بایگانی برچسب برای: میلگرد

میلگرد (به طور خلاصه برای تقویت میله) به عنوان یک تقویت کننده و استحکام بخش فولادی، میله یا شبکه ای از سیم های فولادی است که به عنوان یک دستگاه کشش در تقویت بتن و محکم کردن سازه های ساختمان از آن استفاده می‌شود. سطوح میلگرد اغلب به عنوان یک الگو برای بهتر متصل نمودن بتن ها به هم می‌باشد.

• تاریخچه میلگرد

در زمان های دور، سازه های بتنی تقویت نشده بودند. استفاده از میله های بتنی در ساخت و ساز حداقل به قرن ۱۵ میلادی بر میگردد. به عنوان مثال در قلعه وینسنس (Vincennes) از ۲۵۰۰ متر میله استفاده شده بود.

در نیمه اول قرن هجدهم، از میلگرد برای پیکربندی برج کج نویانسک (Nevyansk ) روسیه، به دستور صنعتگر معروف آکینیفی دمیدف (Akinfiy Demidov ) استفاده شده است. چدن مورد استفاده برای میلگرد هنوز از کیفیت بالایی برخوردار است و هیچ گونه خوردگی و زنگ زدگی ندارد. پیکر برج به وسیله قالب های آهنی که در روی سقف خیمه بسته اند به هم متصل می‌شود و به وسیله میله های برقی (که برای اولین بار بود) پوشانده شده است. اخیراً این تکنیک ها به وسیله جاساز کردن میله های فولادی در بتن بهبود یافته و با تغییر شکل میله ها منجر به اتصال بهتر آن‌ها شده و در نتیجه موجب تولید بتن مسلح در شکل مدرن می‌شوند.
استفاده از بتن و سنگ تراشی

بتن ماده ای است که تراکم بسیار قوی دارد اما در کشش نسبتاً ضعیف است. برای جبران این عدم تعادل در بتن، میلگرد را در قالب آن قرار می دهند (برای حمل بارهای کششی). بیش‌ترین مقدار تقویت فولادی به دو تقویت اولیه و ثانویه تقسیم می‌شود اما کاربردهای کوچک دیگری نیز دارد.

تقویت اولیه فولاد که برای تضمین مقاومت مورد نیاز برای سازه به عنوان یک کل برای حمایت از طراحی بارها اشاره دارد.
تقویت ثانویه که به عنوان توزیع یا تقویت حرارتی شناخته شده است که در دوام و زیبایی محصول کاربرد دارد که به وسیله ارائه مقاومت موضعی کافی برای محدود کردن ترک خوردگی و مقاومت در برابر تنش های ناشی از تغییرات دما و انقباض شناخته می‌شود.
میلگرد هم‌چنین برای دادن مقاومت به بارهای متمرکز کاربرد دارد به این صورت که برای گسترش یک بار از طریق یک منطقه وسیع­تر، مقاومت موضعی کافی و هم‌چنین سفتی ارائه می دهد.
هم‌چنین ممکن است میلگرد برای نگه داشتن دیگر میله های فولادی در موقعیت درست خودشان کاربرد داشته باشد.
میله های گره دار فولادی خارجی می‌توانند سنگ تراشی بناء را تقویت کرده و فشار لازم را به آن‌ها تحمیل کنند مانند تصاویر گرافیکی برج نویانسک و یا ساختارهای باستانی در روم و واتیکان.

سازه های سنگ تراشی و ملات آن‌ها خواصی شبیه بتن دارند و هم‌چنین توانایی محدودی در حمل بارهای کششی از خود نشان می دهند. برخی از واحدهای سنگ تراشی استاندارد مانند بلوک و آجر، به جای میلگرد حفره هایی دارند که از این حفره ها برای نگه داشتن دوغاب استفاده می‌شود. این ترکیب به عنوان یک تقویت کننده برای سنگ تراشی شناخته شده است.

مادامی که فولاد و بتن ضرایبی مشابه انبساط حرارتی دارند، هر گونه ماده ای با استحکام کششی مناسب، جهت تقویت بتن، می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد (فیبرهای سنگی و شیشه ای نیز رایج است). عضو ساختاری بتن با فولادی (که حداقل فشار را در طی یک انسباط از دو ماده به هم پیوسته که در اثر تغییرات دمایی به وجود آمده را تحمل کرده) تقویت می‌شود.
ویژگی های فیزیکی میلگرد

فولاد دارای ضریب انبساط حرارتی نزدیک به مساوی با بتن مدرن است. اگر این گونه نبود مشکلاتی در رابطه با تنش طولی و عمودی در دماهای متفاوت به وجود می آمد. اگرچه میلگرد دارای دنده ای است که به طور مکانیکی به بتن متصل شده است می‌تواند از بتن تحت فشار بالا، به طرف بیرون کشیده شود، این اتفاقی است که اغلب به همراه فروریختگی در مقیاس بزرگ در ساختار رخ می دهد. برای جلوگیری از چنین اتفاقی، میلگرد به صورت عمقی در اعضای سازه مجاور تعبیه می‌شود (۴۰ تا ۶۰ برابر قطر) و یا می‌توان به وسیله خم کردن و قلاب نمودن آن در انتها در سراسر بتن و دیگر میلگردها از این رویداد جلوگیری کرد. در روش اول، نیروی اصطکاک جهت قفل کردن میله به محل تعبیه شده افزایش می ابد در حالی که در روش دوم از نیروی فشار بالای بتن استفاده می‌شود.

به طور معمول، میلگرد از فولاد آبدیده ناتمام ساخته می‌شود و نسبت به زنگ زدن حساس است. به طور کلی پوشش بتن قادر به ارائه دادن ارزش PH بالاتر از ۱۲ برای جلوگیری از واکنش زنگ زدگی می‌باشد. پوشش کمی بیش‌تر بتن می‌تواند از طریق بیکربنات شدن در سطح و یا با نفوذ نمک محافظت شود. پوشش خیلی بیش‌تر بتن می‌تواند سبب ترک های عریضی شود که هم‌چنین سبب سازش با گارد موضعی می‌شود. در نتیجه زنگ زدن در حجم بزرگتری از فولاد که در ترکیبات آن موجود است؛ رخ می دهد و سبب چندین تنش داخلی در اطراف بتن شده، منجر به ترک، ورقه ورقه شدن و در نهایت شکست ساختاری می‌شود.

این پدیده به عنوان سرقت اکسید شناخته شده است. این یک مشکل خاص است که در آن بتن در معرض آب نمک قرار میگیرد؛ مانند نمکی که در زمستان بر روی جاده پاشیده می‌شود؛ و یا استفاده از آن در برنامه های کاربردی دریایی بدون وجود پوشش، مقاومت در برابر خوردگی مقادیر کم کروم/ کربن (یک میلیونیوم مرکب)، پوشش اپوکسی، میلگردهای فولادی یا گالوانیزه ممکن است در این شرایط با مصرف اولیه بیش‌تر کاربرد داشته باشند اما به طور قابل توجهی مقدار این مصرف از عمر پروژه کم‌تر است.

مراقبت های بیش‌تر در طول حمل و نقل، ساخت، بررسی، نصب و فرایند بتن­سازی در حالی که با میلگرد با پوشش اپوکسی کار می‌شود، خطر خوردگی میلگردها را در طولانی مدت کاهش خواهد داد. حتی میله های آسیب دیده عملکرد بهتری نسبت به میله های تقویت شده بدون پوشش از خود نشان داده هر چند که موضوعاتی در رابطه با اتصالات پوشش اپوکسی و خوردگی تحت پوشش اپوکسی گزارش شده است. این میله ها در بیش از ۷۰۰۰۰ پل در ایالات متحده آمریکا به کار رفته شده است.

میلگردهای پلیمری که با الیاف فیبری تقویت شده ، در محیط هایی که از خورندگی بالایی برخوردارند استفاده می‌شود. این میلگردها در اشکال مختلفی استفاده می‌شوند مانند میله های مارپیچی که برای استحکام ستون ها استفاده می‌شود، میله های مشترک و میلگردهای به کار برده شده برای مشبک کردن. بیش‌ترین میلگردهای تجاری در دسترس از فیبرهای شیشه ای یک سویه ساخته شده از رزین ترموست، هستند.

تقویت و استحکام فولاد می‌تواند با ضرباتی مانند زمین لرزه ها جابجا شود و در نتیجه منجر به شکست ساختاری شود. به عنوان مثال می‌توان به ریزش پل بتونی خیابان سایپرس (Cypress) در اوکلند و زمین لرزه لوما پریتا که در سال ۱۹۸۹ در کالیفرنیا رخ داد و موجب مرگ ۴۲ نفر شد؛ اشاره کرد. تکان هایی که در اثر زمین لرزه ایجاد می‌شود موجب جدا شدن میلگردها از بتن و خم شدن آن‌ها می‌شود. با به روز رسانی طراحی ساختمان از جمله به کار بردن میلگردهای جانبی بیش‌تر، می‌تواند موجب کاهش خرابی های ناشی از زلزله شود.

• میلگرد

عموما برای تقویت بتن و سازه‌های سنگی در تحمل نیروهای کششی ، از میله‌های فولادی استفاده می‌شود. بتن به صورت ذاتی برای تحمل نیروهای فشاری استحکام دارد، اما نیروهای کششی می‌توانند باعث شکستن آن بشوند. میلگردها به عنوان یک عامل تقویت‌کننده‌ی بتن از سال ۱۹۶۸ به شکل استاندارد تولید و استفاده می‌شوند، هرچند انواع مسطحی از میله‌های تقویتی هم وجود دارند که بیشتر برای تقویت سطوح افقی بتنی از جمله مسیر بزرگراه‌ها و اجزای پل‌ها به کار برده می‌شوند.

سازه‌های سنگی و دیواره‌های ملاتی مشخصاتی تقریبا شبیه به بتن دارند و در تحمل تنش‌های کششی نسبتا ضعیف هستند. برخی قطعات استاندارد سنگی مانند بلوک‌ها و آجرها طوری طراحی شده‌اند که در آن‌ها حفره‌های مخصوصی برای قرارگیری میلگردهای تقویتی تعبیه شده است. اگرچه برای تقویت استحکام کششی بتن می‌توان از هر ماده‌ای با استحکام کششی بالا به عنوان عامل تقویت‌کننده استفاده کرد، اما فولاد و بتن وجه اشتراک خاصی دارند که این باعث استفاده‌ی بیشتر از فولاد برای ساخت میلگردهای تقویتی شده است. این وجه مشترک ضریب انبساط دمایی است و نزدیک بودن مقدار آن برای فولاد و بتن باعث می‌شود در شرایط دمایی مختلف، تغییر طول‌های یکسان مانع از بروز تنش‌های اضافی درونی در ساختار بتن شود و به این شیوه از تخریب زودهنگام بتن جلوگیری می‌شود.

آجدار کردن میلگرد با هدف بهبود چسبندگی میان بتن و فولاد تقویتی صورت می‌گیرد. طرح آج روی میلگرد مشخصات معینی ندارد، اما فضای میان برآمدگی‌ها و ارتفاع آج‌ها باید مطابق استانداردهای مربوط باشد. آج‌های ساخته شده روی بدنه‌ی میلگردهای فولادی اغلب با ایجاد سطح اصطکاک کافی، امکان چسبندگی فولاد و بتن را فراهم می‌کنند، اما همچنان این احتمال وجود دارد که با اعمال نیرویی که به اندازه‌ی کافی قوی باشد، از جای خود خارج شوند. این اتفاق اغلب در موقع تخریب ساختمان رخ می‌دهد. برای پیشگیری از بروز این مشکل، میلگردها را در عمق زیاد در ساختار بتن جاسازی می‌کنند و یا اینکه انتهای آن‌ها را خم می‌کنند تا تا با ایجاد شکل قلاب‌مانند درون بتن قفل شوند و از جای خود حرکت نکنند. میلگردهای فولادی که از فولاد پرداخت‌نشده ساخته می‌شوند بیشتر در معرض زنگ زدن قرار دارند. زنگ‌خوردگی میلگرد باعث اعمال فشار درونی مضاعف به بتن می‌شود که در نهایت می‌تواند با ایجاد ترک منجر به تخریب ساختار بتن شود. این مشکل به خصوص در مناطقی که نزدیک به آب‌های شور قرار دارند، یا در ساختمان پل‌هایی که در مناطق سردسیر هستند و در فصل زمستان روی سطح آن‌ها نمک پاشیده می شود و یا کاربردهای دریایی اهمیت بیشتری دارد. برای غلبه بر این مشکل، از میلگردهای فولادی ضد زنگ یا میلگردهای با روکش اپوکسی استفاده می‌شود که هرچند هزینه‌ی بیشتری در بر دارند، اما طول عمر پروژه را به شکل قابل توجهی افزایش می‌دهند. همچنین در مناطقی که احتمال زنگ زدن میلگرد بیشتر است، ممکن است از میلگردهای فولادی کامپوزیتی تقویت‌شده با فیبرهای پلیمری استفاده گردد.

• مشخصات میلگرد

میلگردها عموما با استفاده از انواع گوناگون فولاد طی فرآیند نورد گرم تولید می‌شوند. بیشتر میلگردها از فولادهای تازه تولیدشده ساخته می‌شوند، اما گاهی از ضایعات فولاد هم برای تولید میلگرد استفاده می‌شود. میلگردها باید حاوی اطلاعات شناسایی خاصی باشند که از روی آن بتوان مشخصات آن را تعیین کرد.

انجمن آزمایش و مواد آمریکا مجموعه‌ای از اطلاعات استاندارد را تعیین کرده که باید برای هر میلگرد معلوم باشد:

شماره‌ی شناسایی اندازه‌ی میله
نوع فولاد مورد استفاده. به عنوان مثال حرف N به معنای این است که میلگرد از فولاد نو ساخته شده و حرف W به معنای این است که میلگرد از فولاد ریخته‌گری‌شده ساخته شده است.
شناسه‌ی درجه‌ی میلگرد که در سیستم اندازه‌گیری انگلیسی می‌تواند ۶۰ یا ۷۵ باشد و در سیستم اندازه‌گیری متریک می‌تواند ۴۲۰ یا ۵۲۰ باشد. این شناسه بیان‌گر استحکام تسلیم میلگرد است.
نشانه‌ی اختصاری تولیدکننده‌ی میلگرد. این نشانه اغلب به شکل حرف اول اسم کارخانه‌ی سازنده است.

میلگردهای استحکام پایین تنها با سه نشانه که معرف نورد مورد استفاده در ساخت میلگرد، اندازه‌ی میلگرد و نوع فولاد مورد استفاده هستند شناسایی می‌شوند. در میلگردهای فولادی استحکام بالا، از خطوط ممتد برای تعیین درجه‌ی استحکام میلگرد استفاده می‌شود. دو خط موازی ممتد نشانه‌ی این است که میلگرد تحت نورد ۷۵۰۰۰ پوند بر اینچ مربع ساخته شده، و یک خط به نشانه‌ی تولید میلگرد تحت نورد ۶۰۰۰۰ پوند بر اینچ مربع است.

آلیاژ فولاد (به انگلیسی: Alloy steel) فولادی است که با عنصرهای گوناگون به صورت آلیاژ درآمده، برای بهبود ویژگی‌های مکانیکی فولاد می‌توان از ۱٫۰ تا ۵۰٪ از وزن آن را آلیاژ کرد. آلیاژهای فولاد دو دسته‌اند: فولاد کم‌آلیاژ و فولاد پُرآلیاژ. تفاوت میان این دو، می‌توان گفت، قراردادی است: اسمیت و هاشمی تفاوت این دو را در ۴٫۰٪ دانسته‌اند در حالی که گروه دگرمو آن را در ۸٫۰٪ می‌دانند.[۱][۲] در حالت کلی وقتی صحبت از «آلیاژ فولاد» می‌شود منظور فولاد کم‌آلیاژ است.

خود فولاد در واقع نوعی آلیاژ است. اما تمام گونه‌های فولاد را آلیاژ نمی‌خوانند. ساده ترین نوع فولاد که تقریبا می‌توان گفت آهن است (نزدیک به ۹۹٪) خود با عنصر کربن آلیاژ شده‌است (بسته به نوع فولاد از ۰٫۱٪ تا ۱٪). بنابراین منظور از آلیاژ فولاد، ترکیبی از فولاد، کربن و دیگر عنصرها است. عنصرهایی که بیشتر برای این هدف کاربرد دارند، عبارتند از: منگنز (پرکاربردترین)، نیکل، کروم، مولیبدن، وانادیم، سیلیسیم و بور. و عنصرهای کم کاربردتر عبارتند از: آلومینیم، کبالت، مس، سریم، نیوبیم، تیتانیم، تنگستن، قلع، روی، سرب و زیرکونیم.

از ترکیب عنصرهای بالا با فولاد و آلیاژسازی، برخی ویژگی‌های فولاد کربن مانند مقاومت، سختی، چقرمگی، سایش، سخت شدگی و سختی در دمای بالا به گونهٔ درخور توجهی بهبود می‌یابد. برای دستیابی به بعضی از این ویژگی‌ها باید عملیات حرارتی روی فلز انجام شود.

ویژگی‌های یادشده در بالا در کاربردهای ویژه‌ای چون پرّه‌های توربین، موتور جت، فضاپیماها و رآکتورهای هسته‌ای بسیار مورد نیاز است. به دلیل ویژگی‌های فرومغناطیس آهن، بعضی آلیاژهای فولاد و پاسخی که این آلیاژها در محیط مغناطیسی می‌دهند، اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند. در موتورهای الکتریکی و ترانسفورماتورها نیز چنین است.
محتویات

۱ فولاد کم‌آلیاژ
۲ مطالعهٔ مواد
۳ منبع
۴ جستارهای وابسته
۵ مطالعهٔ کتابخانه‌ای

فولاد کم‌آلیاژ

از فولاد کم‌آلیاژ بیشتر برای دستیابی به توان سخت شدگی استفاده می‌شود. چون با رسیدن به این ویژگی دیگر ویژگی‌های مکانیکی هم بهبود می‌یابند. همچنین آن‌ها برای مقاومت در برابر خوردگی در شرایط خشن هم کاربرد دارند.[۳]

اگر درجهٔ کربن فولاد کم‌آلیاژ متوسط یا بالا باشد، فرایند جوش در آن‌ها دشوار می‌شود. با کاهش کربن و قرار دادن آن در بازهٔ ۰٫۱۰٪ تا ۰٫۳۰٪ و همچنین کاهش دیگر عنصرهای آلیاژی توان جوش پذیری و شکل‌پذیری فولاد را افزایش می‌دهیم. چنین فولادی در ردهٔ فولاد کم‌آلیاژ پراستحکام قرار می‌گیرد.

چند مورد از فولادهای کم‌آلیاژ عبارتند از:

D6AC
۳۰۰M
۲۵۶A