یکی از مشکلات اساسی که در هنگام استفاده از میلگرد با آن مواجه هستیم، شکست میلگرد است. پدیده شکست در میلگرد زمانی اتفاق می‌افتد که اصول شکل‌دهی به میلگرد را به خوبی رعایت نکرده باشیم و یا میلگرد مورد استفاده از کیفیت مطلوبی برخوردار نباشد و حاوی آثار زنگ‌زدگی یا خوردگی باشد. البته دلایل ایجاد شکست در میلگرد گسترده‌تر بوده و تنها به این موارد محدود نمی‌شود. در ادامه به بررسی علت شکست میلگرد و روش‌های جلوگیری از شکست میلگرد تحت شرایط کاری مختلف خواهیم پرداخت.
علت شکست میلگرد چیست؟
شکست میلگرد می‌توانند به دلایل مختلفی اتفاق بیافتد اما به‌طور کلی دو حالت برای شکست میلگرد وجود دارد. حالت اول وقتی است که میلگرد در حین استفاده و مثلاً در طی فرآیند خم کردن بشکند. حالت دوم وقتی است که میلگرد مورد استفاده در بتن پس از تکمیل سازه و در اثر وارد آمدن نیروهای کششی و برشی بشکند.
شکست میلگرد در بتن یعنی همان حالت دوم بسیار خطرناک بوده و باید حتماً روش‌هایی برای مقابله با آن در نظر گرفته شود. چراکه اگر میلگرد در حین استفاده و خمکاری بشکند، امکان جبران خسارات و بهبود روش خمکاری وجود دارد. همچنین می‌توان از میلگرد با گرید مناسب که قابلیت شکل‌پذیری بهتری داشته باشد، استفاده کرد. اما وقتی میلگرد در بتن می‌شکند، ایمنی سازه با خطر جدی مواجه شده و به سادگی نمی‌توان این مشکل را رفع کرد. بنابراین، رعایت اصول ساخت از نحوه خمکاری میلگرد گرفته تا چگونگی نگهداری از آن تحت شرایط مختلف آب و هوایی به منظور جلوگیری از زنگ زدن بسیار مهم است.
خم کردن بیش از حد میلگرد
خم کردن میلگردها برای کاربردهایی مانند ساخت خاموت، میلگرد خرک، میلگرد ادکا، میلگرد راستا، میلگرد رکابی و میلگرد سنجاقی در ساختمان‌سازی امری ضروری است. اما اگر این فرآیند بر اساس اصول و مطابق ضوابط انجام نشود، میلگرد خواهد شکست. یکی از مهم‌ترین فاکتورهای شکست‌پذیری میلگرد در حین خمکاری، عدم رعایت زاویه خمکاری مناسب است.
در همین راستا، زاویه خم میلگرد نباید از مقدار تعیین‌شده در آیین‌نامه بتن ایران کمتر باشد و در غیر این صوت میلگرد می‌شکند. حداقل زاویه خم با توجه به گرید میلگرد، قطر اسمی و محل قرارگیری میلگرد تعیین میشود.
زنگ زدگی میلگرد
زنگ زدن که خود نوعی خوردگی در فلزات محسوب میشود، یک پدیده شیمیایی مخرب است که سبب افت خواص و کارایی میلگرد میشود. از آنجایی که میلگردهای مصرفی در کشور اکثراً از نوع فولاد ساده کربنی هستند، در صورتی که برای طولانی‌مدت در معرض رطوبت و یا عوامل خورنده قرار گیرند، زنگ می‌زنند.
زنگ زدن میلگرد با ایجاد یک لایه ترد و شکننده اکسید آهن بر روی سطح میلگرد همراه است که استحکام و قابلیت تغییر شکل میلگرد را کاهش می‌دهد. بنابراین اگر از میلگردهایی که آثار خوردگی و زنگ‌زدگی در آنها وجود دارد برای خم کردن استفاده شود، احتمال وقوع شکست در آنها دور از انتظار نخواهد بود.
ضمن اینکه، میلگردهایی که در بتن قرار دارند نیز در صورت ترک برداشتن بتن و رسیدن رطوبت و آب به میلگردها در دل بتن، زنگ می‌زنند. این حالت که منجر به شکست میلگرد در بتن میشود بسیار خطرناک است و باید حتماً از آن جلوگیری شود. برای این منظور روش‌هایی وجود دارد که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد.
استفاده از میلگرد با گرید نامناسب
میلگردهایی که در ساختمان‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند معمولاً یکی از گریدهای A1، A2 و A3 هستند. بنابراین هرچه شماره گرید میلگرد بیشتر میشود، حاکی از افزایش مقدار کربن موجود در ساختار آنها، پیچیده‌تر شدن شکل آج و به دنبال آن شکنندگی و استحکام بیشتر است.
از بین گریدهای گفته شده، میلگرد A1 برای خمکاری مناسب‌تر است. همچنین، میلگردهای آجدار A2 در سایزهای پایین قابلیت خمکاری را دارند. اما هرچه سایز میلگرد بیشتر شود و نوع آج آنها پیچیده‌تر باشد، راحت‌تر می‌شکنند چون تردی آنها بیشتر است.
حرارت دادن به میلگرد
گاهی پیش می‌آید که برای خم کردن میلگرد، آن را حرارت می‌دهند تا به راحتی شکل بگیرد. اما این روش غیراصولی است و منجر به شکست میلگرد میشود. حرارت دادن به میلگرد سبب شده تا پیوندهای شیمیایی ساختار آن ضعیف شده و با نیرویی کمتر از آنچه لازم است، میلگرد بشکند.
استفاده از میلگردهای نورد سرد
میلگردهایی که به روش نورد سرد تولید می‌شوند، دارای استحکام و تردی بالاتری نسبت به میلگردهای نورد گرم هستند. این امر به‌دلیل انجام فرآیند نورد سرد در زیر دمای تبلور مجدد فولاد است که سبب ریزدانگی و کشیده شدن دانه‌ها در جهت نورد میشود و برخلاف نورد گرم، پالایش دانه‌ها در اینجا اتفاق نمی‌افتد. بنابراین احتمال شکست میلگرد در صورت استفاده از میلگردهای تولید شده به روش نورد سرد بیشتر است.
اجرای غیر صحیح میلگرد
برای اینکه میلگردها به منظور استحکام‌بخشی عملکرد مطلوبی داشته باشند، لازم است تا در بتن به خوبی محکم شوند. در این صورت اگر جوشکاری می‌شوند، استحکام جوش به‌قدر کافی باشد تا میلگردها در صورت اعمال فشار حرکت نکنند. عدم اتصال مناسب و حرکت میلگرد سبب شکستگی آن شده که بدین طریق به بتن نیز نیرو وارد می‌کند و منجر به ترک برداشتن و تخریب بتن میشود.
کدام نوع میلگرد شکننده‌تر است؟
با وجود اینکه میلگردها در انواع مختلف فولادی، استیل، گالوانیزه، اپوکسی و غیره تولید می‌شوند، اما در ایران اغلب با میلگردهای فولادی سروکار داریم که در یکی از دسته‌های A1 تا A4 قرار می‌گیرند. میلگرد A1 یا میلگرد ساده دارای کمترین میزان استحکام کششی است و میلگرد A4 نیز بیشترین استحکام و سختی را دارد. در این مقاله با برترین تولیدکنندگان میلگردهای فولادی نیز آشنا خواهید شد.
استحکام و سختی میلگردهای فولادی با میزان کربن موجود در ریزساختار آنها رابطه مستقیم دارد. هرچه مقدار کربن بیشتر میشود، استحکام و سختی نیز افزایش خواهد یافت. اما نکته منفی این است که با افزایش مقدار کربن، تردی و شکنندگی نیز افزایش می‌یابد. میلگرد A4 بیشترین تردی و شکنندگی را در بین این میلگردها دارد. به‌همین دلیل در کاربردهای معمول ساختمان‌سازی از این میلگرد استفاده نمی‌شود. همچنین، میلگرد A3 نیز شکنندگی بالایی داشته و در برخی کاربردها که نیاز به استحکام کششی و برشی زیاد است، از آن استفاده نمی‌شود.
آیا سایز میلگرد در شکست آن تأثیر دارد؟
میلگردهایی که برای خم کردن استفاده می‌شوند اغلب از نوع میلگرد ساده بوده و یا میلگردهای آجدار A2 در سایزهای پایین هستند. دلیل استفاده از میلگردهای سایز کوچک‌تر این مسئله است که هرچه سایز بزرگ‌تر باشد، استحکام قطعه کمتر شده و در تنش‌هایی کمتر از تنش لازم برای شکست، گسیختگی در میلگرد اتفاق خواهد افتاد. بنابراین فارغ از نوع میلگرد، آن‌هایی که سایر پایین‌تری دارند مقاومت بیشتری در برابر شکست از خود نشان می‌دهند.
نحوه جلوگیری از شکست میلگرد
روش‌های جلوگیری از شکست میلگرد شامل محافظت از آن در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی و نیز رعایت اصول خمکاری و شکل‌دهی و عملیات‌هایی از این دست می‌شوند. اما چه الزامات و نکاتی باید در این راستا رعایت شوند؟ مهم‌ترین روش‌های جلوگیری از شکست میلگرد عبارتند از:
جلوگیری از زنگ زدن و خوردگی میلگردها
برای این منظور لازم است تا میلگردها برای انبار کردن بر روی یک پایه (پالت چوبی) و بالاتر از سطح زمین قرار گیرند تا رطوبت زمین جذب آنها نشود. همچنین، استفاده از یک کاور بر روی میلگردها مانند پلاستیک‌های ضخیم و یا پوشش‌های برزنتی به منظور جلوگیری از رسیدن آب باران به آنها توصیه میشود.
عدم قرار دادن میلگردهای استیل و گالوانیزه در کنار میلگردهای فولادی
میلگردهای گالوانیزه حاوی پوشش بسیار نازکی از فلز روی هستند که در صورت تماس با چوب و یا فلزات دیگر، این پوشش صدمه دیده و خاصیت مقاوم به خوردگی میلگرد افت خواهد کرد. میلگردهای استیل یا ضد زنگ نیز نباید در تماس با میلگردهای فولادی کربنی قرار گیرند.
رعایت اصول خمکاری میلگرد
رعایت زاویه استاندارد خم بسیار مهم است. چنانچه میلگردها با زاویه کمتر از 90 درجه خم شوند، احتمال شکست در آنها وجود دارد. ضمن اینکه، برای خم کردن میلگرد اصلاً نباید به میلگرد حرارت داده شود. حرارت‌دهی به میلگرد سبب افت خواص آن شده و شکستن در نیروهای کمتر از حد معمول را به دنبال دارد. بنابراین، میلگردها باید به صورت سرد خم شوند.
نکته بسیار مهم دیگر در راستای خمکاری میلگرد، عدم خم کردن مجدد میلگردی است که یک‌بار خم شده است. میلگردی که یک‌بار خم شود، در ناحیه خم استحکام آن کاهش یافته و تمرکز تنش در آن محل بالاست. در صورتی که دوباره اقدام به خم کردن چنین میلگردی نمایید، میلگرد به راحتی خواهد شکست. استفاده از ابزار و میز کار مخصوص برای انجام خمکاری میلگرد اهمیت بالایی دارد.
عدم جوش دادن میلگرد در سقف‌های کاذب
جوش دادن میلگردهایی که مقدار کربن آنها بالاست، مانند میلگردهای A3 و A4، سبب افزایش تنش‌های درونی آنها شده و ازآنجایی‌که این نوع میلگردها ترد هستند، احتمال شکست آنها وجود دارد. اما نکته دیگری که وجود دارد، جوشکاری میلگردها در سقف کاذب به‌جای استفاده از تیرچه بلوک است. استفاده از تیرچه بلوک سبب افزایش استحکام سقف کاذب میشود اما این استحکام توسط استفاده از میلگردهای جوشکاری شده قابل حصول نیست. در نتیجه، شکست میلگرد در سقف کاذب را به دنبال خواهد داشت.
جمع بندی دلایل و علت شکست پذیری میلگرد
شکست میلگرد یکی از پدیده‌هایی است که اغلب با آن روبه‌رو می‌شویم. این پدیده ممکن است در هنگام خم کردن میلگردها، جوشکاری میلگردهای ترد، استفاده از میلگردهای زنگ‌زده، عدم اجرای صحیح میلگرد در بتن، حرارت‌دهی به میلگرد، استفاده از گرید نامناسب و نیز استفاده از میلگردهای تولیدشده به روش نورد سرد به وقوع بپیوندد. بنابراین، رعایت این نکات احتمال شکست میلگرد را کاهش داده و وقتی میلگرد نشکند، از ترک برداشتن بتن نیز جلوگیری به عمل آمده و منجر به تخریب بتن و سازه نمی‌شود. ضمن اینکه، شکست میلگرد درصورتی‌که ناشی از زنگ زدن باشد، خسارات مالی زیادی را نیز به همراه خواهد داشت. به دلیل اینکه میلگردها به صورت انبوه در انبار نگهداری می‌شوند و در شرایطی که زنگ بزنند، آثار زنگ در اغلب آنها وجود خواهد داشت. همچنین پیشنهاد میشود قبل از خرید محصول راهنمای خرید میلگرد را مطالعه نمایید.
سؤالات متداول
در ادامه به سوالات برخی کاربران درباره شکست‌پذیری میلگرد پاسخ خواهیم داد.
1- دلایل شکست میلگرد چیست؟
خم کردن بیش‌ازحد میلگرد، جوشکاری میلگردهای ترد، استفاده از میلگردهای زنگ‌زده، عدم اجرای صحیح میلگرد در بتن، حرارت‌دهی به میلگرد، استفاده از گرید نامناسب و استفاده از میلگردهای تولید شده به روش نورد سرد.
2- چگونه از شکست میلگرد جلوگیری کنیم؟
رعایت اصول شکل‌دهی به میلگرد شامل رعایت زاویه خم، استفاده از میز کار و ابزار مخصوص، جلوگیری از زنگ زدن میلگرد، عدم خم کردن مجدد میلگردها، عدم حرارت‌دهی میلگرد برای تسهیل خمکاری، استفاده از میلگردهای نورد گرم، عدم جوش دادن میلگردها در سقف کاذب، عدم قرار دادن میلگردهای استیل و گالوانیزه در کنار میلگردهای معمولی.
3- کدام نوع میلگرد احتمال شکست بیشتری دارد؟
میلگردهای A3 و A4 به سبب برخورداری از میزان کربن زیاد، ترد هستند و احتمال شکست در آنها بیشتر از میلگردهای A1 و A2 است.