیسات پتروشیمی و سکوهای دریایی، کارایی بالایی دارند.
هرچند که مزایای فراوان آنها، از جمله افزایش عمر مفید سازهها و ایمنی در پروژههای برقی، واضح است، اما معایبی همچون مقاومت پایین در برابر حرارت و هزینه بالای تولید نیز نباید نادیده گرفته شود. به همین دلیل، استفاده بهینه از میلگردهای FRP نیازمند تحلیل دقیق شرایط پروژه و تعادل میان مزایا و معایب آنها است.
اگر قصد خرید انواع میلگرد را دارید می توانید با شماره 45171 تماس حاصل نمایید و یا از طریق سایت پیوان ابتدا قیمت روز میلگرد آجدار کارخانه های مختلف را مشاهده کنید و در صورت تمایل، محصول مورد نظر خود را به صورت آنلاین خریداری کنید.
