میلگرد پلیمری تقویت شده با فیبر شیشه یکی از محصولات جدید موجود در بازار است که می تواند مزایای بسیاری برای صنایع مختلف و به منظور مقاوم سازی داشته باشد.

از آن جا که GFRP سبک وزن است و دچار خوردگی نمی شود، هزینه های ساخت و ساز باید کمتر باشد و روکش ها دوام دارند. مقاوم سازی با میلگردهای GPRS یکی از روش های مؤثر در مقاوم سازی است.

مقاوم سازی با میلگردهای GPRS چیست؟

میلگرد کامپوزیت، نوار تقویت کننده پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP) راه حل خوردگی سازه بتن مسلح است.

فایبر گلاس میلگرد جایگزینی عالی برای انواع معمولی میلگردهای فلزی است.

مقاوم سازی با میلگردهای GFRP یکی از روش های نوین برای افزایش استحکام و مقاومت سازه در برابر عوامل مختلف است.

خوردگی میلگردها یکی از مشکلات اصلی در ساخت و ساز است. به همین منظور می توان از این میلگردهای تقویت شده استفاده کرد که چند منظور را برای سازه به دنبال خواهد داشت.

چرا مقاوم سازی با میلگردهای GFRP در مقایسه با روش های دیگر مناسب تر است؟

مقاوم سازی با میلگردهای GFRP تأثیر بسیار زیادی بر تقویت سازه و ایمنی خواهد داشت. هر کدام از روش های مقاوم سازی دارای مزایا و معایبی هستند اما به هر حال هر کدام از آن ها برای برخی از موقعیت ها مناسب ترین گزینه هستند و نمی توان از موارد دیگر استفاده کرد.

این روش در مقایسه با روش های دیگر دارای مزایای زیر است:

• وزن مناسب (در میلگردهای فولادی وزن زیادی به سازه وارد می شود، بنابراین مشکلاتی در لجستیک به وجود خواهد آمد)
• جلوگیری از خوردگی میلگردها
• سختی بسیار بالا (ساختار بسیار سفت و سخت می شود)
• افزایش مقاومت خمشی
• هزینه تعمیر و نگهداری مناسب

محدودیت های مقاوم سازی با میلگردهای GPRS

مقاوم سازی به طور کلی محدودیت هایی هم ایجاد می کند. در شرایط خاصی امکان استفاده از آن شاید سخت تر باشد.

مشکلاتی که ممکن است در اجرای این روش با آن ها مواجه شوید عبارتند از:

• مشکلات در مدل سازی و اجرای کار مثل اصطکاک زیربنا
• تغییرات محیطی؛ بار ترافیکی؛
• تغییرات احتمالی در کار ساختمانی
• نسبت به میلگردهای فولادی سختی و مقاومت کمتری دارند.

میلگرد کامپوزیت یا میلگرد GFRP برای استفاده در سازه هایی که امکان استفاده از میلگرد فولادی در آن وجود ندارد، بسیار مناسب است.

در جایی که خوردگی مشکلی از جمله در کشورهای مرطوب، ساحلی و سرد است، می توان از آن برای از بین بردن مشکل خوردگی و تمام هزینه های مرتبط با خوردگی و نگهداری استفاده کرد.

هزینه انجام مقاوم سازی با میلگردهای GFRP

مقاوم سازی در مراحل اولیه پروژه اگر با یک طراحی و فاکتورهای مناسب در نظر گرفته شود ممکن است هزینه پروژه را افزایش ندهد اما در صورتی که انتخاب های درستی صورت نگیرد، هزینه ها بیشتر خواهند شد.

مقاوم سازی با میلگرد GFRP ممکن است هزینه پروژه را تا 5٪ کاهش دهد و ساختار آن برای 100 سال آینده هیچ نوع تعمیر و نگهداری عمده را به دنبال نخواهد داشت.

معایب مقاوم سازی با میلگردهای GFRP

استفاده از میلگردهای تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP) به عنوان جایگزینی بالقوه برای میلگردهای فولادی باعث ایجاد اختلاف نظر در بین متخصصان و مهندسین مشغول صنعت ساخت و ساز شده است.

نظرات حرفه ای برای استفاده از آن در سازه های مهندسی عمران مورد توجه متخصصان قرار گرفته است.

با این حال مقاوم سازی با میلگردهای GFRP هم دارای معایب زیادی است.

گرچه، میلگرد GFRP در مقابل خوردگی مزایایی دارد اما استفاده از آن در صنعت ساخت و ساز به دلایل فنی زیادی همچنان با سؤالات زیادی همراه است.

در این زمینه، تحقیقات تجربی در مرکز تحقیقات مهندسی زیادی انجام شده است تا رفتار استاتیک و خستگی پرتوهای بتونی تقویت شده با میله های GFRP بررسی شود.

تیرهای بتونی با میله های GFRP با ابعاد 100 میلی متر × 200 میلی متر × 1500 میلی متر در معرض بارگذاری یکنواخت استاتیک برای بررسی رفتار خمشی میلگردهای GFRP با میله های TMT دارای ابعاد مشابه نیز مورد مقایسه قرار گرفتند.

• در مقایسه میلگردهای تیرهای بتونی با میله های GFRP به انحراف غیر قابل قبول این دسته از میلگردها می رسیم.
• عملکرد میلگردهای GFRP در مورد بارهای با وزن مختلف هم چندان راضی کننده نیست.
• اگرچه، میلگرد GFRP در مقابل خوردگی مزایایی دارد اما استفاده از آن به دلایل فنی زیادی مورد سؤال واقع شده است.

عرضه میلگرد و اجرای مقاوم سازی با میلگردهای GFRP

با توجه به روش های مختلفی که برای تعیین خصوصیات میلگرد GFRP استفاده می شود، بالاترین ظرفیت حمل بار میلگرد ارتباطی به میزان مقاومت و یا خاصیت کشش نخواهد داشت.

در حالی که برخی از تولید کنندگان از مناطق نامی استفاده می کنند، برخی دیگر ممکن است منطقه "واقعی" را اندازه گیری کنند.

قبل از اجرای مقاوم سازی با میلگردهای GFRP و به هنگام تهیه میلگردها با اصولی باید رعایت شود:

• در تولید و عرضه میلگردهای GFRP باید اطمینان حاصل شود که برابری چربی و سازگاری در میلگردها وجود دارد. پیش بینی می شود که استاندارد سازی پیشرفته، اجرای میلگردهای GFRP برای سازه های بتنی را ارتقا بخشد، زیرا این پتانسیل را دارد که از طریق القاء واریانس ویژگی های مواد، فناوری را ساده سازی کند.
• تمایز بین تولیدکننده میلگرد GFRP و تأمین کننده / توزیع کننده یک پارامتر مهم است، زیرا تولید کنندگان میلگرد FRP همیشه در دسترس نیستند و فقط نماینده و توزیع کننده نماینده آن ها در دسترس هستند. باید اطمینان حاصل شود که همه تولیدات کیفیت یکسان دارند.

دلیل اهمیت مقاوم سازی میلگرد در برابر خوردگی

• ظرفیت و کارایی بالای میلگرد زمانی مشخص می شود که در برابر زنگ زدن مقاومت بالایی داشته باشد.
• زنگ زدن میلگردها می تواند برای سازه بسیار مخرب باشد.
• در میلگردهای فولادی اغلب حتی میلگرد بیش از حد زنگ زده به کاربر نهایی فروخته می شود.
• زنگ به عنوان سرطان بتن نامیده می شود.
• قسمت های زنگ زده به طور مکرر تخریب می شود و لکه های زنگی اغلب بر روی سطوح سازه های تقویت شده، ظاهر می شوند.

با توجه به دلایل ذکر شده مقاوم سازی با میلگردهای GFRP امروزه به صورت مکرر انجام می شود.

مزایای مقاوم سازی با میلگردهای GFRP

• سازه های ساخته شده با فولاد سیاه عموماً در مدت زمان 5 تا 10 سال بعد از ساخت به بازسازی نیاز دارند و اغلب طی 20 سال به بازسازی بزرگی احتیاج دارند، در صورتی که هیچ اثر خوردگی در GFRP تشخیص داده نشده است.
• برآوردهای محافظه کار نشان می دهد که سازه های بتنی با فایبرگلاس بیش از 100 سال دوام خواهند آورد.
• صفحات بتنی GFRP با آرماتور مناسب در معرض بارهای سنگین (مانند راهروها، عرشه های پل) دارای ترک خوردگی کمتری خواهند بود و پیش بینی می شود که مقاومت آن ها تا 20 برابر بیشتر از سازه های مشابه تقویت شده با فولاد سیاه معمولی باشد.
• دلیل اصلی استفاده از GFRP طول عمر بتن است. با اجرای مقاوم سازی با میلگردهای GFRP بتن مورد استفاده مدت زمان زیادی دوام خواهد داشت.
• در این روش به هیچ وجه نیاز به استفاده مجدد و ترمیم میلگردهای GFRP وجود ندارد.
• با اجرای مقاوم سازی با این میلگردها دیگر نیازی به هزینه مجدد نیست. شاید هزینه اولیه بیشتر از موارد دیگر باشد اما در نهایت نتیجه بهتری خواهد داشت.
• بسیاری از دولت ها، شهرداری ها و مشاغل به این نتیجه رسیده اند که دیگر نمی توانند هزینه های کوتاه مدت یا بلند مدت مربوط به فولاد سیاه را تحمل کنند. قرار دادن میلگردهای محافظت نشده و زنگ زده در سازه های بتنی جدید در بسیاری از مناطق آمریکای شمالی مورد سؤال و حذف قرار می گیرد.
• در بعضی از کاربردها، پوشش بتنی کمتر و کاهش هزینه های ضد آب باعث کاهش هزینه اولیه پروژه می شود.

مقایسه هزینه مقاوم سازی با میلگردهای GFRP و میلگردهای فولادی

مقایسه کردن هزینه مقاوم سازی با میلگرد های GFRP و میلگردهای فولادی با توجه به درجه کیفیت فولاد انتخاب شده، متفاوت خواهد بود.

فولاد به دلیل آسیب پذیری بالایی که دارد احتمال اینکه دچار خوردگی شود بسیار زیاد است.

از آن جایی هزینه محافظت، حفظ و ترمیم فولاد سیاه در بتن بسیار بالا است بنابراین استفاده از میلگردهای فولادی نمی تواند انتخاب مناسبی باشد.

میلگرد آزاد از جنس فولاد سیاه هزینه نصب بسیار بالاتری نسبت به میلگردهای GFRP دارد.

دلایل مقرون به صرفه بودن مقاوم سازی با میلگردهای GFRP

• با این روش دیگر درگیر مشکلات تعمیر اساسی و گران قیمت ایجاد شده توسط تقویت فولاد سیاه نخواهید شد.
• با گذشت زمان تغییری در ظاهر سازه و در نهایت زیبایی آن ایجاد نمی شود (ترک خوردگی کمتر و عدم زنگ زدن) و در نتیجه مقادیر فروش مجدد ملک را افزایش می دهد.
• دیگر نیاز به استفاده از پوشش های بتنی و اقدامات محافظت در برابر خوردگی را که برای محافظت از میلگردها نیست.
• هزینه های گزافی که به عنوان سرمایه استفاده شده است با گذشت زمان از بین نخواهد رفت و بعد از سال ها ضرر و زیانی برای سازنده نخواهد داشت.
  مقاومت صفحات در برابر بارهای چرخه ای 20 برابر بیشتر از دال های تقویت شده فولادی است.
• این میلگردها این امکان را دارند که تا 20 برابر بیشتر از سایر انواع میلگرد بار تحمل کنند.
• ترک خوردگی میلگردهای GFRP 5 برابر کمتر از میلگردهای فولادی است.

محققان معتقدند که این به دلیل اختلاف کیفیت قابل توجه بین GFRP و فولاد است.

مقاوم سازی با میلگردهای GFRP از نظر ساختاری بسیار شبیه به بتن است.

میلگردهای GFRP از انعطاف پذیری قابل قبولی برخوردار هستند.

انعطاف پذیری می تواند بر روی بتن تأثیر منفی داشته باشد زیرا با خم شدن میلگردها بتن آسیب می بیند.

اقدامات تأثیرگذار در اجرای مقاوم سازی با میلگردهای GFRP

پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP) برای تقویت ستون های بتنی که تحت بارگذاری فشرده سازی قرار گرفته اند، استفاده شده است و عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است.

مقاوم سازی با میلگردهای GFRP تحت تأثیر موارد زیر است:

• آرماتور طولی متنوع، پوشش بتونی و آرماتور جانبی، سه فاکتور تأثیرگذار در اجرای مقاوم سازی با میلگردهای GFRP هستند.
• میزان تقویت جفتی و جانبی GFRP کمی بر استحکام ستون تأثیر خواهد داشت.

·       انواع اجراهای مختلف این روش تفاوت اندکی با هم دارند اما با این حال تقویت جانبی مارپیچ از نظر فشار محصور و عدم تغییر شکل بسیار مؤثر بوده است.·       تقویت جانبی در تغییر شکل پذیری بیشتر با افزایش استحکام ستون تأثیرگذار خواهد بود.· میزان تخریب استحکام کششی میلگردهای GFRP بسیار پایین است.