میلگرد به عنوان عنصر اصلی در صنعت ساختمان‌سازی مشاهده می‌شود. شاید جالب به نظر برسد که اگر چه بتن‌ها به عنوان عامل استحکام در یک سازه شناخته شده‌اند، اما این آرماتور یا میلگردها هستند که در هنگام زلزله از ما محافظت می‌کنند.

برای اولین بار در سال ۱۸۰۰ بود که جوزف لوئیس دریافت که افزودن میلگرد به بتن می‌تواند خواص کششی ضعیف آن را جبران کرده و در نهایت منجر به ایجاد سازه‌هایی شود که هم در برابر نیروهای کششی و هم در برابر نیروهای فشاری مقاومت بالایی داشته باشند. سال‌ها پس از این کشف و استفاده از میلگرد در ساخت سازه‌ها، سیستمی برای تولید استاندارد میلگردها ایجاد شد.

همان‌طور که می‌دانید بتن مقاومت فشاری بسیار بالایی دارد و برای خرد کردن آن به نیروی فشاری بسیار قوی نیاز است، اما بتن بدون حضور میلگرد دارای یک نقطه ضعف بزرگ است و آن خواص کششی پایین بتن است. این محصول باعث مقاوم شدن بتن در برابر نیروهای کششی و چرخشی شده و در زمان اعمال نیروهای کششی به بتن، مانع ترک خوردن و شکستن می‌شود. امروزه در تمام پروژه‌های ساخت و ساز از میلگرد برای تقویت بتن استفاده می‌شود. این محصول از جنس فولاد ساخته شده و بر اساس ظاهر، نوع و سایز به انواع مختلفی تقسیم می‌شود.

میلگرد باعث مقاوم شدن بتن در برابر نیروهای کششی و چرخشی شده و در زمان اعمال نیروهای کششی به بتن، مانع ترک خوردن و شکستن می‌شود. امروزه در تمام پروژه‌های ساخت و ساز از این نوع فولاد برای تقویت بتن استفاده می‌شود. این محصول از جنس فولاد ساخته شده و بر اساس ظاهر، نوع و سایز به انواع مختلفی تقسیم می‌شود.

میلگرد چیست و چه کاربردهایی دارد؟

بدون کشف و استفاده از میلگرد در صنعت ساختمان‌سازی، بشر نمی‌توانست به تکنولوژی ساخت آسمان‌خراش‌ها و برج‌های مرتفع دست یابد. به علت حجم زیاد استفاده از این محصول در صنعت ساخت و ساز، قیمت میلگرد در بازار به صورت مستقیم بر قیمت مسکن تاثیرگذار است. همان‌طور که گفته شد، از این محصول فولادی برای تامین مقاومت کششی بتن و در نتیجه مقاوم‌سازی ساختمان استفاده می‌شود. ضریب انبساط دمایی بتن و فولاد به یکدیگر نزدیک است. این وجه مشترک باعث می‌شود هنگام تغییرات دمایی، در ساختار بتن تنش‌های اضافی درونی ایجاد نشود و لغزشی بین فولاد و بتن صورت نگیرد.

استفاده از بتن آرمه یا مسلح در ساخت و ساز باعث ایمنی و طول عمر بیشتر سازه و همچنین آسیب کمتر به بنا هنگام زلزله می‌شود؛ بتن مسلح شده با میلگرد، علاوه بر شرایطی که ایجاد تنش کششی یا چرخشی می‌کنند، در شرایط نامساعدی مانند آتش‌سوزی نیز به خوبی عمل کرده و استحکام سازه را حفظ می‌کند. زیرا پوشش بتنی روی میلگردها با تحمل دمایی بالایی که دارد، از اثر مستقیم آتش‌سوزی بر میلگردها جلوگیری می‌کند.

تا جایی که مشاهده شده در آتش‌سوزی‌های با شدت متوسط،‌ سازه‌های بتن مسلح تنها دچار خسارت‌های سطحی شده و به مقاومت و ظرفیت باربری آن‌ها خللی وارد نمی‌شود. علاوه بر آن می‌توان گفت که عمده‌ترین کاربرد آن، در صنعت ساختمان‌سازی است، اما این کاربرد تنها به ستون‌ها ختم نمی‌شود. بلکه تقریبا تمام قسمت‌های یک ساختمان از مزایای حضور میلگرد بهره‌مند می‌شوند. در ادامه به شرح کاربردهای میلگرد در قسمت‌های مختلف ساختمان می‌پردازیم.

• میلگرد راستا: این محصول برای ایجاد مقاومت کششی در بتن استفاده شونده در فونداسیون ساختمان، کاربرد دارد.
• سنجاقی: استفاده از این محصول در خاموت، باعث افزایش نیروی برشی آن می‌شود؛ همچنین استفاده از سنجاقی بین مقاطع طولی و خاموت، اتصالات را محکم می‌کند.
• خاموت: از خاموت جهت جلوگیری از بیرون زدگی مقاطع طولی بر اثر کمانش استفاده می‌شود؛ همچنین استفاده از خاموت به تحمل نیروهای برشی و جلوگیری از افزایش ترک در ستون‌ها کمک می‌کند.
• خرک: از این محصول برای بتن‌ریزی کف سازه‌ها و فونداسیون، به صورت دو شبکه متوالی افقی در داخل قالب استفاده می‌شود.
• رکابی: در بتن‌ریزی دیوار، برای نگه داشتن مقاطع طولی و عمودی از نوعی چیدمان میلگرد موسوم به رکابی استفاده می‌شود.

ادکا: این محصول تحمل نیروهای برشی و لنگرهای منفی در تکیه‌گاه‌های تیر یکسره را میسر می‌سازد. در واقع قسمت زیرین میلگرد ادکا، وظیفه تحمل نیروی کشش ایجاد شده از خمش و قسمت مایل آن، وظیفه تحمل نیروی کشش ناشی از برش را دارد.

میلگردها بر اساس ضخامت چه انواعی دارند؟

میلگرد را می‌توان بر اساس آنالیز شیمیایی و مکانیکی، استانداردهای مختلف، محل کاربرد آن در صنعت و ضخامت بیان کرد. در این بخش به بررسی دسته‌بندی انواع میلگرد بر اساس ضخامت آن‌ها می‌پردازیم.
میلگردها با توجه به ضخامت به صورت کلاف یا بندیل بسته‌بندی می‌شوند. میلگردهای ساده با ضخامت ۵/۵ و ۶/۵ میلی‌متر به صورت توپی یا کلاف بسته‌بندی می‌شوند. سایز هشت و ۱۰ هم به صورت شاخه‌های ۱۲ متری و هم به صورت کلاف قابل بسته‌بندی هستند. میلگردهای با سایز بالای ۱۲ میلی‌متری نیز تنها به صورت شاخه‌‎های ۱۲ متری بندیل و حمل می‌شوند. به شاخه‌های زیر ۱۲ متری، میلگرد نرمال گفته می‌شود. با توجه به کاربرد، اینو نوع می‌تواند سایزهای مختلف و طولی بین ۱ تا ۱۱/۹ متر داشته باشد. این محصول در سایزهای پایین هشت، ۱۰ و ۱۲برای ساخت انواع خاموت استفاده می‌شود و در سایزهای بالا ۲۰، ۲۲ و ۲۵ جهت ساخت بولت و تیرچه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پارامترهای محاسباتی مربوط به میلگرد

سه مشخصه محاسباتی مهم برای استفاده و نصب میلگرد وجود دارد که مقاومت تسلیم، اسپیسر (همان فضاساز) و مقاومت کششی میلگرد را شامل می‌شود. مقاومت تسلیم یکی از عوامل تعیین‌کننده مقاومت میلگرد به هنگام استفاده است که در واقع میزان تنش اعمال شده بر میلگرد که با تغییر طول و بدون تغییر میزان نیروی وارده همراه است، می‌باشد. اسپیسر (spacer) یک قطعه کمکی است که عموما از جنس بتن، فلز، چوب یا پلاستیک ساخته می‌شود و با قرارگیری بین میلگرد و بتن یا بین میلگردها، وظیفه کنترل جابه‌جایی آرماتور و جلوگیری از تخریب آن را بر عهده دارد؛ پس جنسی که دارد برای استفاده حین بتن‌ریزی مهم است. مورد آخر یا همان حداکثر مقاومت کششی که تنش نیز گفته می‌شود، برای میلگرد مهم است چون اندازه آن، تقسیم حداکثر میزان بار یا نیروی وارده شده بر میزان سطح مقطع میلگرد را نشان می‌دهد.

انواع استاندارد میلگرد

استانداردهای مختلفی برای تولید و استفاده از میلگردهای فولادی تنظیم شده است که استاندارد ASTM را می‌توان به عنوان معتبر‌ترین و پرکاربردترین آن‌ها شمرد. در این بخش به معرفی انواع استانداردهای میلگرد و مشخصات آن‌ها خواهیم پرداخت. هر کارخانه‌ای جهت حفظ کیفیت بالای محصولات و قیمت تمام شده پایین، نیازمند فرآیند تولید با آخرین تکنولوژی‌ها و رعایت استانداردها است. استانداردهایی که به شرح اصول تولید و ویژگی‌های نهایی میلگردها پرداخته‌اند، شامل موارد زیر هستند:

• ASTMانجمن مواد و آزمون آمریکا که آیین‌نامه (ACI (318-14 مربوط به این شرکت است.
• JISژاپن که استاندارد JIS G3112 را برای میلگردهای مورد استفاده در بتن اعلام کرده است.
• DINآلمان که استاندارد DIN 488 را برای میلگردهای به کار رفته در بتن مسلح ایجاد کرده است.
• ISO، سازمان بین‌المللی استاندارد که ISO 6935 را برای میلگردهای فولادی تحریر کرده است.
  علاوه بر موارد بالا، استانداردهای بریتانیا، کانادا، آمریکا و استرالیا نیز مرجعی برای روند تولید میلگرد فولادی هستند. برای مثال شرکت ذوب آهن اصفهان به عنوان پیشگام در صنعت فولاد از استاندارد روسی برای تولید میلگرد استفاده می‌کند. در این استاندارد میلگردها به چهار نوع زیر تقسیم می‌شوند:
• میلگرد A1: این نوع میلگرد در صنعت با نام میلگرد نرم نیز شناخته شده است. در ظاهر میلگرد نرم هیچ گونه آجی وجود ندارد. به دلیل وجود درصدهای بسیار کم کربن در ترکیب شیمیایی این نوع میلگرد، قابلیت شکل‌پذیری بالایی داشته و در خم‌کاری و بازخم از آن استفاده می‌شود.
• میلگرد A2: این نوع میلگرد در طول بدنه دارای آج‌های یکنواخت و هم‌جهت است و با نام‌های میلگرد نیمه‌ترد و میلگرد آج‌دار مارپیچ نیز شناخته شده است. ایجاد آج روی میلگرد برای ایجاد چسبندگی بهتر و بیشتر میان مقطع میلگرد و بتن انجام می‌شود. میلگرد A2 کاربرد زیادی در خاموت‌کاری دارد.
• میلگرد A3: این نوع میلگرد نیمه سخت بوده و در طول بدنه دارای آج‌هایی به شکل جناق است، به همین دلیل به میلگرد جناقی نیز معروف بوده و دارای قابلیت شکل‌پذیری پایین‌تری نسبت به موارد قبلی است.
• میلگرد A4: آج‌ها در این نوع مانند مورد قبلی هستند، با این تفاوت که در خلاف جهت یکدیگر قرار گرفته‌اند. میلگرد A4 با نام میلگرد مرکب نیز شناخته شده است و بسیار سخت بوده و نسبت به انواع قبلی قیمت بالاتری دارند. این محصول در کارهای سازه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از نظر نوع، میلگردها به شش نوع زیر تقسیم‌بندی می‌شوند که هر کدام از آن‌ها نقاط قوت و ضعف و مشخصات مخصوصی دارند:

• میلگرد اروپایی: این نوع قیمت مناسبی دارد، اما قابلیت خم شدن و یا شکل‌پذیری کمی دارد.
• فولاد کربن: میلگرد فولاد کربن یا سیاه در برابر خوردگی و زنگ زدن مقاومت بالایی ندارد.
• گالوانیزه: این نوع دارای روکش گالوانیزه بوده و در برابر خوردگی و اکسید شدن بسیار مقاوم است.
• روکش اپوکسی: میلگرد با روکش اپوکسی همان میلگرد فولاد کربن است که با اعمال پوشش روی سطح آن در برابر خوردگی مقاوم شده است.
• فایبرگلاس: این نوع به عنوان تقویت‌کننده بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد و وزن بسیار سبکی دارد. میلگرد فایبر گلاس قابلیت خم شدن ندارد اما در برابر خوردگی مقاوم است.
• فولاد استنلس: این نوع گران‌ترین تقویت‌کننده موجود در بازار محسوب می‌شود و به علت خاصیت ضدخوردگی بالای آن تنها در موارد خاص کاربرد دارد.

شرایط صحیح نگهداری از میلگرد

رعایت کامل شرایط نگهداری صحیح میلگرد بسیار مهم است. زیرا میلگرد باید با همان خواص مکانیکی و شیمیایی استانداردی که تولید شده است، در بتن مورد استفاده قرار بگیرد؛ در غیر این صورت، شرایط نامناسب نگهداری می‌تواند به راحتی خواص آن‌ را تغییر دهد. در نتیجه بتن مسلح شده کارایی پیش‌بینی شده را نداشته و میزان تحمل بار ساختمان را دچار مشکل خواهد کرد.

میلگردهای فلزی رطوبت محیط را جذب کرده و اکسید می‌شوند. کمتر شدن قطر موثر نوع فولادی آن می‌تواند باعث کاهش مقاومت سازه‌ بتنی شود. بنابراین نیاز است میلگردها در محلی خشک و سرپوشیده و بدون رطوبت و خاک نگهداری شوند. همچنین لازم است قبل از مصرف، از طریق برس زدن و یا دیگر روش‌های مکانیکی، سطح فلز از آلودگی و اکسیدها پاک شود. این کار به ایجاد چسبندگی میان بتن و میلگرد کمک می‌کند.

جهت جلوگیری از نفوذ رطوبت زمین به میلگرد، آن‌ها را در ارتفاع مناسبی از زمین قرار می‌دهند. آن‌هایی که در انبار نگهداری می‌شوند باید بر اساس قطر و طول، جداسازی شوند. این کار موجب تسریع در کارها می‌شود. همچنین قبل از بتن‌ریزی لازم است که با آب‌پاشی، دمای میلگردها را کاهش داد. استفاده از این محصولات تنها زمانی مجاز است که توسط آزمایش‌های دقیق، از استاندارد بودن خواص مکانیکی و شیمیایی آن‌ها اطمینان حاصل شود.

جمع‌بندی

با توجه به مطالب عنوان شده می‌بینیم، میلگرد محصول فولادی پرکاربردی است که عمده استفاده آن در صنعت ساختمان‌سازی است و برای ایجاد مقاومت کششی در ساختمان، استفاده از میلگردها ضروری است. در واقع می‌توان گفت که بتن در کنار میلگرد به استحکام مورد نظر می‌رسد. میلگرد بر اساس ظاهر و استانداردها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که در این مقاله به بررسی هر نوع و کاربرد آن‌ها پرداخته شد.