چگونه میلگرد سبب افزایش عمر سازه بتنی می‌شود؟

نقش میلگرد در عمر ساختمان؛ تجربه‌ای از دل کارگاه‌

اگر شما هم مثل من سال‌ها در پروژه‌های ساختمانی کار کرده باشید، خوب می‌دانید که اسکلت یک ساختمان هرچقدر هم خوب طراحی شده باشد، اگر استخوان‌بندی‌اش یعنی آرماتوربندی‌ آن درست نباشد، عمر آن ممکن است از عمر یک قرارداد اجاره هم کوتاه‌تر شود! میلگرد این آلیاژ پرکاربرد نقشی حیاتی در عمر مفید سازه دارد، نقشی که اگر درست درک و اجرا شود، می‌تواند سال‌ها دوام بنا را تضمین کند. هم‌چنین نادیده گرفتن اهمیت نقش میلگرد در عمره سازه می‌تواند ساختمان را به سمت فرسودگی زودرس سوق دهد؛ بنابراین با ما در این مطلب همراه شوید تا بفهمیم چگونه میلگرد سبب افزایش عمر ساختمان می‌شود؟

بررسی نقش میلگرد در افزایش عمر ساختمان

میلگردهای فولادی آجدار که به آن‌ها میلگردهای تقویت‌کننده بتن نیز گفته می‌شود، با قرارگیری در دل بتن، سبب قفل شدن بتن در اطراف آج‌های خود می‌شوند و این‌چنین، یک پیوند مستحکم بین بتن و میلگرد ایجاد می‌شود که نتیجه آن افزایش استحکام کششی بتن است. به همین دلیل، وقتی بتن با میلگرد مقاوم‌سازی شود، در برابر نیروهای کششی نظیر زلزله به‌خوبی مقاومت کرده و این‌چنین سبب افزایش عمر مفید سازه بتنی می‌شود.

بتن بدون میلگرد؟ فقط در افسانه‌ها!

میلگردها وظیفه‌ی جذب نیروهای کششی، حرارتی و حتی ضربه‌ای را دارند. اگر این نیروها کنترل نشوند، باعث ترک، تغییر شکل سازه و درنهایت، کاهش عمر مفید ساختمان می‌شوند؛ بنابراین اولین قدم برای تضمین دوام یک ساختمان، انتخاب و اجرای صحیح میلگرد است. برای روشن‌تر شدن نقش میلگرد در افزایش عمر ساختمان باید به این نکته هم اشاره کرد که به دلیل اینکه میلگردها در ساختار درونی بتن قرار می‌گیرند، باید از خواص و کیفیت مطلوبی نیز برخوردار باشند. چراکه بتن به سبب شکنندگی، مستعد ترک خوردن است و این ترک اگر به عمق بتن برسد، شرایط را برای زنگ زدن و خوردگی میلگرد فولادی فراهم می‌کند. هم‌چنین، برخورداری از استحکام کافی به‌منظور جلوگیری از  شکست میلگرد در بتن امری حیاتی برای این مقاطع فولادی است.

انواع میلگرد و تأثیر آن بر طول عمر ساختمان

در بازار ایران معمولاً با سه نوع میلگرد سروکار داریم:

1. میلگرد A1 (نرم و صاف): بیشتر برای عملیات صنعتی و آهنگری کاربرد دارد، نه ساختمان‌سازی. دارای مقاومت تسلیم پایین (۲۳۰ مگاپاسکال) است.
2. میلگرد A2 و A3 (نیم‌سخت و سخت): رایج‌ترین گزینه‌ها در پروژه‌های ساختمانی هستند. میلگرد A2 با آج ساده‌تر دارای مقاومت متوسط و میلگرد A3 با آج مارپیچی دارای مقاومت بالای (۴۰۰ مگاپاسکال) است.
3. میلگرد A4: این‌ محصولات در پروژه‌های خاص، مانند پل‌ها یا برج‌های بلند استفاده می‌شوند. مقاومت بسیار بالاتری نسبت به گرید 3 دارند و قیمت‌ آن‌ها هم به‌همان نسبت بالاتر است.

ازنظر من، یکی از دلایل ترک‌خوردگی و کاهش عمر سازه‌ها در پروژه‌های کوچک و متوسط این است که به‌جای انتخاب میلگرد درست، سراغ میلگرد ارزان‌تر می‌رویم. درحالی‌که اگر در همان مرحله‌ی انتخاب و اجرای آرماتوربندی به درست عمل کنیم، می‌توانیم سال‌های زیادی را به عمر بنا اضافه نماییم.

تأثیر گرید میلگرد در عمر سازه

اولین نکته‌ای که باید به آن اشاره کرد این مورد است که میلگردهای ساده و بدون آج برای به‌کارگیری در بتن با هدف افزایش استحکام آن چندان مناسب نیستند. این میلگردها استحکام کمی دارند و به‌راحتی خم می‌شوند و به‌اندازه میلگردهای آج‌دار قادر به افزایش استحکام و قفل شدن در دل بتن نیستند. در بین انواع میلگردهای آجدار نیز میلگرد A3 بیشترین استفاده را در ایران دارد و به‌صورت طولی به‌کاربرده می‌شود. در مقابل میلگردهای A2 نیز به شکل عرضی مورداستفاده قرار می‌گیرند و انواع خاموت‌ها را با این نوع میلگرد می‌سازند. در این مطلب با  تفاوت میلگرد A2 و A3 بیشتر آشنا شوید.

تجربه‌ی شخصی: پروژه‌ای در جنوب ایران

چند سال پیش در بندرعباس پروژه‌ای اجرا می‌کردیم. با توجه به رطوبت شدید هوا و شرایط خورنده‌ی اقلیم، استفاده از میلگرد معمولی اصلاً به‌صرفه نبود. ما از میلگرد اپوکسی‌پوشش‌دار (Epoxy-Coated Rebar) استفاده کردیم. با اینکه قیمت آن باعث افزایش حدود ۳۰ درصدی هزینه‌های اجرایی شد، اما بعد از سال‌ها هنوز هم سازه آن بنا بدون ترک سطحی و بدون نشتی در بتن باقی مانده است. تجربه‌ای که به من یاد داد انتخاب میلگرد چه نقش مهمی در عمر ساختمان دارد و گاهی «گران خریدن» درنهایت ارزان‌تر تمام می‌شود.

راهکارهای اجرایی برای افزایش عمر مفید سازه با میلگرد مناسب

حالا که با اهمیت میلگرد آشنا شدیم، بیایید درباره‌ی روش‌هایی حرف بزنیم که باعث می‌شوند این اهمیت در عمل هم نمود پیدا کند. از راهکارهای اجرایی برای افزایش عمر مفید سازه با میلگرد مناسب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. استفاده از پوشش‌های ضدزنگ یا گالوانیزه: طبق مقاله‌ای در Journal of Materials in Civil Engineering (ASCE, 2022)، میلگردهای گالوانیزه مخصوصاً در مناطق ساحلی یا مناطقی با خاک قلیایی یا اسیدی تا ۳ برابر بیشتر از میلگردهای معمولی در برابر خوردگی مقاومت دارند.
2. حداقل کاور بتنی مناسب: طبق آیین‌نامه ACI، میلگرد باید در بتن به‌طور کامل پوشش داده شود. برای مناطق مرطوب، ضخامت این کاور باید حداقل ۵ سانتی‌متر باشد تا میلگرد دچار زنگ‌زدگی زودهنگام نشود.
3. استفاده از فاصله نگهدار (اسپیسر) مناسب: در بسیاری از کارگاه‌ها این مورد نادیده گرفته می‌شود، درحالی‌که اگر میلگرد مستقیماً به قالب یا زمین بچسبد، کل سیستم آرماتوربندی و درنتیجه عمر پی و سازه آسیب‌پذیر می‌شود.
4. برش و خم صحیح میلگرد طبق جدول شعاع خمش: به شخصه دیده‌ام که خم کردن میلگرد بدون رعایت شعاع مجاز، باعث ترک مویی در فولاد شده و بعدها همان میلگرد منشأ ترک در بتن و سازه شده است.
5. جوش ندادن غیرمجاز میلگردها: بسیاری از جوشکاری‌های غیراستاندارد باعث تمرکز تنش و کاهش استحکام نقطه‌ای میلگرد در سازه می‌شوند. طبق استاندارد AWS D1.4، جوشکاری میلگرد باید تحت کنترل دقیق و رعایت استانداردها انجام شود.

تأثیر جنس میلگرد در عمر ساختمان

همان‌طور که قبلاً به آن اشاره شد، در صورت ترک برداشتن بتن، میلگردها در معرض اکسیداسیون و خوردگی قرار می‌گیرند؛ بنابراین باید از میلگردهای باکیفیت و مقاوم در برابر رطوبت استفاده کرد. دو نمونه از این نوع میلگردها، میلگردهای گالوانیزه و استیل هستند؛ اما باید توجه شود که این نوع میلگردها گران‌تر از نوع فولادی بوده و استفاده از چنین میلگردهایی برای کاربردهای معمول چندان رایج نیست؛ بنابراین، برای اینکه هزینه‌های پروژه پایین نگه داشته شود اما همچنان کیفیت کار بالا باشد، باید که میلگردهای فولادی را مطابق یک سری ضوابط و استانداردها در بتن قرار داد. در این راستا، آشنایی با ضوابط کاشت میلگرد در بتن بسیار حائز اهمیت است.

انتخاب میلگرد مناسب با توجه به اقلیم‌های مختلف ایران

ایران سرزمینی با اقلیم‌های گوناگون است و این تنوع اقلیمی یعنی هیچ نسخه‌ی واحدی برای همه‌ی پروژه‌ها وجود ندارد. تجربه‌ی من می‌گوید انتخاب میلگرد باید دقیقاً مطابق با شرایط هر اقلیم باشد:

• مناطق ساحلی (شمال و جنوب): رطوبت و نمک دشمن اصلی میلگرد به شمار می‌روند. میلگرد گالوانیزه یا میلگرد کامپوزیت یا روکش اپوکسی، بهترین گزینه است. همچنین، در این مناطق برای افزایش عمر ساختمان باید برای میلگرد حتماً از کاور بتنی کافی و ضدآب‌کننده‌ها استفاده کرد.
• مناطق کوهستانی و سردسیر: انجماد و ذوب مکرر باعث انبساط و انقباض مداوم بتن می‌شود. میلگرد A3 با انعطاف‌پذیری مناسب، همراه با افزودنی‌های ضد یخ‌زدگی در بتن، به افزایش استحکام سازه و عمر مفید ساختمان کمک شایانی می‌کند.
• مناطق گرم و خشک (مثل یزد و کرمان): در این مناطق مشاهده ترک‌های سطحی ناشی از انقباض بتن در برابر آفتاب شدید رایج است. به همین دلیل برای افزایش عمر مفید سازه در مناطق گرم و خشک استفاده از میلگردهایی با ضریب انبساط حرارتی نزدیک به بتن توصیه می‌شود.
• مناطق زلزله‌خیز (مثل تبریز یا کرمانشاه): در این مناطق برای افزایش عمر ساختمان استفاده از میلگرد A3 و A4 با مقاومت بالا و انعطاف نسبی توصیه می‌شود. همچنین، اجرای صحیح وصله‌ها و استفاده از آرماتورهای حرارتی در این مناطق اهمیت بیشتری دارد.

چند توصیه طلایی برای خرید میلگرد مناسب

1. از برندهای معتبر استفاده کنید: میلگرد کارخانه‌هایی نظیر ذوب‌آهن اصفهان، نیشابور یا کویر کاشان به دلیل رعایت استاندارد تولید و کنترل کیفی حساس از مقاومت بالاتری برخوردار هستند. مسئله‌ای که می‌توان در آزمایش میلگردهای ارزان از برندهای ناشناس مشاهده کرد که برخی در آزمایش کشش، دارای مقاومتی تا ۱۵٪ کمتر از حداقل استاندارد هستند.
2. آنالیز شیمیایی را بررسی کنید: درصد کربن، فسفر و گوگرد در میلگرد بسیار مهم‌اند. بالا بودن هر یک از این عناصر، مقاومت و جوش‌پذیری میلگرد را به‌شدت کاهش می‌دهد. عواملی که با عمر اتصالات و سازه رابطه‌ای مستقیم دارد.
3. به آج میلگرد دقت کنید: آج‌های غیراستاندارد نه‌تنها اتصال خوبی با بتن ندارند، بلکه ممکن است در زلزله از بتن جدا شوند. عدم اتصال درست می‌تواند عمر سازه و ساختمان را به‌شدت کاهش دهد.

تأثیر نحوه نگهداری میلگرد در افزایش عمر ساختمان

انبار کردن صحیح میلگرد نیز نقش بسزایی در حفظ کیفیت آن و نیز افزایش عمر ساختمان دارد. قرار دادن میلگردها بر روی یک پایه در انبار، عدم تماس آن‌ها با رطوبت و یا محافظت از میلگرد در برابر بارش برف و باران، توجه به شرایط خاص نگهداری هر نوع میلگرد متناسب با جنس آن‌ها و غیره، از مهم‌ترین نکات انبار کردن میلگرد و نحوه نگهداری از آن‌ها است.

سخن آخر: میلگرد، پایه‌ی اعتماد به سازه و ساختمان

مهندسان و پیمانکاران، ‌تنها سازه نمی‌سازند بلکه اعتماد مردم را هم می‌سازند. هر میلگردی که داخل بتن گذاشته می‌شود، یک قول است؛ قولی برای دوام، ایمنی و اطمینان. انتخاب میلگرد خوب، اجرای دقیق و استفاده از تجربه‌ی میدانی، می‌تواند تفاوت بین عمر یک ساختمان ۱۵ ساله و یک بنای ۵۰ ساله باشد.

سؤالات متداول

1. چه نوع میلگردی برای سازه‌های مناطق مرطوب مثل شمال یا جنوب ایران مناسب‌تر است؟ میلگرد گالوانیزه یا روکش‌دار اپوکسی بهترین انتخاب هستند؛ چون در برابر رطوبت و خوردگی مقاوم‌ترند و عمر سازه را تا دو برابر افزایش می‌دهند.

۲. آیا میلگرد ارزان می‌تواند روی عمر مفید سازه تأثیر منفی بگذارد؟ بله، میلگردهای بی‌نام و غیراستاندارد اغلب آنالیز ضعیفی دارند و در برابر زنگ‌زدگی یا تنش‌های زلزله عملکرد مستحکمی ندارند. همیشه از برندهای معتبر مثل ذوب‌آهن اصفهان، میانه، کویر، شاهرود یا نیشابور و ... خرید کنید.

۳. در هنگام اجرای آرماتوربندی چه نکته‌ای بیشترین تأثیر را در دوام میلگرد دارد؟ رعایت کاور بتنی مناسب و استفاده از اسپیسر استاندارد؛ چون اگر میلگرد به‌درستی پوشش داده نشود، خیلی زود زنگ می‌زند و عمر سازه و ساختمان کم می‌شود.