میلگرد

میلگرد بدون شک یکی از مهمترین مصالح در زندگی بشری به حساب می‌آید. این محصول فولادی پر ارزش، شالوده اصلی سازه‌های امروزی را تشکیل می‌دهد و بدون این مقطع فلزی، پیشرف ساختمان‌سازی به شکل آنچه امروز شاهد هستیم غیر ممکن بود. استاندارد میلگرد بدون شک یکی از فاکتورهای مهمی است که طراحان سازه‌های بزرگ و کوچک در نظر می‌گیرند. خواص مکانیکی این محصول با توجه به استاندار ساخت آن تغییر می‌کند و همین موضوع کاربرد آن را در بخش‌های مختلف متفاوت می‌کند. در این مقاله به بررسی انواع متلف استاندارد میلگرد در جهان و ایران پرداخته‌ایم و مشخصات هر کدام را توضیح خواهیم داد.

هر کارخانه‌ای در هنگام تولید یک محصول، تلاش می‌کند با توجه به بازار و حضور رقبا بهترین محصول را تولید نماید و برای این منظور دو عامل را درنظر می‌گیرد:

  • کیفیت بالای محصول
  • قیمت تمام شده پایین

هر کالایی برای داشتن این دو شرط نیازمند یک فرآیند تولید با آخرین تکنولوژی و رعایت اصول استاندارد خواهد بود. تکنولوژی در جهان امروز به صورت لحظه‌ای در حال تغییر است؛ اما استانداردها به این صورت نیست و معمولا هر یک یا دو سال تغییرمی‌کنند. اما گاه این امکان هست که استانداردی سال‌های سال هیچ تغییری نکند.

استاندارهای بین المللی میلگرد

برای تولید میلگرد با چند استاندارد متفاوت مواجه هستیم.این استانداردها توسط سازمان‌های بین‌المللی تهیه شده‌اند که می‌توان به معتبرترین آن‌ها اشاره کرد:

  • ATSM انجمن مواد و آزمون آمریکا که آیین‌نامه ACI (318-14) مربوط به این شرکت است.
  • JIS ژاپن که استاندارد (JIS G3112) را برای میلگردهای مورد استفاده در بتن اعلام نموده است.
  • DIN آلمان، استاندارد (DIN 488) که مربوط به فولاد به کار رفته در بتن مسلح می‌باشد.
  • ISO، سازمان بین‌المللی استاندارد که (ISO 6935) برای فولاد را تحریر نموده است

استانداردهای بریتانیا،کانادا، آمریکا و استرالیا هم رفرنس شرکت‌های تولید میلگرد می‌باشند.

استاندارد میلگرد در ایران

در کشور ایران، شرکت ذوب آهن،به عنوان پیشگام در صنعت فولاد از استاندارد روسی برای تولید میلگرد استفاده کرده است. اما استانداردهای دیگری نیزدر کشور در مراحل تولید از آن‌ها استفاده می‌شود:

  • استاندارد روسیه
  • استاندارد ISIRI 3132
  • استاندارد DIN

حال باید این سوال را جواب داد که چه معیارهایی در تعیین استاندار میلگرد مورد بررسی قرار می‌گیرند؟

در تعیین استاندارد میلگرد چه معیارهایی بررسی می‌شود؟

اولین بررسی استاندارد میلگرد به مشخصات ظاهری آن می‌پردازد. کارخانه‌های تولیدکننده، هرکدام میلگرد تولیدی خود را با یک قطر اسمی و طول متفاوت تولید می‌نمایند که بر حسب طول میلگرد و قطر آن جدول وزنی میلگرد به دست می‌آید. این جدول برمبنای استانداردهای مختلف در شرکت‌ها متفاوت خواهد بود. در استانداردها جداول وزنی میلگرد بر پایه تعاریفی خواهد بود که بر اساس آن تعاریف استاندارد شکل می‌گیرد. یکی از کاربردهای این جداول برای داشتن وزن بسته بندی میلگردها بعد‌از تولید است که به بندیل میلگرد سایز معروف است.

  • استانداردASTM

در استاندارد ASTM در دو ستون اول، میلگرد سایز  یا (bar size) را داریم که این bar size در ستون‌های بعد بر اساس قطر اسمی و واحد وزنی نوشته شده است.

جدول استاندارد ASTM برای میلگرد

یکی دیگر از عواملی که در هر استاندارد بررسی می‌شود، الزامات مکانیکی در تولید یک میلگرد است. در نظر داشته باشید این استانداردها به دلیل تفاوت در خواص مکانیکی در تعیین قیمت روز میلگرد تاثیر بسیار زیادی دارند. در استاندارد ATSM برای هر نوع فولادی یک استاندارد شامل محدوده قابل قبول خواص مکانیکی تعریف شده که به صورت یک جدول ارائه می‌شود. برای درک بهتر این جدول عوامل موثر بر مکانیک میلگرد را توضیح می‌دهیم:

  • Gradeیا نمره: بر اساس مواد اولیه و عملیات حرارتی صورت گرفته، خواص مختلفی می‌توان از میلگردها بدست آورد که در نهایت آن‌ها را مطابق با استاندارد روسی به چهار گرید A1، A2، A3 و A4 تقسیم می‌کنیم.
  • YIELD POINT: نقطه تسلیم به میزان فشاری که روی فولاد وارد و باعث تغییر شکل همیشگی نمی‌شود، می‌گویند. این میزان فشار باعث شکستگی نمی‌شود.
  • tensile strength: استحکام کششی نهایی که عبارت است از ماکزیمم تنشی که یک فولاد پیش از کوچک شدن سطح مقطع می‌تواند، تحمل کند.
  • Elongation:درصد افزایش طول تا لحظه شکست یک فولاد می‌باشد.
  • استاندارد اروپا
جدول استاندارد اروپا برای میلگرد
  • استاندارد 3132 ایران
جدول استاندارد 3132 ایران

همان‌طور که مشاهده می‌شود جداول فوق بیانگر قطر میلگرد و مقدار وزن میلگرد است. از این جداول برای بدست آوردن وزن میلگرد استفاده می‌نماییم.

در بسیاری از شرکت‌ها درصد عناصر با موافقت خریدار خواهدبود. برای جوش‌پذیری میلگرد هر استاندارد راهنمایی را ضمیمه می‌نماید. به طور مثال در استاندارد 3132 جوش‌پذیری بستگی به قطر اسمی و کربن داخل فولاد دارد. براساس استاندارد جوش آمریکا هرچه میزان کربن در فولاد کمتر باشد، قابلیت جوشکاری میلگرد بالاتر است.

  • استاندارد روسی

در استاندارد روسی میلگردها به چهار دسته تقسیم می‌شوند، میلگرد  A1,A2,A3,A4

  • میلگردA1

شکل ظاهری این میلگرد صاف است و هیچ گونه آجی بر بدنه خود ندارد. در صنعت به این نوع، میلگرد نرم گفته می‌شود. از این میلگرد به دلیل این‌که آج ندارد در عملیات حرارتی استفاده می‌شود.در این نوع از آن‌جا که در ترکیب شیمیایی کربن  بسیارکمی به کار رفته است  می‌توان در خم‌کاری و بازخم از آن اسفاده کرد همچنین تا 25% تغییر شکل داریم.در بازار مصرفی می‌توانیم میلگردهای A1  را با طول شش تا 12 متر مشاهده کنیم که این نوع در خانواده میلگرد داکتیل است.

  • میلگردA2

در این میلگرد روی بدنه آج وجود دارد که این آج‌ها در طول بدنه یکنواخت بوده و همه در یک جهت است.در اصطلاح عنوان این میلگرد نیمه‌ترد گفته می‌شود. موارد استفاده از این میلگرد در امور ساختمانی است که مصرف عمده آن در خاموت‌کاری می‌باشد. از این نوع میلگرد توصیه می‌شود که در خم‌کاری و جوشکاری استفاده نشود. همچنین تغییر شکل در آن 19% است. به این نوع میلگرد،میلگرد آجدار مارپیچ گفته می‌شود.

  • میلگردA3

در رده‌بندی از لحاظ سختی، این میلگرد نیمه سخت در نظر گرفته می‌شود که به هیچ عنوان برای مصارف جوشکاری مناسب نخواهد بود. شکل ظاهری این نوع میلگرد،آج‌ها در راستای طول به شکل جناق می‌باشد که به میلگرد آجدار جناقی معروف است. تغییر شکل این میلگرد نسبت به دو میلگرد قبلی کمتر و14% بوده و همچنین نسبت به میلگرد‌های دیگر بیشتر در بازار یافت می‌شود.

  • میلگردA4

شکل آج این میلگرد شبیه آج میلگرد A3 است؛ با این تفاوت که در این میلگرد آج‌ها خلاف جهت یکدیگر در طول میلگرد قرار گرفته‌اند. این نوع در دسته بسیار سخت طبقه بندی و در کارهای سازه‌ای استفاده می‌شود. به این نوع میلگرد، میلگرد آجدار مرگب گفته می‌شود. قیمت آن نسبت به میلگردهای دیگر گران‌تر است.قیمت میلگرد براساس کیفیت و نوع فولاد مصرفی متفاوت است.

جدول تطبیقی میلگرد در استانداردهای مختلف
جدول بررسی آزمون مکانیکی میلگرد در استانداردهای مختلف

برای داشتن میلگرد استاندارد باید روش‌های تولید برحسب معیار استاندارد انجام شوند. در ادامه چهار روش را که در ایران متداول است بیان می‌شود.

اما قبل از روش‌های تولید میلگرد باید عنوان کرد که مواد استفاده شده در تولید میلگرد معمولا شمش‌های فولادی  3SP و 5SP استفاده می‌کنند. تفاوت این شمش‌ها در انعطاف‌پذیری آن‌هاست که شمش 3SP انعطاف بیشتری دارد. از این‌رو برای محصولات منعطف‌تر از این نوع شمش استفاده می‌شود. البته برای تولید میلگرد از شمش‌های آهن و ضایعات فولادی استفاده می‌شود که قیمت آهن تاثیر به‌سزایی در استفاده از این مواد در تولید میلگرد خواهد داشت.

جدول آنالیز شمش  3SP و 5SP

روش‌های تولید میلگرد

  1. نورد گرم: روش تولید محصول بوسیله نورد، از کاربردی‌ترین و رایج‌ترین نوع تولید است که از شیوه تغییر شکل دادن استفاده می‌شود. در نوردگرم ابتدا حرارت کوره را به 1100 درجه می‌رسانیم؛ این دما، دمای ذوب شمش‌ها جهت تولید میلگرد است. شمش‌ها در دمای مطلوب به صورت مذاب درآمده و به مرحله رافینگ فرستاده می‌شود. در رافینگ توسط سه غلتک فشاری و کششی در سه مرحله از قطر نورد کاسته و پس از رسیدن به قطر مطلوب به محل قرارگیری نوارها فرستاده می‌‌شود تا آج‌زنی برای میلگردهای A2 و A3 استفاده شود.میلگرد A2روی خط فرآیند آج‌‌زنی انجام می‌شود، اما در میلگرد A3 این فرآیند بعد از پروسه خنک کردن با آب انجام می‌شود. در نورد گرم باید به این نکته توجه داشت که دمای قطعه یکنواخت و با هم بالا برود. در صورتی که دمای قطعه یکنواخت بالا نرود، باعث می‌شود قسمت بیرونی زودتر گرم شده و قسمت درونی در برابر تغییر شکل مقاومت کند.
  2. نورد سرد: فرآیند نورد سرد همانند نورد گرم می‌باشد با این تفاوت که دمای محصول در دمای اتاق سرد خواهد شد. در نورد سرد ما شاهد کاهش قطر و ضخامت میلگرد خواهیم بود.
  3. میکروآلیاژی: میزان میلگردی که در حال حاضر در سطح جهان تولید می‌شود، بالغ بر 400 میلیون تن در سال تخمین زده می‌شود. افزایش تقاضای جهانی به دلیل افزایش تولید زیرساخت‌ها ، این سطح تولیدبه صورت همیشگی پیش‌بینی می‌شود.در حال حاضربرای میلگرد قیمت، تنها واقعیتی است که هنگام خرید برای پروژه‌های بزرگ در نظر گرفته می‌شود.این ذهنیتِ«فقط قیمت‌گذاری» نباید به کالایی تبدیل شود که کیفیت لازم را ندارد. البته این نکته مهم یعنی فقط «قیمت گذاری» نباید تنها در میلگرد دیده شود، بلکه باید در همه پروژه‌های فلزی این قیمت‌گذاری لحاظ شود. رصد نمودار قیمت آهن آلات می‌تواند به شما در این باره کمک کند.

در روش میکروآلیاژی برای افزایش مقاومت میلگرد، در پروسه تولید آلیاژهای تیتانیوم، وانادیوم و روبیدیوم به میلگرد اضافه می‌شود. این نوع اضافه کردن آلیاژها باعث افزایش سطح یکنواختی میلگرد و درنتیجه افزایش مقاومت کششی میلگرد می‌شود. برای همین بهتر است که این نوع میلگرد درمناطق زلزله خیز استفاده شود.

  1. تکنولوژی ترمکس: در این روش ابتدا در نورد گرم دما به 950 تا 1000 درجه می‌رسد. در مرحله بعد نورد گرم سیستم خاص توسط آب سطح بیرونی سرد می‌شود. چرا که شمش مورد استفاده در این روش از کیفیت پایینتری برخوردار است، این سرد شدن باعث تغییر شکنندگی سطح بیرونی خواهد شد. در مرحله بعد میلگرد از قسمت سردکننده بیرون می‌آید و در دمای اتاق سرد می‌شود. این سرد شدن باعث انتقال دمایی معکوس از بخش گرم داخلی به بخش سرد خارجی شده که در این موقعیت شکنندگی سطح بیرونی جای خود را به چقرمگی می‌دهد.

روش‌های گفته شده استانداردهای مکانیکی متفاوتی خواهند داشت. برای پیدا کردن استاندارد این مقاومت‌ها باید آزمایش‌های مختلفی انجام شود. هر استاندارد یک شرایط آزمایشی خاص خود را دارد .به دلیل این که در حال حاضر در ایران استاندارد 3132 پذیرفته شده‌است و در مورد نورد نور دیده است آن را بازگو می‌نماییم.

  • آزمون کشش: برای تعیین میزان کشش باید پنج یا 10 برابر قطر اسمی میلگرد را مورد کشش دهیم. نمونه‌های ترمکس بدون هیچ تراشکاری باید مورد آزمایش قرار گیرند.
  • آزمون خمش: مورد آزمودنی باید حول محور خم خود از 160 تا 180 درجه متناسب قطر خود مورد آزمون واقع شود.
جدول فک خمش برای تست خمش
  • آزمون خستگی:مطابق استاندارد 8103- 1 باید انجام شود.

آزمون وزنی میلگرد:برای انجام این آزمون نمونه مورد نظر ابتدا از نظر ابعاد توسط وسایل آزمایشگاهی دقیق اندازه‌گیری می‌شود و بعد این مقدار با جدول وزن آهن آلات مطابقت داده شده و انحراف وزن را بدست می‌آوریم.

فرمول درصد انحراف وزن برای میلگرد

نشانه‌ها و علائم اختصاری روی میلگرد

برای شناسایی میلگردهایی که در پروسه استاندارد  ASTM ساخته شده‌اند، روی بدنه میلگرد کدهایی نصب شده است که برای خواندن باید به شرح زیر عمل کرد:

  • اولین خط که روی بدنه میلگرد نوشته می‌شود، حروفی است که به معنای نوع تولید کارخانه خواهدبود که قراردادی می‌باشد.
  • دومین خط بیانگر عددی است که قطر اسمی میلگرد را نشان می‌دهد.
  • خط سوم نوع فولاد به کار رفته را نشان می‌دهد.

S: Carbon-steel (A615)       

W: Low-alloy steel (A706)       

R: Rail-steel (A996).        

I: Axle-steel (A995)                      

  • خط چهارم عدد گرید را نشان می‌دهد. عدد 40 گرید 40

عدد 60 گرید 60

عدد 75 گرید 75

عدد 4 گرید  420 و همچنین گرید 60

عدد 5 گرید  گرید 520  همچینین گرید  75

شرایط بسته بندی و ارسال میلگرد تولیدی به مشتری، طبق ضوابط و قوانین خاصی است. این قوانین در استاندارد 3132 به صورت زیر می‌باشد:

بسته‌بندی

به غیر از میلگرد آج 500 و یا 520 تا قطر اسمی 14 به دسته‌هایی با طول مساوی یا کلاف به صورت شاخه‌ای با طول مساوی و بالاتر از قطر 14 به صورت شاخه‌ای بسته‌بندی می‌شوند. اما در آج 500 و یا 520 با هر قطری فقط شاخه‌ای با طول مساوی بسته بندی می‌شوند که حالت کلاف نخواهند داشت.

شناسه

شناسه میلگرد آجدار وساده به صورت زیر خواهد بود:

  • عبارت «میلگرد برای بتن مسلح»
  • شماره استاندارد ملی بعد از گرفتن پروانه تولید کالا
  • قطر اسمی
  • علامت مشخصه میلگرد طیق استاندارد
  • کد فرآیند تولید

نشانه‌گذاری روی بسته

هر بسته میلگرد باید دارای یک کارت مخصوص یا پلاک باشد که مشخصات تولید روی آن نوشته و در معرض دید خریدار گذاشته شود که عبارتند از:

  • علامت تجاری شرکت تولیدکننده میلگرد
  • شماره استاندارد ملی
  • علامت مشخصه میلگرد
  • قطر اسمی
  • کد ذوب
  • طول میلگرد
  • نام کشور تولید کننده
  • وزن بر حسب کیلوگرم
اسکرول به بالا