میلگرد یا آرماتور یک مقطع فولادی است که معمولاً در سازه های بتن مسلح در ترکیب با بتن به کار می‌رود. از آنجا که بتن دارای مقاومت فشاری بالا اما در عین حال دارای مقاومت کششی ناچیزی است، به کار بردن میلگرد در بتن، این ضعف بتن را جبران می‌کند و میـلگرد مصرفی وظیفه تحمل تنش های کششی اعمالی را بر عهده دارد. پس مهمترین ویژگی و انتظاری که ما از میلگرد در ساختمان داریم مقاومت کششی بالا و خاصیت شکل پذیری مناسب آن می‌باشد. در این مقاله تلاش کردیم تا به شکل خلاصه ای یک میلگرد با کیفیت را به شما بشناسانیم و در نهایت نقش مهم آن را در افزایش عمر سازه تشریح کنیم. با ما همراه باشید.
مهمترین عناوین این مقاله:
- آشنایی دسته بندی میلگردها
- میلگرد در افزایش عمر یک سازه بتنی چه نقشی دارد؟
- میلگردهای با مقاومت بالا کدامند؟
- میلگرد مناسب برای مناطق با شرایط نامساعد جوی کدامند؟
- مقاومت بتن مسلح در برابر آتش سوزی
دسته بندی میلگردها
ساختار میلگردها یک آلیاژ فولادی است که از ترکیب آهن با عناصری چون کربن، کُروم، نیکِل و ... به دست می آید.
آج ها برجستگی‌هایی روی بدنه آرماتور هستند که باعث ایجاد پیوند محکم تری بین بتن و فولاد می‌شوند. f_y تنش تسلیم یا جاری شدن آرماتور را نشان می‌دهد یعنی بیشترین مقاومتی که میلگرد بدون ایجاد تغییر شکل از خود نشان می‌دهد. f_su نیز تنش گسیختگی آرماتور می‌باشد، یعنی مقدار نیرویی که میلگرد تحمل می‌کند و همزمان با آن تغییر شکل و افزایش طول می‌دهد و اگر بیش از این نیرویی به آن وارد شود میلگرد گسیخته می‌شود. هرچه مقاومت سازه افزایش یابد تغییر شکل نسبی آن کاهش می‌یابد.
نقش یک میلگرد در افزایش عمر یک سازه بتنی
هنگام خرید یک میلگرد برای اجرا در ساختمان باید به کیفیت آن توجه زیادی کنیم و صرفاً به خاطر ارزان بودن یک نوع میلگرد از میلگردهای سبک با مقاومت و کیفیت پایین استفاده نکنیم. زیرا میلگرد اگر چه عنصری است که در ظاهر سازه به چشم نمی‌آید، اما به عنوان اسکلت و استخوان بندی سازه عمل می‌کند و اگر ضعیف باشد باعث کاهش عمر ساختمان و حتی تخریب آن و ایجاد خسارات مالی و جانی فراوان می‌شود. در صورتی که برای هر ساختمان متناسب با شرایط سازه و شرایط منطقه ای که سازه در آن احداث می‌شود، میلگرد مناسب انتخاب شود، باعث افزایش عمر مفید ساختمان و به حداقل رساندن خسارات وارده می‌شود. همانطور که قبلاً گفته شد مهمترین ویژگی میلگرد، مقاومت کششی آن می‌باشد که در مناطق زلزله خیز این ویژگی تأثیر بیشتری در عملکرد سازه در هنگام وقوع زلزله دارد. همچنین در هنگام وقوع زلزله آیتم تغییر شکل نسبی سازه نیز برای ما بسیار حائز اهمیت است. لذا از آنجا که اکثر مناطق کشور ما جزء مناطق زلزله خیز محسوب می‌شوند، در بیشتر ساختمان ها به میلگرد با مقاومت بالا و شکل پذیری مناسب نیاز داریم. در صورت استفاده از میلگردهای ضعیف، سازه با کوچکترین نیروی جانبی وارده، دچار ترک های عمیق در بتن و حتی فروریزی ساختمان میگردد و مال و جان ساکنین به خطر می‌افتد. اما میلگرد با مقاومت بالا و شکل پذیری مناسب، نیروهای وارده را جذب و تبدیل به انرژی کشسانی می‌کند.
میلگردهای با مقاومت بالا
مدتی است که میلگردهای با مقاومت بالا و تغییر شکل مناسب تولید و وارد صنعت ساخت و ساز شده اند. در این آرماتورها با روشهای شیمیایی، حرارتی و ... باعث ایجاد تغییراتی در ویژگیهای مکانیکی آنها شده و عملکرد مطلوب تری از آنها به چشم می‌خورد. یکی از بزرگترین مشکلات اجرای مقاطع بتن آرمه، جا دادن انبوهی از حجم میلگرد در سطح مقطع بتن بود که به بزرگ شدن مقاطع بتنی منجر می‌شد. همچنین آرماتورها به نحو نامطلوبی در کنار هم قرار گرفته و برای ویبره آنها نیز دچار مشکل می‌شدند. اما با استفاده از آرماتورهای با مقاومت بالا بجای آرماتورهای معمولی این مشکل برطرف می‌شود و تراکم آرماتور مصرفی و سطح مقاطع بتنی کاهش می‌یابد و بتن و آرماتور به نحو مناسبی در کنار هم قرار می‌گیرند. همچنین هزینه های ساخت و ساز کاهش و سرعت آن افزایش پیدا می‌کند. هم اکنون در کشورهای پیشرفته از این نوع آرماتورها بطور گسترده ای در ساختمان استفاده می‌شود.
میلگرد مناسب برای مناطق با شرایط نامساعد جوی
بعد از بحث مقاومت کششی میلگرد، مقاومت آن در برابر زنگ زدن و خوردگی مطرح می‌شود و یکی از مهم ترین دلایل کاهش عمر و تخریب سازه های بتنی مخصوصاً در مناطق با شرایط جوی مرطوب می‌باشد. در حالت عادی، میلگرد توسط بتنی که آن را در برگرفته است، از خوردگی محافظت می‌شود. اما عواملی که باعث خوردگی آرماتورها درون بتن می شوند شامل موارد زیر می‌باشند:
- دما
- رطوبت
- میزان کلر
هرگاه دما، رطوبت و میزان کلر موجود در محیط افزایش یابد پتانسیل خوردگی میلگرد افزایش می‌یابد. همچنین کیفیت بتن و کیفیت و نوع میلگرد مصرف شده، نسبت های اختلاط بتن، افزودنی های بتن، نحوه ساخت، حمل، ریختن و عمل آوری بتن و همچنین کاور میلگرد( مقدار بتن پوششی روی میلگرد) و ... همه از عوامل تأثیر گذار بر خوردگی بتن می‌باشند. در صورت استفاده از میلگردهای با کیفیت پایین، مخصوصاً در مناطق ساحلی که میزان رطوبت و دما و یون کلر در محیط زیاد است، واکنش شیمیایی خوردگی سریع تر اتفاق می‌افتد و باعث افزایش حجم میلگرد و ایجاد فشار داخلی به بتن میگردد. به مرور بتن آن ناحیه دچار ترک خوردگی و با افزایش ترک ها بتن متلاشی شده و نهایتاً باعث تخریب سازه می‌شود. همچنین کاهش سطح مقطع میلگرد به دلیل خوردگی، باعث کاهش ظرفیت باربری سازه نیز میگردد. لذا عمر سازه های بتن مسلح در آن مناطق بطور مستقیم به نوع میلگرد انتخابی وابسته است. در همین راستا برای جلوگیری از پدیده خوردگی، محققان به بهبود خواص آلیاژی فولاد پرداختند و نتیجه آن تولید انواع میلگرد ضد زنگ (استنلس استیل)، میلگرد اپوکسی، میلگرد گالوانیزه، میلگرد فایبر گلاس و... شد. مقاومت بسیار عالی در برابر رطوبت، زنگ زدگی و خوردگی و ایجاد سازه های با دوام بیشتر و عمر طولانی تر باعث شد که این میلگردها علیرغم هزینه های بیشتر، جای خود را در ساخت و ساز باز کنند. زیرا تحمل یک هزینه بیشتر در ابتدای امر، باعث جلوگیری از تحمیل هزینه های زیاد خسارات بار آمده در اثر خوردگی می‌شود.
مقاومت بتن مسلح در برابر آتش سوزی
معمولاً در مقابل آتش سوزی هایی که از شدت کمی برخوردار هستند، بتن اطراف میلگرد از آن محافظت می‌کند و مقاومت و ظرفیت باربری آن را دچار مشکل نمی‌کند. اما در صورتی که شدت آتش سوزی زیاد باشد و یا زمان حریق طولانی شود، باعث تغییر خواص فیزیکی میلگرد و در نتیجه باعث تخریب سازه میگردد. برای افزایش عمر سازه در مقابل آتش سوزی بهتر است از میلگردهای با کیفیت بالا و ضریب انتقال حرارت پایین تر استفاده کنیم.
جمع بندی
از عوامل مهم و تأثیرگذار در عمر سازه های بتن آرمه نوع و میزان مقاومت کششی میلگرد مصرفی در بتن می‌باشد. انتخاب نوع میلگرد بستگی به نوع و اهمیت سازه، شرایط محیطی منطقه، تحلیل و طراحی با لحاظ برآورد حداقل ضوابط و معیارهای تعیین شده مقررات ملی ساختمان و آیین نامه بتن ایران (آبا) می‌باشد.
منبع:گروه تولید محتوای فولاد 24