آیا می‌دانید میلگرد کامپوزیت یا FRP چیست؟ احتمالا نام میلگرد کامپوزیت، کمتر به گوش شما خورده است. به طوری که کمتر کسانی می‌دانند که میلگرد کامپوزیتی از نظر وزن کم و مقاومت بالا، گزینه مناسب تری نسبت به میلگرد فولادی به حساب می‌آید. میلگرد FRP یک نوع پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه، بازالت و فیبر کربن است که امروزه به صورت ساده و آجدار تولید می‌شود. این محصول یکی از پرکاربردترین مقاطع ساختمانی و زیرساختی در سراسر دنیا است. برای خواندن ادامه مقاله، مجله کارآهن را دنبال کنید.
میلگرد اف آر پی
پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه، کربن و بازالت یا همان میلگرد کامپوزیتی به عنوان یک ماده جایگزین برای میلگرد فولادی در سازه‌های بتنی است. وزن سبک، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام کششی و عملکرد مکانیکی بالا، استفاده از این محصول را به جای میلگرد فولادی مقرون به صرفه می‌کند.
میلگرد کامپوزیت از دو عنصر الیاف و رزین ماتریکس به دست می‌آید. نصب میلگرد FRP مشابه میلگرد فولادی است؛ با این تفاوت که در میلگرد کامپوزیت، مشکلات حمل و نگهداری کمتری وجود دارد.
میلگرد کامپوزیتی چیست؟
وقتی به تغییرات آب و هوایی در دنیا نگاه می‌کنیم، متوجه نیروهای مخربی مانند طوفان‌های شدید و باران‌های سیل آسا می‌شویم. این نیروها، دشمن درجه یک محصولات فولادی هستند که می‌توانند آن‌ها را به مرور زمان از بین ببرند. بالا آب دریاها و کمبود آب شیرین در کره زمین، امکان مواجه شدن میلگردهای فولادی با آب شور را بیشتر کرده است. همین امر می‌تواند زمینه را برای خوردگی این محصول را به وجود آورد.
با این حال، چه راهی برای جایگزین کردن به جای میلگرد فولادی وجود دارد؟ بهترین راه، استفاده از میلگرد FRP یا میلگردهای کامپوزیتی است. بیشترین مصرف میلگرد کامپوزیت در سراسر دنیا، از نوع الیاف شیشه‌ای است. با این حال، نوع بازالت (BFRP) و فیبر کربن (CFRP) نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تاریخچه میلگرد کامپوزیت
اگرچه پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP) یک ماده نسبتا جدید است؛ اما مزایای بی‌شماری دارد. به طوری که بازار میلگردهای کامپوزیتی به سرعت در حال رشد است.
یکی از اولین و قابل توجه ترین پروژه‌های میلگرد کامپوزیت در دهه ۱۹۵۰ انجام شد. موسسه فناوری ماساچوست (MIT) طراحی خانه‌ای را که به طور کامل از پلیمر تقویت شده با الیاف ساخته شده بود، تکمیل کرد.
خانه کامپوزیتی که در سال ۱۹۵۶ با دقت طراحی شده بود، در دیزنی لند در اورنج کانتری کالیفرنیا قرار داشت. برای یک دهه، این خانه آینده پذیرای بازدیدکنندگان بی شماری بود.
در دهه‌های بعد، میلگردهای کامپوزیتی (GFRP) به عنوان جایگزین مناسب برای میلگردهای فولادی مورد استفاده در سازه‌های بتنی معرفی شد.
آزمایش‌های میدانی در روسیه، آمریکا، کانادا و سراسر جهان طی ۵۰ سال اخیر به این نتیجه رسیدند که میلگرد کامپوزیت، مقاومت بالایی در برابر خوردگی و خستگی دارد.
اگرچه بیشتر پیشرفت‌ها در آرماتورهای فولادی به طور فزاینده‌ای باعث بهبود طول عمر سازه‌های بتنی می‌شود اما میلگرد کامپوزیتی به عنوان یک ماده توسعه یافته در قرن اخیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طوری که انتظار می‌رود به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، عمر سازه بتنی را تا ۴ برابر افزایش دهد.
انواع میلگرد کامپوزیت (frp)
انواع میلگرد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف (میلگرد FRP) موجود در بازار عبارتند از
- میلگرد پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه (میلگرد GFRP)
- میلگرد پلیمری تقویت شده با الیاف بازالت (میلگرد BFRP)
- میلگرد پلیمری تقویت شده با فیبر کربن (میلگرد CFRP)
خواص مکانیکی میلگرد کامپوزیت
| خواص مکانیکی میلگرد کامپوزیت (FRP/GRP) | |||
| خواص | واحد | مشخصات استاندارد | استاندارد |
| استحکام کششی | N/mm2 | ۴۸۳ تا ۱۶۰۰ Mpa | ASTM D638 |
| مدول الاستیسیته | N/mm2 | ۵۰۰۰۰ | ACI 440.1R-06 |
| مقاومت خمشی | N/mm2 | ۴۰۰ | BS 7861-1 |
| مقاومت برشی | N/mm2 | ۴۶۰ | DIN 21521 |
| میانگین فشار در هنگام شکست | % | ۲.۱ | – |
| محتویات الیاف شیشه | % | ۷۵ | ISO 3451-1 |
| پیچ خوردگی | N.M | ۷۰ | BS 7861-1 |
| آنتی استاتیک | Ω | ۱۰ ۸ | – |
| تراکم | g/ cm3 | ۲ | BS 7861 |
| CTE | ۱۰ -۵ /°C | ۱.۸ | ASTM D696 |
مزایای میلگرد کامپوزیت
- عمر مفید و دوام سازه بتنی را افزایش می‌دهد.
- استحکام کششی میلگرد کامپوزیت ۱.۵ تا ۲ برابر بیشتر از میلگرد فولادی است.
- کشیدگی قابل توجه
- عدم رسانا به وسایل الکتریکی و حرارتی
- غیر قابل نفوذ در برابر یون‌های کلرید و حملات شیمیایی
- ضد خوردگی و مقاوم در برابر نمک‌های دریایی
- پوشش بتنی کمتری مورد نیاز است.
- کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری
- وزن سبک: وزن آن حدود ۱/۴ میلگرد فولادی معمولی است، بنابراین استفاده و حمل و نقل بسیار آسان تر و سریعتری دارد.
- نسبت مقاومت به وزن بالاتر: این مشخصات باعث افزایش ظرفیت باربری سازه و کاهش وزن کل سازه در برابر نیروهای زلزله می‌شود.
- به راحتی برش داده می‌شود و نیازی به تجهیزات خاصی نیست
- سفتی میلگرد کامپوزیت منجر به کاهش طول مورد نیاز میلگرد در بتن می‌شود.
معایب میلگرد frp
مدول الاستیسیته پایین: مدول الاستیسیته میلگرد کامپوزیتی دو برابر بیشتر از چوب و ۱۰ برابر کمتر از فولاد است (E=2.1*106). بنابراین، اغلب به راحتی در ساختار محصول تغییر شکل می‌دهد.
ضعف مقاومت طولانی مدت در برابر دما: به طور کلی، پلاستیک تقویت شده با الیاف یا فیبر را نمی‌توان در دمای بالا برای مدت طولانی استفاده کرد. استحکام پلی استر زمانی که بالای ۵۰ درجه سانتیگراد باشد، به وضوح کاهش می یابد.
این محصول معمولا فقط در دمای زیر ۱۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می‌شود. استحکام GRP اپوکسی، زمانی که دمای آن بالاتر از ۶۰ درجه سانتیگراد باشد نیز کاهش می یابد.
با این حال، می‌توان رزین های مقاوم در برابر درجه حرارت بالا را انتخاب کرد تا مقاومت میلگرد کامپوزیت در دمای ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی گراد تضمین شود
عمر کم کامپوزیت: تحت تاثیر اشعه ماوراء بنفش خورشید، باد، شن، باران و برف، مواد شیمیایی و غیره، به راحتی می‌توان شاهد کاهش عملکرد میلگرد کامپوزیت بود.
میلگرد کامپوزیتی چه کاربردی دارد؟
بتن در معرض کلریدهای یخ زدا
- عرشه و نرده پل
- سنگ فرش بتن مسلح
- عناصر پیش ساخته مانند گذرگاه‌ها ریلی
بتن در معرض کلریدهای دریایی
- دیوارهای دریایی و اسکله ها
- ساخت و سازهای ساحلی در معرض نمک
- بنادر
بتن در معرض میدان‌های الکترومغناطیسی
- مناطق MRI بیمارستان
- پست برق فشار قوی
- کانال کشی کابل
- ساختمان بانک‌ها
- کارخانه‌های ذوب آلومینیوم و فولاد
- مناطق حساس به فرکانس رادیویی
- بزرگراه‌های مجاز به رانندگی در سرعت بالا
بتن حساس به خوردگی
- تصفیه فاضلاب
- مناطق تاریخی حفاظت شده
حفر تونل و معدن
- دستگاه حفاری تونل عمیق
- حفاری متوالی یا تونل زنی NATM
- شمع فولادی
تقویت بنایی و حفظ تاریخی
- استحکام بخشی برای بارگذاری سنگ رسی و بتن
- حفظ و مرمت مناطق تاریخی
مقایسه میلگرد کامپوزیت و میلگرد فولادی
| مقایسه میلگرد کامپوزیت و میلگرد فولادی | ||
| ویژگی | میلگرد کامپوزیت | میلگرد فولادی |
| تراکم | ۲ g/cm3 | ۸ g/cm3 |
| وزن | سبک تراز میلگرد فولادی (یک چهارم وزن فلز) | – |
| استحکام کششی | ۴۸۳ to 1600 Mpa | ۴۸۳ to 690 Mpa |
| حرارت و رسانایی الکتریکی | نارسانا | رسانا |
| جذب مغناطیس | غیر مغناطیسی | مغناطیسی |
| مقاومت در برابر خوردگی | مقاوم در برابر اسید و مواد قلیایی | در معرض زنگ زدگی و خوردگی |
| طول عمر | طول عمر بالا تا چند دهه | کم |
تولیدکنندگان میلگرد frp
بزرگترین تولید کنندگان میلگرد کامپوزیت (FRP) در سراسر جهان عبارتند از:
- برادران هیوز (Hughes Brothers)
- شوک (schoeck)
- آرماستک (Armastek)
- هبی یولونگ (Hebei Yulong)
- BP Composites (TUFF-Bar)
- FiReP
- گروه دکسترا (Dextra Group)
- یوکسینگ (Yuxing)
- Shanghai KNP
- پولترال (Pultrall)
- Pultron Composites
- فیوزیت (Fusite)
- Marshall Composite Technologies
- zhengyemetal
- Sireg Geotech
- میلگرد فایبرگلاس کودیاک (Kodiac Fiberglass Rebar)
- Fiberline
- Tribeni Fiber
- Captrad
- Sanskriti Composites
مناطق پیشرو در زمینه تولید و مصرف میلگرد کامپوزیت
- آمریکای شمالی (ایالات متحده، کانادا و مکزیک)
- آمریکای جنوبی (برزیل، آرژانتین، کلمبیا و غیره)
- اروپا (آلمان، انگلستان، فرانسه، ایتالیا، روسیه و ترکیه و غیره)
- آسیا و اقیانوسیه (چین، ژاپن، کره، هند، استرالیا، اندونزی، تایلند، فیلیپین، مالزی و ویتنام)
- خاورمیانه و آفریقا (عربستان سعودی، امارات، مصر، نیجریه و آفریقای جنوبی)
میلگرد کامپوزیتی در ایران
چندین و چند سال است که میلگرد کامپوزیتی در ایران رشد قابل توجهی به خود دیده است. به طوری که امروزه بسیاری از پیمانکاران برای پروژه‌های ساختمانی از این محصول به جای میلگرد فولادی استفاده می‌کنند.
کارخانه تولید میلگرد کامپوزیت
مهم‌ترین تولید کنندگان میلگرد کامپوزیت در ایران عبارتند از:
- ذوب آهن اصفهان
- شاهکار فکر توانا (اپوراد)
- شرکت سنگ بیستون، کاردانان شایسته و شرکت کامپوزیت آسیا
- دانش بنیان تکین
- کارخانه توان صنعت شرق
- گروه تولیدی بازرگانی فولاد صنعت
- آرین تیس
عوامل موثر بر رشد بازار میلگرد کامپوزیت
تقاضای روز افزون صنایع راه سازی، پل سازی، بنادر و ساخت و ساز زیرزمینی برای دریافت میلگرد کامپوزیت در سراسر جهان، تاثیر مستقیم بر رشد میلگردهای کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) داشته است.
قیمت میلگرد کامپوزیتی
با توجه به قیمت خرید میلگرد آجدار کامپوزیت، هزینه حمل و نقل، هزینه های مربوط به برش، اجرای پروژه و مقایسه فنی میلگرد کامپوزیت با فرم فلزی آجدار میلگرد، نه تنها اقتصادی است، بلکه منجر به ساخت و سازهای با دوام می‌شود.
علاوه بر این، با توجه به امکان خوردگی و پوسیدگی شدید به همراه نیاز به نگهداری و در بسیاری از موارد تعمیر و بازسازی میلگرد آجدار، بنابراین میلگرد کامپوزیت گزینه مناسبی به نظر می‌آید. در نتیجه میلگرد کامپوزیت قیمت بیشتری نسبت به میلگرد فولادی دارد.
کلام آخر
در این مقاله به موضوع میلگرد کامپوزیت یا میلگرد frp پرداختیم. میلگرد کامپوزیتی، یک نوع پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه، بازالت و فیبر کربن است که به عنوان جایگزین مناسب به جای میلگرد فولادی شناخته می‌شود. برای کسب اطلاعات بیشتر، با کارشناسان ما در وب سایت کارآهن تماس بگیرید. گروه کارشناسان متخصص کارآهن، آماده پاسخگویی به سوالات شما عزیزان هستند.
سوالات متداول
انواع میلگرد کامپوزیت چیست؟
میلگرد کامپوزیتی در ۳ نوع الیاف شیشه، بازالت و فیبر کربن تولید می‌شود.
میلگرد کامپوزیت سبک تر است یا میلگرد فولادی؟
وزن میلگرد frp یا کامپوزیت، یک چهارم میلگرد فولادی است.
مقاومت کششی میلگرد کامپوزیت چقدر است؟
۴۸۳ تا ۱۶۰۰ Mpa.
میلگرد کامپوزیت از چه چیزی ساخته شده است؟
میلگرد کامپوزیت عمدتا با الیاف شیشه (GFRP یا GRP) بازالت (BFRP) یا فیبر کربن (CFRP) ساخته می‌شوند.
آیا میلگرد کامپوزیت قوی تر از میلگرد فولادی است؟
بزرگترین مزیت میلگرد کامپوزیت نسبت مقاومت به وزن بالای آن باشد. فیبر کربن حدود ۲۵ درصد به اندازه فولاد و ۷۰ درصد به اندازه آلومینیوم وزن دارد. در نتیجه مقاومت بیشتری نسبت به فولاد از خود نشان می‌دهد.