میلگرد و کاربرد آن در بتن
میلگرد و کاربرد آن در بتن دارای اهمیت بسیار زیادی است. میلگرد (تقویت کننده نوار) یک نوار فولادی یا مش سیمهای فولادی است که به عنوان یک دستگاه کشش در بتن مسلح و سازههای تقویت شده بنایی برای تقویت و نگهداری بتن در فشار استفاده میشود و بهطورکلی به عنوان فولاد تقویتکننده شناخته میشود. بتن تحت فشردهسازی قوی است، اما دارای استحکام کششی ضعیفی میباشد که میلگرد به طور قابل توجهی مقاومت کششی ساختار آن را افزایش میدهد. سطح میلگرد به گونهای است که به راحتی با بتن درگیر میشود.
شایع ترین نوع میلگرد، فولاد کربنی است که معمولا شامل میلههای گرم نورد تغییر شکل یافته میباشد. دیگر انواع قابل دسترس شامل فولاد ضدزنگ و بخشهای کامپوزیت ساخته شده از فیبر شیشهای، فیبر کربن یا فیبر بازالت است. این نوع متناوب تمایل دارند گرانتر یا دارای خواص مکانیکی کمتری باشند و در نتیجه اغلب در ساخت و سازهای ویژهای استفاده میشود که ویژگیهای فیزیکی آنها نیاز به عملکرد خاصی را فراهم می‌کند که فولاد کربن آن را فراهم نمیکند. در عمل، هر مادهای با استحکام کششی کافی که به طور قابل توجهی با بتن سازگار باشد، می‌تواند بطور بالقوه برای تقویت بتن مورد استفاده قرار گیرد، به عنوان مثال بامبو در مناطقی که فولاد در دسترس نیست می‌تواند جایگزینی مناسب باشد. فولاد و بتن دارای ضریب مشابهی از انبساط حرارتی هستند بنابراین یک عضو ساختاری بتن مسلح شده با میلگرد حداقل تغییرات دما را تجربه خواهد کرد. به علت استقبال زیادی که از میلگرد میشود خرید میلگرد اقساطی متداول است.
بتن یک ماده است که در فشردهسازی بسیار قوی اما در تنش نسبتا ضعیف است. برای جبران این عدم تعادل در رفتار بتن، میلگرد برای حمل بارهای کششی به آن اضافه میشود. بیشتر تقویت فولاد به تقویت اولیه و ثانویه تقسیم میشود، اما استفادههای جزئی دیگر نیز وجود دارد:
- تقویت اولیه اشاره به فولادی دارد که برای تضمین مقاومت مورد نیاز ساختار و به طور کلی برای حمایت از بارهای طراحی شده استفاده میشود.
- تقویت ثانویه، به عنوان توزیع یا تقویت کننده حرارتی شناخته شده است و به دلیل دوام و زیبایی شناختی، با ارائه مقاومت کافی برای محدود کردن ترک خوردگی و مقاومت در برابر تنشها ناشی از اثرات تغییرات دما و انقباض به کار گرفته میشود.
- همچنین میلگرد برای تضمین مقاومت در برابر بارهای متمرکز با ارائه مقاومت کافی و گسترش سختی بار در منطقه گستردهتر است.
- همچنین میتوان از میلگرد برای نگهداری دیگر میلههای فولادی در موقعیت مناسب برای بارگیری آنها استفاده کرد.
- میلههای فولادی خارجی میتوانند ساختارهای سنگتراشی را محدود و تقویت کنند، همانطور که توسط برج نویانسک یا سازههای باستانی در رم و واتیکان نشان داده شده است.
سازههای مصالح ساختمانی و ملاتی که آنها را نگهداری میکنند، خواص مشابهی برای بتن و همچنین توانایی محدودی برای بارگیری کششی دارند. بعضی از واحد سازههای استاندارد مانند بلوکها و آجرها با حفرههایی ساخته میشوند تا بتوانند میلگرد را جایگزین کنند و سپس با ملات در محل قرار میگیرند. این ترکیب به عنوان سازه تقویت شده شناخته میشود.
خصوصیات فیزیکی میلگرد:
فولاد دارای ضریب انبساط حرارتی می باشد که تقریبا برابر با بتن مدرن است که اگر این چنین نبود، باعث ایجاد مشکل در تنش‌های طولی و عمودی در دمای متفاوت با دمای محیط میشد. اگرچه میلگرد دارای دنده‌هایی است که میلگرد را به صورت مکانیکی به بتن متصل می‌کند، می‌تواند تحت فشارهای شدید از بتن خارج شود، اتفاقی که اغلب با فروپاشی ساختار در مقیاس بزرگ همراه است. برای جلوگیری از چنین شکستی، میلگرد عمیقا در اعضای ساختار مجاور تعبیه می شود (40-60 برابر قطر)، یا خم شده و در انتها قلاب میشود تا آن را در اطراف بتن و دیگر میلگردها قفل کند. این روش اولا، اصطحکاک قفل شدن نوار را به محل افزایش میدهد و ثانیا استفاده از مقاومت فشاری بتن را بالا می‌برد.
میلگرد معمولی از فولاد خالص ناتمام ساخته شده و احتمال زنگ زدگی در آن وجود دارد. به طور معمول پوشش بتن قادر به ارائه یک ph بالاتر از 12 به منظور اجتناب از واکنش خوردگی است. پوشش بسیار کم بتن می‌تواند از طریق کربناته این محافظ را از سطح و نفوذ نمک ایجاد کند. پوشش زیاد بتن می‌تواند عرض‌های بزرگتر را ایجاد کند که همچنین محافظ محلی را به خطر می اندازد. همانطور که زنگزدگی بیشتر حجم فولاد را تشکیل میدهد، باعث فشار شدید داخلی بر بتن اطراف میشود که منجر به ترک خوردن و در نهایت شکست ساختاری میشود که این پدیده به عنوان اکسید سرکوب شناخته شده است.
در هنگام حمل و نقل، ساخت، رسیدگی، نصب، و نصب بتن در هنگام کار با میلگرد با پوشش اپوکسی، مراقبت فوقالعاده مورد توجه قرار میگیرد، زیرا آسیب می‌تواند مقاومت در برابر خوردگی طولانی مدت میلگردها را کاهش دهد. میلههای آسیب دیده عملکرد بهتری نسبت به میلههای تقویت کننده بدون پوشش نشان میدهد، هرچند مسائل مربوط به پوششدهی پوشش اپوکسی از میلهها و خوردگی در فیلم اپوکسی، گزارش شده است. این میلهها در بیش از 70،000 عرشه پل در ایالات متحده آمریکا استفاده میشود. میلگرد پلاستیکی تقویت شده با فیبر نیز در محیطهای خوردگی بالا استفاده میشود.
این در بسیاری از فرمها مانند مارپیچی برای تقویت ستونها، میلههای معمول و مشها موجود است. بیشترین میلگرد تجاری موجود از الیاف دو طرفه در رزین پلیمری ترموستات ساخته شده و اغلب به عنوان FRP نامیده میشود. برخی از ساختارهای ویژه مانند امکانات تحقیق و تولید با وسایل الکترونیکی بسیار حساس ممکن است نیاز به استفاده از تقویت کنندهای که به برق نیازی ندارند، و اتاقهای تجهیزات تصویربرداری پزشکی که ممکن است برای جلوگیری از تداخل نیاز به خواص غیر مغناطیسی داشته باشند. میلگرد FRP، به ویژه در انواع فیبر شیشه ای دارای هدایت الکتریکی پایین و غیر مغناطیسی هستند که معمولا برای چنین نیازهایی استفاده می شود. میلگرد فولادی ضدزنگ با نفوذپذیری پایین مغناطیسی در دسترس است و گاهی اوقات برای جلوگیری از تداخلهای مغناطیسی استفاده میشود.
فولاد تقویت کننده نیز می‌تواند توسط اثرات مانند زمین لرزه جابجا شود، که منجر به شکست ساختاری می شود. مثال اصلی این فروپاشی خیابانی در اوکلند، کالیفرنیا است که به علت زمین لرزه سال 1989 باعث مرگ 42 نفر شده است. تکان دادن این زلزله موجب شد تا میلگرهای داخل بتن پشت سر هم سوراخ شوند. با توجه به کارکردی که میلگرد در بتن دارد فروش میلگرد اقساطی در بازار خرید و فروش آنلاین انجام میگیرد.
انواع کاربرد میلگرد در بتن:
میلگرد راستا ⇐ افزایش مقاومت کششی بتن
خاموت ⇐ جلوگیری از بیرون زدگی آرماتورهای طولی در اثر کمانش و تحمل نیروهای برشی و جلوگیری از گسترش ترک.
سنجاقی ⇐ تقویت مقاومت برشی خاموت‌ها و اتصال کامل بین میلگردهای طولی و خاموت
خرک ⇐ قرار دادن دو شبکه‌ی متوالی افقی با فاصله‌ی معین در داخل قالب (در بتن ریزی‌های کف و فونداسیون)
رکابی ⇐ در امتداد نگهداشتن آرماتورهای طولی یا عمودی در بتن ریزی دیوارها و دال‌ها (به شکل حرف u) یا بین دو سفره آرماتور (شبکه مش‌بندی)
ادکا ⇐ تحمل لنگرهای منفی در تکیه‌گاه‌های تیر و برای تحمل نیروهای برشی
