میلگرد آهن

میلگرد، به فولادی که در بتن برای جبران مقاومت کششی پایین آن مورد استفاده گفته می شود .نام دیگر میلگرد آرماتور می باشد.از آنجایی که فولاد به کار رفته در سازه های بتن آرمه به شکل سیم یا آرماتور می‌باشد، با آن فولاد میلگرد گفته می شود.

البته به غیر از میلگرد از مصالح دیگری جهت مستحکم کردن بتن از جمله نیمرخ‌های شکل، ناودانی و یا قوطی نیز استفاده می‌شود. میلگرد یا آرماتور، فولادی است که در بتن برای جبران مقاومت کششی پایین آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. فولادی که به این منظور در سازه‌های بتن آرمه به کار می‌رود به شکل سیم یا میلگرد می‌باشد و فولاد میلگرد نامیده می‌شود. البته در موارد خاصی از فولاد ساختمانی نظیر ناودانی و یا قوطی نیز برای مسلح کردن بتن استفاده می‌شود.
در کشورهای مختلف فولاد میلگرد با استانداردهای متفاوتی تولید می‌شوند و در هر استانداردی طبقه بندی مشخصی در ارتباط با خواص مکانیکی فولادها وجود دارد. در ایران قسمت عمده فولادهای آرماتور که توسط کارخانه ذوب آهن اصفهان تولید می‌شوند با استاندارد روسی مطابقت دارند.
از نظر تنوع قطر میلگردها نیز استانداردهای تولید کنندگان متفاوت است. در سیستم روسی که در کارخانجات ذوب آهن اصفهان مورد استفاده‌ است میلگردها تا قطر ۴۰ میلیمتر ساخته می‌شوند

موارد استفاده میلگرد

دیواره های ملاتی و سازه های سنگی از نظر مشخصات تقریبا شبیه به بتن هستند و در مقابل تنشهای کششی تحمل ضعیفی دارند. بعضی از قطعه های استاندارد سنگی مثل آجر و بلوک با تعبیه حفره های مخصوص به گونه ای طراحی شده اند که با قرار دادن میلگرد در این حفره ها، آنها را در مقابل تنش های کششی تقویت کنند.
با اینکه از هر ماده ای که استحکام کششی بالایی دارد، می توان بعنوان یک عامل تقویت کننده برای تقویت استحکام کششی بتن استفاده کرد و با توجه به وجه اشتراک خاصی که بین فولاد و بتن می باشد، باعث شده تا برای ساخت میلگردهای تقویتی، بیشتر از فولاد استفاده شود.
ضریب انبساط دمایی در بتن و فولاد، وجه مشترک بین این دو بوده و نزدیک بودن مقدار این ضریب، مانع بروز تنش های اضافی درونی در ساختار بتن در شرایط دمایی مختلف می شود که این مسئله از تخریب زود هنگام بتن جلوگیری می کند.

مشخصات و شماره شناسایی میلگرد

طی فرآیند نورد گرم و با استفاده از انواع مختلف فولاد، میل گرد تولید می شود. اغلب، میلگردها از فولاد تازه تولید شده ساخته می شوند. اما گاهی برای تولید میلگرد از ضایعات آهن نیز استفاده می شود. با استفاده از اطلاعات شناسایی خاصی که میلگردها دارند، می توان مشخصات آنها را تعیین نمود.
اطلاعات زیر، استانداردی است که توسط انجمن آزمایش و مواد آمریکا برای هر میلگرد تعیین شده است:
• به عنوان مثال حرف N به معنای این است که میل گرد از فولاد نو ساخته شده و حرف W به معنای این است که میلگرد از فولاد ریخته ‌گری ‌شده ساخته شده است.
• شناسه‌ ی درجه‌ ی میلگرد که در سیستم اندازه‌ گیری انگلیسی می‌تواند ۶۰ یا ۷۵ باشد و در سیستم اندازه‌گیری متریک می‌تواند ۴۲۰ یا ۵۲۰ باشد. این شناسه بیان ‌گر استحکام تسلیم میلگرد است.
• نشانه‌ ی اختصاری تولیدکننده‌ ی میلگرد. این نشانه اغلب به شکل حرف اول اسم کارخانه‌ ی سازنده است.
میلگردهای استحکام پایین تنها با سه نشانه که معرف نورد مورد استفاده در ساخت ، اندازه‌ ی میلگرد و نوع فولاد مورد استفاده هستند شناسایی می‌شوند. در میلگردهای فولادی استحکام بالا، از خطوط ممتد برای تعیین درجه‌ ی استحکام میلگرد استفاده می‌شود. دو خط موازی ممتد نشانه‌ ی این است که میلگرد تحت نورد ۷۵۰۰۰ پوند بر اینچ مربع ساخته شده، و یک خط به نشانه‌ ی تولید میلگرد تحت نورد ۶۰۰۰۰ پوند بر اینچ مربع است.

استاندارد میلگرد ایران

استانداردهای تولید فولاد میلگرد در کشورهای مختلف متفاوت است .در هر استاندارد طبقه بندی مشخصی برای خواص مکانیکی فولاد ها دارد . در ایران کارخانه ی ذوب آهن تولید کننده ی عمده ی فولاد آرماتور ایران می باشد که میلگرد تولیدی توسط این کارخانه مطابق با استاندارد روسی است .

انواع میلگرد و تفاوت آنها

به طور کلی بتن فوق العاده مستحکم است و به همین دلیل برای خورد کردن بتن نیروی بسیار زیادی احتیاج داریم . ولی بتن از نظر قابلیت کششی نسبتا ضعیف است وبنابر این برای ترک خوردن بتن به وسیله ی خم یا پیچش نیروی خیلی کمتری نسبت به خورد شدن مستقیم بتن احتیاج داریم.

به همین دلیل از آرماتور برای افزایش قدرت کششی بتن استفاده می کنند ترک میخورد قابلیت کششی نسبتا ضعیفی دارد و نیروی کمتری برای ترک انداختن روی بتن به وسیله خم یا پیچش لازم است تا اینکه مستقیما بخواهیم خردش کنیم. برای افزایش قدرت کششی بتن از آرماتور استفاده می‌شود.

آرماتور در طول و قطرهای مختلفی موجود اند که هر کدام از این ارماتور ها نقاط قوت و ضعف خود را دارند. اما تنها ۶ نوع آن رایج وجود دار::

1. اروپایی ( آلیاژ کربن، منگنز ، سیلیکون و غیره)
2. فولاد کربن (میلگرد سیاه عادی)
3. گالوانیزه
4. روکش اپوکسی
5. فایبرگلاس
6. فولاد استنلس

نگهداری صحیح میلگرد

• برای نگهداری بهتر آرماتور بهتر است هنگام دریافت بار آرماتور، آن را در پالت های چوبی با یک سطح بالا آمده غیر فلزی قرار داده شود. انبار کردن به این روش مانع از زنگ زدگی آرماتور به وسیله آب های زیر زمینی خواهد شد.
• هنگام انبار کردن آرماتور بر روی پالت های چوبی یا یک سطح بالا آمده غیرفلزی حتما آن ها را با یک روکش ضد آب بپوشانید.

و بر گوشه های روکش بلوکه های سنگین قرار دهید تا به خوبی از آرماتور محافظت کند. قرار دادن طولانی مدت آنها در محیط باز می‌تواند باعث زنگ زدی شود و سطح بهره وری آن را پایین بیاورد.

بیشترین میلگردی که در صنعت بتن و بتن ریزی کاربرد دارد با مشخصه فولاد معمولی بوده که بشرح ذیل در ایران دسته بندی و تولید و مصرف می شوند. البته این دسته بندی،حسب استاندارد روسی بوده که در ایران رواج دارد.

۱ – میلگرد نرم بدون آج (A1)

این میلگرد با تنش جاری ۲۳۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع و تنش گسیختگی ۳۸۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع و تغییر شکل نسبی پلاستیکی (در زمان گسیختگی) ۲۵ درصد بعنوان میلگرد نرم شناخته شده و عمدتا بصورت صاف و بدون آج می باشد. این میلگرد برای آهنگری و تغییر شکل و انجام عملیات جوشکاری بر روی آن مناسب است و بطور کلی بعنوان یک میلگرد داکتیل شناخته می شود.

۲ – میلگرد نیمه سخت با آج ساده (A2)

این نوع میلگرد با تنش جاری ۳۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع و تنش گسیختگی ۵۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع و تغییر شکل نسبی پلاستیکی (در زمان گسیختگی) ۱۹ درصد بعنوان میلگرد نیمه خشک (ترد) و نیمه نرم شناخته شده که بصورت آجدار و عمدتا آج فنری شکل می باشد.این میلگرد برای عملیات ساختمانی و خصوصا خاموت زنی مناسب بوده و انجام عملیات جوشکاری بر روی آن در صورت اجبار میسر بوده که البته توصیه می شود در صورت امکان از جوشکاری آن پرهیز شود.

۳– میلگرد سخت با آج پیچیده (A3)

این میلگرد با تنش جاری ۴۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع و تنش گسیختگی ۶۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع و تغییر شکل نسبی پلاستیکی (در زمان گسیختگی) ۱۴ درصد بعنوان میلگرد خشک (ترد) مناسب عملیات سیویل صنعتی و ساختمانی بوده که بصورت آجدار و عمدتا آج جناقی می باشد و اکیدا برای آهنگری و تغییر شکلهای فراوان با زوایای تند مناسب نبوده و همچنین به هیچ وجه عملیات جوشکاری بر روی آن مجاز نمی باشد.

4 – میلگرد سخت با آج پیچیده (A4)

دارای آج دوکی شکل می باشند. مطابق استاندارد شماره 3132 سازمان ملی استاندارد ایران میلگرد A4 یا میلگردهای با آج 520 و 500 از نوع آجدار مرکب می باشند. بدین ترتیب که آج های عرضی دوکی شکل در دو طرف آج طولی و به صورت چهار نیم مـارپیچ بـه شـکل هفت – هشت و با زاویه 35درجه تا و شامل 75 درجه می باشد. حداقل مقاومت کششی 520 مگاپاسکال و شکل پذیری حداقل 18% را برای این گرید از محصولات خود تضمین مینماید. استفاده از میلگرد A4 با تنش تسلیم 500 و520 مگاپاسکال،به ترتیب به عنوان میلگردهای آج 500 وآج 520 خوانده می شوند، در طراحی و ساخت همه انواع سازه های ساختمانی (سازه های غیر ساختمانی را شامل نمی شود) بتن آرمه، به جز دیوارهای برشی ویژه و قاب های خمشی ویژه، در صورت احراز شرایط زیر به تصویب رسید.
– میلگرد دارای آج های عرضی دوکی شکل در دو طرف آج طولی بوده داشته باشد.
– شکل پذیری میلگرد حداقل در حد مورد انتظار برای میلگرد A3 باشد، به طوری که میزان ازدیاد طول نسبی آن در طولی معادل 5 برابر قطر، حداقل 16% باشد.
– در تولید میلگرد، از شمش با کربن بالا استفاده نشود. روش تولید میلگرد، تکنولوژی ترمکس بوده وکربن معادل (CE) میلگرد، حداکثر 5/0 باشد.
– کارخانه تولید کننده میلگرد، گواهی سازمان ملی استاندارد را برای تولید میلگرد های آج 500 وآج 520 اخذ نموده ونشان کارخانه و رده میلگرد را بر آن حک کرده باشد.

شکل ظاهری میلگرد های A2 و A3

در طراحی پی از میلگرد طولی A3 و میلگرد عرضی A2 استفاده می شود . یکی از راه های شناسایی شکل آج است. در میلگرد های A3 آج ها به صورت ضربدری هستند اما در A2 به صورت منفرد هستند. در میلگرد هایA2 آج ها بصورت موازی هستند ولی در میلگرد های A3 آج ها بصورت هفت و هشت هستند.

انواع میلگردها بر اساس استاندارد و آنالیز کنونی

• میلگرد ساده 240 (میلگرد ساده)
• میلگرد آج دار 340 (میلگرد آجدار مارپیچ) یا ( یکنواخت)
• میلگرد آج دار 350 (میلگرد آجدار مارپیچ) یا ( یکنواخت)
• میلگرد آج دار 400 (میلگرد آجدار جناقی) یا (یکنواخت)
• میلگرد آج دار 420 (میلگرد آجدار جناقی ) یا ( یکنواخت)
• میلگرد آج دار 500 (میلگرد آجدار مرکب)
• میلگرد آج دار 520 (میلگرد آجدار مرکب

در حال حاضر تمام میلگردهای بازار تابع چنین استانداردی هستند.
‌وقتی نام ‌میلگرد A2 را می‌شنوید بدانید که منظور همان ‌میلگرد آج ۳۴۰‌ است و منظور از ‌میلگرد A3، همان ‌میلگرد آج ۴۰۰‌ است. فقط نام‌ها ثابت مانده ولی آنالیز و استاندارد آنها کاملاً متفاوت است.
روش تشخیص میلگرد ‌آج ۳۴۰‌ و میلگرد ‌آج ۴۰۰‌‌
در ‌‌آج ۳۴۰‌، آج‌ها با زاویه ۴۵ درجه و بصورت مارپیچی است.‌در ‌آج ۴۰۰‌ زاویه آج‌ها ۴۵ درجه است ولی اگر از روبرو به میلگرد نگاه کنید، آج‌ها به صورت جناقی (هفت و هشت) است.

خواص مکانیکی میلگرد ها – تست کرنش و کشش و خمش

تنش تسلیم

حداکثر نیرویی است که به میلگرد وارد‌ و میلگرد دچار تغییر شکل دائمی نمی‌شود. اگر مقدار نیرو افزایش یابد، میلگرد بحالت اولیه بر نمی‌گردد و برای همیشه تغییر شکل می‌دهد. خاصیت برگشت پذیری را ‌خاصیت الاستیکه‌ و خاصیت برگشت ناپذیری را ‌خاصیت پلاستیک‌ می‌نامند. در طراحی‌ها، ملاک انتخاب میلگرد، مقدار تنش تسلیم است. به همین خاطر است که بخاطر همین خاصیت بسیار مهم، مقدار تنش تسلیم در نامگذاری میلگردها سهیم است. در میلگرد آج ۳۴۰‌،‌ حداقل تنش تسلیم این میلگرد، ۳۴۰ مگاپاسکال (MPA) است.

مقاومت کششی

مقاومت کششی، بیشترین نیروی کششی است که جسم قبل از شکست تحمل می‌کند. واحد آن، ‌پوند بر اینچ مربع‌ است. خاصیت مقاومت کششی میلگردها را می‌توان با عملیاتی همچون آلیاژکاری، سرد کاری،‌ یا عملیات حرارتی افزایش داد. عبارات متشابهی که برای مقاومت کششی بکار گرفته می‌شود شامل استحکام کششی – تاو کششی– Tensie Strength در آزمون کشش و ازدیاد طول نسبی، میزان انعطاف پذیر بودن و یا شکننده بودن میلگرد مشخص می‌شود