انواع فولاد
انواع فولاد مصرفی در بتن مسلح از نظر روش تولید، جوش پذیری، شکل پذیری، شکل رویه و قطر اسمی به شرح زیر است.
- فولاد نورد شده در حالت گرم (گرم نورد شده).
- فولاد اصلاح شده در حالت سرد به وسیله عملیات مکانیکی از قبیل پیچاندن، کشیدن، نورد کردن یا گذراندن از حدیده (سرد اصلاح شده).
- فولاد ویژه که با گرمایش و آبدادگی سخت شده است (گرم عمل آمده).
جوش پذیری فولاد
فولاد از نظر جوش پذیری به سه رده زیر طبقه بندی می‌شود.
- فولاد جوش پذیر که با تجهیزات و روش‌های متداول قابل جوشکاری است.
- فولاد جوش پذیر مشروط که در شرایطی معین با تجهیزات و روش‌های معین قابل جوشکاری است.
- فولاد جوش پذیر که با وسایل متعارف قابل جوشکاری نیست.
مقاومت مشخصه و تنش تسلیم فولاد
مقاومت مشخصه فولاد بر اساس مقدار تنش تسلیم آن تعیین می‌شود و معادل مقداری است که حداکثر ۵ درصد مقادیر اندازه‌گیری شده برای حد تسلیم ممکن است کمتر از آن باشد. در مواردی که تنش تسلیم به وضوح مشخص نباشد مدار آن معادل تنش نظیر ۰/۲ درصد تغییر شکل نسبی ماندگار انتخاب می‌شود.
جوش پذیری میلگرد
جوش پذیری میلگردها به نحوه تولید و نیز ترکیب شیمیایی فولاد آنها بستگی دارد. تمامی میلگردهای گرم نورد شده با ترکیب شیمیایی متعارف، دارای جوش پذیری مطلوب تلقی می شوند. میلگردهای سرد اصلاح شده و گرم عمل آمده، به حرارت جوش حساسیت بسیار دارند و با روش‌های معمول جوش پذیر نیستند.
شکل پذیری میلگرد
شکل پذیری میلگردها بر اساس آزمایش تاشدگی با زاویه ۱۸۰ درجه، با آزمایش خم کردن و بازکردن خم با استفاده از فلکه استاندارد تعیین می‌شود. شکل پذیری میلگردها وقتی قابل قبول تلقی می‌شود که ازدیاد طول نسبی گسیختگی در آزمایش کششی از ۸ درصد روی ده برابر قطر و ۱۲ درصد
روی پنج برابر قطر میلگرد کمتر نباشد.
نمودار تنش – تغییر شکل نسبی
برای سهولت محاسبه می‌توان نمودار واقعی تنش – تغییر شکل نسبی فولاد را با نموداری دوخطی جایگزین کرد. نمودار تنش – تغییر شکل نسبی فولاد در کشش و فشار یکسان در نظر گرفته می‌شود.
مدول الاستیسیته
مدول الاستیسیته برای تمام میلگردهای مصرفی در بتن آرمه برابر با ۲۰۰۰۰۰ نیوتن بر میلیمتر مربع فرض می‌شود.
آزمایش میلگردها
آزمایش کششی برای تمام میلگردها و آزمایش خم کردن و باز کردن خم یا آزمایش تاشدگی با زاویه ۱۸۰ درجه برای میلگردهای سرد اصلاح شده الزامی است.
انبار کردن، نگهداری و کنترل فولاد
میلگردهای فولادی را باید در محل‌های تمیز و عاری از رطوبت انبار کرد تا از زنگزدگی و کثیف شدن سطح آنها جلوگیری شود. میلگردهایی که تا حد پوسته شدن زنگ زده باشند، به ویژه میلگردهایی که به طور موضعی و عمیق دچار خوردگی شده‌اند، بدون انجام آزمایش و حصول اطمینان از انطباق مشخصه‌های آنها با مشخصه‌های مورد نظر و در نظر گرفتن کاهش احتمالی سطح مقطع قابل مصرف در بت نآرمه نیستند. در فاصله زمانی ورود میلگردها به کارگاه تا جاگذاری آنها در سازه، ضوابط زیر باید در جابه جایی آنها نیز رعایت شود.
- از هر نوع صدمه مکانیکی یا تغییر شکل پلاستیکی نظیر بریدگی و ضربه حاصل از سقوط از ارتفاع باید جلوگیری شود.
- باید از گسیختگی جوش‌ها در شبکه‌های جوش شده جلوگیری شود.
- نشانه‌های مشخص کننده نوع آرماتور نباید از بین برود.
خم کردن میلگردها
- تمامی میلگردها باید به صورت سرد خم شوند، مگر آن که دستگاه نظارت روشی دیگر را مجاز بداند.
- خم کردن میلگردها تا حد امکان باید به طور مکانیکی به وسیله ماشین مجهز به فلکه خ مکن و بایک عبور در سرعت ثابت انجام پذیرد، طوری که قسمت خم شده دارای شعاع انحنای ثابتی باشد.
- سرعت خم کردن میلگردها باید متناسب با نوع فولاد و دمای محیط اختیار شود.
- در شرایطی که دمای میلگردها از ۵ درجه سلسیوس کمتر باشد، باید از خم کردن آنها خودداری شود.
- به طور کلی باز و بسته کردن خمها به منظور شکل دادن مجدد به میلگردها مجاز نیست، مگر در موارد استثنایی که دستگاه نظارت اجازه دهد. در این صورت تمامی میلگردها باید از نظر ترک خوردگی بازرسی و کنترل شوند.
شرایط رویه میلگردها
قبل از جاگذاری میلگردها، باید اطمینان حاصل شود که رویه آنها، از هر نوع عامل و اثر زیانبار، از قبیل گل، روغن، قیر، دوغاب سیمان خشک شده، رنگ، کندگیر کنند‌ه‌ها، زنگ پوسته شده و برف و یخ عاری است. میلگردهایی که زنگ روی آنها پوسته شده باشد به شرطی قابل مصرف در بتن تلقی می‌شوند که پس از تمیز کردن زنگ، مشخصات استاندارد خود را از دست ندهند.
قطرهای مجاز خمها
حداقل مجاز قطر خم میلگردها باید با توجه به ملاحظات زیر تعیین شود.
- جلوگیری از خرد شدن یا ترکیدن بتن در اثر فشارهای متمرکز ایجاد شده در داخل خم
- مراعات حداقل قطر فلک‌های که با استفاده از آن آزمایش خم کردن و باز کردن خم میلگردها نتیجه‌ای رضایتبخش داشته است.
مهار کردن میلگردها
انواع متداول مهار میلگردها در بتن عبارتند از:
- مهارهای مستقیم
- مهارهای منحنی (نظیر قلاب‌ها و حلقه‌ها)
- مهارهای مستقیم با حداقل یک میلگرد عرضی جوش شده به آنها در منطقه مهاری
- مهارهای مکانیکی
- ترکیبی از مهارهای فوق
در مهار کردن میلگردها باید ضوابط کلی به این شرح رعایت شوند.
- برای میلگردهای ساده در کشش استفاده از مهارهای مستقیم مجاز نیست.
- در مهار کردن میلگردهای تحت فشار با استفاده از مهارهای منحنی، نباید قلاب‌ها و حلقه‌ها را مؤثر دانست.
- در استفاده از مهارهای مستقیم با حداقل یک میلگرد عرضی جوش شده به آنها، مهارهای مکانیکی و ترکیبی از انواع مهارها باید به ضوابط مربوط توجه داشت. ضوابط مهار کردن میلگردها در آیین نامه بتن ایران (آبا) ارائه شده است.
وصله کردن میلگردها
انواع متداول وصله میلگردها عبارتند از:
- وصله‌های پوششی (تماسی یا غیر تماسی)
- وصله‌های اتکایی
- وصله‌های جوشی
- وصله‌های مکانیکی
- وصله‌های مرکب
وصله‌های پوششی
در وصله‌های پوششی باید دو میلگرد در انتهای مورد نظر مشخص شده در نقشه‌های اجرایی در کنار هم قرار گیرند. در وصله‌های پوششی تماسی، دو میلگرد در تماس کامل با هم قرار می‌گیرند، ولی در وصله‌های پوششی غیر تماسی می‌توان دو میلگرد را به فاصله‌ای حداکثر معادل مقادیر زیر قرار داد:
- در اعضای خمشی، فاصله محور تا محور دو میلگرد وصله شونده نباید از یک پنجم طول لازم برای وصله پوششی و ۱۵۰ میلیمتر، بیشتر باشد.
- در سایر اعضا، فاصله محور تا محور دو میلگرد وصله شونده نباید از ۵ برابر قطر میلگرد کوچکتر، بیشتر باشد.
- وصله‌های پوششی غیر تماسی باید با میلگردهای عرضی عمود بر میلگردهای وصله شونده محصور شوند.
- در وصله‌های پوششی میلگردهای ساده در کشش، باید انتهای آنها را به صورت یکی از انواع قلاب‌های استاندارد با زاویه بیشتر از ۱۳۵ درجه خم کرد.
وصله‌های اتکایی
در وصله‌های اتکایی ضوابط کلی زیر باید رعایت شوند.
- در وصله‌های اتکایی باید دو میلگرد در امتداد عمود بر محور بریده شوند و با وسایلی مناسب به صورت هم مرکز بر هم تکیه کنند.
- استفاده از وصله‌های اتکایی، فقط برای میلگردهای تحت فشار با قطر ۲۵ میلیمتر و بیشتر مجاز است.
- استفاده از وصله‌های اتکایی، فقط در اعضای دارای خاموتهای بسته یا مارپیچ مجاز است.
- باید در انجام وصله‌های اتکایی در یک مقطع خودداری شود.
وصله‌های جوشی
روش‌های متداول برای وصله‌های جوشی عبارتند از:
- اتصال جوشی نوک به نوک خمیری (جوش الکتریکی تماسی)
- اتصال جوشی ذوبی با الکترود (جوش با قوس الکتریکی)
- اتصال جوشی نوک به نوک خمیری فقط در شرایط کارخاه‌ای و در صورتی مجاز است که قطر میلگردها از ۱۰ میلیمتر برای فولادهای گرم نورد شده یا ۱۴ میلیمتر برای فولادهای سرد اصلاح شده کمتر نباشد، و نسبت سطح مقطع دو میلگرد وصله شونده از ۱/۵ تجاوز کند.
- اتصال جوشی ذوبی با الکترود در صورتی مجاز است که برای هر نوع فولاد، از الکترود و روش جوشکاری مناسب آن استفاده شود.
وصله‌های مکانیکی
در وصله‌های مکانیکی ضوابط کلی زیر باید رعایت شوند.
- در اتصالات مکانیکی از وسایل مکانیکی استفاده می‌شود به نحوی که اتصال میلگردها بدون آسیب رساندن به بتن میسر باشد.
- در وصله‌های مرکب انواع وصله‌های ذکر شده با هم به کار می‌روند.
- ضوابط انواع مختلف وصله کردن میلگردها در آیین نامه بتن ایران ارائه شده است.
محدودیت‌های فاصله میلگردها
فاصله آزاد بین هر دو میلگرد موازی واقع در یک سفره نباید از هیچ یک از مقادیر زیر کمتر باشد.
- قطر میلگرد بزرگتر
- ۵ میلیمتر
- ۱/۳۳ برابر قطر اسمی بزرگترین سنگدانه بتن
در صورتی که میلگردهای موازی در چند سفره قرار گیرند، میلگردهای سفره بالاتر باید طوری روی میلگردهای سفره زیرین واقع شود که معبر بتن تنگ نشود، فاصله آزاد بین هر دو سفره نباید از ۲۵ میلیمتر و از قطر بزرگترین میلگرد کمتر باشد.
محدودیت‌های فاصله آزاد بین میلگردها باید در مورد فاصله آزاد وصله‌های پوششی با وصله‌ها و یا میلگردهای مجاز نیز رعایت شوند.
در دیوارها و دال‌ها به استثنای دال‌های نازک دارای تیرچه‌های بتنی، فاصله بین میلگردهای خمشی نباید از ۲ برابر ضخامت دال‌ها، ۳ برابر ضخامت دیوارها و ۳۵۰ میلیمتر بیشتر باشد.
گروه میلگردهای در تماس
در استفاده از گروه میلگردهای موازی که در آنها میلگردها در تماس با هم بسته می شوند تا به صورت واحد عمل کنند، ضوابط زیر باید رعایت شوند:
- تعداد میلگردهای هر گروه نباید از ۴، در مورد گروههای قائم تحت فشار و ۳ در سایر موارد تجاوز کند.
- در تمامی موارد تعداد میلگردهای هر گروه در محل وصل هها نباید بیشتر از ۴ باشد.
- در گروه میلگردهای با بیش از دو میلگرد، نباید محورهای تمامی میلگردها در یک صفحه واقع شوند. همین طور تعداد میلگردهایی که محورهای آنها در یک صفحه واقع می‌شوند جز در محل وصله‌ها نباید بیشتر از دو باشد.
- گروههای میلگردهای در تماس باید در خاموتهای بسته یا مارپیچ محصور شوند.
- مجتمع کردن میلگردها برای تبدیل آنها به گروه میلگردهای در تماس فقط در صورتی مجاز است که در نقشه‌های اجرایی تصریح شده باشد.
پوشش بتنی روی میلگردها
پوشش بتنی روی میلگردها برابر است با حداقل فاصله بین رویه میلگردها، اعم از طولی یا عرضی، تا نزدیکترین سطح آزاد بتن.
ضخامت پوشش بتنی روی میلگردها نباید کمتر از مقادیر زیر اختیار شود.
- بزرگترین اندازه اسمی سنگدانه‌های تا ۳۲ میلیمتر، یا ۵ میلیمتر بیشتر از بزرگترین اندازه اسمی سنگدانه‌های بزرگتر از ۳۲ میلیمتر.
در صورتی که بتن در جوار دیواره خاکی مقاوم ریخته شود و به طور دائم با آن در تماس باشد، ضخامت پوشش نباید کمتر از ۷۵ میلیمتر اختیار شود. در صورتی که بتن دارای سطح فرورفته و برجسته (نقش دار یا دارای شکستگی) باشد، ضخامت پوشش باید در عمق فرورفتگی‌ها اندازه گیری شود.
ضخامت پوشش بتنی محافظ میلگردها متناسب با شرایط محیطی، کیفیت بتن و نوع قطعه مورد نظر به شرح زیر طبقه بندی می‌شود.
شرایط محیطی ملایم
به شرایطی اطلاق می‌شود که در آن هیچ نوع عامل مهاجم از قبیل رطوبت، تعریق، تر و خشک شدن متناوب، یخ زدن و آب شدن، سرد و گرم شدن متناوب، تماس با خاک مهاجم یا غیر مهاجم، مواد خورنده، فرسایش شدید، عبور وسایل نقلیه یا ضربه موجود نباشد، یا قطعه در مقابل اینگونه عوامل مهاجم به نحوی مطلوب محافظت شده باشد.
شرایط محیطی متوسط
به شرایطی اطلاق می‌شود که در آن قطعات بتنی، در معرض رطوبت و گاهی تعریق قرار می‌گیرند.
شرایط محیطی شدید
به شرایطی اطلاق می‌شود که در آن قطعات بتنی در معرض رطوبت یا تعریق شدید یا تر و خشک شدن متناوب یا یخ زدن و آب شدن و سرد و گرم شدن متناوب نه چندان شدید قرار می‌گیرند.
قطعاتی که در معرض ترشح آب دریا باشند یا در آب غوط هور شوند طوری که یک وجه آنها در تماس با هوا قرار گیرد، قطعات واقع در هوای دارای نمک و نیز قطعاتی که سطح آنها در معرض خوردگی ناشی از مصرف مواد ی خزدا قرار می‌گیرد دارای شرایط محیطی شدید محسوب می‌شوند.
شرایط محیطی بسیار شدید
به شرایطی اطلاق می‌شود که در آن قطعات بتنی در معرض گازها، آب و فاضلاب ساکن با PH حداکثر ۵، مواد خورنده یا رطوبت همراه با یخ زدن و آب شدن شدید قرار می گیرند، از قبیل نمونه‌های ذکر شده در مورد شرایط محیطی شدید، در صورتی که عوامل مذکور حادتر باشند.
شرایط محیطی فوقالعاده شدید
به شرایطی اطلاق می‌شود که در آن قطعات بتنی در معرض فرسایش شدید عبور وسایل نقلیه، یا آب و فاضلاب جاری با PH حداکثر ۵ قرار می‌گیرند. رویه بتنی محافظت نشده پارکینگ‌ها و قطعات موجود در آبی که اجسام صلبی را با خود جابه جا می‌کند، دارای شرایط محیطی فوقالعاده شدید تلقی می‌شوند. شرایط محیطی جزایر و حاشیه خلیج فارس و دریای عمان به طور عمده جزو این شرایط محیطی قرار می‌گیرند.
بتن مسلح
بتن مسلح یا بتن آرمه به بتن شده با میلگرد گفته می‌شود. برای مسلح کردن بتن از میلگردهای تقویتی، شبکه‌های توری تقویتی، صفحات فلزی یا الیاف تقویتی استفاده می‌شود. هدف اصلی استفاده از بتن آرمه، واگذاری نیروهای کششی بوجود آمده در بتن به میلگردهاست تا بدین طریق نیروهای کششی به بتن وارد نشده و سبب ترک‌خوردگی بتن نشود.
پایایی بتن مسلح
پایایی بتن مسلح ساخته شده با سیمان پرتلند به مقاومت آن در برابر عوامل جوی، حملات شیمیایی، سایش و فرسایش و فرایندهای تخریبی دیگر گفته می‌شود. بتن پایا در شرایط محیطی مورد نظر، شکل، کیفیت و قابلیت بهر‌ه‌برداری خود را حفظ می‌کند.
عوامل کاهنده پایایی
یخبندان‌های متناوب
یخ زدن و آب شدن‌های مکرر بتن در مناطق سردسیر باعث تخریب بتن می‌شود. این نوع خرابی دراثر مواد شیمیایی یخزدا شدت می‌یابد. در این موارد بتن باید با استفاده از مواد افزودنی حبابساز، سنگدانه‌های مناسب، نسبت آب به سیمان پایین و نفوذپذیری کم ساخته شود.
عوامل شیمیایی خورنده
استفاده از سیمان مناسب، نسبت‌های صحیح اختلاط و ساخت بتن کم تراوا مقاومت بتن را در برابر املاح و مواد مضر موجود در خاک و آب افزایش می‌دهد. بتن با کیفیت خوب در برابر اسیدهای ملایم مقاوم است. مقابله با اثر خورنده اسیدهای قوی مستلزم اتخاذ تدابیر ویژه حفاظتی است.
سایش و فرسایش
در بعضی موارد سطح بتن دچار فرسایش می‌شود، و این امر به ویژه در کف محوطه‌های صنعتی مشکلاتی را به وجود می‌آورد. در سازه‌های آبی دانه‌های شن و ماسه موجود در آب جاری ممکن است موجب فرسایش سطوح شود. استفاده از بتن مرغوب، و در موارد حادتر استفاده از سنگدانه‌های بسیار سخت می‌تواند موجب تامین پایایی مناسب برای مقابله با این عوامل شود.
سنگدانه‌های واکنش زا
برخی سنگدانه‌ها در اثر واکنش شیمیایی با مواد قلیائی موجود در سیمان پرتلند موجب انبساط وفروپاشی بتن می‌شوند. دقت در انتخاب منابع سنگدانه‌ها، استفاده از سیمان کم قلیا، و بهر‌ه‌گیری ازمواد پوزولانی در موارد مناسب می‌تواند مانع بروز این مشکلات شود.
خوردگی آرماتور
در اثر خوردگی آرماتور ممکن است پکیدن و قلوه کن شدن سطوح بتنی، روی دهد. این پدیده به ویژه در عرشه پل‌ها در مناطق سردسیر، در صورت استفاده از مواد شیمیایی یخزدا، و در سازه‌های بتنی در مناطق گرمسیر و مرطوب، می‌تواند مشکلاتی به بار آورد. در نظر گرفتن پوشش مناسب
بتن روی آرماتور، ساخت بتن کم تراوا، استفاده از مواد افزودنی شیمیایی و معدنی مناسب و اتخاذسایر تدابیر حفاظتی ویژه، پایایی بتن را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. اتخاذ تدابیر حفاظتی جد‌یدتردر شرایط بسیار مهاجم الزامی است.
