میلگرد

میلگرد؛ مبدا انقلاب در صنعت ساخت و ساز

میلگرد و ابداع آن موجب تغییرات گسترده ای در صنعت ساخت و ساز و بخش های مختلف شده است. یکی از علت ها افزایش تقاضا برای ساخت مسکن می باشد. تغییر در ظاهر و ارتفاع ساختمان ها نیز دلیل دیگری برای استفاده از میلگرد در صنعت ساختمان سازی شده است.

از طرف دیگر ابداع میلگرد و استفاده از آن، موجب افزایش طول عمر سازه های مختلف شده است. استفاده از این متریال محدود به خانه و آپارتمان های مختلف (مسکونی، تجاری، اداری و…) نمی‌ شود. در ساخت انواع پل، ورزشگاه ، سد و… کاربرد فراوانی دارد. بنابراین ابتدا باید با انواع میلگرد آشنا شویم.

تاریخچه تولید این متریال نوین

تاریخچه دقیق تولید میلگرد مشخص نیست. اولین بار برای ساخت برج کج نوینسک در روسیه از میله چدنی استفاده کردند. البته تا به حال دچار خوردگی و اکسید نشده است. تاریخ ابداع و استفاده از این متریال در ساخت و ساز به طور دقیق مشخص نیست. برخی مورخان فرانسوا کوتیه فرانسوی در قرن 18 میلادی را مخترع میله از جنس بتن می ‌دانند.

برخی جوزف مونیر و بعضی دیگر جوزف لوئیس لامبوت در فرانسه را مخترع این متریال مهم می دانند. مسلما ابداع آن به کشور فرانسه و قرن 18 میلادی برمی گردد. فردی که این اختراع مهم را به نام خود ثبت کرد جوزف ماینر فرانسوی بود.

طولی نکشید که به عنوان یکی از مصالح مهم در صنعت ساخت و ساز در سطح اروپا و آمریکا شناخته شد. ابتدا استاندارد های مشخصی برای ساخت آن وجود نداشت.

تادئوس هایت اولین استاندارد ها را در مورد ساخت میلگرد تعیین کرد و با نام خود به ثبت رساند. امروزه به یکی از مصالح اصلی و هویت هر نوع سازه، در صنعت ساخت و ساز بدل شده است. به نحوی که تغییر در قیمت میلگرد در کل ساختمان، هزینه های کوتاه مدت، بلندمدت و… تاثیر افزایشی خواهد داشت.

تعریف و تاثیر آن در سازه ها

میلگرد (Rebar) با علامت اختصاری Reinforcement bar شناخته می شود. یک نوع پروفیل فولادی توپر است که سطح مقطع آن به شکل دایره ساخته می شود. در تولید آن از آلیاژ های مختلفی استفاده می کنند. همچنین در ضخامت و سایز های متنوع، برای بخش های مختلف طراحی و تولید می‌ کنند.

البته دسته بندی های متعددی به لحاظ ظاهر و کاربرد برای آن وجود دارد. انواع میلگرد را بر اساس استاندارد های رایج در دنیا گروه بندی می شوند. این استاندارد ها با علامت اختصاری مشخص می ‌شوند. البته باید یادآور شویم که برخی کشور ها، استاندارد های ویژه و مختص به خود را دارند. استاندارد های روسیه، آمریکا، ژاپن، آلمان و… را می توان نام برد. در ایران برای ساخت برخی مجتمع های فولادی، از استاندارد های روسی استفاده می کنند.

اهمیت ترکیب بتن و میلگرد

در تمام سازه های عمرانی مانند پروژه ‌های کوچک و بزرگ که بتن متریال اصلی است، میلگرد نیز جزو جدایی ناپذیر آن محسوب می‌شود. این متریال از مراحل ابتدایی‌ ساخت، مانند مرحله فونداسیون تا مرحله آخر حضور دارد. مهندسین سازه نیز به طور مدام، در حال بالا بردن کیفیت بتن و فولاد برای ساخت سازه های مقاوم تر هستند.

در واقع این دو متریال در ساخت سازه های مختلف مکمل یکدیگر هستند. بتن مقاومت کششی پایین خود را، به واسطه حضور یک متریال دوم، که مقاومت کششی بالایی دارد جبران می کند. این امر بر پایداری و طول عمر مفید سازه تاثیر می گذارد.

همان طور که قبلا اشاره شد میلگرد ها کاربری های مختلفی دارند. در ساخت خانه های یک طبقه تا چند طبقه (فونداسیون، تیرریزی، ستون ها، وال و دیوارها و…) کاربرد گسترده ای دارد. همچنین در ساخت انواع پل (قسمت های مختلفی مانند پایه ها، تکیه گاه) تونل، سد و… نیز کاربرد دارد.

افزایش مقاومت و استحکام سازه با استفاده از میلگرد

در واقع نقش میلگرد برای بالا بردن مقاومت و استحکام بتن در انواع سازه ها، از جمله ساختمان های مسکونی می باشد. بتن در مقابل مقاومت فشاری، استحکام بسیار بالایی در موقعیت ‌های مختلف دارد. در مقابل، در برابر مقاومت کششی و چرخشی، مقاومت بسیار کمی از خود نشان می دهد.

در نتیجه با کمترین فشار دچار ترک می شود، به عبارت دیگر درجه شکنندگی بالایی دارد. در اینجا حضور میلگرد بسیار حائز اهمیت است. به عبارت دیگر نقش یک تقویت ‌کننده درونی را به عهده دارد. به عنوان مثال، اهمیت آن در زمان وقوع زمین لرزه مشخص می شود. زمانی که در بتن، میلگرد وجود داشته باشد هنگام تکان خوردن (زلزله)، مانع ترک و شکستن بتن در برابر نیروی کششی می شود. هیچ گونه فشاری بر آن اثر منفی ندارد، زیرا فشار، جذب میلگرد شده و مانع آسیب رسیدن به بتن می شود. در کنار این ویژگی به صورت خودکار یک ویژگی دیگر شکل می‌گیرد و آن کاهش ضخامت بتن است.

ترکیبات شیمیایی میلگرد

ترکیبات شیمیایی در ساختار میلگرد، با توجه به نوع کاربرد آن تغییر می‌ کند. در ایران استاندارد های 3132 وجود دارد و مورد استفاده قرار می گیرد. این استاندارد میزان حداکثر ترکیبات هر آلیاژ را برای تولید، مشخص می‌کند. این ترکیبات در میلگرد های ساده، انواع آجدار، مارپیچ، جناقی و مرکب متغیر است. عناصری مانند کربن (C)، فسفر (P)، گوگرد (S)، نیتروژن (N)، سیلیسیوم (Si) و منگنز (Mn) را می توان نام برد.

البته آلیاژ های دیگر ممکن است با توجه به نظر سفارش دهنده، جهت افزایش مقاومت، افزوده شود. آلیاژ هایی مانند کروم (Cr)، مس (Cu)، نیکل (Ni)، تیتانیوم (Ti) و نیوبیوم (Nb) را می توان نام برد.

البته در استاندارد 3132 برای انواع میلگرد، مشخصات شرایط جوش پذیری، مربوط به میزان کربن در یک جدول مشخص شده است. میلگرد هایی که با روش خنک کاری مانند روش ترمکس تولید شده اند کد T برای آن ها درج می ‌شوند. برای میلگرد هایی که از روش غیر خنک کاری ساخته می شوند از حرف لاتین U در جدول استفاده می کنند. البته استاندارد های ذکر شده در کشور های مختلف، متغیر است. در نتیجه ممکن است قوانین و استاندارد های دیگر کشور ها، با استاندارد های 3132  ایران متفاوت باشد.

ویژگی های مکانیکی انواع میلگرد

انواع میلگرد باید از لحاظ مشخصات مکانیکی در سطح بالایی باشند. البته این امر ارتباط مستقیمی با ترکیبات شیمیایی، در مراحل ساخت دارد. انواع مشخصات مکانیکی شامل موارد زیر می باشد:

• مقاومت کششی: حداکثر نیرویی که به جسم وارد می شود و می تواند تا قبل از شکست، آن را تحمل کند. واحد سنجش آن، پوند بر اینچ مربع می باشد. البته واحد کیلوگرم بر سانتیمتر مربع نیز استفاده می شود. این ویژگی را می توان با افزودن آلیاژ ها یا نوع روش ساخت (سرد کاری) افزایش و تغییر داد.
• ضریب انبساط حرارتی: به توانایی ماده در برابر تغییرات دمایی برای حفظ طول، مساحت و حجم اطلاق می شود. نکته مهم این است که ضریب انبساط حرارتی در فولاد و بتن یکسان است. از این جهت تغییرات دما موجب انبساط یا انقباض نمی شود.

• پیوستگی: به جفت شدن سطح دو ماده می گویند که شامل میلگرد و بتن نیز می شود. جهت افزایش پیوستگی، سطح میله ها به صورت آجدار ساخته می‌ شوند. در نتیجه پیوستگی بالایی بین دو متریال در زمان ساخت به وجود بیاید. در اصطلاح به آن، افزایش طول مهاری بین بتن و میله گفته می ‌شود.
• مدول الاستیسیته: زمانی که جسم در اثر فشار یا برداشتن فشار، بتواند به شکل اولیه خود باز گردد مدول الاستیسیته می گویند. خاصیت ارتجاعی نیز گفته می ‌شود. مدول الاستیسیته بتن بین 14 تا 41 پاسکال است، یعنی بسیار شکننده است. در مورد فولاد و به ویژه میلگرد این عدد به 200 گیگا پاسکال می ‌رسد. البته در شرایط متفاوت با آلیاژ و ارائه عیار مختلف، فرق می کند.

• مقاوم در برابر اکسید شدن: ممکن است فولاد یا میلگرد در برابر رطوبت و هوا دچار خوردگی یا زنگ زدگی شود. از این رو باید ph بتن را افزایش داد تا خوردگی اتفاق نیفتد. در بتن، هیدروکسید کلسیم و مواد قلیایی وجود دارد. به عنوان محافظ اطراف میله حضور دارند که مانع زنگ زدگی می‌شوند (ph از 10 کمتر نباشد).
• مقاومت تسلیم: میزان انعطاف پذیری میلگرد در برابر افزایش بار، مقاومت تسلیم گفته می‌شود. البته اگر میزان بار کمتر از نقطه تسلیم باشد پس از برداشتن بار، به حالت اولیه خود بر میگردد. ناگفته نماند که مقاومت تسلیم، از نمودار تنش- کرنش به دست می آید. این نمودار در ارتباط با افزایش مقاومت کششی فولاد است (رجوع به مباحث اختصاصی تنش و کرنش). مقاومت تسلیم در میلگرد عددی بین 275 تا 690 مگاپاسکال است. مقاومت تسلیم به حدی مهم است که عدد مربوط به آن در کنار معرفی میلگرد قرار می‌گیرد. به این نکته توجه داشته باشید که مقاومت تسلیم با قطر میله ارتباطی ندارد.

• خستگی میلگرد: کاهش مقاومت در برابر بار های تکراری یا چرخه ای می باشد. این ویژگی در آزمایشگاه های مختلف تست می شود. در مواردی که ترکیبات جدید برای ساخت استفاده می شود، تمام یا درصدی از آن، جایگزین فولاد خواهد شود. البته با توجه به نتیجه آزمایشات مختلف، استفاده می شود.
• ایزوتوپی: زمانی که یک ماده خاصیت خود را در جهات مختلف حفظ می کند و یکسان است، ایزوتوپی یا «همسان گردی» می‌گویند.

انواع میلگرد بر اساس شکل

دسته بندی های مختلفی برای میلگرد بر اساس شکل ظاهری، ترکیبات آلیاژی و… وجود دارد که در ادامه توضیح داده می شود. حتی برخی افراد، شیوه‌ های استفاده از آن را جزو دسته بندی انواع میلگرد قرار می دهند و با همان ویژگی ها می شناسند.

انواع میلگرد از نظر شکل به شرح زیر می باشد:

• میلگرد ساده: سطح آن یکنواخت و صاف است. در مقاطع 6 الی 50 میلیمتر ساخته می شوند که در بخش های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. به راحتی برش خورده یا خم می شوند، بدون اینکه به قسمت های دیگر آسیب وارد شود. البته کاربرد محدودتری دارد. در ساخت سازه های سنگین ساختمانی، پل و سد به هیچ عنوان استفاده نمی ‌شود. به دلیل اینکه پیوستگی بسیار کمی بین بتن و فولاد ایجاد می شود. در نتیجه استحکام سازه پایین می آید.
• میلگرد آجدار: این نوعفولاد نیمه ساخته سطح زبر یا به اصطلاح آجدار دارد. کاربرد آن بسیار بیشتر و گسترده تر از نوع ساده است. در مقاطع 6 الی 50 میلیمتر تولید می شود. پیوستگی بین میله فولادی آجدار با بتن بسیار بالا است.

میلگرد آجدار شامل دو نوع می شود:

• TMT یا ترمودینامیکی: روش تولید آن مکانیکی-حرارتی است. مقاومت و استحکام آن بسیار بالاست. جوش پذیری و قابلیت خمش آن در سطح استاندارد های بین المللی می باشد. استحکام تسلیم، کشش بالا و خاصیت ضد زنگ بودن از ویژگی‌ های دیگر آن است.
• آجدار HSD: این مدل نیز مقاومت بسیار بالایی دارد. برای افزایش مقاومت و تقویت در ساخت و ساز های متنوع استفاده می شود. قابلیت جوشکاری دارد، زیرا مقدار کربن آن کم است. قابلیت شکل پذیری آن نیز بالاست، به دلیل اینکه مقدار کربن در آن بسیار کم است. مقاومت کششی، خمشی و انعطاف پذیری بسیار بالایی دارد. در قطر های 4 تا 50 میلیمتر تولید می ‌شود. در انواع ساخت و ساز های کوچک و بزرگ مسکونی، تجاری، سدها و… نیز استفاده می کنند.

• میلگرد کلاف: به صورت درهم پیچیده و حلقه ای است که در دو نوع آجدار و ساده تولید می شود. کاربرد های متنوعی در ساخت خرپا و تیرچه، سیم ‌خاردار، زنجیر فلزی، صنعت جوشکاری، فنر سازی و.. دارد. در سایز های 5/5 الی 16 میلیمتر تولید می ‌شود. در مقابل نام کلاف، برخی از نام میلگرد شاخه‌ای نیز استفاده می‌کنند. ایننوع در طول های مشخصی تولید می شود.

انواع میلگرد بر اساس استاندارد های مکانیکی

استانداردهایی که در ادامه در رابطه با انواع میلگرد توضیح داده می شود بر اساس استاندارد های روسی است.

این موارد بیشترین کاربرد را در صنایع مختلف دارند:

• میلگرد A1 یا ساده 240: سطح این مدل کاملاً صاف است. مقاومت تسلیمی (تنشی جاری) آن 2300 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است. مقاومت کششی آن نیز 3800 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع محاسبه شده است. میزان آلیاژ کربن، در پایین ترین حد ممکن در نظر گرفته شده است. قابلیت انعطاف پذیری بسیار بالایی دارد. همچنین می ‌توان از آن به عنوان الکترود در جوشکاری استفاده کرد. البته خود آن نیز قابلیت جوشکاری دارد.

• میلگرد A2 (آجدار 340، آجدار یکنواخت 340، آجدار 350): این مورد به عنوان آجدار ساده شناخته می ‌شود. به شکل فنر یا مارپیچ است و در دسته نیمه خشک سخت قرار دارد. تنش گسیختگی آن 5000 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می باشد. تنش جاری آن نیز 3000 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است. تغییر شکل در زمان گسیختگی 19% است. در انواع عملیات های ساختمانی بیشترین کاربرد را دارد. جوشکاری بر روی آن به سختی انجام می ‌شود. به این دلیل توصیه می ‌شود از اتصالات دیگر برای متصل کردن آن ها به هم استفاده کنند. البته در ساخت انواع خاموت نیز از آن استفاده می شود.

• میلگرد A3 (آجدار جناقی 400 و 420): این نوع میله، همان آجدار جناقی است. تنش گسیختگی در این مدل 6000 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می باشد. تنش جریان نیز 4000 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.تغییر شکل آن در زمان گسیختگی، 14% می باشد. ساختار آن خشک است، زیرا میزان کربن آن بیشتر است، در نتیجه سختی آن افزایش می‌ یابد. تاکید می‌کنیم که نباید بر روی آن عملیات جوشکاری انجام نشود. برای موقعیت هایی که نیاز به تغییر شکل با زاویه تند است مناسب نیست.

• میلگرد A4 (آجدار مرکب 500 و 520): این نوع به عنوان آجدار مرکب شناخته می شود که دو آج دوکی شکل دارد. سختی آن بسیار بالاست. مقاومت کششی آن 520 مگاپیکسل است و شکل پذیری آن 7% می باشد. دو ردیف آجدار عمودی در دو طرف و آج های عرضی از هر دو طرف، با زاویه 7 و 8 در نظر گرفته می‌شوند. این نوع بر اساس استاندارد 3132 در ایران ساخته می شود. مقاومت و سختی بسیار بالایی دارد. در مناطق کویری که تغییرات و نوسانات دمایی بالایی دارند بسیار پرکاربرد می باشد. فراموش نکنیم زمانی که سختی بیشتر شود درجه شکنندگی نیز افزایش می ‌یابد. به روش خنک کاری تولید می شود که ترمکس نام دارد. یعنی در این روش برای خنک کردن ناگهانی سطح، از پاشش آب و روغن کمک می گیرند.

نکته مهم این است که در ساخت میلگرد، تولید کنندگان از میله هایی با کربن کم استفاده می کنند. روش تولید، خنک کاری ترمکس است که کربن (C) آن حداکثر 5% می ‌باشد.

دسته بندی دیگری برای انواع میلگرد

در این گروه بندی از میلگرد به پنج نوع اشاره شده است که بیشتر به ساختار و ترکیب عناصر آن مربوط می‌شود. جنس، گریت و… در این تقسیم بندی، مربوط به هر یک توضیح داده می شود:

• میلگرد اروپایی: در این نوع، از آلیاژ منگنز استفاده شده است. خم شوندگی راحت یکی از ویژگی های آن است. بنابراین کار کردن با آن بسیار آسان است. البته باید توجه کرد که از این نوع نمی ‌توان در مناطق زلزله خیز استفاده کرد. همچنین در کشور هایی که طوفان یا گردباد زیاد اتفاق می افتد نباید استفاده کنند. برای سازه هایی که ساختاری یکدست و یکپارچه دارند مناسب نیست. البته نسبت به انواع دیگر، قیمت بسیار پایینی دارد.

• میلگرد پرکربن: به عنوان میلگرد سیاه نیز شناخته می ‌شود. به دلیل اینکه رنگ کربن سیاه است. بیشتر در زمان بتن ریزی از آن استفاده می کنند. مقاومت کششی آن، بسیار بالاست. هر چه مقدار کربن استفاده شده بیشتر باشد سخت تر است. البته در مقابل نیروی کششی نیز مقاوم تر می شود. ایده آل ترین گزینه به لحاظ استحکام قدرت و مقاومت است.

• میلگرد گالوانیزه: در مناطقی که رطوبت و بارندگی بسیار زیاد است احتمال خوردگی فولاد بالا می باشد. به همین جهت استفاده از این نوع پیشنهاد می شود. به روش‌های مختلفی مانند نورد سرد یا نورد گرم تولید می شود که با آلیاژ روی (zn) آن را آبکاری می‌کنند. روی (zn) یک آلیاژ مقاوم است که در برابر رطوبت دچار اکسید و زنگ زدگی نمی شود. این نوع بیش از 30 تا 40 برابر نسبت به نوع پرکربن مقاومت دارد. گرانترین نوع است اما در بلندمدت صرفه اقتصادی خواهد داشت.

• میلگرد فایبرگلاس (GFRP): در ساخت آن از فیبر کربن به جای فولاد استفاده می‌ شود. از الیاف شیشه برای ساخت آن استفاده می شود. البته هزینه تولید آن بسیار بالاست. در برابر خوردگی مقاومت بالایی دارد، اما مقاومت آن در برابر امواج زمین ‌لرزه و… کم است.

• میلگرد اپوکسی (green rebar): در واقع همان میلگرد سیاه است که سطح بیرونی آن اپوکسی شده است. ابتدا سطح آن را باید از هر نوع آلودگی مانند روغن تمیز یا به اصطلاح اسید شویی کرد. به دلیل اینکه مانع چسبیدن پوشش اپوکسی به سطح فولاد می شود. سپس در معرض دمای 400 تا 450 درجه سانتیگراد قرار می‌ گیرد. اپوکسی بر روی سطح فولاد اسپری می ‌شود. در واقع چیزی شبیه رنگ الکترواستاتیک است که بر روی سطوح فلزی استفاده می شوند. بر اثر حرارت، پوشش اپوکسی دچار واکنش شیمیایی می شود که با سطح فولاد پیوند ایجاد می‌کند. در واقع تبدیل به پلیمر ترموست می شود. گاهی بر روی میلگرد سطح ناهمواری از اپوکسی ایجاد می ‌شود. با استفاده از روشی به نام dipping سطح یکدست تری را ایجاد می‌کنند. البته درجه چسبندگی بین اپوکسی و فولاد در روش fusion-bounded بیشتر است.

در زمان انتقال میلگرد اپوکسی باید نهایت دقت را به خرج داد، زیرا باعث جدا شدن پوشش اپوکسی می شود. در صورتی که آسیب نبیند 100% ضد خوردگی و اکسید است. خمش آن نیز متعادل است. البته قیمت آن نسبت به گالوانیزه ارزانتر است. ناگفته نماند که اپوکسی هیچگونه ماده سمی و مخرب محیط زیست ندارد.

میلگرد تقویتی

این نوع میلگرد از شمش فولاد به روش نورد گرم تولید می شود. مقاومت کششی این نوع بسیار بالاست. قابلیت‌ خمش آن تا 180 درجه است. در ساخت انواع سازه ها و در قسمت های مختلف استفاده می ‌شود. انواع آن به شرح زیر می باشد:

• میلگرد ویژه مش بندی: یک صفحه مشبک فلزی هم اندازه است. میلگرد مصرفی از نوع کم کربن می باشد. گاهی از نوع ضد زنگ هم استفاده می‌کنند که در قسمت فونداسیون و دل بتن کاربرد دارند. به طور کلی در مکان‌هایی که بتن ضخامت بالایی داشته باشد از مش استفاده می ‌کنند.
• میلگرد بازالت: بازالت از سنگ های آتشفشانی به دست می آید. این متریال فاقد ویژگی های رسانایی، حرارتی و الکتریکی است. استحکام آن چند برابر فولاد است. این متریال ضد زنگ است و دچار خوردگی نمی شود. ترکیب اپوکسی با بازالت یک محصول بسیار مستحکم به وجود می‌آورد. عمر مفید این محصول بسیار بالا است.

• میلگرد تراس: ظاهر آن صاف و صیقلی است. بر اساس نوع پولیش، شکل های متفاوتی دارد. برای بخش هایی استفاده می شود که ظاهر میلگرد ها مشخص باشد. در نتیجه ظاهر زیبای آن ملاک است، مانند فرفورژه و… . البته مصرف ساختمانی نیز دارد. انواع آن شامل:
• تراس مفتول
• تراس دو پلیش
• تراس سنگ نخورده
• تراس بلبرینگ خور
• تراس شش پر

میلگرد های کششی، نرمال و حرارتی

در ادامه درباره انواع میلگرد های کششی، نرمال و حرارتی توضیح داده می شود:

• کششی: از نوع فولاد است که روی آن فرآیند ثانویه کشش انجام می‌ شود. هدف آن نیز کم کردن قطر محصول می باشد. میلگرد های بالاتر از 500 تا 520 با سفارش مشتری توسط تولیدکنندگان ساخته می شود. نوع کششی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در صنایعی مانند خودروسازی و ماشین آلات کشاورزی، ساخت پیچ و مهره و ابزار های مختلف، ساخت بلبرینگ، شفت و… را می‌توان نام برد.
• نرمال: نرمال در واقع یک اصطلاح در بازار خرید و فروش است. به مواردی اشاره دارد که شاخه ‌های آن، طول به اندازه 12 متر یا کمتر داشته باشند. معمولا تولید‌کنندگان شاخه های 6 و 12 متری را تولید می‌کنند.
• حرارتی: ویژگی اصلی آن جلوگیری از انقباض و انبساط در بتن است. برای ساخت سقف از آن استفاده می کنند. استفاده از آن مانع ترک خوردگی و شکاف در بتن می شود.

کاربرد های مختلف میلگرد

برای استفاده از میلگرد نیاز به دستگاه خم و برش برای خمکاری میلگرد نیاز داریم و سپس باید با کاربرد های مختلف میلگرد در ساخت و ساز آشنا شویم. کاربرد میلگرد به شرح زیر می باشد:

• آرماتور: در واقع محصول نهایی میلگرد است که آماده بتن ریزی شده است. برای آرماتور، میلگردهایی با اشکال و اندازه های مختلف را به یکدیگر متصل می کنند. بنابراین یک سازه اسکلتی است که آرماتور نام دارد. فرآیند ساخت آن را آرماتوربندی می‌گویند.
• راستا: مهم‌ترین و رایج‌ترین شکل استفاده از میلگرد است. باعث افزایش مقاومت کششی بتن می شود. در قسمت‌های مختلف مانند پی، ستون و… به صورت شاخه های بلند استفاده می ‌کنند.
• خرک: در برخی موارد برای افزایش مقاومت پی و کف از دو ردیف افقی میلگرد استفاده می‌کنند. خرک، دو خط متوالی با فاصله معین را ایجاد می ‌کند. در انتقال فشار از ستون ها به فونداسیون و زمین نقش مهمی دارد.

• میلگرد خاموت: مانع انحنا، بیرون‌زدگی و در نهایت ترک خوردن آرماتور می شود. برای آرماتوربندی چند شاخه طولی را در کنار یکدیگر برای ساخت ستون ها قرار می ‌دهند. خاموت ها به دور این شاخه ها، در فاصله معین قرار گرفته و به آن ها متصل می ‌شوند. همان طور که گفته شد خاموت مانع بیرون زدگی می‌شود، در نتیجه باعث افزایش مقاومت آرماتور می‌ شود.
• سنجاقی: برای افزایش مقاومت خاموت طراحی شده است. کار آن اتصال بین خاموت و میلگرد طولی می باشد.
• رکابی: معمولا در ساخت دیوار، شبکه مش بندی (بین دو سفره) یا دل ها استفاده می شود. هدف از طراحی آن قرار دادن آرماتورهای عمودی یا طولی در یک راستا می باشد.
• ادکا: هدف استفاده از ادکا در ساخت و ساز، تحمل نیروی برشی در تیرها (تکیه گاه تیرآهن) است.

روش های اتصال میلگرد

تولید و ساخت انواع میلگرد در طول های زیاد عملاً امکان پذیر نیست. در ساخت و ساز های مختلف، به ناچار باید بین میلگرد ها اتصال برقرار کرد تا طول مورد نظر به دست بیاید.

در مبحث استاندارد مقررات ملی ساختمان (ویرایش 1399) قوانین مربوط به این موضوع، به طور جامع و کامل توضیح داده شده است.

وصله بین میلگرد به سه روش انجام می‌شود:

• وصله پوششی: رایج ترین نوع وصله است. در عین حال ارزان ترین راه نیز می باشد. در این روش برای اتصال میلگرد، دو سر آن را به یک اندازه (استاندارد) از یکدیگر عبور می دهند. به اصطلاح همپوشان می‌شوند. دور آن ها را به صورت عرضی، توسط سیم محکم می کنند.
• وصله جوش یا جوشکاری: به وسیله جوشکاری مقاطع را به یکدیگر متصل می‌کنند. روش رایجی نیست، در صورتی که نتوان از روش‌های دیگر استفاده کرد این روش استفاده می شود. البته شرایط دیگری نیز برای جوشکاری وجود دارد، مانند:
• قطر آن بیش از 36 میلیمتر باشد.
• میلگرد قابلیت جوشکاری داشته باشد.
• نیروی متخصص و مجرب، جوشکاری را انجام دهد.

• مکانیکی: در این روش از یک وسیله به نام کوپلر استفاده می‌شود. دو سر میله ها، درون کوپلر قرار می‌گیرد. کوپلر در دو نوع تولید می‌شود:
• رزوه دار: برای میلگرد آجدار
• بدون رزوه: برای میلگرد ساده

مزایای این روش عبارت است از:

• عدم نیاز به نیروی متخصص
• صرفه‌جویی در فولاد مصرفی
• سرعت در انجام آرماتوربندی و…
• پوشش یکسان در تمام اتصالات و کم شدن خطا

مراحل ساخت و تولید

شما با انواع میلگرد، ویژگی، آلیاژ های به کار رفته در مراحل ساخت، آشنا شدید. کاربرد هر یک از آن ها نیز در ساخت یک ساختمان در قسمت های مختلف توضیح داده شد. انتخاب هر یک از آن ها نیز بر اساس ملاک های مختلف، فرق می کند.

به طور مثال می توان به شرایط آب و هوایی مناطق مختلف اشاره کرد. به دلیل اینکه هر میله با ویژگی های خاص، برای یک موقعیت جغرافیایی با شرایط خاص مناسب است. البته در تمام دسته بندی ها، روش های تولید و ساخت متفاوت هستند. اولین و اساسی ترین مرحله ساخت در تمام روش ها یکسان است که در ادامه توضیح داده می شود.

در ایران مرجع تولید میلگرد، استاندارد ملی 3132 می باشد. این استاندارد برگرفته از چندین مرجع بین المللی می باشد، استاندارد هایی مانند:

• استاندارد روسیه GOST 5781
• موسسه استاندارد آلمان DIN 488
• استاندارد صنعتی در ژاپن JIS G3112
• موسسه استاندارد انگلستان BSI BS4449
• آیین نامه بتن متعلق به کشور کانادا CSA-A 23.3-04
• آمریکا، انجمن تست مواد ASTM و آیین نامه ACI (318-14) که از ASTM تبعیت می کند.

البته مبحث مربوط به استاندارد ها بسیار گسترده است که عوامل مختلفی را معرفی می‌کند.

مراحل اولیه برای ساخت

برای ساخت میلگرد، فولاد کربنی مورد نیاز است. خواص فولاد به چند عامل بستگی دارد:

• درصد کربن
• آلیاژ های دیگر
• عملیات حرارتی و ساخت

فولادی که درصد کربن آن 0.025 تا 2% است در ساخت میلگرد، ورق فولاد، لوله و… استفاده می شود. البته برای ساخت این ماده، شمش فولادی SP5 استفاده می شود. برای ساخت شمش یک مرحله مقدماتی و اصلی وجود دارد.

ابتدا فولاد کربنی به طور کامل ذوب می‌شود. البته گاهی ضایعات آهن را به آن اضافه کرده و ترکیب می کنند تا با یکدیگر ذوب شوند. زمانی که مواد اولیه به صورت کامل ذوب شدند، دو راه برای تبدیل آن ها به شمش وجود دارد.

این دو مرحله برای تولید محصول نهایی (میلگرد) به شرح زیر می باشد:

• قالب آماده: فولاد مذاب را درون قالب ها می ریزند تا زمانی که به طور کامل سرد شوند. در این صورت قابلیت جدا شدن از قالب ها را دارند. کارخانجات کوچک تولید شمش فولاد، از این روش استفاده می کنند. البته مراحل تولید در این روش کمی زمان بر است.
• ریخته گری: به دلیل پیوسته بودن فرآیند تولید شمش به این روش «ریخته گری» می‌گویند. در این روش قالب وجود ندارد. مواد مذاب که درون پاتیل های بزرگی قرار دارند به یک محفظه دیگر منتقل می ‌شوند. در این محفظه چند خروجی تعبیه شده است. البته به یک خروجی باریکتر که ابعاد شمش دلخواه است راه می یابد. زمانی که فولاد مذاب به این بخش برسد تقریباً سرد شده و منجمد می شود.

در نهایت شمش فولاد برای ساخت میلگرد تولید می شود. سپس آن ها را بین غلتک ها قرار می ‌دهند. به طور مدام در بین غلتک ها به حرکت در می آیند تا سطحی یکنواخت به دست بیاید. خط شمش در ریخته گری پیوسته است. برش آن ها با توجه به طولی است که برای میلگرد در نظر گرفته‌ شده است. از این شمش ها در مراحل بعدی تولید استفاده می کنند. استفاده از روش های مختلف در سختی، نرمی و مقاومت محصول نهایی تأثیر دارند.

روش های مختلف برای ساخت میلگرد

برای تولید میلگرد از چهار روش استفاده می کنند:

• نورد گرم: در این روش، شمش هایی که دمای آن ها تا 1250 درجه سانتی‌گراد رسیده است از بین تعدادی غلتک عبور می‌کنند. بر اثر فشار، ضخامت قطر کم شده و به طول اضافه می‌شود. البته گاهی تا 3 مرحله انجام می‌شود تا به ضخامت مورد نظر برسد.
• نورد سرد: در این روش میلگرد ها در دمای پایین تری قرار دارند که دمای اتاق گفته می شود. با نیروی مکانیکی به پروفیل ها فشار وارد می شود، از ضخامت کم شده و به طول اضافه می شود. البته تعداد غلتک ها و مراحل عبور بیشتر است. مزایای این روش نسبت به نورد گرم بیشتر است. محصول تولید شده به این روش مقاومت بالا و ظاهری صاف و صیقلی دارند.

• روش ترمکس: فرآیند ساخت این نوع میلگرد به روش نورد گرم شباهت دارد. البته در مرحله آخر برای افزایش سرعت سرد شدن از روغن یا آب استفاده می کنند. فقط رویه سرد می شود و همچنان مرکز میلگرد حرارت بالا است. دوباره فولاد در معرض حرارت قرار می گیرد. هدف افزایش شکل پذیری محصول است، البته درجه سختی کاهش می‌یابد. افزایش شکل پذیری به دلیل مقدار کم کربن می باشد. تفاوت دیگر، در نوع آلیاژ های به کار رفته است. از فولاد کم کربن استفاده می شود که بر کیفیت نهایی تاثیر منفی دارد.
• روش میکرو آلیاژی: در این روش برای تولید میلگرد از آلیاژ های مختلف استفاده می کنند. تمام مراحل ساخت مانند روش نورد سرد است. از آلیاژ هایی مانند وانادیوم، تیتانیوم و… استفاده می کنند. این آلیاژ ها موجب افزایش مقاومت، انعطاف و کشش محصول نهایی می شود. البته قیمت میلگرد تولید شده به این روش، نسبت به روش های دیگر بیشتر است.

مشخصات فنی محصولات مختلف

بر روی هر میلگرد علائم اختصاری و فنی محصول درج شده است که در واقع شناسنامه محصول می باشد. در شناسنامه هر محصول، علائم اختصاری کارخانه تولیدکننده، نوع گرید، روش تولید و حتی عناصر سازنده درج شده است.

ابتدا از سمت چپ، علامت اختصاری کارخانه تولید کننده درج می شود. علامت CO را مشاهده می کنید که مخفف کلمه Company است. سپس از سمت چپ، اولین حرف بعد از CO، مشخصات مربوط به نوع آج می باشد که بر حسب استاندارد های مشخص ساخته شده اند:

• آج مارپیچ – علامت اختصاری J، آجA2 – 340
• آج مارپیچ – علامت اختصاری L، آج 350
• آجدار جناقی – علامت اختصاری C، آج A3 – 400
• آجدار جناقی – علامت اختصاری H، آج 420
• آجدار مرکب – علامت اختصاری S، آج A4 – 500
• آجدار مرکب – علامت اختصاری F، آج 520

دومین حرف بعد از مشخصات نوع آج، مربوط به روش تولید میلگرد است:

• U: تولید به روش آلیاژسازی
• T: تولید به روش خنک کاری یا ترمکس
• A:تولید بر اساس استانداردهای درجه در شناسنامه هر محصول

عدد آخر نیز نشانگر سایز محصول است (به طور مثال 6 یا 12).

قیمت میلگرد در بازار

اولین و مهمترین موضوع، در بحث قیمت‌گذاری این است که، ثبات و پایداری در بازار فولاد به ویژه میلگرد وجود ندارد. یک عامل مهم و تاثیرگذار، نوسان در قیمت ارز به ویژه دلار است.

قیمت نفت و طلا در بازار جهانی نیز بر قیمت فولاد تاثیر می گذارند. این دو مورد جزو عوامل بین المللی هستند که به طور دائم بر قیمت فولاد تاثیر مستقیم خواهند گذاشت. در واقع باید گفت که نوسان قیمت در بازار آهن به صورت روزانه تعیین می ‌شود. عوامل داخلی نیز بر قیمت فولاد تاثیر می گذارند.

به طور مثال اگر ارزش پول ملی کاهش یابد، باعث بالا رفتن قیمت فولاد می شود. از نظر کارشناسان رابطه عرضه و تقاضا نیز بر قیمت میلگرد و فولاد تاثیر می گذارد. به عبارت دیگر کاهش تولید و افزایش تقاضا باعث افزایش قیمت می شود.

این امر در بازار های مختلف از جمله فولاد موجب تورم می شود که اثرات منفی را به دنبال خواهد داشت.

عوامل دیگری که بر قیمت نهایی تاثیرگذار هستند مربوط به ویژگی های خود میلگرد می باشد، مانند:

• گرید آلیاژی
• وزن محصول
• سایز محصول
• برند تولیدکننده
• قیمت مواد خام اولیه
• افزایش قیمت سوخت
• افزایش هزینه‌ های حمل و نقل

زمانی که قیمت این محصول افزایش یابد یا مدام در نوسان باشد، بر بخش های دیگر نیز به طور مستقیم تاثیر می گذارد. به طور مثال در قیمت نهایی مسکن تأثیر می گذارد و باعث افزایش قیمت مسکن می شود.