میلگرد شیشه GFRP

این نوع میلگرد که به نام های میلگرد GFRP (Glass Fiber-Reinforced Polymer)، آرماتور شیشه FRP، میلگرد فایبرگلاس FRP و آرماتور کامپوزیتی یا میلگرد الیاف شیشه FRP ای و یا حتی آرماتور پلیمری نیز مشهور است، به علت دوام بسیار بالا در محیط های دارای خوردگی و نمکی و همچنین محیط های سولفاته و یا دارای انرژی مغناطیسی بالا، بسیار پر کاربرد است. ترکیب فوق العاده الیاف شیشه FRP و رزین وانیل استر (PVC) منجر به ساخت این میلگرد می شود. بیشترین کاربرد آرماتور شیشه FRP یا میلگرد فایبرگلاس FRP در ساخت دال های بتنی است. از جمله مهم ترین قابلیت های میلگردهای GFRP یا آرماتور کامپوزیتی، مقاومت بالا، مقاومت در برابر گرما و حرارت، تغییر شکل کم در لحظه گسیختگی و وزن کم است. از میان انواع میلگردهای FRP، آرماتور فایبرگلاس FRP ارزان ترین نوع است. در این صفحه سعی می شود به سوال «میلگرد GFRP چیست»، پاسخ داده شود. برای اطلاع از نحوه فروش و قیمت میلگرد فایبر گلاس با شرکت مقاوم سازی افزیر تماس حاصل فرمایید.

به دلیل مقاومت بسیار زیاد مصالح FRP در برابر خوردگی، این ماده به صورت میلگرد FRP نیز ساخته شده است. در حال حاضر کارخانه های متعددی وجود دارند که میلگردهای فایبرگلاس FRP تولید می‌کنند که توسط شرکت مقاوم سازی افزیر با عنوان محصول GRRTM در کشور ایران قابل تهیه هستند.

از زمان اولین استفاده از میلگرد در بتن در سال 1893 میلادی، همواره یکی از مسائلی که دوام بتن و سازه را تحت تاثیر قرار می دهد، خوردگی بتن و میلگرد است. به عنوان نمونه در سال 2006 در مونترال کانادا پل روگذر لاوال (Laval) بر اثر خوردگی و قدمت بیش از حد سازه تخریب شد؛ یکی از گزینه های پیشنهادی برای جلوگیری از وقوع چنین خرابی هایی استفاده از میلگرد کامپوزیت GFRP است. با پیشرفت تکنولوژی در زمینه پیلمرها، میلگردهای جدیدی تحت عنوان میلگرد شیشه FRP یا میلگرد کامپوزیت GFRP به وجود آمد که مقاومت خوبی در مقابل خوردگی دارد. این محصول علاوه بر اینکه برای سازه های جدید بسیار مناسب است، می تواند برای بهسازی سازه قدیمی هم به کار رود.

ناهمسانی میلگرد شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP

میلگرد کامپوزیت GFRP یا الیاف شیشه FRP ای یک ماده ناهمسان است. اما واقعا میلگرد GFRP چیست؟ ساختار این آرماتور متشکل از FRP و پوشش است. ناهمسانی میلگردها ناشی از رفتار ناهمسان FRP است. الیاف شیشه FRP ای در بین ماترسی از پلی استر، اپوکسی، وانیل استر (PVC) و یا اورتان مهار می شود. در میلگردهای کامپوزیتی GFRP عموما از وانیل استر به عنوان رزین یا پوشش استفاده می شود. در صورتی که کشش در راستای عمودی به الیاف وارد شود، میلگرد مقاومت خوبی از خود نشان می دهد. در راستای افقی این مقاومت بسیار ناچیز است. در میلگردهای الیاف شیشه FRP ای یا کامپوزیت GFRP و به طور کلی در آرماتورهای پلیمری، هر دو مواد FRP و ماتریس اطراف آن نقش مهمی بازی می کنند. البته این رفتار ناهمسان در برخی اوقات مشکل ساز است. در مواردی که در میلگرد نیروی برشی به وجود بیاید، عملکرد آن زیر سوال می رود.

رفتار میلگرد شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP

رفتار آرماتور شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP مشابه رفتار میلگردهای فولادی نیست. این مواد از لحظه بارگذاری تا گسیختگی دارای رفتار الاستیک خطی هستند. این خود یکی از مزایای میلگردهای الیاف شیشه FRP ای یا کامپوزیت GFRP به شمار می رود زیرا هر تغییر شکلی در میلگرد برگشت پذیر است.

مدول الاستیسیته میلگرد کامپوزیت GFRP در حدود 35 تا 51 مگاپاسکال است.

همچنین این مواد قابلیت چکش خواری ندارند. با کلیک در اینجا میتوانید فیلم تست کشش انجام شده بر روی میلگرد GFRP را مشاهده نمود. همانطور که در این فیلم مشخص است، اولا آرماتور شیشه FRP از خود رفتار پلاستیک و گلویی شدن مانند میلگرد فولادی نشان نمی دهد. همچنین میلگرد شیشه FRP یا آرماتور کامپوزیت GFRP رفتاری کاملا الاستیک دارد و بعد از رسیدن به مقاومت نهایی خود، گسیخته می شود. در لحظه گسیختگی میلگرد کامپوزیتی الیاف FRP و رزین آن با هم گسیخته می شوند.

اثر دما بر میلگرد کامپوزیت GFRP

دمای شکست شیشه FRP ای برای آرماتور شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP در حدود 120 درجه سانتیگراد است. در این دما مقاومت برشی، فشاری و کششی رزین از بین می رود. این دما با جذب آب کم تر می شود.

مزایا استفاده از میلگرد شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP

به طور کلی مهم ترین علل کاربرد GFRP را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:

مقاومت بالا: این آرماتورها نسبت به وزن خود، مقاومت بسیار بالایی دارند.
وزن سبک: چگالی این میلگردها بین 25/1 تا 1/2 گرم بر سانتیمتر مربع است (چگالی فولاد 9/7 گرم بر سانتیمتر مربع است).
مقاومت در برابر آب شور، مواد شیمیایی و محیط های خطرناک: میلگرهای شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP در مقابل باران های اسیدی، مواد شیمیایی و نمک ها مقاوم هستند.
دوام بالا
عایق الکتریکی
عایق حرارتی

معایب استفاده از میلگرد فایبرگلاس FRP یا آرماتور GFRP

شاید در برخی نقاط طراح سازه قصد استفاده از خاصیت پلاستیک میلگردهای فولادی را داشته باشد. در چنین حالتی، با توجه به اینکه آرماتور فایبرگلاس FRP یا میلگرد شیشه FRP تغییر شکل زیادی قبل از گسیختگی نمی دهند، استفاده از آن ها زیاد مناسب نبوده و یا طراح باید طراحی سازه خود را عوض نماید.
همچنین یکی دیگر از مشکلات آرماتور فایبرگلاس FRP یا میلگرد کامپوزیتی، ضعف آنها در مقابله با حرارت باشد. در چنین حالتی رزین اطراف آرماتور فایبرگلاس FRP باز شده و در نتیجه حرارت باعث از دست رفتن مقاومت آنها می شود.
میلگردهای GFRP رفتار ناهمسانی دارند که این مسئله مشکلاتی از نظر کاربرد آنها فراهم نموده‌ است.
مشکلات مربوط به خم کردن میلگرد فایبرگلاس FRP
تاریخچه استفاده از میلگرد شیشه FRP

اولین بار در اواسط دهه 1930 میلادی در صنعت ساختمان از GFRP استفاده شد. در آن دوران بیشتر برای زیبایی و خواص معماری از آن بهره برده می شد. اما در سال 1967 به طور اتفاقی خواص فوق العاده آن در صنعت ساختمان در تخریب ساختمان «خانه آینده» در دیزنی لند (Disneyland) کشف شد. در بین سال های 1956 تا 1957 میلادی خانه آینده با استفاده از آرماتورهای کامپوزیت GFRP ساخته شد. اما در ادامه به علت عدم نیاز به آن سازه، تصمیم بر تخریب آن شد. نهایتاً در سال 1967 میلادی عملیات تخریب آغاز شد. در این عملیات که با استفاده از گوی تخریب در حال انجام بود، اتفاق جالبی افتاد. این گوی با برخورد به میلگردهای شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP کمانه کرده و مسیر حرکتش عوض می شد. در حالی که در ساختمان های با میلگردهای فولادی، این گوی به راحتی آنها را تخریب می نمود. بعد از این اتفاق قابلیت های میلگردهای شیشه FRP یا میلگرد کامپوزیت GFRP به مرور پیدا شد. تا جاییکه در سال 1994 نزدیک به 600 میلیون پوند، از مصالح کامپوزیتی در صنعت ساختمان استفاده شد.

میلگرد شیشه

کاربرد آرماتور شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP

با توجه به خصوصیات میلگردهای شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP، امروزه در صنعت ساخت و ساز به مراتب از این میلگردها استفاده می شود. از جمله موارد استفاده از این نوع میلگردها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

بتن های در معرض کلریدها

یکی از خطراتی که بتن را در محیط های مختلف آسیب پذیر می کند، خوردگی است. به همین جهت برای دوام بتن می توان از این نوع آرماتورها استفاده نمود:

استفاده از میلگرد شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP در عرشه پل ها
استفاده از میلگرد فایبرگلاس FRP یا کامپوزیت GFRP در تجهیزات ذخیره نمک
استفاده از میلگرد شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP در آدم روهای فاضلاب
استفاده از میلگرد کامپوزیت GFRP یا فایبرگلاس FRP در کالورت ها
استفاده از میلگرد شیشه FRP یا فایبرگلاس FRP در دیوارهای ساحلی و اسکله ها و بنادر
استفاده از میلگرد فایبرگلاس FRP یا کامپوزیت GFRP در ساخت و سازهای ساحلی در معرض نمک
استفاده از میلگرد فایبرگلاس FRP یا شیشه FRP در تجهیزات نمک زدایی

بتن های در معرض ولتاژ بالا و میدان های الکترومغناطیسی

استفاده از میلگرد شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP در راه آهن و خطوط مترو
استفاده از میلگرد فایبرگلاس FRP یا کامپوزیت GFRP در محیط های بیمارستانی اطراف MRI
استفاده از میلگرد شیشه FRP یا فایبرگلاس FRP در ایستگاه های برق ولتاژ بالا و پست های برق
استفاده از میلگرد کامپوزیت GFRP یا فایبرگلاس FRP در کارخانه های آلومینیوم و فولاد
استفاده از میلگرد شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP در ایستگاه های رادیویی

بتن های در معرض خوردگی

استفاده از میلگرد فایبرگلاس FRP یا کامپوزیت GFRP در تجهیزات فاضلاب
استفاده از میلگرد شیشه FRP یا فایبرگلاس FRP در کاور ناکافی بتن
استفاده از میلگرد کامپوزیت GFRP یا فایبرگلاس FRP در المان های بتنی معماری
استفاده از میلگرد شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP در حفظ آثار تاریخی
استفاده از آرماتور شیشه FRP یا فایبرگلاس FRP در نیوجرسی به علت سبکی و راحتی حمل

تونل سازی و معدن

استفاده از میلگرد شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP در تونل های حفاری شده با TBM
استفاده از میلگرد فایبرگلاس FRP یا کامپوزیت GFRP در تونل های حفاری شده با روش NATM و حفاری دستی
استفاده از میلگرد شیشه FRP یا فایبرگلاس FRP در دیوارهای حائل و میخ کوبی خاک
استفاده از میلگرد کامپوزیت GFRP یا فایبرگلاس FRP در پیچ سنگ ها

حفظ آثار تاریخی و مرمت آثار قدیمی

استفاده از میلگرد شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP در مرمت و مقاوم سازی سازه های بتنی و آثار باستانی خشتی
استفاده از میلگرد شیشه FRP یا کامپوزیت GFRP در حفظ آثار باستانی با المان های سنگی

علاوه بر موارد فوق از این نوع میلگردها می توان به عنوان جایگزین مناسب برای میلگردهای با پوشش اپوکسی، گالوانیزه و فولادهای ضد زنگ استفاده نمود.

در مواردی که مسئله انتقال حرارت هم مهم است، می توان از این نوع میلگرد استفاده نمود.

یکی از جدیترین تکنولوژی های قابل استفاده با استفاده از این میلگرد، حفاری دستی تونل ها است. در روش ابتکاری جناب آقای پروفسور اورسته (Oreste) با کمک میلگرد فایبرگلاس FRP، سرعت حفاری و ایمنی کار، چندین برابر حفاری با استفاده از روش NATM است.

طراحی میلگرد شیشه FRP یا GFRP

مطابق آیین نامه های مختلف، روش های طراحی متفاوتی برای میلگردهای کامپوزیتی و یا آرماتور پلیمری وجود دارد. اصول کار این روش ها با طراحی سازه های بتنی تفاوت زیادی ندارد و دیدگاه طراحی در هر دو نوع آرماتور یکی است. با کلیک در اینجا فایل اکسل طراحی یک نمونه دال بتنی یک طرفه با میلگرد شیشه FRP یا آرماتور کامپوزیت GFRP را دانلود نمایید. سلول هایی که با آبی کم رنگ در فایل مشخص شده اند باید توسط کاربر پر شوند و بقیه محاسبات به صورت اتوماتیک انجام خواهد شد.