میلگرد کامپوزیت اف آر پی FRP چیست؟

به گزارش خبرنگار نبض بازار گروه اقتصادی باشگاه خبرنگاران جوان، میلگردها انواع مختلفی دارند که در شرایط مختلف و با توجه به هزینه شما مورد استفاده قرار می گیرند. در مقاله گذشته تحت عنوان میلگرد رامکا چیست شما را با خصوصیات این میلگرد آشنا کردیم. در این مطلب قصد داریم شما را با میلگردهای کامپوزیت و انواع آن آشنا سازیم. تیرهای بتن آرمه در محیط های خورنده از قبیل سازه های دریایی، پل ها و پارکینگ ها، در معرض خوردگی میلگرد قرار دارند. خوردگی میلگرد سبب خرابی بتن و کاهش قابلیت بهره برداری تیرها می گردد. میلگردهای کامپوزیت FRP مقاوم در برابر خوردگی و مغناطیس بوده و مقاومت کششی بالایی دارند و از این رو، جایگزین مناسبی برای میلگردهای فولادی می باشند. یکی دیگر از ویژگی های میلگرد کامپوزیت FRP، تسلیم نشدن آن ها است و این میلگردها تا لحظه شکست دارای رفتار الاستیک خطی می باشند که این ویژگی سبب کاهش شکل پذیری و افزایش ترک خوردگی در تیرهای مسلح با میلگردهای FRP می گردد. از آن جا که مقاومت خوردگی مصالح در تعیین قیمت آهن زنگ نزن موثر است از این رو قیمت میلگرد کامپوزیت نسبت به نوع فولادی بیشتر می باشد. در این مطلب به بررسی دقیق این میلگردها خواهیم پرداخت.

انواع میلگرد FRP کامپوزیت چگونه است

میلگردهای FRP از ترکیب الیاف پیوسته و ماتریس متشکل از رزین پلیمری ساخته شده اند. رزین وظیفه اتصال الیاف به یکدیگر و انتقال نیرو به الیاف و حفاظت الیاف را به عهده دارد و الیاف نیرو وارده را تحمل می نمایند. نوع و درصد حجم الیاف تاثیر قابل توجهی بر مقاومت و سختی میلگرد FRP دارد. در حالی که نوع رزین بر مکانیزم شکست و گسیختگی تاثیرگذار می باشد. جهت الیاف، سرعت عمل آوری رزین، فرایند تولید و کنترل کیفیت در طول ساخت از دیگر عوامل تاثیرگذار بر خصوصیات میلگرد می باشد.
الیاف متداول شامل شیشه، کربن، آرامید و بازالت می باشند. رزین مورداستفاده در میلگردها از نوع اپوکسی، وینیل استر و پلی استر می باشند. الیاف شیشه به دلیل تعادل میان هزینه و خصوصیات مقاومت مشخصه، اقتصادی بوده و در اغلب کاربردهای بتن آرمه نسبت به کربن و آرامید ارجحیت دارد. اخیرا از الیاف بازالت به عنوان جایگزینی برای الیاف شیشه استفاده می گردد که سبب کاهش قیمت آهن آلات مصرفی می شود.

میلگرد GFRP

الیاف شیشه مورد استفاده در این نوع میلگرد از ماسه سیلیس ساخته شده و انواع مختلف آن به صورت تجاری وجود دارد. متداول ترین نوع الیاف شیشه E-Glass، S-Glass و AR-Glass می باشند.
الیاف E-Glass دارای ویژگی عایق الکتریکی بالا، حساسیت کم به رطوبت و خواص مکانیکی بالا می باشند.
الیاف S-Glass مدول الاستیسیته و مقاومت کششی بالاتری دارند. اما به دلیل هزینه بیشتر، نسبت به الیاف E-Glass اولویت کمتری دارند. الیاف AR-Glass مقاومت بالایی در برابر حملات قلیایی در ماتریس با پایه سیمان دارند. ولی به دلیل شرایط خاص در فرایند تولید میلگرد کامپوزیتی کاربرد کمتری دارند. به طور کلی میلگردهای ساخته شده با الیاف شیشه خواص عایق حرارتی و الکتریکی خوبی دارند.

میلگرد GFRP

الیاف کربن مورداستفاده در این نوع میلگرد کامپوزیتی از پلی آکریلونیتریل، مواد قیری یا الیاف ریون ساخته شده است. الیاف کربن با اساس PAN مقاومت و مدول الاستیسیته نسبتا بالایی داشته و بیشترین استفاده را در کاربردهای مهندسی عمران دارند.
الیاف کربن با اساس قیری مدول الاستیسیته بالا و مقاومت پایینی دارند، که استفاده از آن ها را برای کاربرد در هوا فضا مناسب نموده است. مواد قیری ایزوتروپیک و ریون برای تولید کربن با مدول الاستیسیته پایین استفاده می شوند. براساس خواص مکانیکی، الیاف کربن به مدول الاستیسیته بالا و مدول الاستیسیته پایین طبقه بندی می شوند. مقاومت بالا در برابر خستگی و حملات قلیایی یا اسیدی، ضریب انبساط حرارتی پایین، مقاومت ضربه نسبتا پایین و رسانایی الکتریکی بالا از ویژگی های الیاف کربن می باشند. این الیاف در ارتباط مستقیم با فلزات سبب خوردگی گالوانیکی می شوند. الیاف کربن مدول الاستیسیته و مقاومتی در حدود سه برابر بزرگتر از الیاف شیشه را نشان داده اند.

میلگرد AFRP

الیاف آرامید مورد استفاده در این نوع میلگرد از نوع الیاف آلی پلی آمید آروماتیک است. این الیاف ویژگی مکانیکی خوبی را در چگالی کم، چقرمگی بالا و مقاومت ضربه بالا ارائه می دهند. الیاف آرامید عایق خوبی در برابر الکتریسیته و گرما می باشد و مقاوم به حلال آلی، سوخت ها و روغن ها است. این الیاف به نور فرابنفش، دما بالا و رطوبت بالا حساس می باشد. مقاومت کششی الیاف آرامید بیشتر از الیاف شیشه است و همچنین مدول الاستیسیته آن ها در حدود 50 درصد بیشتر از الیاف شیشه می باشد.
کولار متداول ترین نوع الیاف آرامید بوده و به صورت تجاری کولار 29، 49 و 149 موجود است. قیمت بالا، به دلیل افزایش قیمت میلگرد تولید شده، استفاده از این نوع الیاف را برای تولید میلگردهای FRP محدود می کند و این الیاف بیشتر در ساخت جلیقه ضد گلوله به جای مقاوم سازی ساختمان استفاده می گردد.

میلگرد BFRP

تحقیقاتی در حال بررسی امکان استفاده از الیاف بازالت برای تولید میلگردهای کامپوزیتی می باشد. الیاف بازالت کمی سخت تر و مقاوم تر از الیاف E-Glass، از لحاظ زیست محیطی بی خطر، غیر سمی، غیر مغناطیسی، غیر خورنده، پایداری حرارتی بالا و عایق هستند. در الیاف بازالت با اصلاح ترکیب شیمیایی می توان به الیافی با مدول الاستیسیته بالاتر نسبت به E-Glass و با آثار غیر مخرب زیست محیطی دست یافت.

چگالی میلگردهای FRP به نسبت میلگرد معمولی چقدر است

میلگردهای کامپوزیتی از ترکیب الیاف و ماتریسی متشکل از رزین های مختلف تشکیل شده است. خواص میلگردها متناسب با نوع الیاف و رزین مورد استفاده می باشند. چگالی میلگردهای کامپوزیتی، وابسته به نوع ماتریس مصرفی است. با توجه به مقاومت مطلوب در برابر خوردگی، استفاده از این میلگردها با منظور نمودن رفتار ترد آن ها، در نواحی با شرایط محیطی شدید و خیلی شدید مورد توجه می باشد. در صورت استفاده از میلگردهای کامپوزیتی در اجرای اسکلت بتنی باید با آزمایش دقیق این میلگردها در برابر بار رفت و برگشتی، از رفتار آن ها اطمینان حاصل کرد. میلگردهای فولادی شکل پذیری بهتری نسبت به میلگردهای کامپوزیتی دارند.
ضریب انبساط حرارتی
ضریب انبساط حرارتی میلگردهای کامپوزیتی متناسب با نوع الیاف و رزین مصرفی بوده و در جهت طولی و عرضی متناس با نوع مصالح مصرفی متفاوت می باشد.
رفتار کششی
رفتار کششی میلگردهای کامپوزیتی عموما در دامنه ارتجاعی مطرح است و با آزمایش های استاندارد، تعیین می شود. مقاومت کششی و سختی FRP به عوامل متعددی بستگی دارد. از آنجا که الیاف نقش اساسی در باربری دارند نوع الیاف، جهت قرارگیری و مقدار آن ها مهمترین نقش را در خواص کششی FRP ایفا می کنند.
رفتار فشاری
مقاومت فشاری میلگردهای کامپوزیتی، کمتر از مقاومت کششی آن ها است. مد شکست این میلگردها، تحت فشار طولی شامل شکست کششی عرضی، کمانش فرعی الیاف یا شکست برشی می باشد و بستگی به نوع رزین، نوع و درصد الیاف مصرفی دارد. مقاومت فشاری میلگردهای کامپوزیتی شیشه، کربن و آرامید به طور متوسط 55%، 78% و 20% مقاومت کششی این میلگردها می باشد. به طور کلی هرچه مقاومت کششی بالاتر باشد، مقاومت فشاری آن نیز بالاتر است.

وزن میلگردهای FRP

آرماتور FRP سبک بوده و باید به شکل مناسبی به قالب متصل گردد تا از شناور شدن این میلگردها در طول عملیات بتن ریزی و ویبره جلوگیری شود. در هنگام ویبره نمودن بتن مسلح با میلگرد FRP برای جلوگیری از آسیب رساندن به میلگردها در صورت امکان از ویبراتورهای حفاظت شده پلاستیکی استفاده گردد.

خم ها و قلاب ها در میلگردهای FRP

در حال حاضر میلگردهای FRP موجود نمی توانند در محل خم شوند. زمانی که خم یا قلابی نیاز باشد، باید توسط تولیدکنندگان در طول فرآیند ساخت ایجاد شود. خم ها و قلاب ها تقریبا با هر شکل هندسی توسط تولیدکنندگان میلگردهای FRP موجود، تولید می گردد. اگرچه به دلیل ضعف قابل توجه میلگردها در نزدیکی گوشه تنگ ها، حداقل شعاع خم در میلگردهای FRP عموما بزرگ تر از میلگردهای فولادی است. برای میلگردهای FRP حداقل شعاع مجاز 3.5 تا 4 برابر قطر میلگردها می باشد و این خم ها با کاهش مقاومت کششی 50 درصدی در میلگردهای خم شده است.

به منظور ایجاد شرایط مطلوب و حذف خوردگی کامل از سازه، باید از نگهدارنده میلگرد و بست هایی با جنس پلاستیک، نایلون و سایر مواد غیر خورنده استفاده نمود. برای میلگردهای GFRP، در تمام موارد باید از بست ها و نگهدارنده های نایلونی و پلاستیکی برای جلوگیری از خوردگی گالوانیک استفاده گردد.

موارد کاربرد میلگرد FRP

آرماتوربندی کف پارکینگ ها و سالن های صنعتی تاسیسات فاضلاب مانند تصفیه خانه ها کانال ها و لوله های بتنی هدایت فاضلاب، پساب های صنعتی و مواد شیمیایی سازه های بتنی اسکله ها و سازه های دریایی دیواره بتنی داخل تونل مترو و معادن نیلینگ و تحکیم خاک شمع داخل خاک و آب سدهای بتنی و مخازن آرماتوربندی در عرشه پل ها در مناطق سردسیر شالوده و سقف کاذب

میلگرد FRP راهی برای جلوگیری از خوردگی

به طور کلی برخی فولادها برای خوردگی مستعدتر هستند. فولادهای با مقاومت بالا، فولادهای سرد نورد شده و فولادهای گرم نورد شده و سرد اصلاح شده از جمله فولادهایی هستند که سریع تر دچار خوردگی می شوند. میلگردهای با مقاومت پایین استعداد کمتری برای خوردگی دارند و قیمت آهن آلات و میلگرد دارای مقاومت پایین نیز کمتر می باشد. عایق سازی میلگرد از نظر تماس با عوامل خورنده یکی از راه حل های جلوگیری از خوردگی زودرس و با دوام کردن بتن آرمه می باشد. رنگ های خاص مانند اپوکسی و پوشش گالوانیزه برای جلوگیری از خوردگی آرماتور استفاده می گردد. در میلگردهای با پوشش اپوکسی در محل بستن و خمکاری میلگرد ممکن است برخی از بخش ها فاقد اپوکسی شوند که موجب خوردگی شدید و موضعی می گردد. یکیدیگر از روش ها، استفاده از میلگردهای فولادی ضد زنگ می باشد. استفاده از این میلگردها و میلگردهای با پوشش خاص، موجب کاهش ضخامت پوشش بتن روی میلگرد و به طور کلی افزایش عمر سازه می گردد. روش دیگر استفاده از پوشش های سطحی مانند اپوکسی ها و مواد سیمانی دارای پلیمر، بر روی بتن برای کاهش نفوذ یون کلر می باشند. افزایش ضخامت پوشش بتن روی میلگردها، راه حل دیگری است. هرچند افزایش ضخامت پوشش بتن بر روی میلگردها به ویژه در قطعات خمشی می تواند موجب ترک خوردگی و شروع زود هنگام شود. در سال های اخیر استفاده از میلگردهای FRP برای جایگزینی میلگردهای فولادی پیشنهاد شده است. یکی از موارد این میلگردها استفاده در محیط های در معرض خوردگی می باشد. استفاده از این محصولات سبب افزایش قیمت میلگرد مصرفی می گردد پس بهتر است ابتدا به بودجه مصرفی خود برای سازه فکر کنید.

منبع : مرکزآهن

انتهای پیام/