انواع میلگرد و کاربرد آن در صنعت ساخت و ساز

میلگرد یکی از محصولات فولادی پرکاربرد در صنایع ساختمان سازی است

می توان گفت میلگرد پرکاربردترین مقطع در ساختمان سازی می باشد. میلگرد در حالت کلی به دو دسته ساده و  آجدار تقسیم بندی می شوند

و می توان آن را به دو صورت شاخه و کلاف در بازار تهیه کرد. انواع میلگرد را می توان از جنبه های گونان دسته بندی کرد مانند استاندارد تولید، شکل ظاهری، جنس و …

میلگرد چیست؟

میلگرد در انگلیسی Rebar نامیده می شود. Rebar شکل اختصاری عبارت reinforcing bars به معنی «میله های تقویت کننده» می باشد. تعریف میلگرد را می توان به این صورت بیان کرد:

میلگرد نوعی پروفیل طویل و توپر است که برای بهبود مقاومت کششی بتن استفاده می شود، زیرا بتن ماده ای بسیار مستحکم و مقاوم در برابر تنش های فشاری است، اما در برابر تنش کششی بسیار ضعیف عمل می کند. به همین دلیل و با هدف جبران ضعف مقاومت کششی بتن از انواع میلگرد آجدار درون بتون استفاده می کنند.

میلگردها از اصلی ترین و پرفروش ‌ترین مقاطع فولادی در صنعت ساختمان سازی است و انواع مختلفی دارد. معمولا نوع فولادی میلگرد در صنعت ساخت‌ و ساز استفاده می شود، زیرا ازدیاد طول فولاد در اثر دماهای بالا (ضریب انبساط حرارتی) تقریباً برابر با بتن است. به طور کل استفاده از میلگرد در سازه های بتنی منجر به ساخت سازه ای با قابلیت باربری بالاتر، شکل پذیری بیشتر و عمر طولانی تر می گردد.

معمولا میلگرد و آرماتور با یکدیگر اشتباه گرفته می شوند.

آرماتورها همان میلگردهای تغییر شکل یافته هستند. می توان گفت آرماتور همان میلگرد است با این تفاوت که قبل از قرارگیری در بتن بر روی آن عملیات هایی مانند خمکاری، برشکاری یا جوش دادن به دیگر میلگردها، انجام می گیرد.به دلیل همین تفاوت جزئی میلگرد و آرماتور، در اکثر مواقع از کلمه میلگرد برای هر دو منظور استفاده می شود.

پیشینه استفاده از میلگرد در سازه ها

بتن هزاران سال است که برای طیف گسترده ای از پروژه های ساختمانی استفاده می شود. به عنوان مثال، در روم باستان از بتن بسیار استفاده می کردند.

با این حال، ساخت بتن آرمه یا بتن تسلیح شده با میلگرد نسبتاً جدید است و کمتر از ۲۰۰ سال است که قدمت دارد.

مورخان در مورد نام اولین کسی که از بتن آرمه در پروژه ساختمانی استفاده کرد اختلاف نظر دارند. برخی این مسئله را به صنعتگری به نام فرانسوا کونیه (Francois Coignet)، انتصاب می دهند که اولین خانه ای را با بتن مسلح ساخته است. برخی دیگر بر این باورند که یک باغبان به نام جوزف مونیر (Joseph Monier) اولین کسی بود که از بتن مسلح در پروژه های محوطه سازی استفاده کرد و در نهایت عده ای دیگر این توسعه را به جوزف لوئیس لامبوت (Joseph Louis Lambot) نسبت می دهند. با این حال، اجماع تمام مورخان بر این گزینه است که این تکنیک در حدود سال ۱۸۵۰ در فرانسه توسعه یافت و مونیر برای تکنیک خود در سال ۱۸۶۷ حق امتیاز (ثبت اختراع) دریافت کرد.

در ادامه استفاده از بتن آرمه به سرعت به روش برای ساختمان سازی در اروپا تبدیل گردید و پس از آن در آمریکا توسعه یافت. در سال ۱۸۷۸، شخصی به نام تادئوس هایت اولین نفری بود که ثبت اختراع این سیستم را در ایالات متحده دریافت کرد. پس از آن یک پالایشگاه متعلق به شرکت The Pacific Coast Borax اولین پروژه ساختمانی آمریکا با سیستم بتن آرمه را اجرا کرد. در نهایت در ربع اول قرن بیستم، ساخت و ساز با سیستم بتن آرمه به انتخاب اصلی برای پروژه های جدید تبدیل شده بود.

از جمله مزایای استفاده از بتن آرمه، امکان ساخت ساختمان با تعداد طبقات بالا می باشد.

انواع میلگرد بر اساس شکل ظاهری

طبق استاندارد ملی ایران شماره ۳۱۳۲، میلگردهای گرم نوردیده برای تسلیح بتن، به دو دسته میلگرد ساده و میلگرد آج دار تقسیم می شوند.

طبقه بندی میلگردهای ساده و آج دار در  4  گرید و به صورت زیر  انجام می شود:

1.میلگرد ساده یا میلگرد A1

2.میلگرد آجدار مارپیچ یا میلگرد A2

3.میلگرد آجدار جناغی یا میلگرد A3

4.میلگرد آجدار مرکب یا میلگرد A4

میلگرد نوع A1

میلگرد A1 یا میلگرد ساده به میلگردی گفته می شود که در تمام سطح آن هیچگونه آج یا برجستگی وجود ندارد. میلگردهای ساده معمولا در سایز ۶ تا ۲۰ میلی متر تولید و عرضه می شوند و در استاندارد ملی ایران شماره ۳۱۳۲ با علامت مشخصه س۲۴۰  نشان داده می شوند. این نوع میلگرد در ترکیب شیمایی خود  کمترین میزان کربن را دارد که منجر به انعطاف بالا و قابلیت شکل پذیری و جوش پذیری مناسب آن می شود.

میلگرد نوع A2

میلگردهای A2 از نوع میلگردهای آجدار هستند. آج این نوع میلگرد از نوع مارپیچ (یکنواخت یا دوکی) می باشد که از ابتدا تا انتهای میلگرد، ادامه پیدا می‌کند و در هیچ کجا قطع نمی ‌شود.  میلگرد A2 نسبت به میلگردهای ساده از مقاومت بالاتری برخور است.، اما در عین حال در بین دیگر میلگردهای آجدار سختی کمتری دارد و به همین دلیل به میلگرد نیمه سخت نیز معروف است. از میلگرد A2 بیشتر در دیوارهای برشی و در ساخت خاموت استفاده می گردد.

این نوع میلگرد در استاندارد شماره ۳۱۳۲ با دو علامت مشخصه «آج ۳۴۰» و «آج ۳۵۰» شناخته می شوند.

میلگرد نوع A3

میلگرد A3 نیز یک نوع میلگرد آجدار است، اما آج آن جناقی شکل می باشد. تفاوت میلگرد A2 و A3  در مشخصات مکانیکی مانند میزان مقاومت میلگرد و قابلیت شکل پذیری و جوش پذیری آنهاست. به این صورت که میلگرد A3 به دلیل درصد کربن بیشتر در ترکیب شیمیایی خود مقاومت بالاتری نسبت به ملگرد A2  دارد، ولی قابلیت شکل پذیری و جوش پذیری آن نیز کمتر است.

میلگرد A3 با علامت مشخصه «آج ۴۰۰» و «آج ۴۲۰»  در استاندراد ملی ایران مشخص می باشد.

میلگرد نوع A4

 که در استاندراد ۳۱۳۲ با علامت مشخصه آج ۵۰۰ و آج ۵۲۰ شناخته می شود در آخرین رده سختی قرار دارد و از فولاد با درجه کربن بالا ساخته می شود. شکل آج های این میلگرد کاملا متفاوت از میلگردهای آجدار A2 و A3 است و دارای آج های عرضی دوکی شکل می باشد. میلگرد A4 به دلیل پیشرفت در تکنولوژی ساخت خود، علاوه بر استحکام بالا، دارای انعطاف و قابلیت جوش پذیری مناسبی است و عمده تفاوت میلگرد a3 و a4 نیز به همین مورد مربوط می باشد.

انواع میلگرد از نظر حالت و جنس

میلگرد یکی از اصلی ترین و پرفروش ‌ترین مقاطع فولادی در صنعت ساختمان سازی است به طوری که بدون این مقطع فلزی، پیشبرد ساخت و ساز به شکل امروزی تقریبا غیرممکن است. استاندارد میلگرد بدون شک یکی از عوامل تاثیرگذار در خواص مکانیکی میلگرد می باشد و همین امر باعث می شود تا کاربرد آن در قسمت های مختلف سازه متفاوت باشد.

انواع میلگرد از نظر حالت

انواع میلگردها از نظر حالت و ظاهر به دو دسته زیر تقسیم می شوند:

– میلگرد شاخه: میلگردهای ساده و آجدار که به صورت شاخه های ۱۲ متری تولید می شوند به آن ها میلگرد شاخه گفته می شود.

-میلگرد کلاف: میلگردهای کلاف حالتی از انواع میلگردهای ساده و آجدار هستند. میلگردهای کلاف ساده بسته به سفارش مشتریان از سایز ۵.۵ تا ۱۰  و کلاف های آجدار نیز با میلگردهای A2 و A3 ساخته می شوند. میلگردهای کلاف را به منظور افزایش استحکام سازه‌های بتنی، استحکام دیوارها و ستون‌ های آجری، استحکام بلوک ‌ها و استحکام اتصالات گازی استفاده می کنند.

قیمت میلگرد کلاف

تعیین قیمت میلگرد کلاف به عواملی مانند قیمت مواد اولیه تولید کلاف، ساده یا آجدار بودن، وزن میلگرد کلاف و ضخامت آن و همچنین به قیمت فولاد، نوسانات ارز و … بستگی دارد که باعث نوسان قیمت این محصول می شود. به همین دلیل قبل خرید میلگرد کلاف حتما قیمت روز کلاف ساده و آجدار را از طریق مراجع معتبر استعلام نمایید و با مقایسه آن ها اقدام به خرید نمایید.

اینکه کدام میلگردها به صورت شاخه و کدام به صورت کلاف، دسته بندی می شوند به مشخصات مکانیکی و ساختاری میلگردها بستگی دارد. به طور مثال میلگردهای ساخته شده از فولاد سخت به روش شاخه بسته بندی و عرضه می شوند. میلگردهای فولاد نرم و نیم سخت نیز با توجه به قطرشان به هر دو صورت شاخه و کلاف قابل بسته بندی هستند.

انواع میلگرد از نظر جنس

با توجه به نوع مواد مورد استفاده در تولید میلگرد، انواع مختلفی از میلگردها وجود دارد. در صنعت ساخت و ساز و در سازه های بتن آرمه معمولا از میلگرد فولاد کربنی استفاده می شود، اما این نوع میلگرد ممکن است در محیط هایی با رطوبت بالا کارایی مورد نظر را نداشته باشند. در این شرایط میلگرد با روکش اپوکسی ممکن است در محیط های مرطوب بهتر عمل کند و بدون خوردگی استحکام و دوام بتن را حفظ کند. به همین دلیل باید با توجه به محیط پروژه و حجم آن نوع میلگرد را انتخاب نمود. می توانید با توجه به نیازتان از ۷ نوع میلگرد که در زیر معرفی شده در پروژه های عمرانی خود استفاده کنید.

۱. میلگرد اروپایی

میلگرد اروپایی از منگنز ساخته می شود و به همین دلیل به راحتی خم می گردد.

اگر چه از این میلگرد در کشورهای زیادی استفاده می شود، اما به دلیل انعطاف بالا استفاده از آن در مناطق زلزله‌ خیز یا دارای شرایط آب و هوایی خاص مانند طوفان و گردباد و همچنین برای پروژه ‌هایی که نیاز به ساختاری یکپارچه دارند، توصیه نمی ‌شود، با این حال قیمت آن مقرون به صرفه می باشد.

۲. میلگرد فولاد کربنی

متداول ترین نوع میلگرد در مقیاس پروژه، میلگرد فولاد کربن یا میلگرد سیاه می باشد. با توجه به اینکه این نوع میلگرد در برابر رطوبت مقاومت زیادی ندارد، میزان زنگ زدگی در آن بالا خواهد بود و استفاده از آن در مناطقی که رطوبت بالایی دارند، مناسب نیست.

با این حال به دلیل قدرت و کشش بالای میلگرد سیاه، آن را به یکی از بهترین انتخاب ها تبدیل می کند.

۳. میلگرد با پوشش اپوکسی

این میلگرد در واقع همان میلگرد سیاه است که آن را با روکش اپوکسی پوشش داده اند. با این روش، میلگرد در برابر زنگ زدگی مقاومت بیشتری پیدا می کند. اگر چه پوشش اپوکسی به کار رفته در این میلگرد فوق العاده ظریف است، اما این محصول در حدود ۷۰ تا ۱۷۰۰ برابر مقاوم تر از فولاد کربن در مقابل زنگ زدگی می باشد.

با وجود تفاوت در خوردگی، اما استحکام کششی میلگرد اپوکسی و میلگرد سیاه مشابه یکدیگر است. همچنین قیمت میلگرد سیاه پایین تر از میلگرد اپوکسی است.

۴. میلگرد گالوانیزه

میلگرد گالوانیزه، میلگرد فولادی معمولی است که سطح آن با یک لایه محافظ از فلز روی (Zn) پوشیده شده است. پوشش روی، معمولاً با فرآیند گالوانیزه گرم ایجاد می شود. میلگرد گالوانیزه نسبت به میلگرد سیاه، مقاومت بسیار بیشتری در برابر خوردگی دارد. همچنین آسیب رساندن به پوشش میلگرد گالوانیزه دشوارتر از میلگرد اپوکسی می باشد. به همین دلیل قیمت میلگرد گالوانیزه نیز بالاتر از میلگرد آپوکسی است.

۵. میلگرد کامپوزیتی (پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP))

به میلگرد کامپوزیتی، میلگرد FRP (میله های کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف( نیز می گویند. از آنجایی که این نوع میلگرد از فیبر تشکیل شده است، خمش در آن مجاز نیست.  مهم ترین ویژگی این نوع میلگردها مقاوت و استحکام بالا و همچنین سبک بودن آنهاست. همچنین این نوع میلگرد در برابر خوردگی بسیار مقاوم است و در مقایسه با میلگردهای دیگر گران تر می باشد. FRP ها معمولا در صنایع هوافضا، خودروسازی، سازه های دریایی و ساخت و ساز استفاده می شوند.

۶. میلگرد فولادی ضد زنگ

فولاد ضدزنگ، نوعی آلیاژ آهن با مقدار حداقل ۱۰.۵ درصد کروم است که باعث مقاومت فلز در برابر خوردگی و زنگ زدگی می گردد. یکی از انواع میلگرد های فولادی ضد زنگ، می توان به میلگرد استنلس استیل یا میلگرد استیل اشاره کرد. این نوع میلگرد ۱۵۰۰ برابر مقاوم تر از میلگرد سیاه در برابر خوردگی است. یکی دیگر از مزایای مهم این نوع میلگرد، مقاومت فوق ‌العاده آن نسبت به عملیات حرارتی است. از این رو میلگرد ضد زنگ بسیار گرانتر از میلگرد های دیگر است.

از این میلگرد برای تقویت بتن در سازه هایی مثل پل ها، بزرگراه ها، ساختمان ها و … استفاده می گردد.

انواع میلگرد موجود در بازار

همانطور که گفتیم میلگردها تنوع بالایی دارند و از جنبه های گوناگون قابل دسته بندی هستند. علاوه بر دسته بندی که تا کنون به آن اشاره کردیم، می توان میلگردها را از نظر میزان کاربرد در بازار و میزان استفاده در مقیاس پروژه نیز دسته بندی کرد. در ادامه میلگردهایی که در صنعت ساخت و ساز مورد استفاده قرار می گیرد را بررسی می کنیم.

 

انواع میلگرد از نظر کاربرد در سازه

در تمام پروژه های ساختمانی لازم است از انوع مختلف میلگرد با توجه به شکل خم، حالت میلگرد، نوع آلیاژ استفاده شده در آن و …. استفاده شود. به طور کلی انواع میلگرد استفاده شده در سازه را به صورت زیر می توان دسته بندی کرد.

میلگرد تقویتی

از میلگردهای تقویتی برای بخش هایی که از ساختمان دوام کافی نداشته باشند و یا پیش بینی شود تحت نیروهای کششی و فشاری آسیب ببینند استفاده می شود. بیشترین مورد استفاده از آن ها در سقف های تیرچه بلوک، فونداسیون و دیوار برشی است. این نوع میلگرد با شمش فولادی نورد گرم تولید می شود و قابلیت خم شدن تا ۱۸۰ درجه را نیز دارد.

میلگرد نرمال

میلگرد نرمال معمولا در سایزهای ۳ تا ۱۱ متر تولید می شود. میلگردهای نرمال با استفاده از میلگردهای نوع A2 و A3 تولید می شوند و به هر دو صورت شاخه و کلاف برای مصارف خاصی استفاده می گردند. میلگرد نرمال برای ساخت تیرچه، خرپا، تیرچه لوک، میلگرد نرمال مناسب ترین گزینه خواهد بود، زیرا در این صنایع به میلگردهای کوتاه تر از سایز استاندارد نیاز است.

میلگرد بستر

میلگردهای بستر شامل دو میلگرد موازی به طول ۳ متر هستند که فاصله عرضی میان آن ها، بین ۵/۵، ۱۱ و ۱۵ سانتی متر متغیر خواهد بود. همچنین یک مفتول به صورت عمودی یا زیگزاک به دو میلگرد موازی جوش داده می شود. از میلگردهای بستر برای افزایش مقاومت در برابر تنش های خمشی و برشی استفاده می شود. علاوه بر این، آرماتور بستر بر باربری عمودی و مایل ستون‌ های ساختمان تاثیر خوبی دارد. از دیگر مزیت های آن می توان به عدم نیاز به دوغاب بندی و  استحکام در برابر زلزله اشاره کرد.

میلگرد HSD

میلگردهای HSD نوعی  میلگرد آجدار با استحکام و مقاومت بالا می باشند. استفاده از این نوع میلگرد به دلیل مقاومت بالای آن در برابر تنش های کششی و فشاری،  نیاز به میلگردهای تقویتی را کاهش می دهند و در نتیجه نیاز به آرماتورها در سازه کاهش پیدا می کند. از دیگر مزایای میلگرد HSD می توان به قابلیت جوش پذیری و شکل پذیری بالای آن اشاره کرد.

میلگرد زیگزاگ

میلگردهای زیگزاگ که در اصطلاح به آن خرپا هم گفته می شود، تشکیل شده از دو مدل میلگرد ساده و آجدار است که از طریق جوش یا قلاب به یکدیگر متصل می شوند. در واقع این مقطع فولادی از سه بخش بالائی، پایینی و عرضی تشکیل می شود. به این صورت که ۳ میلگرد آجدار در قسمت پاین و بالا قرار می گیرد و میلگردهای ساده ( A1)  در قسمت عرضی خرپا جای می گیرد. برای تولید میلگردهای زیگزاگ بهتر است از روش نورد گرم استفاده گردد. از این نوع میلگرد در ساخت انواع سقف استفاده می شود.

میلگرد ترانس

میلگردهای ترانسکه به آن میلگرد کششی نیز گفته می شود نسبت به سایر میلگردها ظاهری صاف و صیقلی تر دارد. ظاهر صاف و یکدست  این میلگرد به دلیل فرآیندهای پولیش می باشد و با توجه به نحوه پولیش زنی   کیفیت و میزان صیقلی بودن آن نیز متفاوت خواهد بود. به طور کل فرایند پولیش زنی در این میلگرد به دو دسته تک پولیش و دو پولیش تقسیم بندی می شود.

میلگرد حرارتی

میلگرد حرارتی از استحکام کششی بسیار بیشتری نسبت به دیگر انواع میلگرد ها برخوردار است؛ به همین دلیل این نوع میلگرد برای جلوگیری از ترک‌خوردگی بتن، گزینه مناسب ‌تری است. به میلگردهای حرارتی میلگردهای افت و حرارت نیز می گویند. بیشترین کاربرد این میلگرد، افزایش استحکام سقف سازه‌ ها و جلوگیری از گسستگی دیافراگم سقف است. به طور کل، این میلگرد با کاهش عرض ترک ‌ها، مقاوت سازه را افزایش می‌ دهد.