میلگردهای کامپوزیتی

بزرگترین سهم بازار مصرف مواد مرکب (کامپوزیت) در اختیار صنعت ساختمان است. در این میان آرماتورهای کامپوزیتی به میزان وسیعی در ساختمان سازی به ویژه احداث بناهای ساحلی و یا سازه های مستقر شده در شرایط اقلیمی خوردنده کاربرد یافته اند. میلگردهای کامپوزیتی (FRP) به دلیل مزیت هایی که دارند در ساخت ساختمان های بزرگ مورد توجه مهندسین عمران قرار گرفته اند .

دلیل عمده استفاده از میلگردهای FRP در داخل بتن، جلوگیری از پدیده خوردگی و افزایش میرایی ارتعاشات ایجاد شده در سازه در برابر ارتعاش، مقاومت کششی بسیار زیاد (تا ۷ برابر فولاد)، مدول الاستیسیته قابل قبول، وزن مخصوص کم (۰.۲۵ فولاد)، مقاومت نهایی ویژه بسیار بالا (حدود ده برابر فولاد)، مقاومت خوب در مقابل خستگی و خزش، عایق بودن در مقابل امواج مغناطیسی و چسبندگی خوب با بتن می باشد. هر چند که استفاده از میلگردهای FRP  به جای نمونه های فلزی سبب کاهش وزن بنا نیز خواهد شد، اما در استفاده از این میلگردها، مساله کاهش وزن اهمیت ناچیزی نسبت به موارد بیان شده دارد. دلیل بالا بودن ضریب میرایی کامپوزیت ها، خواص غیرکشسان آنهاست که انرژی جذب شده را میرا می کنند. در حالی که مواد فلزی حالت کشسان داشته و انرژی جذب شده را میرا نمی نمایند. بنابراین مواد کامپوزیتی در برابر ارتعاشات زلزله عملکرد بهتری خواهند داشت و بهترین گزینه جهت مقاومت سازه در برابر لرزه ها خواهند بود .

بکارگیری میلگردهای FRP به جای فلزی، به طور قابل ملاحظه ای از زیان های ناشی از بروز خوردگی جلوگیری می کند. ظهور تخریب ناشی از پدیده خوردگی در بتن مسلح شده با میلگرد فلزی بدین گونه است که نخست میله های فلزی داخل بتن دچار زنگ زدگی شده و اکسید می شوند. سپس این اکسیدها به سمت سطح بیرونی بتن شروع به مهاجرت کرده و با انتشار در داخل بتن باعث از بین رفتن آن می شوند. بدین ترتیب با خورده شدن دو جزء فلزی و بتنی سازه، زمینه تخریب کامل سازه ی بتنی فراهم می گردد .

روش های سنتی گذشته مانند چسباندن صفحات فلزی بر روی سازه یا اضافه کردن ضخامت بتن جهت مقابله با پدیده خوردگی ضمن آنکه مشکل خوردگی فلز را مرتفع نخواهد نمود، سبب افزایش وزن سازه و آسیب پذیرتر شدن آن در برابر زلزله نیز خواهد شد. جهت جلوگیری از این امر می توان با تقویت سطح خارجی سازه بتنی توسط مواد مرکب و استفاده از میلگردهای FRP در داخل بتن ، هم مشکل خوردگی فلز داخل سازه را حل نمود و هم جلوی مختل شدن کارایی سازه در صورت خورده شدن بتن را گرفت که این بهترین روش مقابله با پدیده خوردگی در یک سازه بتنی می باشد .

تکنولوژی تولید آرماتورهای کامپوزیتی نیز روش پالتروژن است. عمر محصولات پالتروژنی بسیار بالاست و سرعت تولید یک محصول پالتروژنی نیز نسبتا زیاد است. از نظر قیمت نیز با وجود اینکه یک تیر پالتروژنی قیمت ظاهری بیشتری نسبت به نمونه مشابه آهنی دارد لیکن مقاومت خوب آن در مصارف خاص ضدخوردگی و زلزله و عمر بالای آن می تواند توجیه گر قیمت اولیه بالای آن باشد. در مصارف عمومی مانند ساخت سازه ها اگر نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و زلزله وجود داشته باشد، استفاده از تیرهای پالتروژنی می تواند توجیه اقتصادی نیز داشته باشد .

علاوه بر آنچه ذکر شد مقاومت بسیار خوب آرماتورهای کامپوزیتی در برابر خوردگی، آنها را به عنوان یکی از بهترین مصالح نوین ساخت بناهای ساحلی معرفی نموده است. این آرماتورها در تقویت ستون های بتنی سکوها، ساخت پل ها و سایر سازه های آبی مصرف بالایی دارند و طول عمر چندین ده ساله دارند .

در کشور ما نیز موارد فراوانی از خسارات خوردگی در مناطق ساحلی جنوب کشور مانند اسکله ها و بنادر بارگیری گزارش شده است. در اسکله ای واقع در بندر امام خمینی قبل از اتمام قسمت های نهایی اسکله، آثار خوردگی در قسمت های اولیه بنا مشاهده شده است که خود حکایت از شدت خسارت خوردگی دارد. از مهم ترین موانع استفاده فراگیر از آرماتورهای کامپوزیتی (FRP) توسط مهندسین عمران، عدم وجود آیین نامه های مدون مشابه دستورالعمل های کاربرد مصالح ساختمانی سنتی بوده است. در سالهای اخیر موسسه بتن آمریکا (ACI) آیین نامه ای برای طراحی و ساخت ساختمان های بتن آرمه با میلگردهای کامپوزیتی (FRP) ارائه کرده است (۴۴۰ACI-) که گام مهمی در جهت گسترش کاربرد این آرماتورها به شمار می رود . عالوه بر آمریکا کشورهایی همچون ژاپن و کانادا نیز آیین نامه هایی را در ارتباط با نحوه استفاده از میل گردهای کامپوزیتی در ساختمان های بتنی ارایه کرده اند . این آیین نامه ها به تشریح ملزومات طراحی و ساخت بتن های تقویت شده با آرماتورهای کامپوزیتی در ساخت بناهای بلند و مرتفع می پردازند .