میلگرد چیست و انواع آن

آرماتور یا میلگرد، یک مقطع فولادی استوانه‌ای توپر است که معمولاً از فولاد یا کربن متوسط ساخته می‌شود. کاربرد اصلی آن در صنعت ساختمان‌سازی، مسلح کردن بتن است. این مقاطع، انواع مختلفی دارند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در این مقاله به معرفی انواع میلگرد و نحوه انتخاب مناسب‌ترین نوع برای پروژه‌های مختلف پرداخته می‌شود. با شناخت دقیق این انواع و ویژگی‌های آن‌ها، می‌توانید بهترین گزینه را برای پروژه خود انتخاب کرده و از هزینه‌های اضافی جلوگیری کنید.

میلگرد چیست؟

در صنعت ساختمان‌سازی، بتن به‌طور طبیعی در برابر فشار مقاوم است اما در برابر نیروهای کششی و پیچشی ضعف دارد. برای جبران این ضعف از میلگرد استفاده می‌شود. میلگردها معمولاً از فولاد یا آلیاژهای مقاوم ساخته شده و نقش مهمی در افزایش استحکام و دوام سازه‌های بتنی دارند. رایج‌ترین نوع آن‌ها میلگرد آجدار است که با ایجاد درگیری بهتر با بتن، از لغزش جلوگیری می‌کند و در پروژه‌های بزرگ و مقاوم در برابر زلزله کاربرد گسترده‌ای دارد. انتخاب صحیح نوع و سایز میلگرد علاوه بر کاهش هزینه‌ها، تأثیر مستقیم بر کیفیت، ایمنی و عمر مفید سازه دارد.

میلگرد باعث مقاوم شدن بتن در برابر نیروهای کششی و چرخشی شده و در زمان اعمال نیروهای کششی به بتن، مانع ترک خوردن و شکستن می‌شود. امروزه در تمام پروژه‌های ساخت و ساز از این نوع فولاد برای تقویت بتن استفاده می‌شود. این محصول از جنس فولاد ساخته شده و بر اساس ظاهر، نوع و سایز به انواع مختلفی تقسیم می‌شود.

آشنایی با میلگرد و انواع آن

بدون کشف و استفاده از میلگرد در صنعت ساختمان‌سازی، بشر نمی‌توانست به تکنولوژی ساخت آسمان‌خراش‌ها و برج‌های مرتفع دست یابد. به علت حجم زیاد استفاده از این محصول در صنعت ساخت و ساز، قیمت میلگرد در بازار به صورت مستقیم بر قیمت مسکن تاثیرگذار است. همان‌طور که گفته شد، از این محصول فولادی برای تامین مقاومت کششی بتن و در نتیجه مقاوم‌سازی ساختمان استفاده می‌شود. ضریب انبساط دمایی بتن و فولاد به یکدیگر نزدیک است. این وجه مشترک باعث می‌شود هنگام تغییرات دمایی، در ساختار بتن تنش‌های اضافی درونی ایجاد نشود و لغزشی بین فولاد و بتن صورت نگیرد.

استفاده از بتن آرمه یا مسلح در ساخت و ساز باعث ایمنی و طول عمر بیشتر سازه و همچنین آسیب کمتر به بنا هنگام زلزله می‌شود؛ بتن مسلح شده با میلگرد، علاوه بر شرایطی که ایجاد تنش کششی یا چرخشی می‌کنند، در شرایط نامساعدی مانند آتش‌سوزی نیز به خوبی عمل کرده و استحکام سازه را حفظ می‌کند. زیرا پوشش بتنی روی میلگردها با تحمل دمایی بالایی که دارد، از اثر مستقیم آتش‌سوزی بر این مقاطع جلوگیری می‌کند.

تا جایی که مشاهده شده در آتش‌سوزی‌های با شدت متوسط،‌ سازه‌های بتن مسلح تنها دچار خسارت‌های سطحی شده و به مقاومت و ظرفیت باربری آن‌ها خللی وارد نمی‌شود. علاوه بر آن می‌توان گفت که عمده‌ترین کاربرد میلگرد، در صنعت ساختمان‌سازی است، اما این کاربرد تنها به ستون‌ها ختم نمی‌شود. بلکه تقریبا تمام قسمت‌های یک ساختمان از مزایای حضور میلگرد بهره‌مند می‌شوند. 

انواع میلگرد ساختمانی

انواع مختلفی از میلگرد برای استفاده در ساختمان‌ها وجود دارد که بسته به شکل ظاهری، جنس و استاندارد تولید، تقسیم‌بندی می‌شوند. از نظر شکل ظاهری، این مقاطع به دو دسته ساده (A1) و آجدار (A2، A3، A4) تقسیم می‌شوند. همچنین از نظر جنس، این محصولات به انواع گالوانیزه، با روکش اپوکسی، کامپوزیت فایبرگلاس، استیل، کامپوزیت و فولاد کربنی دسته‌بندی می‌شوند. انتخاب هر یک از این انواع بستگی به نیاز پروژه و شرایط محیطی دارد که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم:

انواع میلگرد از لحاظ شکل ظاهری

میلگردها به لحاظ شکل ظاهری که مهم‌ترین فاکتور در شناخت آن‌ها به­‌شمار می‌رود، به دو نوع ساده و آجدار تقسیم‌بندی می‌شوند.

• میلگرد ساده

میلگرد ساده برخلاف نوع آجدار، فاقد شیار بر روی سطح خود است. میلگرد ساده نسبت به آجدار دارای انعطاف‌پذیری بالاتری است که علت آن، عدم وجود آج در سطح آن است.

• میلگرد آجدار

در سطح میلگرد آجدار شیارهای وجود دارد که منجر به افزایش چسبندگی آن به بتن می‌شود. به‌همین‌خاطر، مقاومت سازه بتنی در برابر نیروهای کششی افزایش خواهد یافت. این آرماتور، پرکاربردترین نوع در ساختمان‌سازی محسوب می‌شود. گفتنی است که آج‌­ها موجب افزایش سفتی میلگرد می‌شوند و به‌همین دلیل، این مقطع کمتر دچار تغییر شکل می‌شود.

انواع میلگرد براساس سایز

میلگردهای موجود در بازار، از نظر سایزبندی نیز با یکدیگر متفاوت هستند. هر یک از سایزهای این مقطع، ضخامت و ابعاد مختلفی دارند و برای کاربردهای خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. سایزهای میلگرد در بازه ۸ الی ۳۲ میلی‌متری قرار می‌گیرند. انتخاب سایز و ابعاد مناسب این مقطع برای یک سازه بتنی، می­بایستی با توجه به عوامل گوناگونی ازجمله نوع سازه، شرایط محیطی و بارهای وارد شده بر سازه صورت گیرد.

انواع میلگرد از نظر استاندارد تولید

در ایران، میلگردها مطابق با استاندارد ملی ایران یعنی ISIRI تولید و روانه بازار می‌شوند. این استانداردها مشخصات فنی این مقطع را از لحاظ طول، قطر، مقاومت کششی و دیگر ویژگی‌ها تعیین می­کند. بر اساس استاندارد ISIRI میلگردها به چهار دسته اصلی که در تصویر زیر آورده شده است، تقسیم می‌شوند:

انواع میلگرد از نظر حالت و جنس

تنوع میلگردها از نظر جنس مواد اولیه و حالت عرضه، امکان استفاده از آن‌ها را در شرایط مختلف ساختمانی و صنعتی فراهم می‌کند. از نظر جنس، میلگردهای فولادی عمدتاً به دو دسته فولاد کربنی و فولاد آلیاژی تقسیم می‌شوند. میلگرد فولاد کربنی به دلیل قیمت اقتصادی، استحکام مناسب و کاربرد گسترده در سازه‌های بتنی، یکی از پرمصرف‌ترین انواع میلگرد در صنعت ساختمان است. در مقابل، میلگرد آلیاژی با افزودن عناصری مانند کروم، نیکل، منگنز، تنگستن و مولیبدن تولید می‌شود که بسته به ترکیب شیمیایی، می‌توانند خواصی مانند استحکام، سختی، مقاومت به سایش یا خوردگی را بهبود دهند. 

بر همین اساس، میلگردهای آلیاژی را می‌توان از نظر عناصر آلیاژی به انواع کروم‌دار، نیکل‌دار، منگنزدار، تنگستن‌دار و مولیبدن‌دار تقسیم کرد؛ البته ممکن است چند عنصر آلیاژی به‌صورت هم‌زمان در ترکیب فولاد وجود داشته باشند. از نظر حالت عرضه نیز میلگردها به دو شکل شاخه‌ای و کلاف در بازار موجود هستند. میلگرد شاخه‌ای معمولاً در طول‌های مشخص، به‌ویژه ۱۲ متر، عرضه می‌شود؛ درحالی‌که میلگرد کلاف به‌صورت پیوسته و حلقه‌شده تولید شده و برای مصارفی مانند ساخت خاموت و تولید محصولات مفتولی کاربرد دارد. انتخاب نوع میلگرد باید با توجه به شرایط محیطی، ویژگی‌های مکانیکی موردنیاز، نوع کاربرد و الزامات فنی پروژه انجام شود.

انواع میلگرد از نظر کاربرد

میلگردها براساس نقش و عملکردشان در بخش‌های مختلف سازه به انواع گوناگونی تقسیم می‌شوند. هر یک از این آرماتورها با توجه به شکل، محل قرارگیری و وظیفه سازه‌ای یا اجرایی خود، در تقویت اعضای بتنی، کنترل ترک‌خوردگی یا تثبیت شبکه‌های آرماتور کاربرد دارند. شناخت انواع میلگرد از نظر کاربرد، انتخاب و اجرای صحیح آن‌ها را مطابق الزامات فنی و نقشه‌های سازه آسان‌تر می‌کند. در تصویر زیر، انواع میلگرد از نظر کاربرد ارائه شده است:

انواع میلگرد موجود در بازار

تنوع میلگردهای موجود در بازار آهن‌ آلات تنها به نوع ساده و آجدار محدود نمی‌شود؛ بلکه این محصولات با ویژگی‌های متفاوتی از نظر پوشش سطحی، شیوه تولید و کاربرد عرضه می‌شوند. برخی از انواع میلگرد برای تقویت بخش‌های مختلف سازه و کنترل ترک‌خوردگی بتن به کار می‌روند، درحالی‌که گروهی دیگر به دلیل مقاومت بیشتر در برابر خوردگی یا کیفیت سطح، برای مصارف صنعتی و شرایط محیطی خاص مناسب هستند. شناخت انواع میلگرد موجود در بازار و تفاوت ویژگی‌های آن‌ها، به انتخاب محصول متناسب با نیاز پروژه، شرایط بهره‌برداری و بودجه موردنظر کمک می‌کند. مهم‌ترین این محصولات عبارت‌اند از:

میلگرد ترانس

میلگرد ترانس نوعی میلگرد فولادی با سطح صاف و صیقلی است که معمولاً طی فرایندهایی مانند کشش سرد و پرداخت سطحی تولید می‌شود. این محصول به دلیل دقت ابعادی و کیفیت سطح مناسب، در ساخت قطعات صنعتی، شفت‌ها و تجهیزات ماشین‌آلات کاربرد دارد.

میلگرد تقویتی

میلگرد تقویتی برای افزایش ظرفیت مقاومتی بخش‌های مشخصی از سازه، به‌ویژه نواحی تحت تنش، استفاده می‌شود. این میلگردها براساس محاسبات سازه‌ای و نقشه‌های اجرایی در بخش‌هایی مانند تیرها، ستون‌ها، دال‌ها و فونداسیون به کار می‌روند.

میلگرد حرارتی

میلگرد حرارتی که با عنوان آرماتور حرارتی و جمع‌شدگی نیز شناخته می‌شود، برای کنترل ترک‌های ناشی از تغییرات دما و جمع‌شدگی بتن کاربرد دارد. این آرماتورها معمولاً به‌صورت شبکه‌ای در دال‌ها و برخی سقف‌های بتنی اجرا می‌شوند و به توزیع بهتر ترک‌ها و محدودکردن عرض آن‌ها کمک می‌کنند.

میلگرد اپوکسی

میلگرد اپوکسی نوعی میلگرد فولادی است که سطح آن با پوشش محافظ اپوکسی پوشانده می‌شود. این پوشش با ایجاد مانعی در برابر نفوذ عوامل خورنده، احتمال خوردگی فولاد را کاهش می‌دهد و در سازه‌های در معرض رطوبت و یون کلرید، مانند برخی پل‌ها و پارکینگ‌ها، کاربرد دارد.

میلگرد بستر

میلگرد بستر نوعی آرماتور تقویتی است که در درزهای افقی ملات دیوارهای بنایی قرار می‌گیرد. این محصول معمولاً در دو نوع نردبانی و خرپایی تولید می‌شود و با تقویت دیوار، به کنترل ترک‌خوردگی و بهبود عملکرد آن در برابر نیروهای وارده کمک می‌کند.

میلگرد زیگزاگ

میلگرد زیگزاگ از خم‌کاری متوالی میلگرد یا مفتول فولادی به شکل هفت‌وهشت تولید می‌شود و یکی از اجزای رایج خرپاهای تیرچه است. این محصول با اتصال اعضای فوقانی و تحتانی خرپا، در انتقال نیروها و تأمین عملکرد سازه‌ای خرپا نقش دارد.

میلگرد نرمال

میلگرد نرمال در اصطلاح رایج بازار آهن ایران به شاخه‌هایی گفته می‌شود که طول آن‌ها کمتر از طول متداول ۱۲ متر است. این محصولات ممکن است در طول‌های متفاوت عرضه شوند و هنگام خرید آن‌ها باید علاوه بر طول و وزن، به قطر، گرید فولاد و استاندارد تولید توجه کرد.

میلگرد گالوانیزه

میلگرد گالوانیزه با پوششی از فلز روی تولید می‌شود که مقاومت آن را در برابر خوردگی افزایش می‌دهد. این محصول برای سازه‌های بتنی در معرض رطوبت و شرایط محیطی خورنده مناسب است و عملکرد محافظتی آن به ضخامت و کیفیت پوشش و شرایط بهره‌برداری بستگی دارد.

میلگرد استیل

میلگرد استیل از فولاد زنگ‌نزن حاوی کروم تولید می‌شود و بسته به گرید، مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد. این محصول در سازه‌های دریایی، تأسیسات صنعتی و محیط‌های مرطوب یا حاوی مواد خورنده کاربرد دارد و معمولاً قیمت آن از میلگرد فولاد کربنی بیشتر است.

مشخصات فنی انواع میلگرد

در بررسی مشخصات فنی انواع میلگرد، عواملی مانند قطر، گرید مقاومتی، نوع آج و استاندارد تولید نقش اساسی دارند. این مقاطع فولادی معمولاً در گریدهای مختلفی مانند A1 تا A4 تولید می‌شوند که هرکدام میزان مقاومت کششی و شکل‌پذیری متفاوتی دارند. نوع آج‌دار یا ساده بودن نیز بر میزان چسبندگی آن با بتن تأثیر مستقیم می‌گذارد. همچنین قطر میلگردها که معمولاً بر حسب میلی‌متر مشخص می‌شود، متناسب با نوع سازه و میزان بار وارده انتخاب می‌گردد. رعایت استانداردهای تولید در این محصولات فولادی، تضمین‌کننده ایمنی، دوام و عملکرد مناسب سازه‌های بتنی در پروژه‌های عمرانی است.

پارامترهای محاسباتی مربوط به میلگرد

سه مشخصه محاسباتی مهم برای استفاده و نصب میلگرد وجود دارد که مقاومت تسلیم، اسپیسر میلگرد (همان فضاساز) و مقاومت کششی میلگرد را شامل می‌شود. مقاومت تسلیم یکی از عوامل تعیین‌کننده مقاومت میلگرد به هنگام استفاده است که در واقع میزان تنش اعمال شده بر میلگرد که با تغییر طول و بدون تغییر میزان نیروی وارده همراه است، می‌باشد. اسپیسر (spacer) یک قطعه کمکی است که عموما از جنس بتن، فلز، چوب یا پلاستیک ساخته می‌شود و با قرارگیری بین میلگرد و بتن یا بین میلگردها، وظیفه کنترل جابه‌جایی آرماتور و جلوگیری از تخریب آن را بر عهده دارد؛ پس جنسی که دارد برای استفاده حین بتن‌ریزی مهم است. مورد آخر یا همان حداکثر مقاومت و تست کششی میلگرد که تنش نیز گفته می‌شود، است چون اندازه آن، تقسیم حداکثر میزان بار یا نیروی وارده شده بر میزان سطح مقطع میلگرد را نشان می‌دهد. در ویدیوی زیر روند تست کشش میلگرد و نمودار تنش_کرنش به تفصیل توضیح داده شده:

شرایط صحیح نگهداری از میلگرد

رعایت کامل شرایط نگهداری صحیح میلگرد بسیار مهم است. زیرا میلگرد باید با همان خواص مکانیکی و شیمیایی استانداردی که تولید شده است، در بتن مورد استفاده قرار بگیرد؛ در غیر این صورت، شرایط نامناسب نگهداری می‌تواند به راحتی خواص آن‌ را تغییر دهد. در نتیجه بتن مسلح شده کارایی پیش‌بینی شده را نداشته و میزان تحمل بار ساختمان را دچار مشکل خواهد کرد. شناسایی میلگرد آجدار و گریدهای آن، کمک می‌کند تا بتوانید شرایط نگهداری آن‌ها را بیشتر بررسی و فراهم کنید.

میلگردهای فلزی رطوبت محیط را جذب کرده و اکسید می‌شوند. کمتر شدن قطر موثر نوع فولادی آن می‌تواند باعث کاهش مقاومت سازه‌ بتنی شود. بنابراین نیاز است میلگردها در محلی خشک و سرپوشیده و بدون رطوبت و خاک نگهداری شوند. همچنین لازم است قبل از مصرف، از طریق برس زدن و یا دیگر روش‌های مکانیکی، سطح فلز از آلودگی و اکسیدها پاک شود. این کار به ایجاد چسبندگی میان بتن و میلگرد کمک می‌کند.

جهت جلوگیری از نفوذ رطوبت زمین به میلگرد، آن‌ها را در ارتفاع مناسبی از زمین قرار می‌دهند. آن‌هایی که در انبار نگهداری می‌شوند باید بر اساس قطر و طول، جداسازی شوند. این کار موجب تسریع در کارها می‌شود. همچنین قبل از بتن‌ریزی لازم است که با آب‌پاشی، دمای میلگردها را کاهش داد. استفاده از این محصولات تنها زمانی مجاز است که توسط آزمایش‌های دقیق، از استاندارد بودن خواص مکانیکی و شیمیایی آن‌ها اطمینان حاصل شود.

در انتها به برخی از نکات که به هنگام کار کردن با آرماتور باید مورد توجه قرار دهیم اشاره می نماییم:

• بریدن میلگردها باید تا جایی که امکان آن وجود دارد با وسایل مکانیکی صورت گیرد. خم کردن باید با روش سرد صورت گیرد نباید از حرارت بیش از ۱۰۰ درجه سانتی گراد استفاده نمود.
• سرعت خم کردن را باید متناسب با نوع فولاد و دمای محیط انتخاب گردد.
• خم کردن در دمای کمتر از ۵- مجاز نیست.

چگونه می‌توانیم انواع میلگرد را تشخیص دهیم؟

امروزه روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری سایز میلگرد وجود دارد که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

• شابلون میلگرد

به کمک شابلون میلگرد می‌توان اندازه آن را تخمین زد. مهندسان به کمک شابلون ها می‌توانند سایز میلگرد را مورد بررسی قرار دهند.

• گچ اندازه گیری

حالت خاصی از شابلون که از جنس فولاد ضد زنگ است، معروف به گچ اندازه‌گیری بوده و بیشتر برای اندازه‌گیری میلگردهای آجدار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• تشخیص سایز میلگرد با کولیس

کولیس یکی از ابزارآلات مهندسی است که کاربردهای فراوانی در زمینه‌های مختلف دارد. ابعاد محصول مورد نظر توسط کولیس با دقت بسیار بالایی اندازه‌گیری خواهد شد.

• استفاده از ریسمان و آچار فرانسه

یکی از ابزارآلات موجود در پروژه‌های ساختمانی، ریسمان بنایی است. به کمک این ابزار هم می‌توان اندازه میلگردها را تشخیص داد. بدین صورت که ریسمان را دور میلگرد می‌پیچند و از طریق اندازه حاصل از آن، محیط میلگرد و در نهایت قطر میلگرد را اندازه‌گیری می‌کنند. همچنین به کمک آچار فرانسه مدرج هم می‌توان سایز میلگردها را کنترل نمود.

فرق میلگرد با آرماتور چیست؟

در پروژه‌های ساختمانی، اصطلاحات میلگرد و آرماتور اغلب به‌جای یکدیگر استفاده می‌شوند، اما از نظر فنی تفاوت‌هایی بین آن‌ها وجود دارد. شناخت این موضوع به درک بهتر فرآیند اجرای سازه‌های بتنی کمک می‌کند. در واقع، میلگرد به مقاطع فولادی خام گفته می‌شود که به‌صورت ساده یا آجدار تولید شده و در بازار عرضه می‌گردد، در حالی که آرماتور به حالتی از همین مقاطع گفته می‌شود که بر اساس نقشه‌های سازه‌ای برش خورده، خم‌کاری شده و برای قرارگیری در بتن آماده شده است. بنابراین در بحث فرق آرماتور و میلگرد باید به مرحله استفاده و آماده‌سازی آن‌ها توجه کرد. در ادامه تفاوت‌های آرماتور و میلگرد را بررسی می‌کنیم:

• میلگرد یک محصول فولادی خام و قابل خرید در بازار آهن است، اما آرماتور میلگردی است که برای اجرای سازه آماده‌سازی شده است.
• میلگرد به‌صورت شاخه‌ای یا کلاف تولید می‌شود، در حالی که آرماتور بر اساس نقشه‌های اجرایی برش و خم داده می‌شود.
• میلگرد هنوز وارد مرحله اجرا نشده است، اما آرماتور در فرآیند آرماتوربندی داخل قالب بتن قرار می‌گیرد.
• کاربرد میلگرد عمومی‌تر بوده، اما آرماتور کاملاً وابسته به طراحی و اجرای پروژه ساختمانی است.

اهمیت میلگرد در تقویت بتن و ساختمان‌سازی

باتوجه به مطالب عنوان شده می‌بینیم، میلگرد محصول فولادی پرکاربردی است که عمده استفاده آن در صنعت ساختمان‌سازی است و برای ایجاد مقاومت کششی در ساختمان، استفاده از میلگردها ضروری است؛ در واقع می‌توان گفت که بتن در کنار میلگرد به استحکام مورد نظر می‌رسد. میلگرد بر اساس ظاهر و استانداردها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که در این مقاله به بررسی هر نوع و کاربرد آن‌ها پرداخته شد. انتخاب صحیح نوع و سایز میلگرد در هر پروژه نقش مهمی در افزایش ایمنی سازه، کاهش هزینه‌های اجرایی و بهبود طول عمر ساختمان دارد. همچنین رعایت استانداردهای فنی در استفاده از این مقاطع فولادی، کیفیت نهایی سازه‌های بتنی را تضمین می‌کند.