میلگرد (Rebar) یا آرماتور فولادی، یکی از اجزای کلیدی در سازه های بتنی است که برای جبران ضعف بتن در مقاومت کششی مورد استفاده قرار می گیرد. بتن، اگر چه در برابر فشار مقاومت خوبی دارد، اما در برابر کشش ضعیف است. به همین دلیل از میلگرد فولادی در سازه های بتن آرمه استفاده می شود تا مقاومت کششی مورد نیاز تأمین شود.
در کشور های مختلف، میلگرد ها طبق استاندارد های خاصی تولید و طبقه بندی می شوند. در ایران، بیشتر میلگرد های تولید شده توسط کارخانه ذوب آهن اصفهان مطابق با استاندارد روسی GOST هستند. این میلگرد ها بر اساس خواص مکانیکی، به سه دسته اصلی تقسیم می شوند:
میلگرد A1 (نوع ساده یا صاف):
- مقاومت تسلیم: ۲۳۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع
- مقاومت کششی: ۳۸۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع
میلگرد A2 (نوع آجدار مارپیچی):
- مقاومت تسلیم: ۳۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع
- مقاومت کششی: ۵۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع
میلگرد A3 (نوع آجدار جناقی):
- مقاومت تسلیم: ۴۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع
- مقاومت کششی: ۶۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع
طبق استاندارد روسی، میلگرد ها تا قطر ۴۰ میلی متر تولید می شوند و در پروژه های عمرانی مختلف بسته به نیاز، انتخاب و استفاده می گردند.
در کارخانه میلگرد های مختلف، بر اساس استاندارد های متفاوتی میلگرد تولید می شود. در ایران بیشتر از استاندارد روسی استفاده می شود.
- میلگرد A1، A2، A3 مطابق با مشخصات فنی میلگرد بر اساس استاندارد روسی طبقه بندی می شوند.
- همچنین استاندارد میلگرد ممکن است بر اساس ASTM،DIN یا ISIRI باشد.
- هر استاندارد مشخصاتی در مورد مقاومت کششی میلگرد، ترکیب شیمیایی میلگرد، نوع آج و کاربرد آن ارائه می دهد.
قطر میلگرد یکی از عوامل مهم در انتخاب و خرید میلگرد است. سایز میلگرد معمولا از ۶ میلیمتر شروع می شود و تا ۴۰ میلیمتر ادامه دارد.
- میلگردهای با قطر پایین برای خاموت گذاری و تقویت های فرعی استفاده می شوند.
- میلگرد های قطور تر برای ستون ها، تیرها و اعضای باربر به کار می روند.
وزن میلگرد نیز با افزایش قطر بیشتر می شود و در محاسبات سازه ای تاثیر دارد.
شکل ظاهری میلگرد نقش مهمی در کاربرد میلگرد در بتن دارد:
- میلگرد ساده: سطح صاف دارد و برای کارهای سبک یا جوشکاری استفاده می شود.
- میلگرد آجدار: دارای برجستگی هایی روی سطح است که گیرایی بیشتری با بتن ایجاد می کند.
میلگرد آجدار خود به چند گروه تقسیم می شود که مهم ترین آن ها:
- میلگرد A1: ساده و بدون آج، نرم و مناسب برای خمکاری.
- میلگرد A2: آج مارپیچ، با مقاومت متوسط و انعطاف پذیری قابل قبول.
- میلگرد A3: آج جناقی، سخت تر و مناسب برای سازه های اصلی.
- تفاوت میلگرد A2 و A3 در مقاومت کششی و کاربرد در پروژه ها بسیار مهم است.
میلگرد فولادی رایج ترین نوع در صنعت ساخت و ساز است. اما بر اساس ترکیب مواد اولیه و ترکیب شیمیایی میلگرد، انواع مختلفی تولید می شود:
- میلگرد کربنی: بیشترین استفاده را دارد و قیمت آن مناسب است.
- میلگرد گالوانیزه: با روکش روی برای مقاومت بیشتر در برابر خوردگی.
- میلگرد ضد زنگ: مقاومت بسیار بالا در برابر زنگ زدگی، اما قیمت بالاتر.
- میلگرد کامپوزیتی (FRP): سبک و مقاوم در برابر رطوبت، مناسب برای مناطق مرطوب.
میلگرد یکی از مهم ترین مصالح در صنعت ساخت و ساز است که به منظور تقویت بتن مسلح و افزایش ایمنی سازه ها مورد استفاده قرار می گیرد. انتخاب صحیح انواع میلگرد با ویژگی های مناسب، تأثیر مستقیمی بر عملکرد و دوام سازه دارد.
مقاومت کششی بالا: یکی از مهم ترین ویژگی های میلگرد، مقاومت کششی آن است. بتن به تنهایی در برابر نیروی کششی ضعیف عمل می کند، اما با استفاده از میلگرد آجدار یا ساده در داخل بتن، این ضعف جبران می شود. انواع مختلفی از میلگرد A1، A2 و A3 وجود دارد که هر کدام دارای درجه متفاوتی از مقاومت کششی هستند. به عنوان مثال:
- میلگرد A2 دارای مقاومت تسلیم حدود ۳۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع است.
- میلگرد A3 دارای مقاومت تسلیم حدود ۴۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد.
انعطاف پذیری مناسب: انعطاف پذیری میلگرد نیز نقش مهمی در فرآیند ساخت و اجرای پروژه دارد. برخی از انواع میلگرد ساده و میلگرد A1، به دلیل نداشتن آج و ساختار نرم تر، از قابلیت فرم پذیری و جوشکاری بالاتری برخوردارند. این ویژگی به ویژه در قسمت هایی از پروژه که نیاز به خم کاری یا تغییر شکل میلگرد وجود دارد، بسیار کاربردی است.
مقاومت در برابر خوردگی: در برخی پروژه ها، بهویژه در مناطق مرطوب، ساحلی یا صنعتی، وجود رطوبت و مواد خورنده می تواند باعث زنگ زدگی و کاهش عمر مفید سازه شود. در این شرایط، استفاده از میلگرد ضد خوردگی مانند میلگرد گالوانیزه یا میلگرد کامپوزیتی توصیه می شود. این نوع میلگرد ها دارای پوشش محافظ هستند که از تماس مستقیم فلز با عوامل خورنده جلوگیری می کند.
انتخاب میلگرد مناسب نقش بسیار مهمی در کیفیت و دوام سازه دارد. در پروژه های عمرانی، باید به چند نکته کلیدی توجه شود تا بهترین نتیجه حاصل شود.
- بررسی مشخصات میلگرد: اولین قدم، بررسی مشخصات میلگرد شامل نوع فولاد، مقاومت کششی، انعطاف پذیری و کیفیت سطح است. میلگرد های A2 و A3 با مقاومت های مختلف، بسته به نوع پروژه انتخاب می شوند.
- توجه به استاندارد میلگرد: استفاده از میلگرد مطابق با استاندارد میلگرد معتبر مثل استاندارد روسی یا ایزیری ایران الزامی است. این استاندارد ها تضمین می کنند میلگرد خواص مکانیکی لازم را دارد و در برابر شرایط محیطی مقاوم است.
- انتخاب سایز میلگرد مناسب: سایز میلگرد باید متناسب با بارگذاری سازه تعیین شود. قطر میلگرد کوچک برای سازه های سبک و قطر بزرگ برای بخش هایی که بار زیاد تحمل میکنند، مناسب است. انتخاب درست سایز میلگرد باعث افزایش ایمنی و کاهش هزینه ها می شود.
- دقت در نوع میلگرد ساده یا آجدار: در بتن مسلح معمولاً از میلگرد آجدار استفاده می شود چون چسبندگی به بتن را افزایش می دهد. برای قسمت هایی که نیاز به انعطاف پذیری بیشتر دارند، ممکن است از میلگرد ساده بهره گرفته شود.
- توجه به شرایط محیطی و نیاز به میلگرد ضد خوردگی: در محیط های مرطوب یا مناطق صنعتی، باید از میلگرد گالوانیزه یا میلگرد با پوشش ضد خوردگی استفاده کرد تا عمر سازه افزایش یابد و هزینه تعمیر کاهش یابد.
- محاسبه دقیق وزن میلگرد و برآورد هزینه: با توجه به وزن میلگرد و نیاز پروژه، باید محاسبه دقیقی انجام شود تا هزینه ها کنترل شود. اطلاع از قیمت میلگرد و قیمت روز میلگرد در بازار آهن نیز در بودجه بندی پروژه مؤثر است.
- انتخاب کارخانه میلگرد معتبر: خرید از کارخانه میلگرد با استاندارد های دقیق و کیفیت تضمین شده، باعث اطمینان در کیفیت محصول و دوام سازه خواهد شد. استفاده از بهترین کارخانه تولید میلگرد در ایران پیشنهاد می شود.
میلگرد فولادی به عنوان یکی از مهم ترین اجزای سازه ای، در اغلب پروژه های عمرانی نقش کلیدی ایفا می کند. از ساختمان های مسکونی گرفته تا پل سازی و تونل سازی، استفاده از میلگرد برای افزایش مقاومت و طول عمر سازه ضروری است.
- ساختمان سازی: در پروژه های ساختمانی، از میلگرد آجدار برای تقویت اجزای مختلف سازه استفاده می شود. بتن مسلح در ستون ها، تیر ها، فونداسیون، دال های بتنی و دیوار های برشی، با استفاده از میلگرد A2 و A3 اجرا می شود تا تحمل بارهای فشاری، کششی و خمشی افزایش یابد.
- پل سازی: در ساخت پل ها، به دلیل بارگذاری زیاد و تنش های مداوم، از میلگرد با مقاومت کششی بالا استفاده می شود. طراحی پل ها نیازمند استفاده از سایز میلگرد بزرگ تر و وزن میلگرد سنگین تر است تا بتواند پایداری طولانی مدت را تضمین کند.
- تونل سازی: در تونل سازی، به ویژه در حفاری ها و اجرای پوشش بتنی، از میلگرد ساده و آجدار برای ایجاد شبکه های مسلح در دیواره و سقف تونل استفاده می شود. این کار باعث افزایش ایمنی و جلوگیری از ریزش در برابر فشار های جانبی خاک و سنگ می شود.
- سد سازی و نیروگاه ها: در پروژه های بزرگ مانند سد ها و نیروگاه ها، استفاده از میلگرد با مشخصات فنی خاص بر اساس استاندارد روسی و بینالمللی الزامی است. این پروژه ها به میلگرد با مقاومت بالا در برابر خوردگی و تغییرات دمایی نیاز دارند.
- راه و ترابری: در اجرای روسازی های بتنی، جدول گذاری، دیوار های حائل و سازه های کنار جاده ای نیز از میلگرد فولادی استفاده می شود. این کاربرد ها نیاز به سایز های مختلف میلگرد دارند که با توجه به نقشه مهندسی انتخاب می شوند.
استفاده از میلگرد در تقویت بتن و مقاومت سازه ها یکی از پایه های اصلی در طراحی و اجرای پروژه های عمرانی است. بتن به تنهایی دارای مقاومت فشاری بالا اما مقاومت کششی بسیار پایین است. این ضعف باعث می شود در برابر نیروهای کششی و خمشی دچار ترک یا شکست شود. به همین دلیل از میلگرد فولادی برای تقویت بتن و افزایش مقاومت آن در برابر این نیروها استفاده می شود.
نقش میلگرد در سازه های بتنی:
- کاربرد میلگرد در بتن باعث افزایش توانایی بتن در تحمل نیروهای کششی و خمشی می شود.
- بتن مسلح یا بتن آرمه، ترکیبی از بتن و میلگرد است که هر دو ماده به صورت مکمل عمل می کنند.
- مقاومت کششی میلگرد بالا بوده و باعث می شود سازه در برابر زلزله، باد، بار مرده و زنده مقاوم باشد.
- از میلگرد آجدار به دلیل سطح برجسته آن استفاده می شود که باعث چسبندگی بهتر با بتن می شود و از لغزش جلوگیری می کند.
مزایای استفاده از میلگرد در بتن:
- افزایش مقاومت سازه در برابر بار های وارده.
- جلوگیری از ترک خوردگی بتن در اثر نیرو های کششی.
- افزایش عمر مفید سازه.
- بهبود پایداری در برابر عوامل محیطی مانند زلزله و یخ زدگی.
- ارتباط استاندارد میلگرد با استحکام سازه.
استفاده از میلگرد مطابق با استاندارد میلگرد باعث تضمین کیفیت و عملکرد سازه می شود. انواع میلگرد مانند:
- میلگرد A1 برای بخش های غیرسازه ای.
- میلگرد A2 برای قسمت های با تنش کمتر.
- میلگرد A3 برای بخش های اصلی و باربر سازه.
در صورت انتخاب نادرست یا بی کیفیت بودن میلگرد تولیدی، کل مقاومت سازه به خطر می افتد.
نخستین استفاده ثبت شده از میلگرد در بتن مربوط به سال ۱۸۴۸ است، زمانی که لامبوت با ترکیب بتن و میله های آهنی، یک قایق پارویی تقویت شده با میلگرد ساخت. این ابتکار به عنوان آغاز عصر بتن مسلح شناخته می شود و پایه گذار توسعه استفاده از فولاد در سازه های بتنی مدرن شد.
- افزایش مقاومت کششی: مهم ترین کاربرد میلگرد در بتن مسلح، جبران ضعف کششی بتن است. زمانی که سازه در معرض نیروی کششی یا خمشی قرار می گیرد، این میلگرد آجدار یا ساده است که بار را تحمل می کند و مانع از ترک خوردن یا شکست بتن می شود.
- تحمل بارهای وارده: در ساختمان هایی که با فشارهای بالا، زلزله یا باد شدید مواجه هستند، وجود میلگرد در سازه های بتنی به عنوان یک عضو نگهدارنده، باعث پایداری کل ساختمان می شود. به همین دلیل، در ستون، تیر، فونداسیون و دال های بتنی، از انواع میلگرد استفاده می شود.
- توزیع یکنواخت تنش در سازه: یکی دیگر از نقش های میلگرد فولادی در بتن مسلح، توزیع یکنواخت تنش در داخل سازه است. این عملکرد باعث می شود ترک ها کنترل شوند و مقاومت کلی بتن افزایش یابد. آج زنی میلگرد نیز به بهبود اتصال بین میلگرد و بتن کمک می کند.
- افزایش عمر مفید سازه: ترکیب مناسب میلگرد و بتن، موجب افزایش طول عمر سازه می شود. بتن مسلح در برابر رطوبت، تغییرات دما و بار های متغیر بهتر عمل می کند. انتخاب صحیح نوع و سایز میلگرد در این فرآیند بسیار تأثیرگذار است.
در پروژه های عمرانی و ساخت و ساز، انتخاب صحیح نوع میلگرد نقش بسیار مهمی در افزایش مقاومت سازه و تضمین دوام بتن دارد.
- میلگرد ساده: میلگرد ساده یا بدون آج، سطحی صاف دارد و بیشتر در مواردی به کار می رود که چسبندگی زیاد با بتن ضروری نیست. این نوع میلگرد فولادی انعطافپذیر است و به راحتی خم می شود. به دلیل نداشتن آج، کاربرد میلگرد در بتن در این نوع، محدود به پروژه های سبک است.
- میلگرد A1: میلگرد A1 نیز بدون آج بوده و بیشتر در مصارفی مانند جوشکاری و آهنگری استفاده می شود. این نوع میلگرد دارای مقاومت کششی نسبتاً پایین است اما به علت شکل پذیری بالا در کار های صنعتی و قالب بندی محبوب است.
- میلگرد A2: میلگرد آجدار A2 دارای آجی مارپیچ است. این نوع میلگرد آجدار بیشتر در خاموت گذاری، تیرچه سازی و ساخت اعضای فرعی سازه به کار می رود. دارای مقاومت کششی متوسط است و نسبت به A3 شکل پذیرتر می باشد.
- میلگرد A3: میلگرد A3 از پر مصرف ترین انواع میلگرد در بتن است. این نوع دارای آج جناقی بوده و در سازه های اصلی مانند ستون، تیر و پی به کار می رود. مقاومت کششی بالا و فرم پذیری محدود از ویژگی های آن است. از نظر استاندارد میلگرد، میلگرد A3 برای پروژههای سنگین بسیار مناسب است.
- میلگرد گالوانیزه: میلگرد گالوانیزه با روکش فلز روی (Zinc) پوشانده شده و در برابر رطوبت و خوردگی مقاوم است. استفاده از این نوع میلگرد در مناطق ساحلی یا مرطوب رواج دارد. این میلگرد در مقایسه با انواع دیگر، عمر بالاتری دارد اما قیمت میلگرد آن نیز بیشتر است.
- میلگرد کامپوزیتی: میلگرد کامپوزیتی یا FRP، از جنس الیاف پلیمری ساخته شده و به جای فولاد، در محیط های با خوردگی بالا استفاده می شود. این نوع میلگرد سبک است، زنگ نمی زند و هدایت الکتریکی ندارد. استفاده از آن هنوز در ایران رایج نیست اما در حال گسترش می باشد.
مواد اولیه در تولید میلگرد بسته به نوع محصول متفاوت است. برای تولید میلگرد، از شمش های فولادی نوع 5sp استفاده می شود، در حالی که در تولید تیر آهن و نبشی، شمش های نوع 3sp کاربرد دارند. شمش ها معمولاً در ابعاد استانداردی مانند 150×150×6000 میلیمتر یا 125×125×6000 میلیمتر تهیه می شوند. در صورت استفاده از شمش های ۱۲ متری، کارخانه ها آن ها را به طول متناسب با ظرفیت کوره های پیشگرم برش می دهند.
مراحل تولید میلگرد در کارخانه نورد:
- ورود شمش به کوره پیشگرم: شمش ها توسط جک های هیدرولیکی به داخل کوره های پیشگرم با دمای حدود ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد هدایت می شوند.
- پخت شمش و ارسال به رافینگ: پس از رسیدن به دمای مناسب، شمش ها به کمک رول ها به سمت بخش رافینگ منتقل می شوند. رافینگ در سه مرحله قطر شمش را کاهش و طول آن را افزایش می دهد.
- مرحله استند (قفسه های نورد): پس از رافینگ، شمش وارد استند هایی با کالیبر مشخص می شود. این بخش شامل ۱۰ تا ۱۸ استند است که با غلطک ها و گیربکس های مخصوص، میلگرد را به ضخامت و طول مورد نظر می رسانند.
- آج زنی میلگرد: در مرحله پایانی نورد، فرآیند آج زنی روی میلگرد انجام می شود تا گیرایی لازم در بتن فراهم شود.
- برش و بسته بندی میلگرد ها: میلگرد ها توسط قیچی متراژ به طول های ۲۴ یا ۳۶ متر برش داده می شوند، سپس در زیر گیوتین بسته بندی به طول های ۱۲ متری طبق استاندارد ملی ایران (ISIRI) بریده و در بندیل های ۲ تنی بسته بندی می شوند.
بر اساس استاندارد ملی ایران، میلگرد ها به دو نوع AII و AIII طبقه بندی می شوند:
- میلگرد AII: به صورت مستقیم در خط نورد، آج زنی می شود.
میلگرد AIII: ابتدا آج زنی شده، سپس با فرآیند گوئیچنگ (Quenching) که شامل پاشش آب یا خنک کاری هوایی است، سرد و سخت کاری می شود. میلگرد حاصل، ظاهری سیاه دارد و مقاومت بالایی دارد.
- کوره های پیشگرم: برای رساندن شمش به دمای نورد.
- رولر های انتقال شمش: برای انتقال شمش به مراحل بعدی.
- دستگاه رافینگ: کاهش ابعاد اولیه شمش.
- استند های نورد: فرآیند نهایی نورد و آج زنی.
- قیچی متراژ: برش میلگرد به اندازه استاندارد.
- شانه های بسته بندی: خنک کاری و آماده سازی نهایی برای انبار.
نگهداری صحیح میلگرد فولادی از اهمیت بالایی برخوردار است تا کیفیت و خواص مکانیکی آن حفظ شود. ابتدا باید میلگرد ها در محیطی خشک و به دور از رطوبت نگهداری شوند تا از زنگ زدگی و خوردگی جلوگیری شود. قرار دادن میلگرد ها روی تخته یا سطوح مرتفع باعث جلوگیری از تماس مستقیم با زمین و آب می شود.
استفاده از پوشش های محافظ مانند رنگ ضد زنگ یا روغن، عمر مفید میلگرد را افزایش می دهد. در هنگام انبار داری باید میلگرد ها به صورت منظم و مرتب دسته بندی شده و از انباشته شدن بی رویه جلوگیری شود تا آسیب دیدگی فیزیکی به حداقل برسد.
- میلگرد آجدار: نوعی میلگرد فولادی است که سطح آن با آج زنی میلگرد دارای شیارها و برآمدگی هایی است. این آج ها باعث افزایش چسبندگی میلگرد به بتن می شوند و در ساخت بتن مسلح کاربرد زیادی دارند.
- میلگرد ساده: این نوع میلگرد بدون آج است و معمولاً برای کاربرد هایی که نیاز به انعطاف پذیری و جوشکاری بالاتر دارند، استفاده می شود.
- قطر میلگرد: به ضخامت یا اندازه مقطع میلگرد گفته می شود که بر اساس میلیمتر اندازه گیری می شود. قطر میلگرد تأثیر زیادی بر مقاومت و وزن آن دارد.
- سایز میلگرد: اصطلاحی کلی برای اندازه میلگرد است که معمولا برابر با قطر میلگرد بیان می شود، مانند میلگرد ۱۰، ۱۲، ۱۶ و غیره.
- مقاومت تسلیم: حداکثر تنشی که میلگرد قبل از تغییر شکل دائمی می تواند تحمل کند. مقاومت کششی میلگرد نیز شاخص مهم دیگری است که نشان دهنده میزان نیروی کششی قابل تحمل میلگرد است.
- آج زنی میلگرد: فرآیندی است که به وسیله آن روی سطح میلگرد شیارهایی ایجاد می شود تا چسبندگی میلگرد با بتن افزایش یابد.
- میلگرد A1، A2، A3: گروه بندی میلگرد ها بر اساس نوع و درجه مقاومت و شکل آج در استاندارد میلگرد روسی رایج شامل A1 میلگرد ساده و A2 و A3 میلگرد های آجدار با مقاومت متفاوت است.
- وزن میلگرد: وزن هر شاخه یا هر متر طول میلگرد که بر اساس قطر و چگالی فولاد محاسبه می شود و در برآورد هزینه های پروژه اهمیت دارد.
- بسته بندی میلگرد: میلگرد ها معمولاً در بندیل هایی با وزن مشخص (مثلاً ۲ تن) بسته بندی می شوند تا حمل و نقل و انبارداری آسان تر شود.
قیمت جاری و متغیر میلگرد که بسته به نوسانات بازار، نرخ ارز، هزینه تولید و عرضه و تقاضا تعیین می شود.
- کارخانه میلگرد: مرکز تولید میلگرد فولادی که مطابق با استاندارد های مشخص، انواع میلگرد را با کیفیت های مختلف تولید می کند. انتخاب بهترین کارخانه تولید میلگرد در ایران نقش مهمی در کیفیت محصول دارد.
- فرآیند تولید میلگرد: مراحل مختلف تولید میلگرد از جمله نورد شمش، آج زنی میلگرد، برش و بسته بندی که در کارخانه انجام می شود.
- ترکیب شیمیایی میلگرد: مواد تشکیل دهنده فولاد میلگرد که تأثیر مستقیم بر مقاومت و خواص مکانیکی آن دارد.