علت شکستن میلگرد را چگونه بشناسیم و رفع کنیم؟
دسترسی سریع به محتوای این مطلب
بتن، به تنهایی مقاومت تسلیم بسیار کمی دارد. مقاومت تسلیم، نشان دهنده میزان نیروی لازم برای کشیدن یک جسم از جمله طناب، سیم یا تیرهای ساختمانی است تا جایی است که جسم به مرز شکستن برسد. از این رو، معمولاً برای تقویت سازه های بتنی از میله های فولادی، یا میلگرد ، استفاده می شود. مقاومت و استحکام بالای میلگرد و همچنین توانایی آن در تحمل وزن و فشار زیاد باعث شده است که کاربردهای تجاری و صنعتی این محصول ساختمانی بسیار گسترده و وسیع باشد. میلگرد محصولی است که وزن چهارچوب سازه های مختلف، از پل ها گرفته تا آسمان خراش ها را تحمل می کند و به واسطه ماندگاری و استحکام بسیار قابل توجه خود شناخته می شود. تمامی خصوصیات منحصر به فرد این محصول بر قیمت میلگرد اثر می گذارد.
طراحی و نصب نامناسب میلگردها باعث ایجاد ترک در سازه و عدم موفقیت عملیات ساخت می شود. در صورت استفاده از میله های تقویت کننده باید از نحوه صحیح اتصال، مشکلات احتمالی و نحوه نگه داری از آن ها کاملاً آگاهی داشته باشید. از مهم ترین عوامل مؤثر بر تخریب و شکستن میلگردهای فولادی می توان به خمکاری و زنگ زدگی اشاره کرد. هر دو این عوامل منجر به تضعیف ساختار شده و احتمال شکستن میلگردها را افزایش می دهد. همچنین علاوه بر موارد ذکر شده، نوسانات شدید قیمت آهن و مقاطع فولادی در بازار نیز می تواند تأثیر غیر مستقیم اما مهمی بر کیفیت نهایی سازه داشته باشد؛ زیرا افزایش هزینه ها ممکن است برخی پیمانکاران را به استفاده از آهن آلات بی کیفیت یا کاهش تعداد میلگردها در سقف و ستون ها ترغیب کند که این امر امنیت ساختمان را به شدت به خطر می اندازد. در بخش های دیگر این مطلب، اطلاعات کاربردی بیشتری در خصوص علت شکستن میلگرد و عوامل موثر بر آن در اختیار شما قرار خواهیم داد.
دلیل شکستن میلگرد چیست؟
شکستن میلگرد در سازه های بتنی پدیده ای پیچیده است که می تواند ایمنی ساختمان را به خطر اندازد. بنابراین شناخت دقیق آن برای مهندسان عمران حیاتی است. یکی از اصلی ترین دلایل این اتفاق، اعمال تنش های مکانیکی بیش از حد تحمل فولاد است که اغلب ناشی از اجرای غیر اصولی و نادرست انواع خم میلگرد در کارگاه است. زمانی که عملیات خمکاری بدون رعایت زاویه استاندارد یا در دمای پایین محیط انجام شود، ساختار بلوری فولاد دچار تغییر شده و خاصیت کشسانی آن کاهش می یابد که این عامل مهمی در علت شکنندگی میلگرد محسوب می شود. همچنین، استفاده از مصالح بی کیفیت و نامرغوب در بازار، خطرات جبران ناپذیری را به همراه دارد؛ شکستن میلگرد تقلبی که فاقد علامت استاندارد و ترکیب شیمیایی صحیح است نمونه ای از مثال بارز در این مورد می باشد. این میلگرد شکننده در برابر بارهای لرزه ای و زلزله مقاومت لازم را ندارد و به جای تغییر شکل دادن، به ناگاه می شکند. بنابراین، دلیل شکستن میلگرد را باید در ترکیبی از اجرای فنی ضعیف و عدم کنترل کیفیت مصالح ورودی به کارگاه جستجو کرد تا از بروز حوادث تلخ جلوگیری گردد.
دلایل شکستن میلگرد در زمان خمکاری
فرآیند خمکاری میلگرد یکی از حساس ترین مراحل اجرایی در سازه های بتنی است که نیازمند رعایت دقیق اصول فنی و ضوابط خمکاری میلگرد می باشد. عدم پایبندی به این استانداردها می تواند منجر به ایجاد آسیب های میکروسکوپی و ماکروسکوپی در بافت فلز گردد که پتانسیل خطرناکی برای ایمنی ساختمان محسوب می شوند. وقتی نیروی وارد شده در حین خم کردن از حد الاستیسیته فولاد عبور کند یا در شرایط نامناسب اعمال گردد، ساختار کریستالی دچار اختلال شده و مقاومت کششی میلگرد به شدت کاهش می یابد. این وضعیت نه تنها باعث ترک برداشتن میلگرد در نقاط فشار می شود، بلکه زمینه را برای شکستگی میلگرد در زمان بروز بارهای لرزه ای یا سنگین فراهم می آورد. درک عمیق علت شکنندگی میلگرد در این مرحله به مهندسان کمک می کند تا با کنترل پارامترهای اجرایی، از ایجاد نقاط ضعف در اسکلت بتنی جلوگیری کنند.
مهم ترین دلایل شکستن میلگرد در زمان خمکاری عبارتند از:
- خمکاری در دمای پایین: انجام عملیات خم در هوای سرد (زیر ۵ درجه سانتیگراد) که باعث تردی فولاد و کاهش چسبندگی بین مولکولی می شود.
- شعاع خم نامناسب: استفاده از شانه های خم کن با قطر کوچک که باعث ایجاد تنش متمرکز و ترک در سطح خارجی میلگرد می گردد.
- اعمال ضربه و فشار ناگهانی: وارد کردن ضربه شدید با چکش یا پرس سریع به جای اعمال تدریجی نیرو که بافت داخلی میلگرد را پاره می کند.
- کیفیت پایین فولاد: استفاده از میلگردهای فاقد استاندارد یا آلیاژ نامناسب که انعطاف پذیری لازم برای خم شدن را ندارند.
- خم کردن مجدد: تلاش برای صاف کردن و دوباره خم کردن میلگردی که قبلاً خم شده است که باعث کار سختی و شکست نهایی می شود.
استانداردها و محدودیت های خمکاری میلگرد
رعایت دقیق استانداردها و محدودیت های خمکاری میلگرد در کنترل کیفیت پروژه های عمرانی نقشی حیاتی دارد و مستقیماً بر دوام و پایداری سازه تأثیر می گذارد. یکی از نکات کلیدی پیش از شروع عملیات، بررسی وضعیت سطحی آرماتورها است؛ زیرا وجود زنگ زدگی فراتر از حد مجاز زنگ زدگی میلگرد، با کاهش سطح مقطع و ایجاد خوردگی های موضعی، به عنوان دلیل شکستن میلگرد در حین خمکاری شناخته می شود. مهندسان باید بدانند که علت خم کردن میلگرد تنها ایجاد اتصال نیست، بلکه حفظ یکپارچگی ساختاری فولاد نیز است. اگر شعاع خم کمتر از مقادیر مندرج در مبحث نهم باشد یا عملیات در دمای نامناسب انجام شود، تنش های پسماند ایجاد شده علت شکنندگی میلگرد می شود و احتمال بروز ترک های ریز و ناپایداری در ستون ها و تیرها را به شدت افزایش می دهد. بنابراین، انطباق کامل با ضوابط فنی برای جلوگیری از تخریب مصالح و تضمین ایمنی ساختمان الزامی است.
رعایت اصول فنی و استانداردهای خمکاری میلگرد، که بر پایه آیین نامه بتن ایران و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان استوار است، برای تضمین ایمنی و دوام سازه های بتنی الزامی است. این ضوابط با تعیین دقیق شعاع خم بر اساس قطر و نوع میلگرد (ساده یا آجدار)، ضمن جلوگیری از آسیب های ساختاری و ترک خوردگی داخلی فولاد، از لهیدگی بتن در ناحیه داخلی خم ممانعت می کنند. همچنین کنترل شرایط فیزیکی و محیطی نظیر ممنوعیت گرمایش مستقیم، عدم خمکاری در دمای زیر ۵ درجه سانتی گراد و پرهیز از ضربه زدن ناگهانی، خواص مکانیکی میلگرد را حفظ کرده و خطر شکنندگی را کاهش می دهد. علاوه بر این، آماده سازی سطحی میلگرد و حذف زنگ زدگی شدید یا آلودگی هایی نظیر روغن و گل، نقش به سزایی در افزایش کیفیت اتصال و پوشش بتنی ایفا می کند.
مهم ترین موارد و ضوابط خمکاری میلگرد عبارتند از:
- مراجع قانونی: پیروی از آیین نامه بتن ایران (آبا) و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان.
- شعاع خم استاندارد: تعیین حداقل شعاع خم بر اساس قطر میلگرد (برای میلگردهای ضخیم تر شعاع بزرگ تر) و نوع آن (ساده یا آجدار).
- محدودیت دمایی: ممنوعیت خمکاری در دمای زیر ۵ درجه سانتیگراد و عدم استفاده از حرارت مستقیم (شعله) برای نرم کردن میلگرد.
- روش اجرا: انجام خمکاری به صورت تدریجی و آهسته بدون اعمال ضربه و فشار ناگهانی.
- آماده سازی سطح: تمیز کردن میلگرد از زنگ زدگی لایه ای، روغن، گریس و گل و لای قبل از عملیات.
- پیشگیری از آسیب: جلوگیری از گسیختگی داخلی فولاد و لهیدگی بتن درون خم با رعایت ابعاد استاندارد.
روش جلوگیری از شکستن میلگرد در حین خمکاری
علت خم کردن میلگرد چیست و روش جلوگیری از شکستن میلگرد در حین خمکاری کدام است؟ برای جلوگیری از بروز حوادث و تضمین سلامت سازه، شناخت دقیق علت خم کردن میلگرد و رعایت اصول فنی در حین انجام آن امری ضروری است. مهندسان و کارگران باید بدانند که هدف اصلی از خمکاری، ایجاد اتصالات صلب و انتقال صحیح تنش است، نه تغییر شکل بی رویه؛ بنابراین درک درست علت خم کردن میلگرد باعث می شود تا از اعمال نیروهای خارج از توان تحمل فولاد خودداری شود. مهم ترین راهکار پیشگیرانه، کنترل شعاع خم و استفاده از گیره های استاندارد است که تنش های متمرکز را کاهش می دهند. همچنین، بررسی کیفیت میلگرد و عدم استفاده از آرماتورهای ترد یا معیوب که علت شکستن میلگرد در بسیاری از پروژه ها هستند، حیاتی است. خمکاری در دمای مناسب، پرهیز از ضربه زدن و تمیز کردن سطح میلگرد از زنگ زدگی شدید، دیگر اقدامات کلیدی هستند که با حفظ یکپارچگی ساختاری فولاد، از ایجاد ترک های میکروسکوپی و شکست ناگهانی جلوگیری می کنند.
علاوه بر موارد ذکر شده، استفاده از تجهیزات مکانیزه مدرن مانند دستگاه های خمکن هیدرولیکی و برقی که قابلیت تنظیم دقیق سرعت و زاویه خم را دارند، نقش بسیار موثری در کاهش خطای انسانی و جلوگیری از شکستن میلگرد ایفا می کند. این دستگاه ها با اعمال نیرویی یکنواخت و پیوسته، از ایجاد تنش های ناگهانی که منجر به گسیختگی فولاد می شود، ممانعت می کنند. همچنین، بازرسی دقیق قبل از خمکاری برای شناسایی هر گونه ترک ریز یا آسیب قبلی در سطح میلگرد، از تبدیل شدن این نقاط به کانون های شکست جلوگیری می کند. نکته حائز اهمیت دیگر، پرهیز از خم کردن مجدد یا صاف کردن و دوباره خم کردن میلگردهایی است که قبلاً تحت تغییر شکل قرار گرفته اند؛ زیرا این عمل باعث کارسختی (Strain Hardening) فولاد شده و خاصیت کشسانی آن را از بین می برد که در نهایت منجر به شکست ترد و خطرناک آرماتور در زمان بارگذاری خواهد شد.
یکی از دلایل شکستن میلگرد، زنگ زدگی در بتن است
خوردگی میلگرد یکی از پدیده های پاتولوژیک مخرب در مهندسی عمران است که با کاهش سطح مقطع مؤثر و تضعیف اتصال بین فولاد و بتن، دوام و ایمنی سازه های بتنی را به شدت تهدید می کند. این فرآیند که ناشی از نفوذ یون های مخرب نظیر کلرید، کاهش قلیایی بودن بتن (کربناسیون) و حضور همزمان رطوبت و اکسیژن است، منجر به گسترش حجمی زنگ شده و در نتیجه ترک های طولی در بتن ایجاد می گردد. این ترک ها مسیر نفوذ عوامل مخرب را هموارتر کرده و چرخه تخریب را تسریع می کنند. شرایط جوی مناطق ساحلی مانند خلیج فارس به دلیل داشتن رطوبت بالا و یون های کلر، محیطی بسیار خورنده محسوب می شوند که می تواند عمر مفید سازه را بدون رعایت پوشش بتنی مناسب و استفاده از افزودنی های ضد یون، به کمتر از ۱۵ سال کاهش دهد. همچنین، نقاط ضعف در ساختار بتن، به ویژه در سطوح بالایی که اغلب با بتن ریزی های جدید یا درزهای اجرایی مواجه اند، مستعد شروع خوردگی هستند؛ چرا که یکپارچگی و پیوستگی مصالح در این نواحی ممکن است دچار اختلال شود و از خاصیت محافظتی قلیایی بتن کاسته گردد.
علاوه بر عوامل محیطی، کیفیت اجرا و طراحی پوشش بتنی نقشی تعیین کننده در آغاز و سرعت خوردگی دارد. کاهش پوشش بتن (Concrete Cover) زیر از حد استاندارد، به میلگرد اجازه می دهد تا به راحتی با عوامل خورنده محیط در تماس باشد و لایه غیر فعال محافظ روی آن تخریب شود. همچنین، وجود حفرات و ناپیوستگی های ناشی از بتن ریزی نامناسب (Honeycombing) در اطراف آرماتور، فضایی را برای تجمع آب و رطوبت فراهم می کند که به عنوان یک الکترولیت، فرآیند الکتروشیمیایی خوردگی را شدت می بخشد. بنابراین، استفاده از میلگردهایی با پوشش اپوکسی، افزودن مواد پوززولانی به بتن برای کاهش نفوذپذیری و تأمین دقیق پوشش بتنی در حین آرماتوربندی، راهکارهای علمی و مؤثری برای افزایش طول عمر سازه و جلوگیری از شکست زودرس میلگردها ناشی از خوردگی و زنگ زدگی هستند.
چه نوع زنگزدگی در میلگرد باعث شکستگی آن در بتن میشود؟
زنگ زدگی میله های تقویت کننده فولادی معمولاً نتیجه نوعی واکنش الکتروشیمیایی است. در این صورت، آندها (الکترود مثبت) و کاتدهای (الکترود منفی) کوچکی در سطح فولاد تشکیل شده و جریان یون ها در میان این الکترودها موجب زنگ زدگی و شکستن میلگردها می شود. زنگ زدگی در میله های تقویت کننده فولادی دو نوع دارد:
- خوردگی شیاری
ممکن است برخی محلولها در شیارهای کوچک سازه بتنی راکد باقی بمانند. در این صورت، واکنش گوناگون یون های موجود در املاح، موجب تشکیل آندها و کاتدها در محلول خواهد شد. این الکترودها به جریان یون ها دامن زده و بهتدریج، خوردگی یا زنگ زدگی ایجاد می شود.
- خوردگی حفره ای
این نوع زنگ زدگی مربوط به انفعال زدایی قسمت های کوچکی از میله های تقویت کننده فولادی است. در این موقعیت، تنها بخش های خاصی از فولاد تحت تأثیر قرار گرفته و حفره ها و سوراخ های کوچکی در سطح فولاد تشکیل می شود.
چطور جلوی زنگ زدگی و شکستن میلگرد را بگیریم؟
تماس مقطعی یون های کلرید با سطح، موجب از بین رفتن سطوح غیر فعال می شوند. علاوه بر این، واکنش کربن دی اکسید موجود در جو نیز می تواند بر خنثی سازی سطح بتن تأثیرگذار باشد. در صورت از بین رفتن سطوح غیر فعال و خنثی سازی سطح بتن، احتمال زنگ زدگی میله های تقویت کننده فولادی بیشتر خواهد شد. عوامل اصلی زنگ زدگی و خوردگی میلگردها عبارتند از:
- از بین رفتن محیط قلیایی به واسطه کربوناسیون: زمانی که سطح فولاد در تماس با جو باشد، سطح فولاد دچار زنگ زدگی می شود و زنگ های تولید شده به تدریج از سطح جدا می شوند.
- از بین رفتن محیط قلیایی به واسطه یون های کلرید: یون های کلرید می توانند حالت قلیایی بتن را از بین ببرند.
- شکاف در سطح بتن: شکاف های موجود در سطح باعث می شوند میلگردها با هوا در تماس باشند و احتمال کربناسیون آن ها بیشتر شود.
- مسیرهای منتقل کننده رطوبت: مرطوب کردن منظم بتن باعث رسیدن آب به میلگردها می شود. در این موقعیت، آب با نفوذ از منافذ یا شکاف های موجود در سطح به مصالح زیرین می رسد و موجب زنگ زدگی و خوردگی میلگردها می شود.
- پوشش ناکافی: عدم وجود لایه مناسبی از بتن بر روی میلگردها.
برای پیشگیری از این پدیده مخرب، افزایش کیفیت بتن از طریق کاهش نسبت آب به سیمان و استفاده از افزودنی های ضد یون کلرید برای کاهش نفوذپذیری ضروری است. همچنین، تأمین پوشش بتنی کافی و یکنواخت در تمام بخش های سازه، اولین خط دفاعی در برابر نفوذ رطوبت و عوامل خورنده محسوب می شود. در نهایت، استفاده از میلگردهای گالوانیزه یا دارای پوشش اپوکسی در پروژه های حساس، به همراه اجرای دقیق عملیات آب بندی و درزگیری، عمر مفید سازه را تضمین می کند.
در مجموع، حفظ یکپارچگی و ایمنی سازه های بتنی نیازمند توجه همزمان به دو محور اصلی کیفیت اجرای آرماتوربندی و مقاومت بتن در برابر عوامل جوی است. رعایت دقیق ضوابط خمکاری میلگرد و پرهیز از عملیات مخرب مانند حرارت دهی، از شکستن فولاد در حین ساخت جلوگیری می کند. از سوی دیگر، کنترل نفوذپذیری بتن، تأمین پوشش کافی و پیشگیری از نفوذ یون های کلرید و کربناسیون، راهکارهای اساسی برای مقابله با زنگ زدگی و خوردگی در طولانی مدت هستند. ترکیب این اقدامات فنی با نظارت مستمر بر کیفیت مصالح، تضمین کننده دوام و پایداری سازه در برابر عوامل مخرب و بارهای وارده خواهد بود.
سوالات متداول
خمکاری میلگرد به دو روش اصلی دستی (با استفاده از گیره و میله خم کن) و مکانیکی (با استفاده از دستگاه های خم کن برقی و هیدرولیکی) انجام می شود. روش مکانیکی دقت و سرعت بالاتری دارد و برای پروژه های بزرگ و صنعتی مناسب تر است.
در دستگاه خم کن برقی، میلگرد بین گیره های ثابت و بازوی چرخشی قرار می گیرد و با اعمال گشتاور موتور، بازو حول محور می چرخد و میلگرد را مطابق با زاویه تنظیم شده خم می کند. این فرآیند با استفاده از شانه های مختلف، قابلیت خم کردن میلگردهایی با قطرهای متفاوت را با سرعت و دقت بالا فراهم می کند.
دستگاه حدیده میلگرد با استفاده از دو غلطک مخصوص، سطح میلگرد را تحت فشار قرار داده و دندانه های رزوه را روی آن ایجاد می کند. این عمل باعث می شود تا بتوان از کوپلرها برای اتصال میلگردها استفاده کرد و استحکام اتصال افزایش یابد.
ترک برداشتن میلگرد معمولاً ناشی از خمکاری بیش از حد زاویه در هوای سرد، استفاده از میلگردهای فولادی با کیفیت پایین یا خستگی فلز ناشی از ضربات سنگین و فشارهای مکانیکی است. همچنین خمکاری میلگرد در دمای پایین تر از حد مجاز و بدون رعایت استانداردها، تردی فولاد را افزایش داده و باعث ایجاد ترک می شود.
بله، زنگ زدگی باعث کاهش سطح مقطع میلگرد و ایجاد تمرکز تنش در نقاط خورده شده می شود که استحکام آن را به شدت کاهش می دهد. این امر در نهایت منجر به تردی فولاد و شکستن میلگرد تحت بارگذاری خواهد شد.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.