میلگرد؛ پای ثابت ساخت و ساز
دنیای ساخت و ساز را نمی‌توان بدون وجود میلگرد تصور کرد. میلگردها از نظر ظاهری در چهار نوع A1، A2، A3 و A4 تولید می‌شوند که هر کدام از آن‌ها کاربرد های مختلفی دارند. میلگرد یک پروفیلِ فولادی توپُر است که بنا بر مقاومت کششی بسیار بالای آن، در ساختمان‌سازی مصرف بسیاری دارد که برای استفاده هرچه بهتر از آن، انواع تست مقاومت میلگرد وجود دارد.
میلگردها از نظر طول، قطر و جنس انواع مختلفی دارند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به میلگرد اروپایی (کربن، سیلیکون و منگنز)، گالوانیزه، اپوکسی پوشش‌دار و فایبرگلاس پلیمر و ضدزنگ اشاره کرد. در این مطلب به شرح مفصلی در مورد انواع تست مقاومت میلگرد می‌پردازیم، اما در ابتدا نیاز است تاریخچه‌ای کوتاه از آن بیاوریم.
خلاصه‌ای در مورد میلگرد یا آرماتور
امروزه در ساخت اکثر سازه‌ها از بتن استفاده می‌شود. بتن با وجود داشتن مزایای بسیار بالایی از جمله توان مقاومت فشاری، اما در مورد مقاومت کششی بسیار ضعیف است از این‌رو برای پشتیبانی آن، از فولاد نیز استفاده می‌کنند. فولاد به شکل میله‌هایی به نام آرماتور به دو صورت عرضی و یا طولی در داخل بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
طبق استانداردهای داخلی، از میلگردهای A2 برای آرماتوربندی عرضی و از میلگردهای A3 برای آرماتوربندی‌های طولی استفاده می‌شود. وجود آج به روی آرماتورها باعث چسبندگی هرچه بهتر آن‌ها به بتن خواهد شد و عملکرد این دو را بهبود فراوانی می‌بخشد. آج‌ها نیز بایستی از زاویه و برآمدگی استانداردی تبعیت کنند.
انواع تست مقاومت میلگرد
برای اثبات کیفیت بالای محصولات تولید شده طبق مشخصات استانداردهای درج شده، آزمون‌های مختلفی وجود دارد که در محیط‌های آزمایشگاهی به روی تعداد مشخصی از میلگردها صورت می‌گیرد. از انواع تست مقاومت میلگرد می‌توان به چند نمونه زیر اشاره کرد.
- تست کششی
- تست خمشی
- تست خستگی
- تست مشخصه‌های هندسی
- تست ترکیبات شیمیایی
تست کشش میلگرد
این نوع آزمون برمبنای استانداردهای ASTM هر کشوری انجام می‌گیرد. ایران نیز از این قاعده مستثنی نیست و همگی میلگردهای تولیدی بر اساس استانداردهای ASTM تولید می‌شوند. از آن‌جایی که نقش میلگرد در مقاومت کششی سازه و بتن بسیار حائز اهمیت است لذا برای تضمین کیفیت آن‌ها از آزمون کششی میلگرد استفاده می‌شود.
در تست مقاومت میلگرد به روش کششی، یک قطعه آرماتور را به دو سر بازو وصل می‌کنند و از طریق نیروی هیدرولیک، فاصله‌ی این دو بازو رفته رفته بیشتر می‌شود تا جایی که نمونه تاب نخواهد آورد و در اصطلاح به دو قطعه گسیخته تبدیل می‌شود. این سیستم که از طریق یک نرم‌افزار داده‌هایی را به روی رایانه ذخیره می‌کند نشان می‌دهد که آیا میلگرد تولید شده از مقاومت کششی مناسبی برخوردار بوده است یا خیر.
آزمون‌های مخرب و غیر مخرب
اگر در روند تست، در شکل ظاهری میلگرد تغییری ایجاد شود – برای مثال خم شود و یا بشکند – به این نوع آزمون‌ها، آزمون مخرب گفته می‌شود. اما اگر تست به روی نمونه در محیط آزمایشگاهی توسط اشعه، ذرات مغناطیسی (MT)، مافوق صوت (UT) و یا توسط بررسی میکروسکپی اتمی انجام شود که در نتیجه به ظاهر میلگرد هیچ گونه آسیبی نخواهد رسید به آن‌ها، تست به روش غیرمخرب گفته می‌شود.
یکی از نکاتی که در این نوع تست مورد توجه است محل ازهم گسیختگی میلگرد می‌باشد. برای ثبت استاندارد بودن میلگردهای تولید شده باید از یکی از دستگاه‌های آزمون که در سازمان نظام مهندسی ایران مورد قبول است استفاده شود و همچنین فاصله شکست تا فک‌ها نباید از قطر میلگرد کمتر باشد. در صورتی که این اتفاق بیافتد بایستی آزمون بار دیگر تست شود.
تست خمش میلگرد
بعد از آزمون کشش نوبت به آزمون خمش میلگرد می‌رسد. این نوع آزمون به صورت خمش سرد طبق استاندارد ملی ایران انجام می‌پذیرد. برای انجام این آزمون، از دستگاه خمش استفاده می‌شود که در آن یک میلگرد به عنوان نمونه بایستی توسط سه غلتک به شکل حرف لاتین V تبدیل شود.
این تست باید در دمای بین ۱۰ درجه سانتیگراد تا ۳۵ درجه سانتیگراد انجام شود و عدم مشاهده ترک با چشم غیرمسلح به منزله استقامت میلگرد در آزمون خمش است. در این نوع تست، قطعه‌ای از میلگرد به صورت تصادفی انتخاب می‌شود، یک غلتک که نسبتا بزرگتر از دو غلتک دیگر است به عنوان سنبه درنظر گرفته می‌شود. کار سنبه در واقع محل خم شدگی میلگرد را نشان می‌دهد. در طرف دیگر نمونه یک بازو به عنوان تکیه‌گاه و یک حامل وجود دارد. وظیفه حامل اعمال نیروی مورد نظر به میلگرد است تا بتواند آن را به شکل V در آورد. اگر در این مراحل که نمونه از حالت ۱۸۰ درجه به کمتر از ۴۵ درجه خواهد رسید هیچ‌گونه گسیختگی و ترک مشاهده نشود، نشان دهنده انعطاف خوب آن بر نیروی واردی خواهد بود.
تست خستگی میلگرد
از دیگر روش‌های تست مقاومت میلگرد در تنش‌های احتمالی آزمون خستگی میلگرد است. به تعداد دفعاتی که نمونه بتواند تحت اعمال نیروی متناوب و تکراری تاب بیاورد و نشکند، حد خستگی گفته می‌شود. این قبیل از آزمون طبق استاندارد ملی ایران به روی آزمونه (قطعه انتخابی) انجام می‌شود. آزمونه تحت اعمال نیروی وارده قرار می‌گیرد و تا هنگام شکستن آن و یا رسیدن به حداکثر چرخه‌های مشخص شده در استاندارد ادامه می‌یابد.
در تست خستگی میلگرد، به آزمونه هم کشش و هم فشار وارد می‌شود، از این‌رو دو سر آزمونه در یک محفظه استاندارد قرار می‌گیرند تا از تکان‌های احتمالی و ایجاد خطا در آزمون تا حد زیادی جلوگیری شود. نتیجه تست خستگی میلگرد به صورت منحنی‌های S-logN نمایش داده می‌شوند و از فاکتورهای مهمی که باید در حین گزارش نتیجه بازگو شوند می‌توان به نوع اعمال تنش، نوع دستگاه به کار رفته و اندازه بسامد چرخه اشاهر کرد.
تست مشخصه‌های هندسی میلگرد
از دیگر روش‌های تست مقاومت میلگرد می‌توان به تست اندازه‌گیری خصوصیات آن اشاره کرد. همانطور که در ابتدای مقاله نیز آورده شد، یکی از تاثیرگذارترین خصوصیات آرماتور در برابر تنش و خمشدگی، تعداد و ارتفاع آج‌های آن است. اندازه‌گیری مشخصات هندسی از جمله بلندیِ آج‌های عرضی و طولی، تعیین گام (فاصله) آج‌های عرضی و طولی و همچنین زاویه شیب وجانبی هر دو نوع آجِ عرضی و طولی بسیار مهم تلقی می‌شود. این نوع اندازه گیری‌ها توسط ابزار بسیار دقیقی با حداقل ضریب اشتباه صورت می‌پذیرد.
تاثیر آج بر استحکامات
از آن‌جایی که آرماتورها در دل بتن برای افزایش مقاومت کششی سازه مورد استفاده قرار می‌گیرند، وجود آج‌های استاندارد برای تقویت هرچه بیشتر ساختمان بسیار حائز اهمیت هستند. همچنین ارتفاع، طول و زاویه‌ای که آج نسبت به میلگرد ایجاد می‌کند بسیار مهم تلقی می‌شود.
طی تحقیقاتی که در کشور سوئد و ایالات متحد آمریکا انجام گرفته نشان می‌دهد که هرچه ارتفاع آج کمتر و گام‌های آن بیشتر باشد، در تنش‌های ایجاد شده نزدیک به ۲۰% بیشتر از آرماتورهای بدون آج و یا آجدار با ارتفاع بلند از خود مقاومت نشان داده است.
تست ترکیبات شیمایی میلگرد
یکی دیگر از روش‌های تست مقاومت میلگرد سنجش ترکیبات اولیه تولید آن است. اگر در مورد روش‌های تست مقاومت میلگرد شبهاتی وجود داشته باشد، بایستی آزمونه را از یک روش مرجع مناسب‌تری مورد تست قرار داد. در این روش که در آزمایشگاه‌های مجهز انجام می‌پذیرد با روش طیف سنجی به مواد به کار رفته در تولید میلگرد و خلوص آن‌ها پی خواهند برد.
معرفی دستگاه‌های تست کششی میلگرد
برای تعیین مقاومت کششی استاندارد میلگردها، بایستی از دستگاه‌های مورد تایید نظام مهندسی ایران استفاده شود که در ذیل به شرح چندی از آن‌ها خواهیم پرداخت.
دستگاه تست کششی میلگرد مدل یونیورسال ST-103
این دستگاه دارای تست‌های مختلفی را با استانداردهای جهانی مانند ASTM و ISO دارا است و همچنین آزمون‌های کششی، فشاری و خمشی را در سه نقطه مختلف ایجاد می‌کند. این دستگاه همچنین از حسگر وزن در دو جهت برای افزایش دقت آزمون‌ها بهره می‌برد.
دستگاه تست کششی میلگرد مدل یونیورسال ST-104
این دستگاه که نمونه‌ی به‌روز شده‌ی مدل قبلی می‌باشد دارای ظرفیت بیشتر و امکان خطای کمتری است. این دستگاه می‌تواند تست‌های کشش، فشار و خمش را در ۴ نقطه اعمال کند و همچنین با ظرفیت بالای خود، روند آزمون‌ها بسیار سریع‌تر خواهد کرد. از ویژگی‌های منحصر به فرد این دستگاه می‌توان به کاربری آسان آن و اتصال این دستگاه به کامپیوتر تنها از طریق یک درگاه USB نام برد.
کلام آخر
امروزه به روی بسیاری از کالاهای تولید شده، نوع استانداردهای اخذ شده آن محصول درج می‌شود. شرایط برای اجزای ساختمان نیز به همین منوال است و افراد برای اطمینان حاصل نمودن از استفاده پیمان‌کار از مصالح استاندارد باید به چند نکته اهمیت بدهند. در این مطلب به مهم‌ترین روشهایی که تست مقاومت میلگرد انجام می‌گیرد پرداخته شده است. میلگرد نیز مانند بسیاری از اقلام دیگر هنگام خریداری و استفاده، دارای برگه استانداردی است که نشان دهنده کیفیت ساخت آن است. کارخانه‌های میلگردسازی برای سهولت کار خود، آزمایشگاه‌های مجهزی را ایجاد کرده‌اند تا بتوانند تولیدات خود را زیر بار نیروهای مصنوعی بُرده و از کیفیت آن‌ها مطمئن گردند و سپس برای اخذ مجوز تولید انبوه، وارد جرگه‌ی دیگری شوند.