در دنیای امروزه، ساختمان سازی با پیشرفت قابل توجهی رو به رو بوده است. انسانها با پیشرفت رو به جلو نیازهای جدید و متنوعی را کشف میکنند. در ساختمان سازی برای افزایش استحکام و مقاومت به ابزارهای متفاوتی نیاز پیدا میکنید، یکی از مهمترین نقشها مربوط به میلگرد است. برای اینکه سازه شما از استحکام بالایی برخوردار باشد، استفاده از میلگرد الزامی است. جالب است بدانید که بتن به تنهایی برای افزایش استحکام، کاربردی ندارد و باید حتما به همراه میلگرد استفاده شود، در غیر اینصورت استفاده از بتن پیشنهاد نمیشود. از میلگرد و دیگر مقاطع فولادی در بتن (با روشهای متعدد) استفاده میشود تا مقاومت سازه بتنی افزایش پیدا کند.
میلگرد چیست؟
همه ما نام میلگرد را شنیدهایم و کم و بیش اطلاعاتی در مورد آن داریم، برای مثال میدانیم که یکی از مصالح به کار رفته در سازهها است و با افزایش قیمت آن هزینه ساخت و ساز نیز افزایش پیدا میکند. امروزه میلگردها از کف ساختمان گرفته تا ستونها و... مورد استفاده قرار میگیرند. اما به راستی چرا میلگردها این همه اهمیت دارند و چگونه از ما محافظت میکنند؟برای اینکه بدانیم نقش میلگرد در بتن چیست ابتدا باید میلگرد را بشناسیم. میلگرد نوعی میله فولادی است که در سایزهای متفاوتی ساخته میشود و برای بتنریزی مورد استفاده قرار میگیرد.
در اکثر سازههای ساخت دست بشر از بتن به منظور استحکام بنا استفاده میشود. تمام افراد بتن را به عنوان یکی از قویترین مصالح با مقاومتی بالا در برابر نیروهای فشاری میشناسند، این ماده به قدری قوی است که برای شکستن آن نیروی بسیار زیادی نیاز است. در کنار این قدرت باورنکردنی، بتن دارای یک نقطه ضعف بزرگ است! بتن در برابر نیروهای کششی و چرخشی، مقاومت آنچنانی وجود ندارد. به دلیل این نقطه ضعف، پای میلگرد در ساختمان سازی به میان آمد. البته توجه داشته باشید که قیمت میلگرد گالوانیزه از نوع اپوکسی بیشتر است.
استفاده از میلگرد در بتن باعث میشود سازه شما در برابر نیروی کششی مقاومت بالاتری پیدا کند. به طور کلی میلگرد وظیفه تقویت بتن را برعهده دارد. دلایل زیادی وجود دارد که مهندسان عمران به دنبال افزایش مقاومت کششی سازه هستند. مهمترین دلیل افزایش مقاومت کششی، محافظت از سازه در برابر زلزله است؛ در زمان وقوع زلزله، استفاده از میلگرد در بتن، جلوی ترک و شکستگی را خواهد گرفت. میلگرد همانند محافظ یک سازه عمل کرده و وظیفه مراقبت و ایجاد امینت برای ساکنین را بر عهده دارد.
تاریخچه استفاده از میلگرد در سازه ها
اولین بار در سال **** میلادی آقای جوزف لوئیس تصمیم گرفت در زمان ساخت سازه از میله فولادی استفاده کند. پس از این اقدام وی مشاهده کرد که استفاده از این میلهها باعث بهبود مقاومت در سازه شده است. پس از این تغییر نیروی کششی و مقاومت سازه تا حد زیادی افزایش پیدا کرد.
پس از این تست موفق، استفاده از میله فولادی در ساخت و ساز رونق پیدا کرد به گونهای که شرکتهای ساختمانی مختلف نیز این روش را پیاده سازی کردند. با این وجود هنوز استاندارد خاصی برای تولید میلههای فولادی (که امروزه آنها را با نام میلگرد میشناسیم) تعریف نشده بود. تا سال **** میلگردها بدون هیچ گونه استانداردی تولید میشدند، در این سال آقای تادئوس هیات (Thaddeus Hyatt) اولین استاندارد تولید میلگرد فولادی را ارائه داد.
محبوبیت این روش از سال **** میلادی شروع شد؛ به طوری که تا دهه **** بیشتر تولیدکنندههای مصالح ساختمانی به تولید میلگرد دست زدند. از طرف دیگر مهندسان عمران و شرکتهای ساخت خانه برای تقویت بتن در سازههای خود از میلگردها استفاده کردند. در این میان روش تولید میلگرد نیز پیشرفت زیادی را حاصل شد به گونهای که در نهایت بهترین میلگرد برای تقویت بتنها مورد استفاده قرار بگیرد.
نقش میلگرد در بتن
هدف از استفاده میلگرد در بتن، افزایش قدرت و تقویت مصالح است. میلگردها با ترکیب آلیاژهای مختلف برای کاربردهای متنوع تولید میشوند. میلگردهای آجدار یکی از معمول ترین انواع میلگرد هستند. وجود آج روی میلگرد کمک میکند این مقطع با استحکام بیشتری درون بتن قرار بگیرد، در نتیجه احتمال آسیب و شکستگی در سازه تا حد زیادی کاهش پیدا میکند. با توجه به این تعاریف میبینیم که میلگرد نقشی بسیار مهم در بتن ایفا میکند.
همانطور که در ابتدا نیز اشاره کردیم، بتن بسیار محکم است اما اگر بر مرکز بتن فشار بالایی وارد شود، این ماده به راحتی دچار ترک و شکستگی میشود. برای اینکه بهتر این موضوع را متوجه بشوید، یک تیر بتنی را به عنوان اسکلت بتنی سازه تصور کنید. این تیر تنها در دو طرف توسط ستون پوشش داده شده است و قسمت وسط تیر، توسط هیچ ستونی پشتیبانی نمیشود.
حال تصور کنید که نیرویی خارجی به وسط این تیر فشار وارد میکند، فشار وارده به راحتی منجر به نصف شدن تیر خواهد شد. برای اینکه از این اتفاق جلوگیری کنیم، تیر بتنی خود را با میلگردهای آجدار مسلح میکنیم! زمانی که این تیر بتنی به خوبی محافظت شده باشد با اولین فشار وارده دچار آسیب و شکستگی نخواهد شد. این روش جلوی شکستگی بتن را میگیرد چرا که میلگرد، فشار وارد شده بر سازه را دریافت و بدون آسیب رساندن به بتن آن را خنثی میکند.
کاربرد انواع میلگرد
نوع میلگردها یکی از عوامل اصلی تعیین نقش در زمان استفاده را برعهده دارد. در این قسمت سعی داریم انواع میلگرد و کاربرد آنها را با هم بررسی کنیم. با توجه به شکل ظاهر، میلگرد را میتوان به سه دسته تقسیم کرد:
میلگرد ساده
میلگرد آجدار
میلگرد آجدار پیچیده یا کلاف
هر یک از انواع میلگرد، دارای نقاط مثبت و منفی خاص خود هستند. میلگردهایی که برای بتن ریزی استفاده میشود بیشتر از نوع آجدار است چراکه این میلگردها خاصیت خمش و شکسته شدن بهتری نسبت به میلگردهای ساده دارند. از طرف دیگر بتن ریزی روی میلگردهای آجدار با استحکام بیشتری انجام میشود.
انواع میلگرد آجدار
میلگردهای آجدار یکی از پراستفادهترین انواع میلگرد فولادی در صنعت هستند. ظاهر این میلگردها همانند اسمشان آجدار و زبر است به گونهای که شما برای استفاده از این مقاطع در بتنریزی به هیچ مشکلی برخورد نکنید. آجهای موجود روی این محصولات باعث شده در زمان بتنریزی، اتصال به خوبی بین میلگرد و بتن ایجاد شود. اتصال محکم احتمال جدا شدن قطعات را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد.
میلگردهای نوع آجدار در سایز 6 تا 50 میلیمتری در کارخانههای مختلفی در سراسر ایران تولید میشوند. به طور کلی میتوان این میلگردها را در نوع آجدار ترمومکانیکی (TMT) و با مقاومت بالا (HSD) در بازار مشاهده کرد. اطلاع دقیق از ویژگی میلگردهای مختلف به شناخت بهتر این مقاطع و استفاده درست از آنها کمک میکند.
انواع میلگرد ساده
اولین نوع میلگردی که میخواهیم به شما معرفی کنیم، میلگرد ساده نام دارد. این میلگردها از نظر ظاهری دارای سطحی صاف و یکنواخت هستند. این نوع میلگرد را در ابعاد مختلف بین 6 تا 50 میلیمتر تولید میکنند که هر یک از این ابعاد برای محل خاصی مورد استفاده قرار میگیرند. از جمله کاربردهای میلگرد ساده میتوان به ساخت درز انقباض در انواع اتوبان و فرودگاه اشاره کرد.
وظیفه درز انقباض جلوگیری از جمع شدگی و ترک در بتن است. در زمان اجرا از درز انقباض بین فواصل مشخص بتن استفاده میشود تا امکان ترک خوردگی به حداقل برسد. میلگردهای صاف به راحتی خم و بدون صدمه زدن به کل ساختار میلگرد برش داده میشوند. برای ساختمانهای سنگین و سازههایی مثل پل، استفاده از میلگرد صاف به هیچ عنوان توصیه نمیشود. زیرا اتصال محکمی بین بتن و میلگرد ایجاد نشده و احتمال جدایی میلگرد از بتن به دلیل فشار بالا وجود دارد.
میلگردهای آجدار ترمومکانیکی TMT
میلگردهای آجدار ترمومکانیکی (TMT) میلگردهایی هستند که در دمایی بالا تولید شده و دارای استحکام بالایی هستند. زمانی که در بتن ریزی از این نوع میلگرد استفاده شود، زیرساخت سازه از استحکام و مقاومت بالایی برخوردار خواهد بود. از ویژگی این نوع میلگرد میتوان به استحکام بسیار بالا، انعطافپذیری، جوش پذیری و خمش پذیری اشاره کرد. این میلگردها با استفاده از بهترین استانداردهای بینالمللی تولید میشوند. خاصیت ضد زنگ، ضد زلزله و مقاومت در برابر دمای بالا از دیگر ویژگیهای این میلگردها هستند.
میلگردهای آجدار مقاومت بالا HSD
میلگردهای آجدار با مقاومت بالا با نام میلگرد HSD نیز شناخته میشوند. در سطح این نوع میلگرد آجهایی مارپیچ و پیچیده قابل مشاهده است. استفاده اصلی این میلگردها در انواع بتن است. میلگردهای HSD را میتوان در سایز 4 تا 50 میلیمتر تهیه کرد. از جمله مهم ترین ویژگی این میلگردها میتوان به درصد کربن پایین، انعطاف پذیری و جوش پذیری بالا اشاره کرد.
زمانی که میلگرد HSD را در بتن استفاده میکنید، شاهد خاصیت خمشی بالا خواهید بود. این خاصیت خمشی به استفاده آسان از میلگرد آجدار مقاومت بالا کمک میکند. خاصیت جوش پذیری صد درصدی از دیگر ویژگیهای قابل ذکر در میلگردهای مقاومت بالا است. بیشترین مکان استفاده میلگردهای HSD، پلها، ساختمانهای صنعتی، سازههای تجاری و به کل هر نوع سازهای است.
انواع میلگرد از نظر مقاومت
انواع میلگردهای فولادی را میتوان به 6 دسته تقسیم کرد:
میلگرد فولاد کربن را با نام میلگرد نوار سیاه نیز میتوانید خریداری کنید. این نوع میلگرد در دسته متدالترین انواع میلگرد قرار دارد. این میلگردها مقاومت بالایی در برابر رطوبت و زنگ زدگی ندارند به همین دلیل استفاده از آنها در آب و هوای مرطوب به هیچ عنوان مناسب نیست.
زمانی که روی میلگرد، فولاد کربن را با اپوکسی بپوشانند، میلگرد اپوکسی تولید میشود. این عمل باعث افزایش مقاومت در برابر زنگ زدگی به میزان 70-**** برابر میشود. توجه داشته باشید که پوشش اپوکسی روی این میلگردها نازک بوده و درصورتی که خش بردارد یا آسیب ببیند، ویژگی زنگ زدگی دچار مشکل خواهد شد.
نوع بعدی میلگردهایی که میخواهیم با هم بررسی کنیم، میلگردهای گالوانیزه هستند. این میلگردها نسبت به نوع فولاد کربن، تنها 40 برابر مقاومتر هستند. نکتهای که این میلگردها را به یکی از بهترینها تبدیل کرده است، مقاومت بالای پوشش گالوانیزه در برابر آسیب دیدگی است. این موضوع میلگرد گالوانیزه را نسبت به میلگرد اپوکسی در رده بالاتری قرار میدهد.
میلگردهای کامپوزیتی GFRP شباهت زیادی به فیبر کربن دارند به همین دلیل در زمان استفاده ما مشکلاتی از قبیل خم شدن مواجه نخواهید شد. میلگرد GFRP برای تقویت بتن بسیار مناسب بوده و دارای قابلیت ضد زنگ بالایی است. این محصول از نظر وزن بسیار سبک است. قیمت میلگردهای کامپوزیت از نوع اپوکسی بیشتر است.
آخرین نوع میلگردی که میخواهیم به شما معرفی کنیم، میلگرد فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل است. قیمت میلگرد استنلس استیل به دلیل کیفیت بالا از دیگر انواع میلگرد موجود در بازار بالاتر است. این میلگردها **** برابر میلگرد سیاه، مقاومت داشته و بهترین تقویت کننده برای بتن ریزی سازه محسوب میشوند. میلگرد استنلس استیل در زمان استفاده به راحتی خم میشود که یکی دیگر از ویژگیهای مثبت آن است.
میلگرد اروپایی نوعی از میلگرد است که با استفاده از آلیاژ منگنز تولید میشود. استفاده از میلگردهای اروپایی برای ساخت و ساز در مناطق زلزله خیز و مکانهایی که ساختار یکپارچه دارند، پیشنهاد نمیشود.
فرق آرماتور با میلگرد چیست؟
آرماتور را میتوان به عنوان سازه تغییر شکل یافته میلگرد، نیز معرفی کرد. یکی دیگر از راههای تعریف آرماتور به این صورت است که وقتی میلگرد دچار تغییرات شود و پس از آن برای بتن ریزی، مورد استفاده قرار گیرد به آن آرماتور میگویند. برای ساخت آرماتور در سازه، میلگردهای آجدار را با چندین روش استاندارد به یکدیگر متصل کرده و جوش میزنند؛ سازه اسکلتی بدست آمده، آرماتور نام دارد. به پروسه ساخت و تولید آرماتورها، آرماتوربندی میگویند. پس از آرماتوربندی، بتن ریزی روی میلگردها انجام میشود. بتن ریزی روی آرماتور نسبت به حالت عادی چندین برابر مستحکمتر و مقاومتر است.