امروزه ساخت سازه‌های اسکلت بتنی به دلیل قیمت مناسب‌تری که نسبت به سازه‌های فلزی دارند، بیشتر موردتوجه قرار گرفته است. هر جا هم که صحبت از ساخت سازه بتنی به میان آید، به بتن و میلگرد به‌عنوان مصالح ساختمانی اصلی نیاز است. میلگردهایی که در تقویت بتن مورداستفاده قرار می‌گیرند از نوع آجدار و فولادی بوده و استحکام کششی بتن را تا حد مطلوبی بهبود می‌بخشند. اما یک مشکل وجود دارد و آن احتمال زنگ زدن میلگرد در بتن است. استحکام کششی بتن پایین بوده و درصورتی‌که ترک بردارد، رطوبت از طریق این ترک به میلگرد رسیده و سبب زنگ‌زدگی میلگرد می‌شود. این امر کاهش مقاومت میلگرد فولادی را به دنبال دارد. برای جلوگیری از چنین رخدادی، میلگرد اپوکسی روی کار آمده است که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد و استحکام آن نیز در حد میلگرد فولادی است. اما آیا از نظر هزینه می‌توان از آن‌ها در ساخت سازه‌های معمولی استفاده کرد یا اینکه به‌صرفه نیستند؟
میلگرد اپوکسی چیست؟
میلگرد اپوکسی نوعی میلگرد فولادی آجدار و مقاوم در برابر خوردگی است که می‌تواند جایگزین خوبی برای میلگردهای تقویت‌کننده‌ی رایج بدون پوشش باشد. این میلگردها ظاهری سبزرنگ دارند و به نام green rebar یا میلگرد سبز نیز شناخته می‌شوند. میلگردهای اپوکسی به‌منظور استحکام‌بخشی به بتن و محافظت در برابر خوردگی استفاده می‌شوند. بتن از مقاومت فشاری مطلوبی برخوردار است اما به دلیل ترد و شکننده بودن، اگر در معرض تنش‌های کششی بالا قرار بگیرد ترک می‌خورد و می‌شکند. با استفاده از تقویت‌کننده‌های فولادی یا همان میلگردها توانستند این مشکل را برطرف کنند.
ازآنجایی‌که میلگرد در ابتدا در بتنی که هنوز رطوبت دارد و به‌طور کامل خشک نشده قرار می‌گیرد، امکان خورده شدن میلگرد فولادی بسیار بالا است. اعمال پوشش‌های مختلف مثل گالوانیزه یا اپوکسی باعث بالا رفتن مقاومت به خوردگی میلگرد می‌شود که نتیجه آن تولید میلگرد گالوانیزه و میلگرد پوشش اپوکسی است. پوشش اپوکسی مانع از نفوذ اکسیژن و کلریدها به سطح فولاد می‌شود. همچنین پوشش اپوکسی در pHبالا نیز پایدار است.
البته میلگرد پوشش اپوکسی به دلیل داشتن پوشش محافظ در برابر نمک‌های یخ‌زدا و آب دریا هم مقاومت به خوردگی خوبی از خود نشان می‌دهد. بنابراین این نوع میلگرد در سازه‌های دریایی هم قابل‌استفاده هستند. در استاندارد ASTM A775 اطلاعات کامل‌تری راجع به میلگردهای فولادی با پوشش اپوکسی آورده شده است.
روش ساخت میلگرد اپوکسی
ابتدا سطح میلگرد فولادی به‌طور کامل از آلاینده‌ها، روغن و اکسیدها تمیز می‌شود. تمیز بودن سطح میلگرد فولادی قبل از اعمال پوشش مهم است؛ زیرا حضور آلودگی‌ها روی سطح میلگرد باعث می‌شود تا پوشش اپوکسی به‌خوبی به میلگرد نچسبد و به‌راحتی از آن جدا شود. در مرحله‌ی بعد، میلگرد در دمای 400 الی 450 درجه‌ی فارنهایت حرارت داده شده تا پیش گرم شوند. سپس میلگردها از یک مسیر که حاوی نازل اسپری پودر است عبور داده می‌شوند تا ذرات پودری اپوکسی به‌صورت نیروی جذبی الکترواستاتیک بر سطح میلگرد قرار گیرند. پیش گرم کردن موجب افزایش چسبندگی ذرات پودر به سطح میلگرد می‌شود. از طریق انجام یک سری واکنش‌های شیمیایی بین ذرات پودری اپوکسی در حالت مذاب، بین آن‌ها پیوند عرضی ایجاد می‌شود و تبدیل به پلیمر ترموست می‌شوند. پلیمرهای ترموست یا گرماسخت از پایداری خوبی برخوردار هستند. این روش fusion-bonded نام دارد. اغلب برای ایجاد پوشش اپوکسی روی میلگردهای فولادی از این روش استفاده می‌کنند.
مشکلی که این روش دارد این است که پوشش تشکیل شده از نظر ضخامت غیریکنواخت نیست. در بعضی قسمت‌ها پوشش ضخیم‌تر و در قسمت‌های دیگر پوشش نازک‌تر است. روش دیگری تحت عنوان غوطه‌وری یا Dipping برای پوشش دهی میلگردهای فولادی با ذرات اپوکسی وجود دارد که پوشش یکنواخت‌تری ایجاد می‌کند. اما پوششی که در روش fusion-bonded ایجاد می‌شود از نظر چسبندگی به زمینه‌ی فولادی مطلوب‌تر است.
مزایا و معایب میلگرد فولادی اپوکسی
مقاومت به خوردگی، مهمترین مزیت میلگرد اپوکسی است. همچنین پوشش اپوکسی، پوششی سبک و غیر سمی است. روش fusion bonded که برای ساخت آن استفاده می‌شود فاقد مواد مضر است و به محیط‌زیست آسیب نمی‌رساند. از طرفی این پوشش به لحاظ اقتصادی نسبت به سایر میلگردهای موجود در بازار ارزان‌تر است. این میلگرد قابلیت خم شدن دارد و از این جنبه بهتر از میلگرد گالوانیزه است. میلگرد گالوانیزه قابلیت خمکاری ندارد. زیرا پوشش گالوانیزه در منطقه‌ای که خم شده پوسته‌پوسته می‌شود.
میلگردهای اپوکسی مطابق استاندارد ASTM A706 قابلیت جوشکاری دارند اما نباید پیش‌گرم شوند. این مقاطع مقاومت کمی نسبت به سایش داشته و بنابراین در حمل‌ونقل نیاز به مراقبت زیادی دارند زیرا هرگونه صدمه دیدن آن‌ها باعث آسیب‌پذیر شدن میلگرد در برابر خوردگی می‌شود. در هنگام استفاده و انبار کردن میلگرد اپوکسی باید دقت کرد که از اصطکاک و تماس بین میلگردها جلوگیری شود. در غیر این صورت به علت اصطکاک بین پوشش‌های اپوکسی سایش اتفاق می‌افتد که منجر به آسیب دیدن یا حتی جدا شدن پوشش می‌شود. همچنین میلگرد اپوکسی چسبندگی و اتصال کمی با بتن دارد.
کاربرد میلگرد اپوکسی
به دلیل مقاومت به خوردگی بسیار خوب این میلگردها، اغلب از آن‌ها در مناطقی که شرایط جوی ناپایدار است و یا محل‌های نزدیک به دریا استفاده می‌شود. این میلگردها دارای وزنی برابر با وزن میلگرد فولادی هستند اما استحکام و دوام بیشتری نسبت به آن‌ها دارند. به همین دلیل در کاربردهای حساس‌تر مورداستفاده قرار می‌گیرند. ضمن اینکه، برای محاسبه وزن میلگرد اپوکسی می‌توان از وزن میلگردهای فولادی بهره گرفت چراکه تنها یک لایه نازک پوشش محافظ بر روی این مقاطع قرار گرفته است و چگالی فولاد در محاسبه وزن غالب است. مهمترین کاربردهای میلگرد اپوکسی عبارت‌اند از:
- ساخت پل‌ها
- ساخت بنادر
- ساخت پارکینگ
- ساخت سازه‌های دریایی
- ساخت طبقات زیرزمینی ساختمان‌ها
جمع‌بندی
میلگرد اپوکسی نوعی میلگرد فولادی آجدار است که با لایه نازکی از ذرات اپوکسی که ذوب شده و به یکدیگر متصل شده‌اند پوشش داده شده است. این پوشش به‌صورت یکنواخت در تمام طول میلگرد وجود داشته که نتیجه آن افزایش مقاومت به خوردگی میلگرد است. این نوع میلگردها وزن و استحکام مشابهی با میلگردهای ساده فولادی دارند اما خواص شیمیایی برتر آن‌ها موجب استفاده از انواع میلگردهای اپوکسی در کاربردهایی مانند ساخت پل، ساخت سازه‌های دریایی، ساخت طبقات زیرین ساختمان‌ها و غیره شده است.
سؤالات متداول
1- استفاده از میلگرد اپوکسی چه مزایایی دارد؟
استحکام بالا، وزن مناسب، مقاومت به خوردگی مطلوب، قابلیت جوشپذیری، قابلیت شکلدهی و خمکاری و قیمت مناسب از مهمترین مزایای این نوع پروفیل است.
2- قیمت میلگرد پوشش اپوکسی به چه عواملی بستگی دارد؟
وزن و سایز میلگرد مهمترین عوامل تأثیرگذار بر قیمت این محصول هستند اما در مورد میلگردهای اپوکسی باید قیمت اپوکسی و خواص برتری که نسبت به میلگرد فولادی دارد را هم لحاظ کرد.
3- میلگرد فولادی بهتر است یا میلگرد پوشش اپوکسی؟
میلگرد اپوکسی خواص کششی و مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به میلگرد ساده فولادی دارد اما باید دید که از نظر قیمتی هم نسبت به آن به‌صرفه هست یا خیر.