میلگرد کامپوزیت یا میلگرد FRP، یکی از انواع میلگرد در صنعت ساخت و ساز است. این میلگرد به دلیل برخی ویژگی‌های خاص و برتری‌های آن نسبت به میلگرد فولادی، امروزه کاربرد زیادی پیدا کرده است. با این‌حال هنوز هم این نوع میلگرد چندان معروف و پرکاربرد نیست و برای بسیاری افراد ویژگی‌های آن و تفاوت میلگرد کامپوزیتی با میلگرد فولادی واضح نشده است.
میلگرد کامپوزیتی از نظر ظاهری با میلگردهای متداول تفاوتی ندارد اما از نظر رفتاری، با میلگردهای متداول تفاوت دارند. این محصول از رزین پلیمر پلی‌استر و الیاف شیشه ساخته می‌شود و به عنوان تقویت کننده بتن از نظر مقاومت و سختی استفاده می‌گردد. به دلیل داشتن قابلیت‌های مختلفی مانند استحکام، وزن کم و مقاومت در برابر حرارت و خوردگی، این نوع میلگرد مورد توجه بسیار قرار می‌گیرد. از آنجاکه تغییر شکل زیادی از خود نشان نمی‌دهد، بسیاری معتقدند نمی‌توان برای تولید سازه از آن استفاده کرد. هرچند از نظر استحکام و مقاومت مانند فولاد است. به میلگرد کامپوزیتی، میلگرد الیاف شیشه‌ای، آرماتور پلیمری یا فایبرگلاس هم گفته می‌شود.
در این مقاله به بررسی ویژگی های میلگرد FRP، انواع آن و کاربردهای آن در صنایع مختلف می‌پردازیم. با فیدارپترو همراه باشید.
میلگرد کامپوزیت چیست؟
سال‌هاست در ساخت سازه‌های بتنی و مسلح کردن بتن، از میلگرد استفاده می‌گردد و به آن بتن آرمه یا بتن مسلح گفته می‌شود. در بتن آرمه، عموما میلگرد فولادی به کار می‌رود. با توجه به ضعف فولاد در محیط های خورنده، سعی شده تا ماده جدیدی جایگزین آن شود. به این ترتیب مشکلات ناشی از مصرف فولاد در این مصالح کاهش خواهد یافت. میلگرد فولادی از آلیاژی ساخته شده که در محیط‌های مرطوب، اسیدی، قلیایی و نمکی مقاومت به خوردگی پائینی دارد. همچنین در دماهای بالا یا پایین، دچار افت خواص مکانیکی می‌شود. با توجه به مشکلات ناشی از استفاده از میلگرد فولادی، میلگرد کامپوزیت جایگزین آن شده است.
میلگرد FRP یا میلگرد کامپوزیتی تقویت شده با الیاف، مشکلات میلگرد فولادی را ندارد. این میلگردها، با دارا بودن ویژگی‌هایی مانند وزن کمتر جایگزین بسیار مناسبی برای میلگردهای قدیمی است. همچنین میلگرد کامپوزیتی از نظر مغناطیسی عایق است این ویژگی، زمینه‌های استفاده از این نوع میلگرد را گسترش داده است. در کنار مزایای قابل توجه و ویژگی‌های خاص میلگرد های FRP، مشکلاتی از قبیل شکل‌پذیری بسیار کم نیز وجود دارد. این مسئله باعث شده میلگرد اف آر پی در کاربردهای حساس به خوردگی، استفاده شود.
علت جایگزینی میلگرد فولادی با میلگرد FRP
حال که فهمیدیم میلگرد frp چیست، باید علت کاربرد بالای آن در صنعت ساخت و ساز را بدانیم. بتن، بهترین ماده و مقاوم‌ترین نوع یافت شده تا کنون است که در ساختمان سازی کاربرد بسیاری دارد. با این‌حال، علیرغم مزایایی که دارد، ضعف در مقاومت کششی بتن، دوام و پایداری ساختمان را به ویژه در هنگام زلزله، به خطر می‌اندازد. به مرور زمان و با پیشرفت علم، مهندسین دریافتند که با استفاده از ماده‌ای با مقاومت کششی خوب می‌توانند این ضعف بتن را برطرف کنند. میلگردهای فولادی، به منظور آرماتوربندی بتن انتخاب شدند. بتنی که با میلگرد تقویت شده باشد، بتن مسلح نامیده می‌شود.
اما، حتی میلگردهای فولادی نیز محدودیت‌هایی در استفاده دارند. بتن، محیطی خورنده دارد و به مرور زمان باعث اکسید شدن سطح میلگردها می‌شود. ازاین‌رو، بهتر است میلگردهای فولادی با ماده‌ای دیگر جایگزین شوند. البته، می‌توان با پوشش‌دهی میلگردهای فولادی عمر آن‌ها را افزایش داد.
استفاده از انواع میلگرد FRG، راه حل دیگری‌ست. خواص و مزایای استفاده از این نوع میلگرد، موجب شده تا به یکی از گزینه‌ها برای رفع این مشکل تبدیل شود. اگرچه این میلگردها نیز محدودیت‌های خاص خود را دارند، با این‌حال هنوز موضوعی پربحث برای افزایش استحکام سازه‌ها به شمار می‌روند. در ادامه، محدودیت‌ها و مزایای این نوع میلگرد بررسی خواهند شد.
تاریخچه استفاده از میلگرد کامپوزیتی
اولین کشوری که استفاده از میلگرد کامپوزیتی را آغاز کرد، روسیه بود. این کشور در سال ۱۹۷۵ پل‌های بتنی را با استفاده از تاندون‌های پیش‌تنیده تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP) تقویت کرد. چند سال بعد در ژاپن و در سال ۱۹۸۰، زمینه‌های ترموست با کمک الیاف کربن و آرامید تقویت شدند. سپس در سال ۱۹۹۰، آمریکا، کانادا و اروپا شروع به استفاده از آرماتورهای کامپپوزیتی کردند.
اما، تدوین دستورالعمل‌های استفاده از میلگردهای کامپوزیتی در بتن مسلح را ژاپنی‌ها در سال ۱۹۹۶ آغاز کردند. امروزه، استفاده از این میلگردها به دلیل داشتن خواصی مطلوب، گسترش یافته و دستورالعمل‌ها و استانداردهایی مجزا نیز برای استفاده از آن‌ها تدوین و منتشر شده است.
تولید میلگرد کامپوزیت
میلگرد کامپوزیتی از ترکیب دو بخش پلیمری FRP و رزین ساخته شده است. بخش پلیمری در تولید میلگرد کامپوزیتی به عنوان الیافی تقویت‌کننده استفاده می‌شود. در صورتی‌که از میلگرد در محیط‌های خورنده و مرطوب و همچنین محیط‌هایی که در آب و هوای آن نمک، سیالات اسیدی یا قلیایی وجود دارد، استفاده شود؛ باید از آن با پوششی پلیمری محافظت کرد. رفتار نهایی، خواص و ویژگی های میلگرد کامپیوزیت با توجه به خواص پلیمر و رزین مورد استفاده، تعیین شود. رزین می‌تواند از جنس پلی استر، اپوکسی، وانیل استر یا PVC باشد. میلگرد اف آر پی متناسب با کاربرد نهایی ممکن است از جنس کربن، الیاف شیشه، بازالت یا آرامید باشد. بر اساس ماده اولیه تولید میلگرد frp، چهار نوع میلگرد کامپوزیتی در بازار موجود است.