بررسی و کاربرد کامپوزیت ها

مقدمه:
  در سراسر دنیا، تکنولوژی کاربرد کامپوزیت ها طی دو دهه اخیر با پیشرفت های فوق العاده ای همراه بوده است و شواهد نشان میدهند که میزان مصرف مصالح کامپوزیتی در ناحیه آسیا و اقیانوس آرام ۲۴ درصد بوده است، در حالیکه این میزان مصرف در کل ۲/۲ میلیون MT بوده است. بطور متداول تقریباً چهل هزار عدد از اقلام مصالح کامپوزیتی در سراسر دنیا در بخش های مختلف صنعتی کاربرد دارند. از زمانی که چین و هند کاربرد مصالح مرکب را آغاز کردند و بطور هم زمان از ۳۰ سال پیش پیشرفت  چین با تراز مصرفی MT 000/200 در مقایسه با تراز مصرفی هند که MT 30000 بوده است مبهوت کننده است. مهمترین ویژگی که انتخاب این مصالح و قاب ساختمانی قطعات آنها دارد انسجام سازه ای آنها است. بالا بودن مقاومت ویژه و سبک وزن بودن این مصالح غالباً از جمله معیارهای میباشند که سبب تفوق و پرتوی آنها به سایر مصالح می شود، بویژه در کاربردهای هوا – فضایی این مسئه شاخص تر میباشد، امروزه بر معیارهای دیگری نظیر دوام محیطی، انرژی توکار و مقاومت در برابر آتش تاکید می شود. مصالحی که قبلاً تصور می شد که هم ردیف مصالح حاوی FRP با کارکرد بالا هستند نظیر الیاف کربن امروزه بیشتر قابل عرضه میباشند و به علت محدودیت قابلیت هایشان همیشه مورد استفاده قرار نمی گیرند. پژوهش های انجام شده در خصوص روندهای تکنولوژی در سطح بین المللی این حقیقت را نشان میدهد که مصالح ساختمانی مرکب  یا کامپوزیت ها جایگاه شاخص در میان مصالح ساختمانی اشغال کرده اند و بسیاری از مصالح ساختمانی قدیمی و مرسوم را از رده خارج کرده اند. کامپوزیت ها از جمله طرح های جذابی هستند که در مقایسه با فولاد، آلومینیم و سایر فلزات از انرژی توکار بیشتری برخوردار هستند. سایر ویژگی های مهم کامپوزیت ها نظیر مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر خوردگی و داشتن عایق های حرارتی و اکوستیکی به نحو مطلوبی سبب شده اند تا آنها جایگاه ایده آلی را در میان مصالح ساختمانی به خود اختصاص دهند. فرآورده های کامپوزیتی ابداعی که دارای خواص گرما سختی هستند و کامپوزیت های ترموپلاستیکی راه طولانی را جهت توسعه کاربردهای نوین در پیش دارند و می بایست راه رسیدن به بازار تسریع شود.

اخبار و دیدگاهها – مصالح مرکّب در مهندسی عمران:
 از دیرباز ظهور تمدّن بشری استفاده از مصالح مقاوم و سبک همواره توّجه بشر را به خود جلب کرده است. اندیشه ترکیب کردن دو یا چندین مصالح مختلف و تولید مصالحی جدید که به مراتب از خواص عمرانی بهتری برخوردار باشند در طول سالیان متوالی وجود داشته است. از سالها قبل دریافتند که مصالح مرکّب در مقایسه با مصالح مجزا از مزایای ترکیبی بیشتری برخوردار میباشند و از نظر عملکرد بر مصالح مجزا برتری دارند. از زمانهای کهن بشر از الیاف و مواد چسبنده و ملات در مصالح مرکّب استفاده میکرده است. کاربرد الیاف گیاهی در آجرها و ظروف سفالی جهت استحکام و جلوگیری از ترک خوردگی از جمله اقدامات بوده است که توسط فراعنه مصر انجام می شده است و تمدن های اینکا و مایا  نیز از این شیوه ها استفاده می کردند. مصالح تأثیر بسزایی در زندگی ما دارند به نحوی که دورانهای تاریخی زندگی بشر تحت نفوذ آنها قرار گرفته است و حتّی با نام آنها نامگذاری شده است. با ظهور تمدن مدرن و رشد و توسعه دانش علمی بشر افزایش تقاضا جهت عرضه مصالح جدیدتر و کاربرد آنها در عرصه های نوین مشاهده شده است. در واقع، در سالهای اخیر با وقوع جهش های تکنولویکی نیاز به توسعه مصالح و بکارگیری آنها در شرایط سخت احساس شده است، مصالحی که بتوانند در درجه حرارت بالا و تحت فشار زیاد و شرایط محیطی که سبب خوردگی مصالح می گردد کاربرد داشته باشند و از استحکام بالایی برخوردار باشند و فاقد عوارض وزنی باشند چرا که مصالح متداول فاقد کارایی لازم میباشند. در مهندس مصالح خواص مصالح با نیازهای کاربردی آنها تطبیق داده می شود و بر همین مبنا این مصالح ساخته می شوند. ابداع و نوع آوری به توسعه مصالح و ویژگی های نوین آنها محدود نمی شود، بلکه شیوه های ساخت و تولید مصالح و بکارگیری تکنیک های پیشرفته فرآوری و استفاده مؤثر از انرژی هنگام فرآوری و مهمتر از همه اینکه حداقل آسیب های محیطی را ببینند همگی مدنظر میباشند. کاربرد مصالح پیشرفته که دارای خواص ترکیبی باشند و بتوانند در امور تخصصی مورد استفاده قرار بگیرند یک واقعیت محسوب می شود. طی ۳۰ سال گذشته مصالح مرکب، مواد پلاستیکی و مصالح سرامیکی از جمله مهمترین مصالح شناخته شده اند. حجم و تعداد موارد کاربردی مصالح مرکب دائماً افزایش یافته است و بدون وقفه در بازار فروش نفوذ کرده اند و آن را تحت سلطه خود درآورده اند. مصالح مرکب مدرن بخش اصلی بازار مصالح مهندسی را تشکیل میدهند، دامنه کاربردی آنها از فرآورده های روزمره تا کاربردهای مناسب و پیچیده گسترده شده است. امروزه مواد پلاستیکی ملّح از جنس الیاف (FRP) با کارایی بالا با رایج ترین مصالح ساختمانی معینی فولاد که یکی از مصالح مهم میباشد در چالش میباشند و کاربردهای روزمره ای دارند و در بدنه اتوموبیل ها و زیر ساخت ها بکار می روند. اگر تصور کنم که FRP سبب حذف نقش کلیدی فولاد می گردد حماقت کرده ایم.
با این حال، مزایای بی وقفه تکنولوژی ساخت و کارایی FRP کاربرد روبه رشد آن را تشدید می کنند و این امر منجر به پذیرش آن در بازار فروش می شود. در هر عرصه کاربردی و بخش صنعتی گزینش نهایی غالباً نتیجه یک رقابت میباشد و در پی آن پیشرفت هایی در انتخاب مصالح جانشین نظیر آلیاژهای آلومینیوم و هیبریدهای مرکب فلزی حاصل می شود.
هر نوع ماده مرکبی ویژگی های کاربردی خودش را داراست و نوعاً با کاربردهای تخصصی نیز متناسب میباشد. بطور فزاینده ای مصالح ماتریسی حاوی رزین پلیمردار و الیاف  ملح شیشه که دارای کارایی بالایی نیز می باشند و کربن و آرامید و مصالح پیشرفته کاربردهای گسترده ای پیدا کرده اند و در حجم بالا تولید می شوند. حجم بالای تولید سبب کاهش هزینه مصرف می شود. عملکرد بالای FRP و کاربردهای متنوع و کاربردهای متنوع آن به گونه ای میباشد که در برابر آسیب های ناشی از انفجار مقاوم میباشند و در طرح های حفاظتی و در استوانه های سوخت که در وسائل نقلیه که با گاز طبیعی کار می کنند کاربرد دارند، همچنین در تیغه های آسیاب های بادی، میله های صنعتی و در تیلوهای محافظ پل های آزادراهها و حتی در غلتک های مخصوص تهیه کاغذ کاربرد دارند. بخش تنوع و گوناگونی اینگونه کاربردهای مدرن و بررسی نقطه نظرات اجتماعی – تجاری که در این مقدمه بدان اشاره گردید دیدگاه آموزنده ای را مطرح می کند و ما را از جایگاه بالای FRP در آینده آگاه می سازد.
 مصالح مرکب چه مصالح میباشد ؟
مصالح مرکب از ترکیب دو یا چندین مصالح تشکیل می شوند و خواص مربوطه را هنگام ترکیب شدن حفظ می کنند و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی را کسب می کنند که سبب برتری آنها بر مصالح مجزا میشود. اجرا اصلی مصالح مرکب عوامل تقویت کننده و خمیره یا ملات آنها است. الیاف ، مصالح دانه ای و ویکرها به عنوان مواد تقویت کننده عمل می کنند و سبب استحکام و سختی مصالح می شوند. ملات سبب سفت شدن و بهم چسبیدگی آرماتور می شود و این امر سبب می شود که انتقال بار از ماتریس یا ملات به آماتور صورت بگیرد. سایر مواد مانند فیلرها یا گرد سنگ ها از این جهت مورد استفاده قرار می گیرند که سبب کاهش هزینه ها میشوند و توانایی فرآوری و پایداری ابعاد را افزایش میدهند. الیاف  مصالح مرکب ملح به الیاف  ناپیوسته و پیوسته تقسیم می شوند. در طبقه بندی متداول دیگری ماتریس یا خمیره به پلیمر، مواد فلزی و سرامیک تقسیم می شود. در طراحی اجزای سازه ای که مصالح مرکب در آنها بکار برده می شود از طرح های مصالح و طرح های سازه ای استفاده می شود. برخلاف مصالح متداول نظیر فولاد، خواص مصالح مرکب می تواند با توجه به نماهای سازه ای طراحی شوند. خواص مصالح مرکب نظیر سختی، انبساط حرارتی و غیره می توانند بطور مداوم از نظر مقدار و تحت کنترل طراح تغییر کنند. کاربرد متداول مصالح مرکب حاوی پلیمر به آن علت است که این مصالح از خمیره رزین گرما سخت توأم با الیاف  تسلیح تشکیل شده اند. برخی از رزین های گرما سخت پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرند و در بعضی از مصالح مرکب آرماتورهای حاوی گرد سنگ نیز بکار می روند که ممکن است به تنهایی یا همراه با انواع الیاف  ها بکار بروند. آرماتورهای متغلغل نظیر کف ها و مولد است جهت اعمال سختی مورد استفاده قرار می گیرند در عین حال که فوق العاده سبک میباشند. از جمله متداول ترین آرماتورها یا بتن آرمه ها می توان از شیشه، الیاف کربن و آرامید نام برد که در اشکال مختلف در دسترس میباشند، اینگونه مواد در اشکال پیوسته، خرد شده، بافته و غیر بافته و چند محوری وجود دارند. انتخاب دقیق نوع آرماتور سبب می شود که خواص فرآورده نهایی به گونه ای باشد که در هر مهندسی تخصصی مورد نیاز باشد. الیاف شیشه تاکنون در سطح وسیعی مورد استفاده قرار گرفته اند و به عنوان آرماتورهای رشته ای مورد استفاده قرار گرفته اند و بهمین علت اصطلاحاتی  نظیر ARP یعنی مواد پلاستیکی مسلح به شیشه، فایبرگلاس، FRP مواد پلاستیکی مسلح به  الیاف در مورد کالاهایی اطلاق می شوند که از مواد مرکب ساخته شده اند و بویژه در عرصه مهندس عمران کاربرد دارند. از آنجا که کاربرد مصالح مرکب یک انتخاب بدیهی در بسیاری از موارد شمرده می شود، انتخاب سایر مواد بستگی به فاکتورهایی نظیر نیازهای عمر مفید کاری، تعداد اقلام تولید شده، پیچیده بودن شکل فرآورده، صرفه جویی در هزینه های کلی و به تجربه و مهارت طراح در ارائه مصالح مرکب با پتانسیل مطلوب دارد. در بعضی از موارد، بهترین نتایج با کاربرد توأم مصالح مرکب و مصالح سنتی و رایج بدست می آید.
چرا از مصالح مرکب استفاده می کنیم ؟
مصالح مرکب نیازهای طراحی را در ابعاد گوناگون برطرف می سازند چرا که از اندوخته وزنی قابل توجهی برخوردار میباشند و ضریب مقاومت به وزن با چنین فاکتورهایی در مصالح سنتی قابل مقایسه نمیباشد. برخی از مزایای مصالح مرکب نسبت به مصالح سنتی و مرسوم عنوان شده اند:
•     مقاومت کششی مصالح مرکب چهار تا شش برابر بیشتر از فولاد و آلومینیم میباشد.
•    افزایش سختی پیچشی و خواص ضربه ای
•    مصالح مرکب دارای حد خستگی بالاتری هستند یعنی حداکثر ۶۰ درصد از مقاومت کششی نهایی را دارا میباشد.
•    مصالح مرکب بین ۳۰ تا ۴۵ درصد سبکتر از سازه های آلومینیمی هستند که جهت مرتفع کردن نیازهای کارکردی طراحی شده اند.
•    در مقایسه با سایر مصالح سازه ای نظیر فولاد و آلومینیم و غیره دارای انرژی توکار کمتری میباشند.
•    در هنگام بهره برداری سرو صدای کمتری دارند و در مقایسه با فلزات ارتعاش را کمتر منتقل می کنند.
•    مصالح مرکب در مقایسه با فلزات کاربردهای بیشتری دارند و نیازهای اجرایی را بهتر مرتفع می سازند و جز ملزومات طراحی های پیچیده محسوب می شوند.
•    طول عمر طولانی آنها بدلیل آن است که نسبت به عوامل محیطی، ضربه و خستگی مقاومت زیادی دارند و هزینه نگهداری کمتری را به خود اختصاص میدهند.
•    مصالح مرکب در مقایسه با فلزات از هزینه دوره عمر کمتری برخوردار هستند.
•    مواد مرکب در مقابل خوردگی از مقاومت خوبی برخوردار هستند و ضد آتش هستند.
•    تقویت شده هستند و دارای سطوح صاف میباشند و از خواص دیگر مصالح مرکب آن است بسادگی با مواد ملالین ترکیب می شوند و حالت تزیینی و منسجمی پیدا می کنند.
•    قطعات مصالح مرکب در مقایسه با قطعات فلزی مصالح سنتی می توانند درزها و اتصال دهنده ها را برطرف کنند و طرح های ساده تر و منسجم تری را ارائه میدهند.
جدول شماره یک خواص مکانیکی بیرون زده لامینیت های حاوی FRP را نشان میدهد. مقاومت کششی برابر mpa 97/88، مقاومت خمشی mpa 86/175، مقاومت ضربه ای zoules/m 44/609، میزان جذب آب در ۲۴ ساعت برابر ۸۰/۰ و میزان جذب آب طی ۴ ساعت برابر ۹۲/۰ میباشد. FRP در مقایسه با فولاد مقاومت بیشتری دارد و کمتر در معرض تخریب محیطی قرار دارد. مصالح مرکب حاوی FRP در محیط های ثور فاسد نمی شوند، در حالیکه این عامل طول عمر سازه های سنتی را کاهش میدهد. افزون بر این، FRP در مقایسه با بتن پنجاه مرتبه ضریب مقاومت به وزن بالاتری دارد و در مقایسه با فولاد هجده مرتبه ضریب مقاومت ان به وزن بیشتر است. مصالح مقاوم در مقابل ترک خوردگی که وزن کمی دارند از نظر ایمنی و اقتصادی حائز اهمیت میباشند. نیاز بازارهای جدید دستیابی به کاهش هزینه تولید مصالح خام و فرآورده های تولید میباشد و تلاش می کنند تا مصالح مرکبی ساخته شوند که بتوانند در عرصه فراساختاری شهری کاربردهای فراوانی داشته باشند.
مصالح مرکب و کاربردهای سازه ای :
 مصالح مرکب از سالها قبل در صنایع  ساختمانی کاربرد داشته اند. محدوده کاربرد انها از شبکه های غیر سازه ای و روکش کاریها تا سیستم های سازه ای گسترش داشته است و از آنها در نگهدارنده های صنعتی، ساختمان ها، سازه های بام های دو شیب متقارن و طویل، مخازن، قطعات پل ها و دستگاههای کامل پل ها استفاده شده است. مقاومت آنها در برابر خوردگی و سبک وزن بودن آنها سبب شده است که در عرصه های کم تنش مورد توجه قرار بگیرند. گستردگی کاربرد FRP و کارایی بالای آن در کاربردهای سازه ای اولیه سبب توسعه و پذیرش این مصالح شده است. در حال حاضر مصالح مرکب نقش فزاینده ای در جایگزینی سایر مصالح نظیر الوار و چوب، فولاد، آلومینیم و بتن بکار رفته در ساختمان ها دارند.
پل های جاده ای :
 پل ها بخش عمده صنایع ساختمان محسوب می شوند و FRP کاربرد فراوانی در این بخش دارد. FRP کاملاً از جهت تعمیر، بهنگام سازی لرزه ای و بهینه سازی پل های بتنی مناسب شناخته شده است و کاربرد آنها طول عمر سازه های موجود را افزایش میدهد. همچنین ر دریافت سازه های پل های جدید یک راهکار اقتصادی بشمار می رود. ارزش اقتصادی آن در تعمیرات با صدها کاربردی که در اروپا، ژاپن وآمریکای شمالی داشته است به اثبات رسیده است. مصالح مرکب پلیمری در مقایسه با مصالح سنتی و مرسوم دارای مزایای بسیاری میباشند، بویژه آنکه در مقابل خوردگی مقاوم هستند چرا که در بعضی مناطق به کاربرد نمک های یخ زدا که جهت حفاظت از جاده ها مورد استفاده قرار گرفته اند پاسخ داده اند. شیوه های طراحی و راندمان تولید در عرصه تولید پل های جاده ای توسعه یافته اند و از ابتدا تاکنون که عرصه ساخت و سازهای عمرانی توسعه یافته اند همواره از این پیشرفت ها بهره جسته اند. کف پل های مخصوص عبور عابرین پیاده و پل هایی که وسائل نقلیه از آنها عبور می کنند و کف پل هایی که در امتداد آب گذر ها، راه آهن و جاده ها قرار دارند در اروپا و آمریکای شمالی از مصالح مرکب ساخته شده اند. مصالح مرکب تیرها را محافظت می کنند و به نحو فزاینده ای بر کاربرد آنها افزوده شده است و هم اکنون در ایالات متحده آمریکا تیوهایی که مجهز به الیاف کربن برآمده میباشند در حال آزمایش میباشند و قرار است که در پل های بزرگراههایی که دهانه طویلی دارند و رفت و آمد زیادی روی آنها صورت می گیرد مورد استفاده واقع  شوند. وزن کم مصالح مرکب بویژه در ساخت پل های آبراه ها ارزشمند میباشد و بدلیل بخش بالابر امکان عبور قایق ها مهیا میباشد و جهت سهولت حمل و نقل و در مناطق دور نصب می شوند و بدون آنکه نیاز به تجهیزات بالا بر سنگین وجود داشته باشد. کف پلی که از مصالح مرکب ساخته شده باشد شش تا هفت برابر بیش از کف پلی است که ظرفیت بار بتن ملح آن تنها ۲۰ درصد وزن را داراست. بعلت دوام فوق العاده مصالح مرکب، حداقل تا ۵۰ سال نیاز به حفاظت سطحی ندارد. مصالح مرکب مانند بتن دچار یخ زدگی و یخ گشایی نمی شوند و تراش نمی خورند و مانند فلزات در اثر رطوبت یا در شرایط محیطی دریایی زنگ نمی زنند و دچار خوردگی نمی شوند.
کف پل هایی که از مصالح مرکب ساخته شده اند کاملاً جهت جایگزین کردن کف های پل های قدیمی و متداول مناسب میباشد و دارای سازه ای سالم و یکپارچه و بهتر میباشند. این جایگزینی می تواند طی مدت زمان کوتاهی و با ایجاد حداقل اختلال در ترافیک انجام پذیرد. توانایی کاربرد مواد مرکب و طراحی یک قطعه سبک و پیش ساخته سبب صرفه جویی فوری در هزینه ها میشود و اختلال در ترافیک را به حداقل می رساند و اقتصادی نیز هست. قطعه کامپوزیتی سبک می تواند به جای آنکه روزها و هفته ها زمان را جهت نصب به خود اختصاص می دهد طی چند ساعت نصب گردد و جایگزین کف تخریب شده در یک پل سنتی شود. ضریب بالای مقاومت به وزن در کف کامپوریتی علاوه بر کاهش هزینه از کاربرد تجهیزات سنگین نیز جلوگیری می کند.
کف هایی که سبکتر میباشند پتانسیل لازم جهت  بار زیادتر را دارند. مصالح مرکب می توانند یه نحو قابل ملاحظه ای هزینه های نگهداری را کاهش دهند چرا که مواد تشکیل دهنده آنها در برابر خوردگی و خستگی مقاوم میباشند. در واقع، دوام مصالح مرکب نه تنها هزینه های طول عمر را افزایش میدهد و بهبود می بخشد بلکه چرخه طول عمر سازه را طولانی تر می کند. برش های کف پل که از پروفیل های شش وجهی و دوبل ذوزنقه ای تشکیل شده اند با یک نیروی چسبندگی با مقاومت بالا به یکدیگر متصل شده اند و تحت کنترل میباشند. برش های پیش ساخته به کارگاههای ساختمانی منتقل می شوند و آماده برای نصب هستند. کف پل های کامپوزیتی جایگزین کف های الواری و بتنی فرسوده می شوند و امکان نصب سریعتر و آسان تر آنهابدلیل وزن کم وجود دارد. کف پل های کامپوزیتی که حاوی FRP هستند از قطعات برآمده ای ساخته شده اند که بهم متصل شده اند یا قفل و بست شده اند. آنها بطور عرضی قرار داده شده اند و توسط تیرهای افقی حفاظت می شوند. کف های حاوی FRP از کامپوزیت های دوبل ذوزنقه ای تشکیل شده اند و به برش های شش ضلعی متصل می شوند و همین امر قفل و بست مکانیکی را سبب می شود و در نتیجه دارای سطح پیوسته گسترده میباشند. ساخت پل های مخصوص بزرگراهها با کف های مدولی حاوی FRP نیاز به شناخت کارکرد کف دارد و اینکه بار ترافیکی را چگونه تحمل می کنند. بارهای ترافیکی سبب ایجاد تنش های مکرر در کف پل هامی شوند و این امر در مدت زمان عمر خدمت سازه دیده می شود. کف پل های کامپوزیتی در طراحی مدولی میباشند و می توانند در اندازه های یکسره تولید شوند و علت آن تطابق تفکیک ناپذیر فرآوری  است و این اندازه ها می توانند بر حسب نیاز مصرف کننده به قطعات مختلف برش داده شوند. از این جهت، در ساخت کف پل های کامپوزیتی انعطاف پذیری بیشتری وجود دارد و محصولات در ابعاد مختلف بدین ترتیب عرضه می شوند. کف پل های کامپوزیتی در پل های دائمی و در پل های موجود در بزرگراهها ایالتی و در آمریکا در کانالهای زمینی و آبگذرها نیز مورد استفاده قرار می گیرند. کف پل هایی که از مصالح مرکب ساخته شده اند و در ایالات متحده آمریکا نصب شده اند پس از طی مراحل طراحی و آزمایش طبق آیین نامه آشو، قسمت ۴۴-۲۵HS جهت نصب در پل های بزرگراهها بکار گرفته شده اند آن دسته از کف پل های کامپوزیتی که توسط شرکت M/S creafevg pullrusions در ایالات پسیلوانیای آمریکا ساخته و توسعه یافته اند در مکانهای فوق نصب شده اند:
•    در نوامبر ۱۹۹۹ در ایالات اوهایو بخش مونتگومری در خیابان سالم قطعات کف پل ها که حاوی FRP بودند در ابعاد ۲/۵۱m*6/14m و مجهز به شبکه های فولادی به وزن ۳۶*۸۱ نصب شده اند.
•    در ماه مه ۱۹۹۷ در ایالات ویرجینیای غربی در بخش لوئیس بر روی پل لورل لیک قطعات کف پل که حاوی FRP بودند در ابعاد ۱/۶*۹/۴m بر روی تیرهای بالدار عریض نصب شدند.
•    در سپتامبر ۱۹۹۷ در ایالات ویرجینیای غربی بخش تایور بر روی پل ویک وایر کف های مربوطه که حاوی FRP بودند به ابعاد ۱۴/۹*۶/۶m نصب شدند.
•    در اکتبر ۱۹۹۷ در ایالات اوهایو و در شهر اگزنیا بر روی پل شانی گریک کف های حاوی FRP در ابعاد ۳۲/۷*۴۷/۳m نصب شدند.
•    در اکتبر ۱۹۹۸ در ایالات پنسیلوانیا در جاده لورل کف های مجهز به FRP در ابعاد ۰۴/۱۰*۶۶/۸m نصب شدند.
نخستین کف های مدولی مجهز به FRP در آمریکا در ایالات ویرجینیای غربی در جاده های روستایی نصب شدند. کف پل های کامپوزیتی بدون آنکه دچار خستگی عمده ای شوند قادر بوند ۲ میلیون بار را به نحو رضایت بخشی تحمل کنند. علاوه بر کف پل ها، در نصب پل لورل لیک علاوه بر استفاده از مصالح مرکب از تیرهای طولی و پایه های کناری دارای ستون های کوتاه و شمع کوبی نیز استفاده شد. کف پل از ایمنی خستگی برخوردار بود و قابلیت قابل ملاحظه جذب انرژی را نشان میداد و می توانست در مقابل خستگی مقاومت کند. نصب این کف ها در ایالات ویرجینیا نشان داد که چگونه ویژگی های کارکردی مصالح مرکبی که مجهز به پلیمر مسلح رشته ای یعنی FRP بودند جهت استفاده در پل های بزرگراهها می توانند مناسب باشند.
این امر یکی از مهمترین مرحله توسعه ساخت کف پل های مدولی به حساب می آید و از استاندارد بودن قطعات غیر پوششی خبر میدهد.
پل فیبری :
 پل کولدنیک واقع در کشور دانمارک توسط شرکت مهندسی Danish طراحی شد و رامبول در طراحی این پل از پروفیل های برآمده استفاده کرد. با داشتن m40 طول و m3 عرض امکان عبور افراد پیاده، دوچرخه و موتور سیکلت وجود داشت در حالیکه قبلاً خطر ریل آهن وجود داشت. پل به گونه ای طراحی شد که بتواند  500 بار را حمل کند و سازه بتواند عبور وسائل برف روب را که بالغ بر MT 5 وزن داشتند مرا تحمل کند. این مقاومت تحسین انگیز بوسیله کف کامپوزیتی مهیا شد که MT 12 وزن داشت. در پل هایی که کف آنها از فولاد یا بتن ساخته شده بود کف پل بطور نسبی می توانست MT 28 و حدود MT 90 وزن داشته باشد. پل مورد نظر از ارتفاع m5/18 از یک برج نگهدارنده آویخته می شد و به یک فونداسیون بتنی پیچ می شد. برج کامپوزیتی تنها Mt3 وزن داشت. کامپوزیت های فیبری که در پروفیل های برآمده بکار رفته بودند برج را آماده می کردند و سه مقطع پل در محل پل مراحل نهایی مونتاژ را می گذراندند. سبک بودن مصالح مرکب این امکان را مهیا می کرد که پل طی ۱۸ ساعت شبانه نصب گردد و اختلال در ترافیک به حداقل برسد.
سازه های پل :
 شرکت مهندسی تکتونیک E.T با مسئولیت محدود واقع در ایالات فیلادلفیای آمریکا اقدام به طراحی پل های خرپایی prestek   و پل های کابلی پیش تنیده کرده اند که از کامپوزیت های سازه ای مونتاژ شده بودند. طرح prestek ضرورتاً برای نواحی جذاب میباشد که آسیب های ساختمانی حداقل میباشد. قطعات برآمده پل های حاوی مصالح مرکب دارای خواص مکانیکی هستند که نسبت به فولاد وزن کمتری دارند. در نتیجه دهانه prestek بسهولت نصب می شود و بدون آنکه نیاز به استفاده از تجهیزات سنگین و یا کار گروهی زیادی باشد. پل های prestekبرای کاربرد در مکانهای نامتعارفی مانند پارک ملی جزیره مویی طراحی شده اند و یا در مناطقی مانند خط ساحلی که منتهی به فانوس دریایی قدیمی گلدن گیت می شوند مورد استفاده قرار می گیرند.
پروفیل های برجسته :
 در میان مجموعه محصولات کامپوزیتی، پروفیل های برجسته نظیر شبکه ها، نردبان ها، سینی های کابلی، میل های یکپارچه و سایر برش های عرضی در بسیاری از کاربردهای سازه ای درجه یک که ضد آتش نیز میباشند کاربرد گسترده ای دارند. برجسته سازی یکی از اقتصادی ترین شیوه هایی است جهت تولید پروفیل های سازه ای حاوی کامپوزیت های مسلح رشته ای مورد استفاده قرار می گیرد. دارای کاربردهای تجاری میباشد و کارایی کامپوزیت ها را افزایش میدهد و در این روش سازه از ویژگی هایی نظیر سبک بودن سازه و همچنین ضد خوردگی برخوردار میباشد، این روش در سیستم های بعضی غیر رسانا، سکوهای دریایی و بسیاری از فرآورده های جدید ابداعی کاربرد دارد. برش های عرض برجسته جایگزین مناسبی برای فولاد، الوار و آلومینیم میباشند و در کشورهای توسعه یافته این امر صورت گرفته است و بسرعت در سایر نقاط دنیا بکار گرفته می شود. برش های عرضی سازه ای در صنایع شیمیایی و در حلقه های اکتشاف چاههای نفتی بازارهای خوبی دارند. مقدار انرژی که جهت ساخت مصالح مرکب حاوی FRP در کاربردهای سازه ای مورد نیاز میباشد در مقایسه با مصالح مرسومی نظیر فولاد و آلومینیم کمتر میباشد و از طرفی مزایای اقتصادی مصالح فوق در خاتمه بیشتر میباشد. فرآورده های برجسته در بازارهای بین المللی به عنوان کالاهای ساختمانی شناخته شده اند. در پروژه میسون که به ساخت کامپوزیت های پیشرفته اختصاص دارد و از جمله برنامه های دولت هندوستان به حساب می آید، پروفیل های برجسته حاوی FRP که دارای پرداخت عالی میباشند و ضدآتش نیز هستند طبق استانداردهای بین المللی توسط شرکت m/s sucre filters prt توسعه یافته اند. کمپانی pune orders از صنایع مختلف سفارشاتی را جهت تهیه سینی های کابلی، اتصالات و لوازم اضافی دیگر دریافت کرده است. سفارش دیگری نیز جهت تهیه سینی های کابلی و لوازم نصب و سایر لوازم اضافی به M/S Dabhd pouer project داده شده است که با مشخصات فنی شرکت بین المللی M/S Bechlel  می بایست تطابق داشته باشد. پروفیل های ساخته شده تمامی ویژگی های مناسب را دارا میباشند.
جدول شماره دو خواص مکانیکی / شیمیایی برش های عرضی برجسته حاوی FRP را در مقایسه با سایر مصالح سازه ای نشان میدهد.
 خواص مکانیکی     پلی استر    وینیل استر    Pvp صلب    فولاد نرم     فولاد ضد زنگ     الوار
مقاومت کششی 
۳۸۲    401    44    340    340    80
مقاومت خمشی 
۴۶۸    508    70    380    380    12
مدول خمشی 
۲۲۴۸۹    48260    2400    196000    196000    700
ضربه ایزود 
۳۶/۱    63/1    09/0    5/1    53/5    –
چگالی    80/1    85/1    38/1    8/7    92/7    52/0
ایمنی
درجه حرارت 
۱۲۰    170    55    600    600    160
جدول شماره ۳ مزایای پولتراسیون را نشان میدهد.
از جمله مشخصه های این تکنیک قوی بودن آن میباشد. در تشریح این تکنیک باید گفت که مقاومت واحد در اثر کشش و فشردگی تقریباً ۲۰ برابر فولاد است و هنگامیکه این ویژگی ها با چگالی توأم شوند بیشتر مشخص می شوند.
ویژگی ها    تشریح    منافع    کاربردها
قوی بودن    مقاومت واحد در اثر کشش و فشردگی تقرباً ۲۰ برابر فولاد است و این بر اساس چگالی واحد است.     مقاومت انتخابی مطلوب میباشد. بطور استثنایی مقاومت ضربه ای بالا سبب کاهش پتانسیل آسیب رسانی می شود.    درفرآورده های سازه ای، در تجهیزات حفاظتی، در مخازن حفاظت شده، برج های کمکی فنک کننده در حفاظت از کف سازه ها، در خرپاها و دندها
سبک وزن بودن    چگالی قطعات فوق تقریباً ۲۰ درصد فولاد و ۶۰ درصد آلومینیم است.    کارکرد بیشتر، وزن کمتر، هزینه های حمل و نقل، نصب و جابجایی کمتر است و انرژی بهره برداری کمتری مورد نیاز است.     در فنرهای تخت اتوماتیک و سپرها، در پیاده روهای پیش ساخته و سکوها و در قطعات اتوبوس ها
مقاوم به خوردگی     تحت تاثیر مواد شیمیایی و محیط خورنده قرار نمی گیرد.     حداقل هزینه های نگهداری را داراست. از ایمنی و طول عمر طولانی مدت برخوردار است.     در نرده های ولتی کارخانه های ساخت مواد شیمیایی، در شبکه ها، در پیاده رویها، پل ها و سینی های کابلی و حائل های لوله ها

نصب الکتریکی     خواص دسی الکتریکی آن سبب مقاومت و سختی میشود.    تعداد کمتر قطعات، ایمن و غیر مغناطیسی است. قابل عایق بندی است.    در نردبان ها، در سینی ها کابلی، در قطعات شبکه کلید، در مهارهای نصب شده و تخته های پشت کار
عایقکاری حرارتی    در مقایسه با آلومینیم و فولاد این قطعات برآمده ضریب حرارتی کمتری دارند. ۲۵/۱ آلومینیم و ۶۰/۱ فولاد    کاهش عمق نصب، حذف مشکلات چگالش، کاهش انرژی بهره برداری     در قاب های دیواره ها و خرپشته ها، در درهای فشاری یخچال ها، در قاب پنجره ها و در درهای رول تابلوهای کنترل
تراکم    بسیاری از قطعات مجزا می توانند در یک پروفیل بزرگ جا شوند.    کاهش هزینه مونتاژ، کاهش سیاهی افزایش اعتبار و قابلیت اعتماد     در قفل های فنری پنجره ها، در درها کرکره ای بالارو
پایداری ابعاد    اینگونه قطعات تحت تنش ها و حرارت در مقابل تاب برداشتن، انبساط و متورم شدن شدیداً مقاومت می کنند.    تحت تنش زیاد تغییر یکل دائمی نمی یابد تولرانس پیوسته    در ضربه گیرهای فنری، در دروازه های گذرگاهها، در قطعات دستگاههای شستشو
ایمنی    قطعات برجسته ایمنی و محکم هستند. در مقابل میکرب ها و حرارت مقاوم هستند    میکرب ها مشکلاتی را برای شبکه ها فراهم می کنند. رطوبت و شرایط غیر بهداشتی نیز اینگونه عمل می کنند.    در صنایع غذایی و دارویی
اندازه    دارای یک سیستم راهنما میباشد و مجهز به ظرفیت کششی هستند که محدودیت اندازه را تحت تأثیر قرار میدهد.
شکل    راست و مستقیم هستند، دارای مقاطع عرضی دائمی و یکنواخت و احتمال وجود مقاطع منحنی نیز وجود دارد.
طول    محدودیتی ندارند
آرماتور    فایبر گلاس، فیبرآرامید، الیاف طبیعی و ترموپلاستیکی
مقاومت مکانیکی    متوسط تا زیاد، عمدتاً غیر جهت دار و همسانگرد هستند.
سختی نیروی کار    کم تا متوسط
هزینه قالب گیری    کم تا متوسط
بهای تولید    بستگی به شکل و ضخامت قطعات تولید شده دارد.
جدول شماره ۴- ویژگی های فرآورده های تحت کشش قرار گرفته در پروسه پولتراسیون.
انتقال نیروی برق :
 برج های مخصوص انتقال الکتریکی ولتاژ الکتریکی ولتاژ بالا در حال حاضر از برش های عرضی کامپوزیتی تحت کشش قرار گرفته ساخته می شوند و مراحل مونتاژ قالب و ساخت را طی می کنند که با حذف بست ها و چسب ها همراه میباشد. در مقایسه با سازه ای مشابه فولادی و مرسوم کمتر از   وزن آنها را دارا میباشند. قطعات برج های حاوی مصالح مرکب می توانند بسهولت به مناطق دور حمل شوند و توسط گروههای کوچک مونتاژ شوند و بدین ترتیب نیاز به راههای دسترسی ندارند. علاوه بر این، ویژگی عایقکاری مصالح مرکب امکان قرار دادن عایق های مقید را مهیا می سازد و بدین ترتیب اندازه سراسری برج و موانع محیطی کاهش می یابند. در محیط های ساحلی مقاومت برج های حاوی مصالح مرکب در برابر خوردگی یک مزیت عمده به حساب می آید. برج های آزمایشی که در خط ساحلی پاسفیک کالیفرنیا کار گذاشته شده اند بیش از ۳ سال است که در حال بهره برداری میباشند و بدون طاق بندی در برابرآلودگی شدید نمک مقاومت می کنند، در حالیکه سیستم فاقد عایق میباشد. برعکس، برج های فولادی گالوانیزه شده جهت رفع رسوبات نمک و جلوگیری از خوردگی نیاز دارند که به تناوب شسته شوند.
توزیع برق و روشنایی:
 قدرت مصالح مرکب و تیرهای چراغ برق بنا به دلائل محیطی و کارکردی می بایست در عمل افزایش یابند. تیرهای چوبی قدیمی در نتیجه تحلیل جنگل ها دچار کاهش کاربردی شوند. جهت حفاظت از آنها در برابر پوسیدگی و موریانه ها  می بایست از مواد شیمیایی استفاده شود که همین امر فرو نشست های محیطی را به دنبال خواهد داشت. تیرهای چراغ برق که از کامپوزیت های سبک ساخته شده اند بسهولت حمل و نصب می شوند، در مقابل خوردگی مقاوم هستند و در برابر حمله موریانه ها و پوسیدگی مقاومت می کنند و این به علت خاصیت عایق گونه آنها میباشد و اساساً جهت کاهش مرگ و میرهای ناشی از تصادف طراحی شده اند چرا که چنانچه در نزدیکی جاده ها کار گذاشته شوند امکان تصادف ممکن است وجود داشته باشد.
 
تعمیر، بهنگام سازی و میلگردها :
صفحات کامپوزیتی جهت تعمیر تیرهای بنایی، ستون ها، ساختمان ها و سایر سازه هایی که در اثر زمین لرزه و یا فرونشست زمین و یا ضربه آسیب دیده اند و ضعیف شده اند بکار می روند و معمولاً به کمک دست و بدون نیاز به استفاده از تجهیزات سنگین بالابری در جا چسبانده می شوند. چنین تعمیراتی در مقایسه با تکنیکهای قدیمی بسیار سریعتر انجام می شوند. میلگردهای کامپوزیتی در بتن های مسلح مرسوم به جای فولاد بکار می روند تا از بروز مشکلات سرطان بتن که بدلیل خوردگی داخلی آرماتور بوجود می آید جلوگیری می شود. اگرچه در ابتدا کاربرد آنها پر هزینه به نظر می رسید اما استفاده از میلگردهای کامپوزیتی توجیه شد چرا که ماهیتاً تعمیرات ساختمانی می بایست در آینده در نظر گرفته می شد که آنهم بیش از اندازه پر هزینه بنظر می رسید.
کاربرد های سازه ای مصالح مرکب – جهت گیری تکنولوژی :
  پژوهش به عمل آمده در خصوص اخذ پروانه های انحصاری بین المللی نشان میدهد که کامپوزیت ها کاربردهای گسترده ای در عرصه مهندسی عمران داشته اند. چکیده تحقیق در مورد پروانه های اخذ شده در اداره علائم جاری و پروانه های انحصاری آمریکا نشان میدهد که در یک برداشت کلی روند تکنولوژی به همین سو متمایل شده است که این روند بطور اجمالی در ادامه همین بحث مورد بررسی قرار گرفته است. پروانه شماره ۶۰۹۲۳۵۰ صادره از آمریکا متعلق به کمپانی مصالح ساختمانی مارتین مارتیا میباشد که در جولای ۲۰۰۰ در شهر رالیه واقع در ایالات کاروینیای شمالی صادره شده است، این کمپانی از مقطع سازه ای حاوی کامپوزیت مدولی جهت استفاده در سازه های حفاظتی و کف های باربر نظیر کف پل های بزرگراههای بهره برده است. این کف حاوی یک بخش مرکزی میباشد که دارای اعضای سازه ای طویل است و به شکل چند ضلعی است و ترجیحاً به شکل ذوزنقه میباشد. کف از یک پانل ساندویچی تشکیل شده است که جهت کاربرد در کف های بارج ،پوشش های دریچه های کف و سایر دیوارهای باربر مناسب میباشد. پانل های مغزی خرپا از ورقه های روکار تشکیل شده اند و لایه اولیه تو خالی سوزنی و مغزه که از لوله های متصل تشکیل شده است مثلثی، مقطعی شکل و متساوی الاضلاع میباشد، این ویژگی ها در سپتامبر ۱۹۸۰ در پروانه ساخت شماره ۴۲۲۳۰۵۳ صادره از آمریکا درجه شده است که توسط کمپانی بویینگ در شهر سیاتل آمریکا اخذ شده است. ورقه های روکار از مصالح مرکبی نظیر صفحه های چند لا تشکیل شده اند که متشکل از شمع های پیوسته میباشند. این شمع ها از الیاف محکم مناسبی ساخته شده اند که توسط  رزین  مناسب به یکدیگر متصل شده اند. طبق کاربرد معمول مصالح، لوله های مزبور می توانند هم از طریق پولتراسیون و یا به وسیله رشته ها تاب داده یا خم شوند. لوله ها نیز مانند ورقه های روکار از همان مصالح یا از مصالح مختلف دیگری می توانند ساخته شوند. محکم کردن تویزه ها با استفاده از لوله های بیشتر انجام می شود. افزون بر این، لوله ها می توانند بطور مداوم و یا بطور متناوب پر شوند و با اتصال دهنده های پیوندی هماهنگ شوند. طبق پروانه ساختمانی شماره ۴۷۸۸۲۶۹ که متعلق به شرکت WR گریس و شرکا و صادره از آمریکا میباشد و در نوامبر ۱۹۸۸ صادر شده است پوشش های جدید پلی اورتان که در کف پلی اورتانی پل ها استفاده شده اند اساساً جهت حفاظت از کف پل ها بکار می روند. پلی اورتان از دو ترکیب پلی اول با وزن کم مولکولی و رزین ارتجاعی تشکیل شده است که رویهم یک ترکیب پلی ایزوسینات را تشکیل میدهند. طبق پروانه شماره ۳۶۴۵۰۵۶ که در فوریه ۱۹۷۲ در میلان ایتالیا صادر شده است شیوه اتصال افقی پانل های عمود، در ساختمان های پیش ساخته شرح داده شده است. این نوع آوری مربوط به سازه ساختمانی میشود که در آن پانل های افقی و اعمودی در ساختمان های پیش ساخته به یکدیگر متصل می شوند و سپس جوشکاری می شوند. میله های اول و دوم پانل های عمودی از طریق تورفتگی ها به یکدیگر متصل می شوند. کابوشیکی کاشیا سیلکو شو در شهر کوبه ژاپن شرح میدهد که در سال ۱۹۹۷ پروسه پولتراسیون جهت آماده سازی میله های کامپوزیتی مسطح به الیاف به عنوان یکی از اعضاء مستحکم سازه استفاده شده است، با تحت کشش قرار دادن الیاف در یک حمام حاوی پروتوهای شعاعی و قرار دادن الیاف ها در معرض اشعه ماوراءبنفش و پلیمریزاسیون مونومر می توان کامپوزیت های مسلح به الیاف را تولید کرد. در پروانه انحصاری ابداعات که توسط آقای استنلی که ساکن ایالات ازتاریو و شهر تورنتوی کانادا میباشد آمده است که پروسه ساخت برش های عرضی حاوی فایبر گلاس تحت کشش قرار گرفته دارای مراحلی میباشد. پس از مونتاژ رج بندی و استفاده از مقاطع عرضی تیرریزی بطور کفایت تقویت موردنیاز پایانه ها به کمک پولتراسیون در مکانهایی که از قبل تعیین شده بودند صورت می گیرد و در این شرایط (i) اتصال پروسه های کششی مجاور به یکدیگر و (ii) مونتاژ یراق آلات به پروسه پولتراسیون صورت می گیرد و(iii)  در نهایت هنگام مونتاژ کردن می توان پولتراسیون را بررسی کرد. در پروانه انحصاری ابداعات که در سال ۱۹۹۶ به آقای جوزف. ای. سومراک در آمریکا تعلق داشت آمده است که شیوه تولید یک فرآورده با کمک پروسه  پولتراسیون  در فاصله ها زمانی انتخاب شده صورت می گیرد، در حالیکه فرآورده تولید شده دارای مقاطع عرضی مختلفی میباشد و خصوصاً آنکه تحت یک حرارت کنترل شده و حدیده پولتراسیون و کشش تولید می شود.
کامپوزیت به عنوان مصالح ساختمانی :
 کامپوزیت یک ماده ایده آل جهت ساخت بناهای پیش ساخته، قابل ساخته، قابل حمل و مدولی محسوب می شود و جهت ساخت پانل های روکار یا پانل نماها بکار می رود و می توانند به شکل سنگ یا سفت کاری درآیند. صفحات بام نیمه شفاف در رنگهای مختلف مهیا شده اند و پروفیل ها نیز می توانند نیازهای ساختمانی را از نظر تجاری و معرفی را مرتفع سازند. در کاربردهای داخلی، کامپوزیت ها در ساخت محفظه های دوش ها و سینی ها، سینی ها، ظرفشویی ها، ناوه ها، و محفظه ها مورد استفاده قرار می گیرند. کامپوزیت های ریخته گری جهت تولید واحدهای توخالی، بلندی های شکو و حوضچه ها مورد استفاده قرار می گیرند. شبیه سازی واقعی مرمر در رنگهای مختلف، سنگ سلیمانی و گرانیت با استفاده از کامپوزیت های ریخته گری و استفاده از رزین ها، فیلرها و کاربرد تکنولوژیهای مناسب و خاص امکان پذیر میباشد. در دسترس بودن کامپوزیت های حاوی فضل که در برابر آتش مقاوم میباشند امکان بکارگیری تکنیکهای ساختمانی مؤثر را که به مراتب ایمن تر و جدیدتر میباشند را فراهم کرده است. با افزایش جمعیت و بالا رفتن هزینه های مصالح ساختمانی و نیروی کار در واقع کاربرد کامپوزیت در امور ساختمانی راهکاری ارزان  قیمت محسوب می شود، افزایش رشد ۱۰ تا ۱۱ درصدی کاربرد کامپوزیت ها در ساختمان ها و امور ساختمانی در سال ۲۰۰۰ میلادی دیده شده است. همین مسئله اولویت کامپوزیت ها و کاربرد آنها را به جای مصالح سنتی قدیمی نشان میدهد، مصالح مرسوم قدیمی پیش از این در درها، پنجره ها، قاب سازی، مبلمان و سایر لوازم داخل منازل بکار می رفتند. قطعات ساخته شده از مصالح کامپوزیتی کاربردهای گسترده ای در حائل های قالب بندی و بخصوص در سازه های معماری و زیبایی بناها دارند، همچنین در تابلوها کاربرد دارند. با توجه به مزایایی نظیر طول عمر طولانی و هزینه کم نگهداری و قابلیت کار آنان و ضد حریق بودن انها کاربرد کامپوزیت ها گسترده می شود. عواملی کلیدی که کاربرد کامپوزیت ها را محدود می کند از جمله هزینه های اولیه مصالح خام و پروسه های قالب گیری سنتی میباشند. متخصصان طراحی و صنایع معتقدند با پذیرفتن تکنولوژی های پیشرفته و رعایت استانداردها این مشکلات بسهولت برطرف می شوند…