میزان کربن موجود در میلگرد A3

میلگرد از مقاطع پرکاربرد در صنعت ساختمان‌سازی به شمار می‌آید که برای تقویت بتن به کار برده می‌شود. میلگردها از فولاد ساخته شده‌اند و از آنجا که مقدار کربن موجود در فولاد، تاثیر مهمی در خواص فیزیکی و شیمیایی فولاد دارد، درصد کربن موجود در میلگرد نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. به عنوان یک قاعده کلی؛ هر چه میزان کربن موجود در میلگرد بیشتر شود، استحکام آن افزایش می‌یابد، اما شکننده می‌شود و قابلیت جوش‌پذیری آن نیز کاهش می‌یابد. میلگردها را بر اساس ویژگی‌هایشان به 4 دسته تقسیم‌بندی می‌کنند. از بین این چهار گروه، میلگرد A3 کاربرد بیشتری در ساختمان‌سازی دارد. به همین دلیل در این مقاله ما به بررسی مقدار کربن موجود در میلگرد A3 و ویژگی‌ها و خواص آن می‌پردازیم. با ما تا انتهای این مقاله همراه باشید.

همه چیز درباره مشخصات میلگرد A3

میلگرد از مقاطع پرمصرف ساختمانی است که برای تقویت فونداسیون، ستون و سقف به کار می‌رود. در واقع، نوعی ماده تقویتی برای بتن به حساب می‌آید؛ زیرا بتن به خودی خود، توان تحمل در برابر بارهای کششی را ندارد و برای همین از میلگرد برای جلوگیری از ترک خوردن بتن استفاده می‌شود.

یکی از میلگردهای رایج، A3 یا جناغی است. مشخصات میلگرد جناغی یا آنالیز آن را می‌توان از لحاظ خواص مکانیکی، شیمیایی، شکل ظاهری و جوشکاری و جنس آن بررسی کرد. معمولا، جنس این آرماتور از فولاد با کربن مشخص است که در ادامه مقاله آن را معرفی می‌کنیم.

مشخصات میلگرد a3

اولین ویژگی که برای شناخت این مقطع فولادی به چشم می‌خورد، شکل ظاهری آن است. این میلگرد دارای آج‌‌های عرضی به صورت یکنواخت با زاویه حداقل 45 درجه نسبت به محور طول است. در استاندارد ملی 3132 ایران این مقطع فولادی با شناسه آج 400 و آج 420 شناخته می‌شود. از نظر ظاهری اگر به آن نگاه کنیم، آج‌های آن به دو صورت دوکی و یکنواخت روی آرماتور شکل گرفته‌اند.

در واقع، منظور از آج 400 یعنی میلگرد از نوع آجدار جناغی است که مقاومت تسلیمی 400 مگاپاسکال دارد. پس دو نوع آج 400 و 420 به دو میلگرد با استحکام‌های تسلیمی متفاوت اشاره می‌کند که هر کدام کاربرد خودشان را دارند. در ادامه به توضیحات مشخصات مکانیکی این آرماتور می‌پردازیم.

مشخصات مکانیکی میلگرد a3

منظور از آنالیز مکانیکی میلگرد جناغی، مقاومت تسلیمی، استحکام کششی و ازدیاد طول نسبی آن است. به دلیل درصد زیاد کربن استفاده شده در این مقطع فولادی، کمی آن را تُرد و شکننده می‌کند. به همین دلیل جزء میلگردهای نیمه سخت به شمار می‌‌رود. این میلگرد دارای مقاومت کششی 600 مگا پاسکال و استحکام تسلیمی حداقل 400 و حداکثر 545 مگا پاسکال است. همچنین، میلگرد جناغی دارای درصد ازدیاد طول نسبی بین 8 تا 16 درصد است. از لحاظ تغییر شکل پلاستیکی باید بگوییم که به اندازه 14 درصد است. کاربرد اطلاع از این مشخصات برای این است که مثلا کارفرمایان و مجریان پروژه بدانند که تا چه حد این میلگرد را می‌توان خم کرد یا به آن فشار وارد کرد. در ادامه لازم می‌دانیم توضیح کوتاهی درباره آنالیز مکانیکی میلگرد گرید a3 ارائه دهیم.

مشخصات فنی میلگرد a3

در این بخش قصد داریم به بررسی مشخصات فنی میلگرد a3 بپردازیم.

• مقاومت تسلیمی (Yield strength):

استحکام تسلیم مقدار تنشی است که در آن میلگرد شروع به تغییر شکل دائمی می کند. استحکام تسلیمی میلگرد  A3 حداقل 400 برای آج 400 و برای آج 420 برابر با 420 می باشد. 

• استحکام کششی (Tensile strength):

استحکام کششی حداکثر تنشی است که یک ماده می‌تواند قبل از شکست تحت کشش تحمل کند. استحکام کششی نهایی میلگرد A3 برابر با 600 مگاپاسکال می باشد که باز هم به گرید آن بستگی دارد. یعنی باید برای خم کردن آن حداقل 600 مگا پاسکال نیرو به آن وارد کنید.

• شکل پذیری (Ductility):

شکل‌پذیری میلگرد به توانایی یک ماده برای تغییر شکل پلاستیک قبل از شکست اشاره دارد. میلگرد به طور کلی شکل پذیری دارد و امکان کشش و جذب انرژی بارهای ساختمان را فراهم می‌کند.

• ازدیاد طول نسبی (Elongation):

 ازدیاد طول نسبی به درصد افزایش طول میلگرد که قبل از شکستگی اتفاق می افتد. حداقل عدد ازدیاد طول برای میلگرد A3 در محدوده  8 تا 16 درصد متغیر می باشد.

• مدول الاستیسیته:

 مدول الاستیسیته که به عنوان مدول یانگ نیز شناخته می‌شود، نشان دهنده سفتی یک ماده است. مدول الاستیسیته میلگرد معمولاً حدود 200 گیگا پاسکال است.

• خمش پذیری:

برای تقویت ستون بتنی با میلگرد، آن را معمولا خم می‌‌کنند که اصطلاحا خاموت‌زنی نامیده می‌‌شود. خم شدن میلگرد به قطر و گرید آن بستگی دارد.

ترکیبات شیمیایی میلگرد A3

ترکیبات شیمیایی مورد استفاده در تولید میلگرد A3 عمدتاً شامل سیلیسیم، کربن، گوگرد، منگنز و گاهی نیز سایر عناصر مانند مولیبیدیم و مس است که در جدول زیر درصد آن‌ها را مشاهده می‌کنید:

به منظور تولید میلگرد در کارخانه از انواع عناصر مختلف مانند کربن یا فسفر یا ترکیبات شیمیایی دیگر استفاده می‌شود تا جنس میلگرد قوی شود. به عنوان مثال، وقتی سیلیسیم را به آن اضافه می‌کنند، مقاومت و سختی میلگرد را بالا می‌برد، یا مثلا کربن را به میلگرد جناغی اضافه می‌کنند تا سخت‌تر شود. هر چه میزان کربن در این محصول افزایش یابد، سخت‌تر و شکننده‌تر خواهد شد. پس میلگرد A3 نسبت به میلگرد a2 خشک‌تر است.

* نکته: ممکن است عناصر دیگری مانند مس، نیکل، کروم، مولیبدن، وانادیوم، زیرکونیم، تیتانیوم و نیوبیوم با توافق بین تولیدکننده و خریدار به آرماتور جناغی اضافه شود. توجه داشته باشید که این درصدها به صورت استاندارد است و کیفیت مواد اولیه استفاده شده، بستگی به کارخانه دارد. به عنوان مثال، میلگردهای ذوب آهن برند بازار بوده و از برترین‌ها به شمار می‌رود.

مقدار کربن موجود در میلگرد A3

درصد کربن میلگرد جناغی بین 0.30 تا 0.37 است که نشان می‌دهد که آرماتور خشکی است. اثر افزایش، اثر کربن در میلگردهای جناغی باعث افزایش مقاومت تسلیمی و کششی آن می‌شود. درصد کربن موجود در میلگرد جناغی، نقش بسزایی در تعیین خواص مکانیکی و رفتار فولاد دارد. فولاد آلیاژی، عمدتاً از آهن و کربن به همراه سایر عناصر در نسبت‌های مختلف تشکیل شده است. میزان کربن موجود در این محصول، تاثیر عمیقی بر استحکام، سختی، شکل‌پذیری و سایر خواص فولاد دارد که اثرات آن را می‌توان در موارد زیر دید:

استحکام و سختی (H3)

افزایش کربن در فولاد به طور کلی منجر به افزایش استحکام و سختی آن می‌شود. این به این دلیل است که اتم‌های کربن، فضاهای بینابینی بین اتم‌های آهن را در ساختار شبکه بلوری فلز اشغال می‌کنند و به طور موثر از حرکت نابجایی‌ها (نقص در ساختار بلوری) جلوگیری می‌کنند. این موضوع منجر به یک ماده سفت‌تر و سخت‌تر می‌شود.

شکل پذیری و چقرمگی

در حالی که محتوای کربن بالاتر استحکام را افزایش می‌دهد، معمولاً شکل‌پذیری و چقرمگی را کاهش می‌دهد. شکل‌پذیری به توانایی یک ماده برای تغییرشکل پلاستیکی قبل از شکست اشاره دارد، در حالی که چقرمگی مقاومت یک ماده را در برابر شکست تحت تنش اندازه‌گیری می‌کند. میلگردهای فولادی که کربن بیشتری دارند، تردتر هستند و توانایی کمتری در جذب انرژی قبل از شکستن دارد. میلگرد جناغی در این دسته قرار می‌گیرد، یعنی ترد هستند.

جوش‌ پذیری و شکل‌ پذیری

میلگردهای دارای کربن بیشتر به دلیل افزایش احتمال ترک خوردن در طول فرآیند جوشکاری می‌توانند چالش‌برانگیزتر باشد. برای همین جوشکاری میلگرد جناغی بسیار پایین است و باعث می‌شود تا در اثر زمان بشکند.

مقاومت در برابر خوردگی

به طور کلی، هر چه کربن آرماتورهای فولادی بیشتر شود، با کاهش مقاومت در برابر خوردگی مواجه خواهیم بود. این به این دلیل است که کربن می‌تواند باعث تشکیل کاربیدها و سایر ترکیباتی شود که ممکن است فولاد را در برابر خوردگی مستعدتر کنند.

عملیات حرارتی

یکی دیگر از اثراتی که کربن در میلگردها ایجاد می‌کند، میزان پاسخ فولاد به عملیات حرارتی است. فولادی که کربن بیشتری دارد، برای فراآیندهایی مانند آبدهی (کوئنچینگ) و تمپرینگ بسیار مناسب‌تر هستند که منجر به تنظیم دقیق خواص مکانیکی آن می‌شود.

کاربرد

میزان کربن مناسب در میلگرد فولادی به کاربرد مورد نظر آن بستگی دارد. برای یک سری کاربردها مانند میلگرد اصلی یا طولی در فونداسیون معمولا از میلگرد جناغی استفاده می‌شود. میزان کربن در این نوع آرماتورها معمولاً در محدوده خاصی نگه داشته می‌شود تا مقاومت و شکل‌پذیری آن به حد تعادل برسد.

مشخصات میلگرد بر اساس سایز و وزن

این محصول را طبق اندازه قطر میلگرد یا همان سایز در بازار می‌شناسند. به عنوان مثال، وقتی گفته می‌شود میلگرد A3 سایز 12، یعنی قطر آن 12 میلی‌متر است. در جدول زیر می‌توانید سایز انواع میلگرد را همراه با وزن آن مشاهده کنید:

جوشکاری میلگرد A3

همانطور که توضیح دادیم، این میلگرد سخت و خشک است و برای همین جوشکاری روی آن زیاد توصیه نمی‌شود؛ زیرا باعث به هم ریختن انسجام مولکولی و در نتیجه شکستن آن می‌شود. از این رو، نبشی آسانسور را نمی‌توان به میلگرد پوتر جوشکاری کرد. به همین منظور پیشنهاد می‌شود که پوتر را اصلا خراب نکنید و برای اتصال به نبشی از میلگرد به هیچ وجه استفاده نکنید. این کار باعث می‌شود وقتی آسانسور حرکت می‌کند، بارهای پویا به محل اتصال میلگرد وارد شده و باعث شود بشکند و در نهایت آسانسور سقوط کند.

استانداردهای میلگرد جناغی

A3 یک گرید است که تحت استاندارد GOST 5781 روسیه است. در واقع، A3 یک گرید است نه یک استاندارد. البته کارخانه‌های ایران از استانداردهای مختلف دیگری برای تولید میلگرد استفاده می‌کنند که عبارتند از:

• ASTM A615 آمریکا

• ASTM A 706 آمریکا

• BS 4449 انگلیس

• DIN 488 آلمان

• TS 708 ترکیه

• استاندارد ملی 3132

• استاندارد بین‌المللی ISO 6935

کد نشانه گذاری میلگرد A3

کد نشانه گذاری میلگرد جناغی، C و H است. در واقع، C مربوط به آج 400 و H مربوط به آج 420 است. برای هر میلگرد، یک کُد یا عدد با حرف انگلیسی روی آن حک می‌شود که بلافاصله پس آن یک حرف دیگر می‌آید که بیانگر روش تولید آن است. مثلا در شکل زیر، میلگرد جناغی زاگرس را می‌بینید که از نوع آج 400 است، زیرا حرف C روی آن حک شده است:

در جدول زیر می‌توانید کدهای نشانه‌گذاری میلگردهای جناغی را ببینید:

گریدهای فولاد میلگرد A3

برای تولید آرماتورها در کارخانه از گریدهای مختلف فولاد استفاده می‌شود که هر کدام یک ویژگی دارند. به عنوان مثال،برخی تولیدکنندگان از گرید فولاد G60 و SD 40 برای میلگردهای جناغی آج 400 خود استفاده می‌کند. اولی مربوط به استاندارد آمریکایی ASTM و دیگری مرتبط با ژاپن یعنی JIS است. در ادامه، این گریدها را توضیح می‌دهیم.

گرید G60 (اچ 3)

این گرید مربوط به استاندارد ASTM A615 آمریکا است. ASTM A615 شامل مشخصات میلگردهای سیاه (بدون روکش) و گالوانیزه است. "G" عدد نشان‌دهنده وزن پوشش برای میلگرد گالوانیزه بر حسب اونس بر فوت مربع (oz/ft²) یا گرم بر متر مربع (g/m²) است. در واقع، "G60" به میلگرد گالوانیزه با حداقل وزن پوشش تقریبا 183 گرم در متر مربع از سطح اشاره دارد. این پوشش گالوانیزه به محافظت از میلگرد در برابر خوردگی کمک می‌کند و طول عمر سازه‌های بتن مسلح را در محیط‌های خورنده افزایش می‌دهد. پس گریدهای میلگرد در استاندارد ASTM A615 به صورت زیر خوانده می‌شوند:

• "Grade X" به قدرت تسلیم میلگرد مانند گرید 40، گرید 60 و غیره اشاره دارد.
• "GXX" به وزن پوشش میلگرد گالوانیزه، مانند G60 یا  G90 اشاره دارد.

گرید SD 40

در استاندارد ژاپنی JIS G 3132 تعریف شده است. این استاندارد شامل گریدهای مختلف میلگرد فولادی با خواص مکانیکی خاص است. "SD40" در JIS G3112 به گرید خاصی از میلگرد فولادی اشاره دارد. پیشوند "SD" مخفف Steel for Reinforcement of Concrete یا "فولاد بتن آرمه" است.

تأثیر کربن روی میلگرد A3

مقدار کربن کربن نقش مهمی در تعیین خواص میلگرد فولادی دارد. فولاد آلیاژی است که عمدتاً از آهن و کربن تشکیل شده است و محتوای کربن می‌تواند به طور قابل توجهی بر خواص مختلف مکانیکی، فیزیکی و متالورژیکی مواد تأثیر بگذارد. در زیر به نحوه تأثیر کربن بر خواص میلگرد فولادی اشاره کرده‌ایم:

• جوش‌پذیری: میزان کربن بالاتر می‌تواند منجر به کاهش جوش‌پذیری به دلیل افزایش خطر ترک خوردن در حین جوشکاری شود. این به این دلیل است که کربن باعث ایجاد ساختارهای شکننده در ناحیه تحت تأثیر حرارت در اطراف جوش می‌شود و یکپارچگی اتصال را تضعیف می‌کند.
• شکل‌پذیری: میزان کربن بر شکل‌پذیری فولاد تأثیر می‌گذارد. فولادهای پرکربن برای شکل‌گیری و شکل‌‌دهی چالش‌برانگیزتر هستند، زیرا تمایل دارند ازدیاد طول کمتر و برگشت فنری بیشتر را پس از تغییرشکل نشان دهند.
• ماشین‌کاری: اندازه کربن همچنین بر آسانی ماشینکاری فولاد تأثیر می‌گذارد. میزان کربن بالاتر می‌تواند به افزایش سایش ابزار و در نتیجه منجر به کاهش ماشینکاری شود.
• نقاط بحرانی دمایی: مقدار کربن بر نقاط دمایی و سرعت خنک‌‌سازی بحرانی تأثیر می‌گذارد. این نقاط، ریزساختار تشکیل شده در طول خنک‌سازی و عملیات حرارتی بعدی را تعیین می‌کنند که به نوبه خود بر خواص مکانیکی تأثیر می‌گذارد.
• هزینه و در دسترس بودن: هزینه و در دسترس بودن میلگرد فولادی می‌تواند تحت تاثیر مقدار کربن آن باشد. فولاد با کربن بالاتر ممکن است به مراحل پردازش اضافی نیاز داشته باشد و تولید آن گران‌‌تر باشد.

کلام آخر

در این مقاله به بررسی مشخصات، فرمول کربنی و مقدار کربن موجود در میلگرد a3 پرداختیم. در ادامه این مقاله دریافتیم که عنصر کربن چه تاثیری بر میلگرد a3 بر جای می‌گذارد. آنالیز میلگرد جناغی را می‌توان از نظر مشخصات مکانیکی، شیمیایی، شکل و جنس آن بررسی کرد. این میلگرد به دلیل کربن زیادی که دارد، جزو آرماتورهای خشک و نیمه تُرد قرار می‌گیرد. از نظر ویژگی‌های مکانیکی هم باید گفت که این میلگرد مقاومت کششی برابر با 600 و حداقل مقاومت تسلیمی برابر با 400 مگاپاسکال دارد. این ویژگی‌ها دو کاربرد دارند؛ یکی برای ارائه برگه مشخصات فنی که کارخانه به خریدار می‌دهد و دوم برای اینکه بدانید مثلا تا چه حد میلگرد را می‌توان خم کرد.

خرید میلگرد a3 از مدیران آهن