نحوه انجام آزمایش تست کشش میلگرد+ استانداردها و آیین نامه آن

تست کشش میلگرد یکی از اساسی‌ترین آزمایش‌هایی است که پیش از مصرف میلگرد در هر پروژه ساختمانی باید انجام شود. وقتی یک سازه بتن‌آرمه زیر بار قرار می‌گیرد، بخش عمده‌ای از نیروهای کششی را میلگردهای داخل بتن تحمل می‌کنند. بتن در برابر فشار مقاوم است اما در برابر کشش ضعیف عمل می‌کند؛ بنابراین اگر میلگرد از نظر مقاومت کششی ضعیف باشد، کل سازه در معرض خطر قرار می‌گیرد. در این مقاله از سیوان لند به طور کامل توضیح می‌دهیم که تست کشش میلگرد چگونه انجام می‌شود، چه پارامترهایی اندازه‌گیری می‌شوند، استاندارد میلگرد در ایران و جهان چگونه است و چطور باید نتایج را تفسیر کرد.

آزمایش تست کشش میلگرد چیست؟

آزمایش تست کشش میلگرد کاشته شده یک آزمون مکانیکی است که در آن نمونه‌ای از میلگرد تحت نیروی کششی فزاینده قرار می‌گیرد تا رفتار آن از اعمال اولین نیرو تا لحظه شکست ثبت شود. خروجی این آزمون سه مشخصه اصلی است:

• مقاومت تسلیم: نقطه‌ای که میلگرد شروع به تغییر شکل دائمی می‌کند
• استحکام کششی نهایی: بیشترین نیرویی که میلگرد قبل از شکست تحمل می‌کند
• درصد ازدیاد طول: میزان انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری میلگرد

نحوه تست کشش میلگرد به این شکل است که نمونه صاف‌ شده در دو فک دستگاه قرار می‌گیرد، دستگاه با سرعت کنترل‌ شده دو سر نمونه را می‌کشد و نیرو و تغییر طول به صورت همزمان ثبت می‌شوند. این آزمون از نوع مخرب است؛ یعنی نمونه پس از آزمایش قابل استفاده نیست و باید از هر محموله به درستی انتخاب شود.

چرا آزمایش کشش میلگرد اهمیت دارد؟

بتن در برابر فشار قوی است اما در برابر کشش تقریباً هیچ مقاومتی ندارد. این وظیفه به عهده میلگرد است و اگر میلگرد خواص مکانیکی لازم را نداشته باشد، سازه در شرایط بحرانی رفتار غیرقابل پیش‌بینی خواهد داشت. بررسی تست کشش میلگرد از چند جهت اهمیت دارد:

1. کنترل کیفیت کارخانه: نتایج این آزمون در گواهینامه کیفیت محصول ثبت می‌شود و قابل رهگیری است
2. تأیید مشخصات فنی: تضمین می‌کند که میلگرد دریافتی با آنچه در بارنامه و مدارک اعلام شده مطابقت دارد
3. الزام آیین‌نامه‌ای: مبحث نهم مقررات ملی ساختمان انجام این آزمایش را پیش از مصرف میلگرد در پروژه اجباری کرده است
4. پیشگیری از خرابی سازه: میلگردی که در آزمون کشش رد شود، در سازه واقعی زیر بار ممکن است زودتر از حد طراحی تسلیم شود یا ترد بشکند

یک نکته عملی که اغلب نادیده گرفته می‌شود این است که حتی میلگردهایی که ظاهر و ابعاد درستی دارند، ممکن است از نظر مقاومت کششی ضعیف باشند. تست کشش میلگرد تنها روش قابل اطمینان برای اثبات کیفیت واقعی میلگرد است. برای اطمینان از کیفیت میلگرد، علاوه بر نحوه انجام آزمون، باید با ضوابط پذیرش آزمایش میلگرد هم آشنا باشید.

پارامترهای اندازه‌گیری در تست کشش میلگرد

در آزمایش کشش میلگرد، چهار پارامتر اصلی اندازه‌گیری و ثبت می‌شود:

1. تنش تسلیم (Fy)
   • نقطه‌ای که میلگرد از حالت الاستیک خارج می‌شود و تغییر شکل دائمی در آن شروع می‌شود. در طراحی سازه‌ای، این عدد مبنای اصلی محاسبات است.
2. استحکام کششی نهایی (Fu)
   • بیشترین نیرویی که میلگرد قبل از شکست تحمل می‌کند. نسبت Fu به Fy باید طبق آیین‌ نامه تست کشش میلگرد از حداقل مشخصی بیشتر باشد؛ این نسبت نشان می‌دهد میلگرد پیش از شکست چقدر هشدار می‌دهد.
3. درصد ازدیاد طول (A%)
   • میزان کشیدگی نمونه تا لحظه شکست نسبت به طول اولیه. این پارامتر شکل‌پذیری میلگرد را نشان می‌دهد؛ میلگردی که درصد ازدیاد طول پایینی دارد، ترد است و بدون هشدار می‌شکند.
4. مدول الاستیسیته (E)
   • سختی میلگرد در ناحیه الاستیک که از شیب خط اولیه نمودار تنش-کرنش به دست می‌آید. برای فولاد این مقدار معمولاً حدود ۲۰۰ گیگاپاسکال است.

این چهار پارامتر با هم یک تصویر کامل از رفتار مکانیکی میلگرد ارائه می‌دهند و مبنای قضاوت درباره قبول یا رد محموله هستند.

روش انتخاب و آماده‌سازی نمونه طبق آیین‌ نامه

انتخاب نمونه نادرست می‌تواند نتایج تست کشش میلگرد را کاملاً بی‌اعتبار کند، به همین دلیل آیین‌نامه شرایط دقیقی برای این مرحله تعریف کرده است.

تعداد نمونه

طبق بند ۱-۷-۱۰-۹ مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، نمونه‌گیری باید به ازای هر ۵۰ تن میلگرد یک سری، از هر قطر یک سری و از هر نوع فولاد یک سری انجام شود. هر سری شامل ۵ نمونه است.

شرایط انتخاب نمونه

طبق استاندارد ملی ایران شماره ۸۱۰۳-۱، نمونه انتخابی باید این شرایط را داشته باشد:

• میلگرد باید کاملاً صاف و بدون انحنا باشد
• اگر نمونه از میلگرد کلاف تهیه می‌شود، باید پیش از آزمایش با کمترین تغییر شکل پلاستیک صاف شود
• روش صاف کردن (دستی یا ماشینی) باید در گزارش آزمایش ذکر شود
• استفاده از میلگرد جوش‌ داده‌ شده یا وصله‌ شده با کوپلر به عنوان نمونه مجاز است

آماده‌سازی پیش از آزمون

پس از صاف کردن، در صورت نیاز می‌توان نمونه را تحت عملیات پیرسازی مصنوعی قرار داد. پیرسازی فرآیندی است که خواص مکانیکی فولاد را با ایجاد رسوبات کنترل‌ شده تغییر می‌دهد. اگر این عملیات انجام شود، دما و مدت زمان آن باید در گزارش نهایی درج شود.

الزامات اصلی تست کشش میلگرد

برای اینکه نتایج آزمایش کشش میلگرد قابل اعتماد و قابل استناد باشد، رعایت یک سری الزامات پیش از شروع آزمون ضروری است.

1. نمونه
   • نمونه باید عاری از زنگ‌ زدگی، ترک سطحی و هرگونه نقص ظاهری باشد. طول و قطر آن نیز باید دقیقاً طبق استاندارد مربوطه تنظیم شده باشد.
2. دستگاه
   • دستگاه تست کشش میلگرد باید کالیبره‌ شده و دارای تأییدیه معتبر باشد. کالیبراسیون منظم دستگاه مستقیماً بر صحت اعداد ثبت‌ شده تأثیر می‌گذارد.
3. سرعت بارگذاری
   • سرعت اعمال نیرو باید در محدوده‌ای باشد که آیین‌ نامه تست کشش میلگرد تعیین کرده است. بارگذاری خیلی سریع می‌تواند نقطه تسلیم را بالاتر از مقدار واقعی نشان دهد.
4. اپراتور
   • آزمایشگاه تست کشش میلگرد باید از اپراتور آموزش‌ دیده و مسلط به استانداردها استفاده کند. خطای انسانی در این آزمون تأثیر مستقیم بر نتایج دارد.

استانداردهای تست کشش میلگرد

استانداردهای مرجع برای این آزمایش در دو سیستم اصلی به شرح زیر است:

موضوع	ISO	ASTM
استاندارد محصول میلگرد	6935-2	A615
استاندارد آزمون میلگرد	15630-1	A370
استاندارد کشش	6892-1	E8

معرفی دستگاه‌های تست کشش میلگرد

دستگاه تست کشش میلگرد در اصل یک پرس کششی است با دو فک، یکی ثابت و یکی متحرک، که نمونه میلگرد را از دو طرف می‌کشد. انتخاب دستگاه مناسب به قطر میلگرد، استاندارد مورد استفاده و ظرفیت نیروی موردنیاز بستگی دارد.

انواع دستگاه از نظر سیستم محرک

دستگاه‌های هیدرولیک برای میلگردهای سنگین‌تر و ظرفیت‌های بالا مناسب‌ترند و نیروی خود را از فشار روغن می‌گیرند. دستگاه‌های الکترومکانیکال دقت بیشتری در کنترل سرعت بارگذاری دارند و برای آزمایشگاه‌هایی که حجم بالایی از آزمون انجام می‌دهند گزینه رایج‌تری هستند.

دستگاه یونیورسال (UTM)

دستگاه یونیورسال پرکاربردترین نوع در آزمایشگاه‌های ایران است. این دستگاه علاوه بر تست کشش، قابلیت انجام آزمون فشار و خمش سه و چهار نقطه‌ای را نیز دارد. مدل‌های رایج آن بر اساس ظرفیت دسته‌بندی می‌شوند:

ظرفیت	کاربرد
۳۰ تا ۵۰ کیلونیوتن	میلگردهای سایز کوچک تا قطر ۲۰ میلی‌متر
۱۰۰ کیلونیوتن	میلگردهای تا قطر ۳۲ میلی‌مترمیلگردهای سنگین و پروژه‌های بزرگ

نرم‌افزار و اندازه‌گیری

دستگاه‌های مدرن به نرم‌افزارهایی مانند Test Manager یا Power Manager مجهزند که نمودار تنش-کرنش را به صورت لحظه‌ای رسم می‌کنند و محاسبات را به صورت خودکار انجام می‌دهند. اکستنسومتر نیز ابزار مکملی است که برای اندازه‌گیری دقیق ازدیاد طول روی نمونه نصب می‌شود و در مدل‌های پیشرفته به صورت اتوماتیک پیش از شکست نمونه جدا می‌شود.

نحوه انجام تست کشش میلگرد

تست کشش میلگرد در چند مرحله مشخص انجام می‌شود. رعایت ترتیب و دقت در هر مرحله مستقیماً بر اعتبار نتایج تأثیر می‌گذارد.

1. نمونه‌برداری و آماده‌سازی
   • نمونه معمولاً از وسط شاخه میلگرد بریده می‌شود تا تأثیر نواقص احتمالی دو سر مانند خمیدگی یا تاب حذف شود. پس از برش، دو سر نمونه باید صاف و بدون پلیسه باشند و ناحیه سنجش (Gauge Length) با علامت‌گذاری مشخص شود.
2. اندازه‌گیری ابعاد
   • قطر میلگرد با کولیس یا میکرومتر در چند نقطه اندازه‌گیری می‌شود. اختلاف زیاد با قطر اسمی می‌تواند نتایج را بی‌اعتبار کند.
3. نصب نمونه در دستگاه
   • میلگرد در فک‌های دستگاه قرار می‌گیرد. دو نکته در این مرحله حیاتی است: نمونه نباید حین بارگذاری لغزش داشته باشد و محور میلگرد باید دقیقاً هم‌راستای محور اعمال نیرو تنظیم شود.
4. اعمال نیروی کششی
   • دستگاه با سرعت کنترل‌شده شروع به کشیدن نمونه می‌کند. در این مرحله می‌توان عبور میلگرد از نقطه تسلیم، ناحیه سخت‌شوندگی و نهایتاً شکست را روی نمودار به وضوح مشاهده کرد.
5. ثبت داده‌ها و بررسی محل شکست
   • در طول آزمون، نیرو و تغییر طول لحظه‌به‌لحظه ثبت می‌شوند. پس از شکست، محل و نوع گسیختگی بررسی می‌شود:
   • شکست مخروطی شکل در ناحیه میانی نمونه، نشانه کیفیت مطلوب است
   • شکست ترد و ناگهانی، نشان‌دهنده مشکل در ترکیب فولاد است
   • اگر شکست در محل فک‌ها رخ دهد، آزمایش معتبر نیست و باید تکرار شود
6. استخراج نتایج
   • در پایان، دستگاه مقادیر تنش تسلیم، استحکام کششی نهایی و درصد ازدیاد طول را محاسبه و گزارش می‌دهد. این اعداد مبنای قضاوت درباره قبول یا رد محموله هستند.

تفسیر نتایج تست کشش میلگرد

پس از پایان آزمون، نتایج تست کشش میلگرد در دو دسته اطلاعات ثبت می‌شوند.

۱. اطلاعات نمونه (پیش از آزمون)

قبل از شروع آزمایش، مشخصات زیر اندازه‌گیری و ثبت می‌شوند: قطر اسمی، سطح مقطع، طول و وزن نمونه، وضعیت ظاهری، شکل آج و گام آج. این اطلاعات برای صحت‌سنجی نتایج و مقایسه با استانداردهای محصول ضروری هستند.

۲. نمادهای کلیدی در گزارش

برای خواندن درست گزارش آزمایش، آشنایی با این نمادها لازم است:

نماد	معنی
d	قطر اسمی میلگرد
An	سطح مقطع اسمی
Fy یا ReH	تنش تسلیم بالایی
Fu یا Rm	استحکام کششی نهایی
A%	درصد ازدیاد طول
Fu/Fy	نسبت استحکام به تسلیم

تفسیر نمودار تنش-کرنش

نمودار خروجی دستگاه سه ناحیه اصلی دارد. در ناحیه الاستیک، میلگرد پس از برداشتن بار به شکل اولیه برمی‌گردد. با رسیدن به نقطه تسلیم، تغییر شکل دائمی شروع می‌شود. پس از آن ناحیه سخت‌ شوندگی است که میلگرد همچنان نیرو تحمل می‌کند تا به استحکام نهایی برسد و در نهایت گسیختگی اتفاق می‌افتد.

نکته عملی

اگر از دستگاه اتوماتیک استفاده شده باشد، تمام این مقادیر به صورت خودکار در نرم‌افزار ثبت و قابل چاپ هستند. در دستگاه‌های قدیمی‌تر، اپراتور باید ازدیاد طول را پس از شکست با اندازه‌گیری دستی محاسبه کند.

مقادیر قابل قبول طبق آیین‌ نامه

طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ازدیاد طول نسبی میلگرد در آزمون کشش باید حداقل به مقادیر جدول زیر برسد. این مقادیر بر اساس دو روش اندازه‌گیری A5 (طول نمونه ۵ برابر قطر) و A10 (طول نمونه ۱۰ برابر قطر) تعریف شده‌اند:

حداقل ازدیاد طول نسبی میلگرد در تست کشش میلگرد

مقادیر قابل قبول در تست کشش میلگرد برای هر رده فولاد متفاوت است و ریشه این تفاوت‌ها به ساختار و خواص مکانیکی هر نوع فولاد برمی‌گردد. آشنایی با تفاوت های میلگرد a1 ،a2 ،a3 ،a4 کمک می‌کند اعداد این جداول را بهتر درک کنید.

رده فولاد	نوع میلگرد	شکل آج	A5 (حداقل)	A10 (حداقل)
S240	A1	ساده	25%	18%
S340	A2	آجدار مارپیچ	18%	15%
S400	A3	آجدار جناغی	16%	12%
S500	A4	آجدار مرکب	10%	8%

برای تفسیر کامل‌تر نتایج تست کشش میلگرد، استاندارد ملی ایران شماره ۳۱۳۲ جدول جامع‌تری ارائه می‌دهد که استحکام تسلیم، استحکام کششی و نسبت Rm/ReH را نیز در بر می‌گیرد:

ویژگی‌های کششی میلگردهای ساده و آجدار طبق استاندارد ۳۱۳۲

نوع میلگرد	علامت	حداقل ReH (N/mm²)	حداقل Rm (N/mm²)	حداقل Rm/ReH	حداقل A5	حداقل A10
ساده	س ۲۴۰	240	360	1.25	25%	18%
آجدار مارپیچ	آج ۳۴۰	340	500	1.25	18%	15%
آجدار مارپیچ	آج ۳۵۰	350	500	1.25	17%	_
آجدار جناغی	آج ۴۰۰	400	600	1.25	16%	12%
آجدار جناغی	آج ۴۲۰	420	600	1.25	16%	_
آجدار مرکب	آج ۵۰۰	500	650	1.25	10%	8%
آجدار مرکب	آج ۵۲۰	520	690	1.25	13%	_

دو نکته مهم در استفاده از این جداول

اگر میان تولید کننده و خریدار توافقی درباره روش اندازه‌گیری ازدیاد طول وجود نداشته باشد، ملاک عمل A5 است. همچنین برای میلگردهایی با قطر ۳۲ میلی‌متر و بیشتر، حداقل مقدار A5 به ازای هر ۳ میلی‌متر افزایش قطر می‌تواند تا ۲ درصد کاهش یابد، با این شرط که کاهش کلی از ۴ درصد تجاوز نکند.

مثال عددی کامل از یک گزارش واقعی

فرض کنید در یک پروژه ساختمانی، یک محموله ۴۰ تنی میلگرد آج۴۰۰ با قطر اسمی ۲۰ میلی‌متر تحویل کارگاه شده است. طبق مبحث نهم، چون وزن محموله کمتر از ۵۰ تن است، یک سری نمونه شامل ۵ آزمونه کافی است.

مشخصات نمونه (پیش از آزمون)

پارامتر	مقدار
قطر اسمی (d)	۲۰ میلی‌متر
سطح مقطع اسمی (An)	۳۱۴.۲ mm²
طول گیج (A5)	۱۰۰ میلی‌متر
نوع آج	جناغی
وضعیت ظاهری	سالم، بدون زنگ‌زدگی

نتایج آزمون

پارامتر	مقدار اندازه‌گیری‌ شده
نیروی تسلیم	۱۳۱.۹ کیلونیوتن
نیروی کششی نهایی	۱۹۴.۸ کیلونیوتن
طول نمونه پس از شکست	۱۱۷ میلی‌متر
محل شکست	ناحیه میانی نمونه

محاسبات

تنش تسلیم (ReH):

۱۳۱۹۰۰ ÷ ۳۱۴.۲ = ۴۲۰ N/mm²

استحکام کششی نهایی (Rm):

۱۹۴۸۰۰ ÷ ۳۱۴.۲ = ۶۲۰ N/mm²

نسبت Rm/ReH:

۶۲۰ ÷ ۴۲۰ = ۱.۴۸

درصد ازدیاد طول (A5):

(۱۱۷ – ۱۰۰) ÷ ۱۰۰ × ۱۰۰ = ۱۷٪

قضاوت نهایی

پارامتر	مقدار اندازه‌گیری‌ شده	حداقل مجاز (آج۴۰۰)	نتیجه
تنش تسلیم ReH	420 N/mm²	400 N/mm²	قبول
استحکام کششی Rm	620 N/mm²	600 N/mm²	قبول
نسبت Rm/ReH	1.48	1.25	قبول
ازدیاد طول A5	17%	16%	قبول

این محموله از نظر تمام معیارهای استاندارد ۳۱۳۲ و مبحث نهم قابل قبول است و می‌توان آن را در پروژه مصرف کرد.

سخن پایانی

تست کشش میلگرد ابزاری است که با اعداد و داده‌های دقیق، کیفیت واقعی میلگرد را پیش از مصرف در سازه اثبات می‌کند. رعایت الزامات نمونه‌گیری، استفاده از دستگاه کالیبره‌ شده و تفسیر درست نتایج بر اساس استاندارد ۳۱۳۲ و مبحث نهم، تضمین می‌کند که میلگرد مصرفی در پروژه از نظر تنش تسلیم، استحکام کششی و شکل‌پذیری با طراحی سازه مطابقت دارد. اگر به دنبال میلگرد با کیفیت تأیید شده و مدارک آزمایشگاهی معتبر هستید، می‌توانید از طریق سایت ما قیمت روز میلگرد را مشاهده و خرید خود را با اطمینان کامل انجام دهید.