چرا از میلگرد فولادی در بتن استفاده می شود

دلیل اصلی استفاده از میلگرد در بتن مربوط به افزایش مقاومت کششی بتن و رفع شکنندگی آن در برابر فشارهای تحت کشش ساختمان می باشد. در واقع بتن مقاومت فشاری بالایی را برای تحمل فشارهای موضعی قوس و ستون ها دارا است اما مقاومت کششی آن پایین می باشد. استفاده از میلگرد فولادی به عنوان تقویت کننده بتن می تواند این محدودیت و استحکام پایین را رفع نماید.

بیشتر بخوانید : همه چیز دربارۀ میلگرد

در این صفحه قصد داریم که به این پرسش که چرا از میلگرد فولادی در بتن استفاده می شود، پاسخ دهیم و انواع میلگرد مصرفی در بتن را ذکر کنیم.

دلایل استفاده از میلگرد فولادی در بتن

 دلیل اصلی استفاده از میلگرد آجدار در بتن به سازگاری این دو قطعه و مکمل یکدیگر بودن آنها بر می گردد. چرا که بتن دارای مقاومت بالایی برای تحمل فشار ستون و قوس های ساختمان می باشد؛ اما تحمل مقاومت کششی آن بسیار محدود است. برای رفع این محدودیت و تضمین ایمنی ساختمان از میلگردهای فولادی در بتن مسلح (یا بتن آرمه) استفاده می کنند، چرا که فولاد مقاومت بالایی در تحمل کشش فشار دارا می باشد.

 ترکیب بتن معمولی از سنگدانه ها و ملات بوده که خود سنگدانه شامل ماسه و شن، و ملات که آن نیز ترکیبی از آب و سیمان می باشد، شکل می گیرد. هنگامی که میلگرد فولادی به این بتن معمولی افزوده می شود، مقاومت کششی فولاد و مقاومت فشاری بتن باعث تشکیل بتن مسلح می شود. این مقاومت مکمل بتن مسلح باعث ایجاد استحکام بالا در هر نوع سازه ای برای طولانی مدت می شود.

 بر همین اساس کاربرد اصلی استفاده از میلگرد در بتن به عنوان تقویت کننده بتن برای تحمل فشار کششی می باشد. در واقع اگر از میلگرد فولادی به عنوان ماده مرکب بتن استفاده نشود، به دلیل وارد آمدن بار و فشار بیش از تحمل بر بتن، آن دچار ترک و در آخر شکستگی خواهد شد. به خاطر این امر باید با بکارگیری از میلگردهای فولادی در بتن مسلح، بار و فشار وارده ساختمان بین  میلگرد و بتن منتقل شود تا آسیبی از این قبیل رخ ندهد.

 سازگاری دیگر این دو قطعه میلگرد فولادی و بتن به ضریب انبساط حرارتی آنها باز می گردد. ضریب انبساط حرارتی میلگرد فولادی برابر با 0/0000012 و ضریب انبساط حرارتی بتن برابر با 0/00001 در ازای هر درجه سانتیگراد می باشد. در واقع چون این ضریب انبساط حرارتی تقریباً یکسان است، این دو ماده ناسازگاری بابت تغییرات درجه حرارتی نخواهند داشت و لغزش و مشکلی نیز رخ نخواهد داد. 

با توجه به موارد گفته شده، بتن مسلح مقاومت بالایی را در برابر تغییرات آب و هوایی محیط و شرایط نامساعد جوی دارا می باشد. این نقطه قوت باعث کاربرد و استفاده از بتن مسلح در انواع ساختمان های اداری، تجاری، صنعتی، مسکونی، تونل ها و پل ها، سدها، سیلوها و دیگر سازه های مختلف شده است.

استفاده از میلگرد در بتن نیز به خاطر ویژگی هایی چون مقاومت بالا در برابر نیروهای کششی و خوردگی سطوح و همچنین قابلیت انعطاف پذیری بالا که همگام با بتن می تواند فرم ریزی شود، به عنوان بهترین متریال کاربرد دارد. انواع کاربرد فولاد در بتن نیز به استفاده در انواع دیوارها، ستون های بتنی و فونداسیون ها باز می گردد.

معمولا برای حفظ ایمنی ساختمان در برابر مخاطرات طبیعی چون زلزله، سیل و… باید از مصالح و انواع فولاد که مقاومت بالایی برای پیشگیری از خسارات داشته باشند، استفاده کرد. میلگردهای استیل سری 200، 300 یا 400 و میلگرد کربن استیل؛ فشار وارده بر اثر حوادث طبیعی چون زلزله را به زمین انتقال داده و از وارد شدن خسارت به اسکلت ساختمان جلوگیری می کند.

انواع میلگرد مصرفی در بتن 

برای انتخاب میلگرد مناسب در ساختمان سازی باید به عوامل زیادی چون نوع کاربری ساختمان، شرایط اقلیمی و تغییرات جوی محیط ساختمان سازی، نوع طراحی، میزان صرفه اقتصادی، دیگر مواد و سازه های به کار رفته در ساختمان برای هماهنگی بین مواد و… توجه کرد. بر همین اساس باید به انتخاب یک نوع بهتر میلگرد در میان انواع میلگرد مصرفی در بتن اقدام کنید.

 میلگردهای مصرفی در بتن باید فاقد هر نوع زنگ زدگی، مواد زائد و قیر و مواد کندگیر کننده، دوغاب سیمان سخت شده، گرد و خاک و… باشند. از این رو باید هر نوع آلودگی و مواد زاید موجود در میلگردهای فولادی را برطرف نمایید تا تاثیر منفی بر عملکرد درست قطعات نداشته باشد.

 انواع میلگرد مصرفی در بتن با مشخصات متفاوت به شرح زیر می باشد:

• میلگرد A1 (نوع نرم بدون آج)

 میلگرد A1 با مشخصاتی چون تنش گسیختگی 3671 کیلوگرم بر سانتی متر مربع، تنش جاری 2450 کیلوگرم بر سانتی متر مربع و ۲۵ درصد میزان تغییر شکل نسبی پلاستیک برای گسیختگی، یک میلگرد اکتیل و نرم محسوب می شود. این نوع میلگرد فولادی برای آهنگری و تغییر شکل انجام عملیات جوشکاری مناسب است.

• میلگرد A2 (نوع نیمه سخت با آج ساده)

میلگرد A2 با مشخصاتی چون تنش گسیختگی 5100 کیلوگرم بر سانتی متر مربع، تنش جاری 3467 کیلوگرم در سانتی متر مربع و ۱۸ درصد میزان تغییر شکل نسبی پلاستیک در زمان گسیختگی، میلگرد نیمه خشک به صورت آجدار و فنری شکل محسوب می شود. این نوع میلگردهای فولادی برای خاموت زنی و عملیات ساختمانی کاربرد دارد و استفاده می شود.

• میلگرد A3 (نوع سخت با آج پیچیده)

میلگرد A3 با مشخصاتی چون تنش گسیختگی ۶۰۰۰ کیلوگرم، تنش جاری ۴۰۰۰ کیلوگرم در سانتی متر مربع و ۱۴ درصد میزان تغییر شکل نسبی پلاستیک در زمان گسیختگی، میلگرد خشک و آجدار و و آج جناقی محسوب می شود. این نوع میلگرد برای عملیات ساختمانی و صنعتی بسیار کاربرد دارد. اما نکته ای که باید در این نوع میلگرد به آن توجه کرد، عدم مجاز بودن انجام عملیات جوشکاری بر روی این نوع میلگرد A3 می باشد. چرا که برای عملیاتی با تغییر شکل های فراوان و زوایای تند اصلاً مناسب نیست.

• میلگرد A4 (نوع سخت آجدار پیچیده)

 میلگردهای A4 و یا میلگردهایی با اج ۵۰۰ و ۵۲۰، آجدار مرکب هستند. مقاومت کششی این نوع ۵۲۰ مگاپاسکال و حدود ۱۸ درصد شکل پذیری آن می باشد. معمولا برای اکثر سازه های ساختمانی به جز دیوارهای برشی و قاب های خمشی ویژه از این نوع میلگرد استفاده می شود.

 بر همین اساس از انواع میلگرد مصرفی در بتن برای تقویت مقاومت کششی بتن و مقاومت برشی خاموت ها، جاگذاری دو شبکه متوالی افقی شکل با رعایت فاصله معین، حفظ آرماتورهای عمودی در زمان بتن ریزی دیواره ها و… بهره گرفته می شود.

 کلام آخر 

به صورت کلی باید بگوییم که بتن بسیار محکم است و برای خرد کردن آن به نیروی فوق العاده زیادی احتیاج می باشد. اما در کنار این مورد، قابلیت کششی ضعیفی داشته که البته ترک خوردگی و شکاف آن نسبت به خردشدگی راحت تر می باشد. از این رو از میلگرد فولادی برای افزایش قدرت کششی بتن معمولی بهره می گیرند تا از آسیب های احتمالی در ساختمان سازی جلوگیری شود.