۶ روش تست میلگرد؛ نحوه اجرا و اهمیت آزمایش میلگرد

از انواع تست میلگرد به منظور اطلاع از ویژگی‌ های میلگرد و تطابق آن با مشخصات استاندارد استفاده می شود. از آنجایی که استفاده از میلگردها در سازه های بتنی باعث افزایش استحکام کششی بتن، تکمیل خواص فشاری بتن، یکپارچگی سازه و کاهش ترک های بتن ناشی از انبساط و انقباض می شود، به همین دلیل با تست میلگرد یا آزمایش میلگرد که شامل انواع آزمون های شیمیایی و مکانیکی است، کیفیت میلگردها سنجیده و با استانداردها تطابق داده می شود. در استانداردهای مربوطه، ۶ روش تست میگلرد تعریف شده است که در این مقاله از دانشنامه آهن ملل با این شش روش و ضوابط تست میلگرد آشنا خواهیم شد.

نسخه صوتی مقاله تست میلگرد

میلگرد چیست؟

میلگرد، مقطع فولادی طویل و توپری است که کاربرد وسیعی در صنایع مختلف، به ویژه در صنعت ساختمان سازی دارد. انواع میلگرد را به طور کل می توان به دو دسته میلگرد آجدار و میلگرد بدون آج تقسیم بندی کرد. میلگرد بدون آج یا میلگرد ساده، هیچ آج و برجستگی روی خود ندارد، اما انواع میلگرد آجدار دارای آج های متوالی هستند و از نظر شکل آج با یکدیگر تفاوت دارند. انواع میلگرد، علاوه بر ساده و آجدار بودن، از جنبه های دیگری مانند استاندارد تولید میلگرد، ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، کاربرد و …  قابل دسته بندی هستند. پیشنهاد می کنیم برای آشنایی بیشتر با انواع دسته بندی میلگردها مقاله زیر را مطالعه نمایید.

# حتما بخوانید

---

پیشنهاد کارشناس آهن ملل: مطالعه مقاله انواع میلگرد و کاربرد آن ها

انواع میلگرد

روش های آزمایش میلگرد

از بین انواع روش های آزمایش میلگرد، آزمون کشش، محبوبیت بیشتری دارد. تست های دیگر شامل تست خمش، تست خستگی و … است که در ادامه آن ها را به ترتیب آورده ایم:

میلگردها باید بتوانند حداقل های این آزمون ها را برآورده کنند تا به عنوان میلگرد استاندارد و با کیفیت شناخته شوند. در بین آزمون های فوق، آزمون های خمش و یا خمش مجدد برای انواع میلگرد، از جمله میلگرد ساده و میلگردهای آجدار، الزامی هستند.

شرایط عمومی نمونه ها قبل از شروع تست

پیش از معرفی روش های تست میلگرد، ابتدا لازم است با الزامات ابتدایی قبل از انجام تست آشنا شویم؛ سپس هر کدام از روش های آزمون میلگرد را معرفی می کنیم. طبق استانداردهای ملی ایران، قبل از شروع آزمایش میلگرد باید نمونه مورد آزمایش یا همان قطعه‌‌آزمون دارای شرایط زیر باشد:

• راست بودن قطعه‌آزمون در آزمون کشش در دمای اتاق، آزمون کشش در دمای پایین، آزمون خستگی با بارگذاری محوری و آزمون بارگذاری غیر ارتجاعی چرخه ای، اهمیت زیادی داشته و الزامی است.
• روش های راست کردن قطعه آزمون (دستی یا ماشینی) باید در گزارش آزمون آورده شوند.
• برای تعیین خواص مکانیکی در آزمایش های تست کشش در دمای اتاق، تست کشش در دمای پایین، تست خستگی با بارگذاری محوری و تست بارگذاری غیرارتجاعی چرخه ای، می توان قطعه آزمون را (پس از راست کردن در صورت انجام) تحت عملیات پیرسازی مصنوعی قرار داد.

(اگر آلیاژها در دمای بالا برای ساعت ‌ها نگهداری شوند تا به رسوبات اجازه رشد داده شود، به این بازه زمانی، پیرسازی گفته می‌ شود)

• در صورتی که پیرسازی مشخص شده باشد؛ ولی استاندارد محصول، نوع عملیات پیرسازی را تعیین نکرده باشد، توصیه می شود عملیات زیر صورت گیرد:

قطعه آزمون تا دمای ۱۰۰ درجه سلسیوس حرارت داده شده و در دمای ۱۰+-۱۰۰ درجه سلسیوس به مدت ۶۰ الی ۷۵ دقیقه نگهداری شود؛ سپس در هوای ساکن تا دمای محیط سرد شود.

• بسته به شرایط (تعداد نمونه های آزمون، قطر نمونه ها و نوع دستگاه حرارت دهنده)، مدت زمان حرارت دهی متفاوتی مورد نیاز خواهد بود تا دمای قطعه‌آزمون به ۱۰۰ درجه برسد. کمترین زمانی که می توان فرض کرد تا نمونه های آزمون به دمای کاری برسند، ۴۰ دقیقه است، مگر آن که مدت زمان دیگری به اثبات رسیده باشد.
• در صورت انجام عملیات پیرسازی روی قطعه‌آزمون، شرایط عملیات باید در گزارش آزمون آورده شود.

۱- تست کشش میلگرد

با این که مقاومت کششی میلگرد از ویژگی های بسیار مهم میلگرد است، اما آزمایش کشش میلگرد، آزمایشی ساده و راحت می باشد. در آزمایش کشش میلگرد، هیچ تغییری در هندسه مواد لازم نیست و فقط از طول میلگرد برای تعیین استحکام و کشیدگی آن استفاده می شود. انجام تست کشش میلگرد باید مطابق با استاندارد ملی ایران، به شماره ۱-۸۱۰۳ انجام شود.

در این آزمون باید نشانه گذاری هایی با فواصل مساوی روی طول آزاد قطعه‌آزمون ایجاد شود. این کار برای تعیین درصد ازدیاد طول کلی میلگرد در حداکثر نیرو است. فاصله میان نشانه گذاری ها باید ۵، ۱۰ یا ۲۰ میلی متر متناسب با قطر میلگرد انتخاب شود. همچنین باید میزان سطح مقطع اسمی میگرد برای تعیین ویژگی های کششی آن در محاسبات در نظر گفته شود.

نکته ۱: ممکن است در تست کشش میلگرد یا بررسی نتیاج آن با نکات یا مشکلاتی مواجه شوید، به همین منظور این تست مهم و کاربردی را به طور مجزا در مقاله تست کشش میلگرد چیست معرفی کرده و به تفسیر نتایج تست کشش پرداخته ایم.

نکته ۲: نمونه میلگردهایی که از محصول تولید شده نوردی با روش خنک کاری و برگشت تحت کنترل (مانند روش ترمکس) برداشته می شود، باید مستقیما و بدون هیچگونه عملیات اضافی، از جمله تراشکاری، مورد آزمون کشش قرار گیرد.

از میلگرد ترمکس چه می دانید؟

میلگرد ترمکس یک نوع میلگرد آجدار با مقاومت بالاست که با سیستم ترمکس (THERMEX)  ساخته می شود. میلگرد ترمکس به دلیل ساختار بهینه، انعطاف پذیری مناسب و استحکام بسیار بالایی که دارد، برای مقابله با نیروهای جانبی وارده به بدنه ساختمان بسیار مناسب‌ است. پیشنهاد می کنیم برای آشنایی بیشتر با این میلگرد مقاله میلگرد ترمکس را مطالعه نمایید.

۲- تست خمش میلگرد

آزمون خمش یا Bending Test روی میلگرد، به دو صورت خمش سرد و خمش مجدد انجام می شود. آزمون خمش سرد روی نمونه های با طول حداقل ۲۵۰ میلی متر که مستقیما از خط تولید خارج شده اند و هیچ گونه عملیات مکانیکی (از جمله تراشکاری) روی آن ها اعمال نشده است، انجام می شود. روش آزمون خمش سرد، مطابق استاندارد ملی ایران به  صورت زیر انجام می شود:

آزمون خمش باید در دمای بین ۱۰ تا ۳۵ درجه سلسیوس انجام شود، مگر آن که بین طرفین ذی نفع به گونه دیگری توافق شده باشد.

برای آزمون در دمای پایین، اگر در توافق بین طرف های ذی نفع، همه شرایط آزمون مشخص نشده باشد، بهتر است انحراف از دمای توافق شده ۲-+ درجه باشد. توصیه می شود قطعه‌آزمون، مدت زمان کافی در محیط سرد کننده قرار گیرد تا اطمینان حاصل شود تمام قسمت های آن به دمای مورد نیاز رسیده است. (برای مثال، کمترین زمان، ۱۰ دقیقه در محیط مایع، یا ۳ دقیقه در محیط گازی).

نکات تست خمش میلگرد

• برای انجام تست خمش باید از دستگاه خم کن که اصول کار آن در شکل زیر نشان داده شده است، استفاده شود.

این شکل، حالتی را نشان می دهد که سنبه و نگه دارنده می چرخند و حامل، دوران ندارد. در حالات دیگر ممکن است حامل بچرخد و سنبه یا نگهدارنده دوران نداشته باشند. (سنبه، ابزاری است که برای نشانه گذاری روی سطوح مختلف، به خصوص سطوح فلزی به کار می‌ رود).

• در آزمون خمش، می توان دستگاهی با یک سنبه و چند نگهدارنده استفاده کرد.
• قطعه‌آزمون باید روی سنبه خم شود.
• زاویه خمش (y) و قطر سنبه (D) باید مطابق با استاندارد محصول مربوطه باشند.
• میلگردها در آزمون خمش، بر اساس استاندارد ملی ایران، به شماره ۱-۸۱۰۳ باید قادر باشند دور یک فک خمشی به اندازه ۱۸۰ درجه خم شده و در محیط خارجی آن ها هیچ گونه ترک خوردگی قابل مشاهده با دید طبیعی ایجاد نشود. قطر فک خمشی، متناسب با قطر آرماتور بوده و مطابق جدول زیر است.

(فک، قطعه ای در دستگاه خم کن است که به وسیله آن می توان ورق، میلگرد یا نمونه های دیگر را خم کرد.)

۳- تست خمش مجدد (باز خمش)

تست خمش مجدد یا تست باز خمش، برای تعیین میزان فرسودگی آرماتورهای خم شده به کار می رود. در آزمون خمش مجدد، نمونه های آزمون که مشابه نمونه های آزمون خمش سرد است، به میزان ۹۰ درجه در دمای محیط خم و سپس نمونه به مدت حداقل نیم ساعت تا دمای ۱۰۰ درجه سلسیوس گرم می شود. پس از آنکه نمونه سرد شد و به دمای محیط رسید، آن را با نیروی پیوسته و یکنواخت، به میزان ۲۰ درجه بر می گردانند.

آزمون خمش مجدد باید مطابق با استاندارد ملی ایران، به شماره ۱-۸۱۰۳ انجام شود. قطعه‌آزمون باید حول یک فک خمش با قطر ارائه شده در جدول زیر خم شود. زاویه خمش قبل از گرمایش (پیرسازی) باید حداقل ۹۰ درجه باشد و زاویه خمش مجدد در جهت مخالف خم شدگی اولیه، باید حداقل ۲۰ درجه انتخاب شود. هر دو زاویه باید قبل از حذف بار، با دقت اندازه گیری شوند.

نکات تست خمش و تست خمش مجدد

• میلگرد، زمانی از نظر هر یک از آزمون های خمش و خمش مجدد قابل قبول تلقی می شود که پس از خمش، هیچ گونه ترک، شکستگی یا سایر عیوب (مطابق با استانداردهای ملی مربوطه) در آن ایجاد و مشاهده نشود.
• در صورت حصول توافق بین تولید کننده و خریدار، آزمون خمش مجدد می تواند جایگزین آزمون خمش شود.
• انجام یکی از دو آزمون خمش یا آزمون خمش مجدد از طرف تولید کننده الزامی است، ولی هر دو مشخصه باید توسط تولید کننده تضمین شود.
• طبق استاندارد ملی ایران، مبحث نهم، تمامی میلگردها باید با مشخصات و اندازه های مندرج در جدول زیر تحت آزمون خمش و آزمون خمش مجدد قرار گیرند.

۴- تست خستگی میلگرد

آزمون خستگی باید مطابق با استاندارد ملی ایران، به شماره ۱-۸۱۰۳ انجام شود. در آزمون خستگی با بار محوری، قطعه‌آزمون، تحت اعمال نیروی کشش محوری قرار می گیرد. این نیرو در محدوده الاستیک به طور متناوب و مطابق با شکل موج سینوسی با بسامد ثابت f تغییر می کند (به شکل زیر مراجعه کنید). آزمون خستگی تا زمان خرابی قطعه‌آزمون، یا رسیدن به تعداد چرخه های بارگذاری مشخص شده، ادامه می یابد.

دستگاه آزمون خستگی میلگرد باید مطابق با استانداردهای ISO 4965-1 و ISO 4965-2 یا استاندارد ISO 7500-1 کالیبره شود. خطای نسبی درستی آن، باید کوچکتر یا مساوی ۱% باشد. همچنین، دستگاه آزمون خستگی باید قابلیت نگهداری نیروی بالایی (Fup) را تا تُلرانس (Tolerance/ رواداری) +-۲% و گستره نیرو (Fr) در محدوده +-۴%، از مقادیر مشخص شده، داشته باشد.

نکات تست خستگی میلگرد

• قطعه‌آزمون باید به صورتی در دستگاه بسته شود که نیرو فقط به صورت محوری منتقل شود. قطعه‌آزمون نباید تحت هیچ گونه گشتاور خمشی در امتداد خود باشد.
• در طول مدت آزمون، دمای قطعه‌آزمون نباید بیشتر از ۴۰ درجه شود. همچنین دمای آزمایشگاه باید بین ۱۰ درجه تا ۳۵ درجه باشد، مگر آن که به گونه ای دیگر تعیین شده باشد.

۵- تست تعیین ترکیب شیمیایی میلگرد

این آزمون برای تجزیه شیمیایی فلزات و آلیاژها به روش طیف سنجی (Spectrometric) انجام می شود. آزمایش تعیین ترکیب شیمیایی، اصولا برای مقایسه نتایج تجزیه مواد میلگرد با استاندارهای ترکیب شیمیایی به کار می رود. این آزمایش باید در یک آزمایشگاه مجهز انجام شود.

تست تعیین ترکیب شیمیایی، مطابق استاندارد ملی ایران، به شماره ۱۰۹۷۹ تعیین می شود. در صورت اختلاف نظر در مورد روش های آنالیز ترکیب شیمیایی، باید از یک روش مرجع مناسب استفاده شود که در یکی از استانداردهای بین المللی مربوطه مشخص شده است. هدف از این آزمون، تعیین همزمان ۲۱ عنصر آلیاژی و باقی مانده در فولادهای کربنی و کم آلیاژ است. این روش در گستره کسر جرمی مندرج در جدول زیر و به روش طیف سنجی نشر اتمی جرقه تحت خلاء انجام می شود. گستره غلظت عناصر فهرست شده در جدول زیر بر اساس آزمون های مشارکتی انجام شده روی مواد مرجع، مشخص شده است.

ضخامت نمونه های آزمایش، بسته به طراحی صفحه طیف سنجی، می تواند متفاوت باشد؛ اما ضخامت بین ۱۰میلی متر تا ۳۸ میلی متر، بیشترین کاربرد را دارد.

نکات تست تعیین ترکیب شیمیایی میلگرد

در زمان انجام آزمون ترکیب شیمایی، توجه به نکات زیر لازم است.

• مطمئن شوید که نمونه های آزمون در ناحیه مورد اندازه گیری، عاری از هر گونه ناهمواری و حفره باشند. در ابتدا سطح برش خورده را با کاغذ سنباده نواری یا دیسکی (به صورت تر یا خشک) با دانه بندی ۵۰ تا ۸۰ پرداخت کنید. برای پرداخت نهایی می توان از سنباده خشک دارای دانه بندی ریزتر (مثلا ۱۲۰) استفاده کرد؛ اما این کار، الزامی نیست.
• بهتر است قطعه‌آزمون دارای تخلخل نباشد، زیرا منجر به تخلیه الکتریکی پراکنده الکترون ها می شود. حالت مطلوب برای این منظور، تخلیه الکتریکی متمرکز الکترون ها است. از آنجا که قطعه‌آزمون، منتشر کننده الکترون است، چربی یا کثیفی روی سطح نمونه، مانع از انتشار کامل الکترون ها می شود؛ به همین دلیل توصیه می شود سطح نمونه آزمون، تمیز نگه داشته شود.
• قبل از جرقه زدن مجدد روی سطح نمونه ها و مواد مرجع، باید سطح نمونه ها به وسیله سنباده نواری یا دیسکی دوباره به صورت خشک پرداخت شود.
• هر نمونه آزمون را باید دوبار برانگیخته کرد و میانگین نتایج دو برانگیختگی گزارش می شود.

۶- تست سنجش ابعاد و وزن میلگرد

در این آزمون، نمونه مورد ارزیابی، ابتدا از نظر ابعاد و اندازه های مورد نظر، توسط وسایل سنجش دقیق، اندازه گیری می شود و با مقادیر ابعاد و تُلرانس های مربوطه ارزیابی می گردد. برای اندازه گیری مشخصه های هندسی میلگرد، باید مطابق با استداندارد ۸۱۰۳-۱ طول قطعه آزمون را اندازه گیری کرد. از جمله پارامترهای اندازه گیری شده در آزمایش سنجش ابعاد و وزن میلگرد، می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ارتفاع آج های عرضی یا عمق تو رفتگی ها
• ارتفاع آج های طولی
• تعیین گام آج تا تورفتگی عرضی
• تعیین گام آج طولی
• زاویه شیب آج یا تو رفتگی عرضی
• شیب کناره آج عرضی
• پهنای آج عرضی یا پهنای تورفتگی

پس از اندازه گیری ابعاد نمونه، درصد انحراف وزن میلگرد جهت ارزیابی و تصمیم گیری، طبق معادله زیر محاسبه می شود.

در معادله فوق:

W1: وزن آزمونه بر حسب کیلوگرم

W: وزن یک متر میلگرد بر حسب کیلوگرم

L1: طول آزمونه بر حسب متر (حداقل ۰.۳ متر)

نکته: فرمول فوق برای تک شاخه قابل استفاده است.

معرفی استانداردهای تست میلگرد

انواع استانداردهای ملی ایران در زمینه تست میگلرد و همچنین استانداردهای جهانی تست میلگرد را در ادامه معرفی می کنیم.

استاندارد ملی ایران برای آزمایش میلگرد

مطابق با مقررات ملی ساختمان، مبحث نهم، نمونه برداری از میلگرد ها جهت آزمایش تشخیص کیفیت میلگرد باید به گونه ای باشد که هر سری نمونه، شامل ۵ قطعه میلگرد با طول بین ۶۰ سانتی متر تا یک متر باشد. استانداردهای مرتبط با روش های آزمون میلگرد را در ادامه معرفی کرده ایم تا در صورت نیاز به جزئیات بیشتر و تفسیر نتایج آزمایش میلگرد، به راحتی به آن ها رجوع کنید.

استانداردهای بین المللی آزمایش میلگرد

ASTM و سایر سازمان های استاندارد صنعت، روش های تست استانداردی را برای آزمایش خواص کششی میلگردهای فولادی مشخص کرده اند. این روش ها در کنار مشخص کردن ویژگی های میلگرد، سعی در شبیه سازی استفاده از میلگرد در ساخت و ساز و اندازه گیری مقاومت در این شرایط را دارند. استانداردهای رایج برای این منطور، استاندارد ASTM A370 برای محصولات فولادی و ASTM A944 برای استحکام میلگرد فولادی و بتن هستند. بر اساس مشخصات ASTM برای مقاومت نهایی میلگردهای مختلف، نیروهای شکست می تواند از ۵۰ کیلونیوتن تا ۶۰۰ کیلو نیوتن و بیشتر باشد.

به طور کل، چندین استاندارد جهانی وجود دارد که خواص مکانیکی و یا الزامات آزمایش میلگرد ها را مشخص می کند. برخی از رایج ترین آن ها عبارتند از:

• استاندارد ASTM A370
• استاندارد ISO 15630-1
• استاندارد BS 4449
• استاندارد AS/NZS 4671
• استاندارد JIS G 3112
• استاندارد GB 1499
• استاندارد ACI 318

معرفی دستگاه‌ های تست کشش میلگرد

دستگاه تست کشش، دستگاهی است که برای تعیین استحکام و رفتار تغییر شکل یک ماده تا زمان شکستن آن ماده استفاده می شود. برای تعیین استحکام کششی یک ماده، دستگاه های تست کشش از ۵ تا ۲۵۰۰ کیلو نیوتن وجود دارند. انتخاب دستگاه تست کشش میلگرد مناسب، به موادی بستگی دارد که می خواهید آزمایش کنید و استانداردی که باید رعایت کنید.

به طور مثال، دستگاه تست کشش که با اسم دستگاه تست یونیورسال یا  universal testing machine (UTM) نیز شناخته می‌شود، یکی از مهمترین دستگاه های آزمون مواد فلزی است.  UTM یک سیستم آزمایش الکترومکانیکی است که با وارد کردن نیروی کششی به ماده، استحکام کششی و تغییر شکل ماده را تا زمان شکست ثبت می کند. دستگاه تست یونیورسال انواع مختلفی دارد. اکثر این دستگاه‌ها شامل لودسل، کراس هد، کشش سنج، دستگیره های نمونه، الکترونیک و سیستم محرکه هستند. دستگاه، توسط نرم افزار و پارامترهای تست تعریف شده توسط استانداردهای تست، مانند ASTM و ISO کنترل می شود. با شروع آزمایش، مقدار نیروی وارد شده به دستگاه و ازدیاد طول نمونه در طول آزمایش ثبت می گردد. اندازه‌گیری نیروی مورد نیاز برای کشیده شدن یک ماده تا حد تغییر شکل یا شکست دائمی، به طراحان و سازندگان کمک می‌کند تا پیش‌ بینی کنند مواد در هنگام اجرا برای هدف مورد نظرشان چگونه عمل می‌کنند.

سخن آخر

آزمایش میلگرد، به مهندسین کمک می کند تا بتوانند بهترین کیفیت میلگرد، مطابق با پروژه و میزان استحکام مورد نظرشان را بیایند. در هر کدام از انواع آزمایش میلگرد، یک سری ویژگی ها بررسی می شوند تا میزان استحکام و کیفیت میلگرد سنجیده شود. در این مقاله از آهن ملل، ۶ نوع روش مهم و کاربردی تست میلگرد را که مطابق با استاندارد ملی ایران و استانداردهای جهانی است بررسی کردیم. در صورت نیاز به جزئیات بیشتر یا اطلاعات تکمیلی، حتما از استانداردهای معرفی شده در پاراگراف استانداردهای تست میلگرد استفاده کنید.

سوالات متداول تست میلگرد چیست؟ نحوه اجرا و اهمیت آن