میلگرد میله‌ای از جنس فولاد است که از آن برای تقویت سازه‌های بتنی و بنایی استفاده می‌کنند. به طور کلی میلگردها به دو شکل ساده و آجدار تولید می‌شوند که هر کدام از آن‌ها می‌توانند از قطر 8 میلی‌متر تا 32 میلی‌متر داشته باشند. که هرچه قطر این میلگردها بیشتر باشد، مقاومت بیشتری هم به سازه می‌بخشند، اما از آن طرف وزن آن را هم بالا می‌برند. در ادامه این مقاله به طور کامل با انواع میلگرد، سایز آن‌ها و کاربردشان آشنا می‌شویم.

میلگرد چیست؟

میلگرد در اصل مخفف «میله تقویت‌کننده» است و از این جهت این نام را به آن داده‌اند که میلگردها برای افزایش مقاومت سازه‌ها در آن‌ها استفاده می‌شوند. بتن خودش به تنهایی در برابر نیروهای خمشی و کششی مقاومتی ندارد و استفاده از میلگردها باعث جبران این ضعف می‌شود. هم‌چنین استفاده از میلگرد از ترک خوردن بتن در اثر تغییرات دمایی جلوگیری می‌کند.

میلگردها در دو نوع ساده و آجدار تولید می‌شوند که میلگردهای آجدار خود سه نوع مختلف دارند. وجود آج بر سطح میلگرد باعث می‌شود که بهتر با اجزای بتن درگیر شود و مقاومت بیشتری را به همراه داشته باشد. هر دو نوع میلگردهای ساده و آجدار در سایزهای مختلفی تولید می‌شوند که هرچه قطر میلگرد بیشتر شود، مقاومت بیشتری هم به سازه می‌بخشد.

استانداردهای میلگرد

تا پیش از سال 1878 تولید میلگردها بدون هیچ قواعد و روش خاصی انجام می‌‌شد. تا این که تادئوس هایت برای اولین بار در این سال استانداردهایی را در مورد تولید و ساخت میلگرد ثبت کرد. تا به امروز کشورهای مختلف بر اساس شرایط اقلیمی و آب و هوایی خود، استانداردهای جداگانه‌ای را برای خود به ثبت رسانده‌اند. در ایران نیز تولید میلگرد ضمن رعایت استاندارد جهانی، بر اساس سه استاندارد متفاوت انجام می‌شود.
تفاوت این سه استاندارد با هم، در مقاومت کششی و مقاومت تسلیم میلگردها است. به طور کلی در استانداردها به سه موضوع ترکیبات شیمیایی (مثل میزان کربن، منگنز، سیلیسیم، نیتروژن و …)، مشخصات هندسی (شامل سایز، طول، سطح مقطع و میزان رواداری) و کیفیت مکانیکی تقسیم می‌شود که خود کیفیت مکانیکی هم شامل مقاومت کششی، مقاومت تسلیم، نسبت آن‌ها به هم و میزان ازدیاد طولی می‌شود.

استاندارد ایرانی ISIRI 3132

استاندارد میلگرد ایران که با نام ISIRI 3132 شناخته می‌شود، استاندارد «میلگردهای فولادی گرم نوردیده برای تسلیح بتن- ویژگی‌ها و روش‌های آزمون» نام دارد. این استاندارد برگرفته از استاندارد جهانی ISO و استانداردهای DIN، AWS، استاندارد JIS ژاپن، استاندارد BS، استاندارد کشورهای حوزه CIS و GOST روسیه و استاندارد ASTM آمریکا است.
استاندارد میلگرد ایران در سال 1369 توسط سازمان ملی استاندارد ایران تدوین و در سال 1371 اجرایی شد. در این استاندارد خصوصیات و روش‌های آزمون میلگردهای ساده و آجداری که در بتن به کار می‌روند، مشخص شده است.  در استاندارد ایران میلگردها به چهار دسته‌ی A1، A2، A3 و A4 تقسیم شده‌اند که در ادامه به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت.

آیین نامه بتن ایران (آبا)

از دیگر مراجعی که در هنگام تولید میلگرد مورد توجه قرار می‌گیرد، آیین نامه بتن ایران است. در فصل چهارم این کتاب که توسط سازمان مدیریت و برنامه منتشر می‌شود، به مشخصات میلگرد از قبیل وزن، قطر، جوش‌پذیری، تغییر شکل و شرایط نگهداری پرداخته شده است.

استاندارد روسی میلگرد

استاندارد میلگرد روسی که استاندارد GOST 5781 است، میلگردها را در 6 دسته از A1 تا A6 دسته‌بندی می‌کند. مقاومت کششی این میلگردها به ترتیب 38، 50، 60، 90، 105 و 125 کیلوگرم بر میلی‌متر مربع و مقاومت تسلیم آن‌ها نیز به ترتیب 24، 30، 40، 60، 80 و 100 کیلوگرم بر میلی‌متر است.

استاندارد DIN 488 آلمان

بر اساس استاندارد دین آلمان برای ساخت میلگردها از روش ترمکس استفاده می‌شود. در این روش بعد از این که شمش‌های فولادی را وارد فرایند نورد کردند، بلافاصله آن‌ها را سرد می‌کنند تا به دمای محیط برسند. این سرد کردن ناگهانی باعث می‌شود که مقاومت در سطح و هسته‌ی میلگرد با هم تفاوت داشته باشد.

انواع میلگرد در ایران

انواع میلگرد موجود در بازار ایران را می‌توان بر اساس موارد مختلفی دسته‌بندی کرد. گرید میلگرد، جنس، قطر و کاربرد آن‌ها از جمله فاکتورهایی هستند که می‌توان میلگردها را بر اساس آن‌ها دسته‌بندی کرد. پرکاربردترین و مهم‌ترین نوع دسته‌بندی انواع میلگرد، بر اساس گرید آن‌هاست که در ادامه به بررسی آن می‌پردازیم.

انواع میلگرد از نظر گرید

در ایران نیز پیرو استانداردها روسی، میلگردها را به چهار گرید A1 و A2 و A3 و A4 تقسیم می‌کنند. در این دسته‌بندی، میلگرد A1 میلگرد ساده است و میلگردهای A2 تا A4 میلگردهای آجدار؛ که نوع آج هر کدام از آن‌ها با دیگری متفاوت است.

میلگرد ساده (A1)

میلگرد ساده هیچ گونه آجی روی سطح خود ندارد، میلگرد نرم به شمار می‌رود و رده مقاومتی آن 240 است. درصد کربن این میلگردها پایین است و از آن‌ها بیشتر برای جوشکاری و آهنگری استفاده می‌شود.

میلگرد آجدار (A2، A3 و A4)

میلگردهای A2 و A3 و A4 میلگردهای آجدار هستند و رده آن‌ها به ترتیب آج340، آج420 و آج520 است. آجی که روی سطح این میلگردها قرار دارد به ترتیب به صورت مارپیچی، جناقی و مرکب است.

انواع میلگرد از نظر جنس

میلگردها از جنس فولاد گرما دیده ساخته می‌شود. اگر این مقاطع فولادی پوششی نداشته باشند، احتمال زنگ‌زدگی آن‌ها زیاد است. معمولا بتن می‌تواند تا حدی از زنگ‌زدگی میلگرد جلوگیری کگند. اما اگر این پوشش بتنی اطراف میلگرد ضخامت کمی داشته باشد، خطر نفوذ نمک و کربناسیون میلگرد را تهدید می‌کند. و اگر پوشش این ضخامت بتنی زیاد از حد باشد، احتمال ترک خوردن آن وجود دارد.
در هر روی، از آن‌جا که میلگرد زنگ زده حجم بیشتری نسبت به میلگرد سالم می‌گیرد، زنگ زدن میلگرد باعث وارد آمدن فشار داخلی به بتن و ترک خوردن و در نهایت از هم پاشیدگی آن می‌شود. چنین رخدادی به اسم جک اکسید شناخته می‌شود و بیشتر در مناطقی رخ می‌دهد که بتن در معرض آب شور قرار دارد.
میلگردها در جنس‌های مختلفی ساخته می‌شوند که براساس شرایط محیطی باید از میلگرد با جنس مناسب استفاده کرد. میلگردها می‌توانند از جنس فولاد کربنی، منگنز (میلگرد اروپایی)، با پوشش اپوکسی، گالوانیزه، کامپوزیتی و یا فولادی ضدزنگ باشند.

کاربرد میلگرد

مهم‌ترین کاربرد میلگرد در صنعت ساختمان سازی است. بتن خود به تنهایی مقاومت کششی کافی ندارد و استفاده از میلگرد در بتن، این نقص را رفع می‌کند. به طور کلی کاربرد میلگرد در ساختمان‌سازی
میلگردها مقاومت کششی و پیچشی بالایی دارند و استفاده از آن‌ها باعث می‌شود که در صورت ورود فشارهای جانبی، ساختمان کمتر آسیب ببیند.

تولید میلگرد

برای تولید میلگرد می‌توان از چهار روش نورد گرم، نورد سرد، میکروآلیاژی و ترمکس استفاده کرد. در نهایت میلگرد تولید شده یا میلگرد میله‌ای ساده یا آجدار و یا کلاف میلگرد است. هر کدام از کارخانه‌های تولید میلگرد از یکی از این روش‌ها استفاده می‌کنند.

روش نورد گرم

نورد گرم متداول‌ترین روش تولید میلگرد است. در این روش دمای شمش فولاد را افزایش می‌دهند تا بتوان آن را به راحتی شکل داد؛ سپس شمش‌ها را در میان دو غلطک قرار می‌دهند که این غلطک‌ها در جهات خلاف هم می‌چرخند. این کار باعث شکل گرفتن شمش مانند یک میله می‌شود. بعد از این که میلگردها به قطر مورد نظر رسیدند، آن‌ها را از میان غلطک‌ها خارج و آج‌ها را روی آن‌ها ایجاد می‌کنند.

روش نورد سرد

روش نورد سرد شبیه همان روش نورد گرم است؛ با این تفاوت که در نورد کم، میلگرد کم کم سرد می‌شود و به دمای اتاق می‌رسد. اما در روش نورد سرد، میلگرد به یکباره سرد می‌شود. این سرد کردن یکباره باعث می‌شود که ساختار مولکولی فولاد به هم بریزد و مقاومت آن افزایش پیدا کند.نقطه ضعف این روش این است که سرد کردن ناگهانی باعث کاهش انعطاف میلگرد می‌شود.

روش میکروآلیاژی

روش میکروآلیاژی یکی از روش‌های مدرن برای تولید میلگرد یا دیگر مقاطع فولادی به شمار می‌رود. در این روش ذرات ریز مواد شیمیایی از جمله وانادیوم، نیوبیوم و تیتانیوم به فولاد اضافه می‌شود و مقاومت آن را افزایش می‌دهد. به همین خاطر به این ذرات مقاوم‌ساز هم می‌گویند.

روش ترمکس

روش ترمکس روش پیشرفته نورد سرد به شمار می‌رود که در این روش میلگردها بعد از این که از غلطک‌های سرد عبور کردند و به دمای محیط رسیدند، دوباره گرم می‌شوند. گرم شدن مجدد میلگردها باعث می‌شود که ساختار مولکولی آن‌ها که به هم ریخته بود دوباره به حالت قبل برگردد. در نتیجه، میلگردها هم مقاومت بالایی دارند و هم انعطاف‌پذیری خوبی دارند.

مشخصات فنی میلگرد

مهم‌ترین چیزی که در هنگام خرید میلگرد باید به آن دقت کرد، مشخصات فنی میلگرد است. مشخصات فنی میلگرد شامل سایز، وزن، گرید و سطح مقطع اسمی آن می‌شود. تمامی این مشخصات را می‌توان در جدول اشتال میلگرد یافت. مقادیری که در جدول اشتال میلگرد آمده است، مقادیر استاندارد بوده و هرچه مشخصات فنی میلگردهای تولید یک کارخانه به اعداد موجود در جدول اشتال نزدیک‌تر باشد، قیمت میلگرد آن کارخانه هم بیشتر خواهد بود.

سایز میلگرد

یکی از مشخصات مهم در مورد میلگردها، سایز آن‌ها است. سایز میلگرد در اصل نشان دهنده اندازه قطر میلگرد است و میلگردهایی که در ایران تولید می‌شوند از سایز 8 تا 32 هستند. سایز میلگرد، وزن و مقاومت آن را مشخص می‌کند که پرکاربردترین میلگردها در صنعت ساختمان در ایران، میلگردهای سایزهای 12، 14 و 16 هستند.

وزن میلگرد

همان‌طور که در بالا اشاره کردیم، وزن میلگردها بر اساس سایز آن‌ها متفاوت است. همچنین ممکن است وزن یک سایز میلگرد در کارخانجات مختلف با هم تفاوت داشته باشد. برای اطلاع از وزن هر شاخه میلگرد کارخانجات مختلف یا وزن استاندارد هر سایز میلگرد می‌توانید به مقاله‌ی مربوط به وزن میلگرد مراجعه کنید.

مشخصه‌های محاسباتی میلگرد

دو مورد از مشخصه‌های محاسباتی میلگرد که از اهمیت زیادی برخوردارند، مقاومت تسلیم و مقاومت کششی میلگرد هستند. مقاومت تسلیم مقدار باری که میلگرد می‌تواند پیش از تغییر شکل پلاستیک تحمل کند را نشان می‌دهد. مقاومت کششی نیز بیشترین حد کششی که میلگرد پیش از شکستن می‌تواند تحمل کند را نشان می‌دهد.

میلگرد بستر

یکی از مهم‌ترین استفاده‌هایی که از میلگرد می‌شود، کارگذاری آن در میان عناصر دیوار به عنوان میلگرد بستر است. برای ساخت میلگرد بستر، دو میلگرد آجدار به صورت موازی با هم قرار می‌گیرند و میلگرد دیگری (که میلگرد ساده است) آن‌ها را به شکل خرپایی یا نردبانی به هم وصل می‌کند.

به طور معمول، طول میلگردهایی که موازی هم قرار می‌گیرند 3 متر و فاصله‌ی آن‌ها از هم 5.5، 11 یا 15 سانتی‌متر است. این میلگردها با قرارگیری در میان ردیف بلوک‌های دیوار باعث افزایش شکل‌پذیری آن در برابر عوامل همچون زلزله می‌شود. این میلگردهای بستر را هم می‌توان به صورت عمودی و هم به صورت افقی در میان دیوار قرار داد.

خصوصیات فیزیکی میلگرد

ضریب انبساط حرارتی میلگرد با بتن یکی است. به همین خاطر هم در در اثر تنش طول و شعاعی ناشی از تغییرات دمایی، برای آن‌ها مشکلی به وجود نمی‌آید. میلگردی که در میان بتن استفاده می‌شود، میلگرد آجدار است. این آج‌ها با عناصر موجود در بتن درگیر می‌شوند و اتصال آن‌ها به یکدیگر را قوی‌تر می‌کند. اما با این حال ممکن است در اثر تنش‌های بزرگ این اتصال بشکند و باعث ایجاد خرابی‌های بزرگ شود.
برای جلوگیری از به بار آمدن چنین خرابی‌هایی،  یا میلگردها را به طور عمقی در سازه مجاور فرو می‌کنند، که این کار باعث بالا بردن اصطکاک میلگرد می‌شود و پیوند آن سخت‌تر درهم‌می‌شکند. و یا این‌که انتهای میلگرد را مانند قلابی خم می‌‌کنند، که در این روش از مقاومت فشاری بالای بتن استفاده می‌شود و میلگرد در اطراف بتن قفل می‌شود.

جمع بندی

میلگردها میله‌های فولادی هستند که قطر آن‌ها می‌تواند از 8 تا 32 میلی‌متر باشد و به شکل ساده یا آجدار موجود هستند. میلگرد آجدار سایزها 12، 14 و 16 پراستفاده‌ترین میلگردها در ساختمان‌سازی هستند. میلگردهایی که در ایران تولید می‌شوند در 4 گرید A1 تا A4 دسته‌بندی می‌شوند که میلگردهای A1 ساد هستند و A2 تا A4 برروی خود آج دارند. آج‌های موجود در سطح میلگرد باعث می‌شود که بهتر با بتن درگیر شوند.
از آن جا که مقاومت کششی بتن پایین است، استفاده از میلگرد آجدار در میان بتن باعث می‌شود که در اثر ورود تنش‌هایی مانند زلزله، ساختمان آسیبی نبیند. یکی از بیشترین استفاده‌هایی که از میلگرد می‌شود، کار گذاشتن آن در میان دیوار به‌عنوان میلگرد بستر است. دیوارها خودشان شکل‌پذیری ندارند و در اثر زلزله به سرعت دچار ترک می‌شوند، استفاده از میلگرد شکل‌پذیری آن‌ها را افزایش می‌دهد و از خرابی آن‌ها در اثر زلزله جلوگیری می‌کند.