آزمایش کشش میلگرد، محبوب ترین روش تست میلگرد است که برای تایید کیفیت و استاندارد بودن آن انجام می شود. در این تست، با واردکردن نیروی کششی به میلگرد، استحکام کششی و تغییر شکل آن تا زمان شکست، مشخص شده و ثبت می شود. نتایج به دست آمده باید مطابق با ضوابط پذیرش میلگرد باشد. نتایج تست کشش میلگرد با توجه به جدولِ حداقل ازدیاد طول نسبی و جدول استاندارد ویژگی های کششی میلگرد ارزیابی می شود که در این مقاله آورده ایم. این کار، نقش به‌سزایی در تعیین مقاومت و پایداری سازه های بتن مسلح دارد.
نسخه صوتی مقاله تست کشش میلگرد چیست؟
چرا باید روی میلگرد آزمایش انجام شود؟
به دلیل اهمیت زیاد میلگرد در تسلیح بتن و نقش آن در پایداری و مقاومت سازه، آزمایش هایی روی میلگرد انجام می شود که نتایج آن برای طراحان و مهندسان بسیار اهمیت دارد. میلگردهای استاندارد باید بتوانند حداقل های این آزمون ها را برآورده کنند.
این آزمایش ها برخی الزامی و برخی اختیاری است. مثلا انجام تست خمش و خمش مجدد برای انواع میلگرد، الزامی است. تست کشش نیز محبوبیت زیادی دارد. تست های دیگر، شامل تست خستگی، تعیین ترکیب شیمیایی و آزمون سنجش ابعاد و وزن میلگرد است که توصیه می کنیم در مقاله «۶ روش تست میلگرد» در مورد آن ها بیشتر بخوانید.
# حتما بخوانید
آزمایش کشش میلگرد چیست؟
تست کشش میلگرد یک نوع آزمایش مکانیکی است. این آزمون برای محاسبه درصد ازدیاد طول میلگرد انجام می شود. برای انجام این تست، به نمونه ای از میلگردِ صاف، نیروی کششی وارد می شود تا استحکام کششی و تغییر شکل ماده تا زمان شکست را ثبت کنند.
چرا آزمایش کشش میلگرد اهمیت دارد؟
به طور کل، تعیین تنش تسلیم، میزان استحکام نهایی و ازدیاد طول نسبی میلگرد در تست کشش که در واحد کنترل کیفیت کارخانه ها انجام می شود، در امنیت و مقاومت سازه های بتنی اهمیت به‌سزایی دارد؛ به طوری که در صورت تایید نتیجه آزمایش کشش میلگرد و دیگر آزمون های لازم (مانند تست خمش و بازخمش، کنترل وضعیت ظاهری و آنالیز شیمیایی)، علامت مشخصه مربوطه روی میلگرد حک می شود. این علامت مشخصه یا علامت اختصاری میلگرد، نشان دهنده کارخانه تولیدکننده، روش تولید و سایز میلگرد بوده و قابلیت رهگیری دارد.
همچنین در مرحله خروج از کارخانه، نتایج آزمون ها در گواهینامه کیفیت محصول درج شده و در صورت درخواست در اختیار مصرف کننده قرار می گیرد.
استاندارد آزمایش کشش میلگرد
استاندارد تست کشش میلگرد در سطح ملی و بین المللی که ضوابط و شرایط این تست را مشخص می کنند به صورت زیر است:
| استاندارد ملی ایران برای تست کشش میلگرد | |
| شماره استاندارد | موضوع |
| INSO 8103-1 | میله، مفتول و سیم‌های تسلیح‌کننده – روش‌های آزمون |
| نمونه‌ای از استانداردهای بین‌المللی برای تست کشش میلگرد | |
| ISO | ASTM |
| ۱۵۶۳۰-۱ | A370 |
| ۶۸۹۲-۱ | A615 |
| ۶۹۳۵-۲ | E8 |
صرف نظر از نهاد حاکم، اطلاعات ارائه شده در اکثر استانداردهای جهانی و ملی کاملاً دقیق است و به منظور کمک به کاربر برای درک الزامات تست میلگرد تدوین شده اند.
انوع دستگاه تست کشش میلگرد
دستگاه آزمایش کشش میلگرد یک فک (گیره) ثابت و یک فک متحرک دارد. همچنین، برخی قابلیت اتصال به کامپیوتر و نمایش میزان تنش وارده و میزان کرنش میلگرد را دارند.
انواع دستگاه تست کشش میلگرد با توجه به ظرفیت آن ها به این صورت تقسیم بندی می شوند:
- دستگاه کشش ۵۰ تُن: برای میلگردهای سایز کوچک تا قطر ۳۲ میلی متر
- دستگاه کشش ۱۰۰ تُن: برای میلگردهای سایز بزرگ
تامین نیرو برای این دستگاه ها معمولا به شکل هیدرولیک* است.
(*هیدرولیک عملی است که در آن از نیروی مایعات تحت فشار برای انجام کار استفاده می شود.)
همچنین دستگاه تست یونیورسال یا universal testing machine (UTM) برای آزمایش کشش میلگرد استفاده می شود. این دستگاه دارای سیستم آزمایش الکترومکانیکی است و انواع مختلفی دارد.
انتخاب دستگاه تست کشش میلگرد به فولاد نمونه و استانداردی که از آن استفاده می کنید بستگی دارد.
روش انتخاب نمونه برای تست کشش میلگرد طبق آئین نامه
میلگرد نمونه (قطعه‌آزمون) باید طبق قوانین زیر انتخاب شود و شرایط آن نیز باید در مستندات داخلی تشریح شود.
مطابق بند ۱-۷-۱۰-۹ مقرارت ملی ساختمان مبحث نهم:
ضوابط پذیرش میلگردهای مصرفی در بتن باید به گونه ای باشد که نتایج آزمایش های انجام شده روی آن ها معرف کیفیت کل آرماتور مصرفی و حداقل به میزان ذکرشده در الف تا پ این بند باشند:
الف- به ازای هر ۵۰۰۰۰ کیلوگرم (هر ۵۰ تن) وزن میلگرد و کسر آن، یک سری نمونه
ب- از هر قطر، یک سری نمونه
پ- از هر نوع فولاد، یک سری نمونه
دقت شود که هر سری نمونه شامل ۵ آزمونه می باشد.
شرایط دیگری که باید برای انتخاب نمونه آزمایش کشش میلگرد رعایت شود، مطابق استاندارد ملی ایران شماره ۸۱۰۳-۱ به صورت زیر است:
- قطعه‌آزمون (میلگرد نمونه) باید میلگردی صاف و بدون انحنا باشد. صاف بودن میلگرد نمونه، برای هر دو نوع آزمون کشش در دمای اتاق و کشش در دمای پایین، الزامی است.
- در مورد نمونه‌برداری از میلگرد کلاف، قطعه‌آزمون باید قبل از آزمایش با عملیات خمش با کمترین مقدارِ تغییرشکل پلاستیک، راست شود.
- می توان از روش های دستی یا ماشینی برای راست کردن قطعه‌آزمون استفاده کرد. اما از هر روشی که استفاده شد باید در گزارش آزمایش کشش میلگرد ذکر شود.
- پس از راست کردن، می توان نمونه را تحت عملیات پیرسازی* مصنوعی قرار داد. در صورت انجام عملیات پیرسازی روی نمونه، شرایط باید در گزارش آزمایش آورده شود. (دما و مدت زمان پیرسازی مصنوعی باید مطابق با استاندارد محصول باشد.)
(*پیرسازی فلز، یکی از متداول‌ترین روش‌های تغییر ویژگی‌های آلیاژ‌های است. پیرسازی فلز به صورت مصنوعی، فرآیندی است که سبب ظهور این رسوبات با سرعتی بسیار بیشتر از نرخ طبیعی می‌شود.)
- می توان از میلگرد جوش داده شده یا میلگرد وصله شده با کوپلر نیز به عنوان نمونه استفاده کرد.
نکات تست کشش میلگرد فورجینگ طبق استاندارد
طبق استاندارد ملی ایران، اگر بخواهید از میلگرد جوش داده شده یا فورجینگ برای آزمایش تست کشش میلگرد استفاده کنید، باید به نکات زیر توجه داشته باشید:
«اگر قرار است در میلگردها از وصله جوشی استفاده شود، باید این میلگردها تحت آزمایش جوش پذیری قرار گیرند. در این آزمایش، نمونه‌های جوش شده باید تحت آزمایش کشش و خمش قرار گیرند.
در آزمایش کشش، زمانی میلگرد از نظر جوش‌پذیری قابل قبول تلقی می‌گردد که مقطع گسیخته شده، در محل جوش یا در مجاورت آن نباشد.»
نحوه تست کشش میلگرد به صورت دستی و اتوماتیک
با توجه به استانداردهای مختلف و همچنین شرایط میلگرد (مخصوصا قطر آن)، جزئیات متفاوتی برای انجام تست کشش میلگرد رعایت می شود؛ به طور مثال، طبق استاندارد ملی ایران شماره ۸۱۰۳-۱:
طول میلگرد بین دو فک دستگاه کشش، ۵ برابر قطر اسمی (A۵) و یا ۱۰ برابر قطر اسمی میلگرد (A۱۰) در نظر گرفته می شود.
مراحل کلی انجام تست کشش میلگرد اینگونه است:
۱- بعد از انتخاب نمونه آزمون که جزئیات آن را در مرحله قبل توضیح دادیم، روی نمونه نشانه گذاری انجام می شود.
۲- برای نشانه گذاری، طولی معین را به وسیله سنبه‌نشان با ضربه چکش روی نمونه مشخص می کنند. فاصله میان نشانه گذاری ها باید ۵، ۱۰ یا ۲۰ میلی متر، متناسب با قطر میلگرد انتخاب شود.
۳- سپس نمونه آزمون بین دو فک دستگاه محکم می شود.
۴- نیروی کششی به وسیله فلکه دستی روی نمونه آغاز می شود. اعمال نیروی کششی تا زمانی که ناظر تشخیص دهد (یعنی زمانِ افزایش سریع طول نمونه) ادامه می یابد. به این لحظه، حد ارتجاعی گفته می‌شود.
۵- پس از رسیدن به حد ارتجاعی، اعمال نیروی کششی به کمک الکتروموتور ادامه می یابد تا میلگرد به دو تکه تقسیم شده یا اصطلاحا از هم گسیخته شود. مقدار نیرو در لحظه از هم گسیختگی میلگرد، تاب گسیختگی نام دارد.
نحوه انجام تست کشش میلگرد برای دستگاه های تمام اتوماتیک:
- قبل از شروع آزمون باید در نرم افزار، میزان نیرو و جابه‌جایی و همچنین مشخصات نمونه آزمون را انتخاب کرد.
- سپس با انتخاب گزینه استارت، آزمایش کشش میلگرد آغاز می شود. حین آزمون نیز نمودار نیرو–افزایش طول به صورت لحظه‌ای رسم می شود.
- زمان گسیختگی میلگرد، دستگاه به طور خودکار متوقف می شود و می توان تاب گسیختگی و نقاط بحرانی را در نرم افزار مشاهده کرد. همچنین می توان درصد ازدیاد طول را در نتایج تست کشش میلگرد مشاهده کرد.
نکته: در مراحل انجام آزمایش کشش میلگرد باید سرعت و روند آزمایش توسط اپراتور به درستی کنترل و اجرا شود؛ زیرا اگر در اولین تلاش، تنش کافی به میلگرد وارد نشود و مجبور به تکرار آزمایش شویم، به دلیل خستگی در میلگرد ممکن است نتیجه آزمایش، مقادیری کمتر از مقادیر واقعی را نشان دهد.
تفسیر آزمایش کشش میلگرد
گزارش کار آزمایش کشش میلگرد در دو بخش اطلاعات نمونه‌آزمون و نتایج به دست آمده بعد از آزمون، به صورت زیر می باشد:
۱- زمانی که نمونه آزمون انتخاب می شود اطلاعات زیر در جدولی یادداشت می گردد:
- طول نمونه
- وزن نمونه
- سطح مقطع میلگرد
- قطر اسمی میلگرد
- وضع ظاهری نمونه
- گام آج
- شکل آج
۲- در مراحل انجام آزمایش کشش و بعد از اتمام آزمایش نیز شرح آزمایش کشش میلگرد به این صورت یادداشت و ثبت می شود:
- حد ارتجاعی
- تاب کشش
- ازدیاد طول نسبی نمونه
- نقطه تسلیم
- حد جاری شدن
- تاب کششی
- تقلیل سطح مقطع گسیختگی
اگر از دستگاه تمام اتوماتیک استفاده کرده باشید، تمامی این مقادیر و گزارش آزمایش کشش میلگرد در نرم افزار ثبت شده و می توانید آن ها را پرینت بگیرید.
معیاری که می توان با استفاده از آن به تفسیر نتایج آزمایش کشش میلگرد پرداخت، جدولی است که در مقررات ملی ساختمان و برای پذیرش تست کشش میلگرد قرار داده شده و در ادامه مشاهده می کنید.
مقدار قابل قبول در تست کشش میلگرد طبق آئین نامه
با توجه به مقرارت ملی ساختمان مبحث نهم، به عنوان ضابطه شکل پذیری، ازدیاد طول نسبی در آزمون کشش، باید طبق دو معیار (A۵ و A۱۰) و حداقل برابر با مقادیر مندرج در جدول زیر باشد.
جدول ۱: حداقل ازدیاد طول نسبی میلگرد فولادی در آزمایش کشش میلگرد
| رده فولاد | گرید | طبقه بندی از نظر شکل آج | ازدیاد طول نسبی | |
| A۵ برای ۵Ꜫ (حداقل مقدار مجاز برای طول نمونه به طول ۵ برابر قطر میلگرد) | A۱۰ برای ۱۰Ꜫ (حداقل مقدار مجاز برای طول نمونه معادل ۱۰ برابر قطر میلگرد) | |||
| S240 | میلگرد A1 | میلگرد ساده | ۰.۲۵ | ۰.۱۸ |
| S340 | میلگرد A2 | آجدار مارپیچ | ۰.۱۸ | ۰.۱۵ |
| S400 | میلگرد A3 | آجدار جناقی | ۰.۱۶ | ۰.۱۲ |
| S500 | میلگرد A4 | آجدار مرکب | ۰.۱۰ | ۰.۰۸ |
همچنین می توانید برای تفسیر جواب آزمایش کشش میلگرد، از جدول زیر استفاده کنید. این جدول که ویژگی کششی میلگردهای ساده و آجدار را به طور کامل نشان می دهد در استاندارد ملی ایران شماره ۳۱۳۲ معرفی شده است. می توانید جواب آزمایش کشش میلگرد را با مقادیر این جدول مقایسه کنید.
جدول ۲: ویژگی های کششی میلگردهای ساده و آجدار
| طبقه بندی | علامت مشخصه | استحکام تسلیم بالایی ReH N/mm۲ | استحکام کششی Rm N/mm۲ | نسبت استحکام کششی به استحکام تسلیم بالایی Rm/ReH | میزان ازدیاد طول نسبی a | |||
| حداقل | حداکثر | حداقل | حداقل | حداقل A۵ | حداقل A۱۰ | حداقل Agt | ||
| ساده | س ۲۴۰ | ۲۴۰ | – | ۳۶۰ | ۱.۲۵ | ۲۵ | ۱۸ | – |
| آجدار مارپیچ | آج ۳۴۰ | ۳۴۰ | – | ۵۰۰ | ۱۸ | ۱۵ | – | |
| آج ۳۵۰ | ۳۵۰ | ۴۵۵ | ۵۰۰ | ۱۷ b | – | ۸ | ||
| آجدار جناغی | آج ۴۰۰ | ۴۰۰ | – | ۶۰۰ | ۱۶ | ۱۲ | – | |
| آج ۴۲۰ | ۴۲۰ | ۵۴۵ | ۶۰۰ | ۱۶ b | – | ۸ | ||
| آجدار مرکب | آج ۵۰۰ | ۵۰۰ | – | ۶۵۰ | ۱۰ | ۸ | – | |
| آج ۵۲۰ | ۵۲۰ | ۶۷۵ | ۶۹۰ | ۱۳ b | – | ۸ | ||
| a انتخاب میان یکی از A۵، A۱۰، Agt با توافق میان تولیدکننده و خریدار خواهد بود. اگر توافقط در این خصوص انجام نگرفته باشد، باید A۵ ملاک عمل قرار گیرد. b میلگردهایی که قطر اسمی آن ها از ۳۲ میلی متر یا بیشتر است، حداقل مقدار مشخصه تعریف شده برای A۵ ممکن است تا ۲% به ازای هر ۳ میلیمتر افزایش در قطر کاهش یابد. اگرچه حداکثر کاهش از حداقل مقادیر تعریف شده در این جدول تا ۴% محدود می باشد. | ||||||||
نکات تکمیلی تحلیل نتایج آزمایش کشش میلگرد طبق آئین نامه
در بررسی تست کشش میلگرد، ممکن است با نکات یا مشکلاتی مواجه شوید که استاندارد ملی ایران آن ها را اینگونه پیش بینی کرده و راهنمایی لازم را ارائه داده است:
برای تعیین استحکام تسلیم قراردادی ۰.۲%، افزایش طول پلاستیک، اگر قسمت خطی نمودار نیرو-افزایش طول، واضح نباشد یا محدود باشد، باید از روش زیر استفاده کرد:
خطی که نقاط «۰.۲ بیشینه نیرو در آزمون کشش» و «۰.۵ بیشینه نیرو در آزمون کشش» را به هم متصل می کند، باید به عنوان قسمت خطی نمودار نیرو-افزایش طول در نظر گرفته شود.
- اگر اختلاف شیب این خط با مقدار تئوری مدول الاستیسیته بیشتر از ۱۰% باشد، نتایج آزمون می تواند نامعتبر قلمداد شود.
- برای محاسبه خواص کششی (استحکام کششی، استحکام تسلیم قراردادی ۰.۲% و استحکام تسلیم بالایی) سطح مقطع اسمی قطعه‌آزمون باید به کار برده شود، مگر آن که در استاندارد محصول به صورت دیگری مشخص شده باشد.
- اگر شکست در ناحیه فک ها رخ دهد یا فاصله خط شکست تا فک ها کمتر از ۲۰ میلی متر یا d (قطر اسمی میلگرد)، (هر کدام که بزرگ تر است) باشد، آزمون را می توان نامعتبر تلقی نمود.
- برای تعیین درصد ازدیاد طول نسبی بعد از شکست (A)، طول مبنای اولیه باید پنج برابر قطر اسمی (d) قطعه‌آزمون باشد؛ مگر آنکه در استاندارد محصول به گونه ای دیگر مشخص شده باشد. در موارد اختلاف باید A به روش دستی تعیین شود.
نمونه ای از شیت آزمایش کشش میلگرد
نمونه ای از شیت تست کشش میلگرد را که برای ۵ آزمونه از میلگرد A3 (S400) انجام شده است در این جدول مشاهده می کنید. ردیف های ۱ تا ۵، نشان دهنده ۵ آزمونه است که هر کدام به طول ۱ متر می باشند.
جدول ۳: نمونه شیت تست میلگرد
| ردیف | شماره آزمایشگاهی نمونه (شماره آزمونه) | قطر اسمی میلگرد | سطح مقطع اسمی میلگرد | سطح مقطع واقعی میلگرد | وزن یک متر میلگرد | بر اساس سطح مقطع اسمی | ازدیاد طول نسبی در حد گسیختگی % | ||
| تنش تسلیم Fy obs | مقاومت نهایی Fsu obs | A۵ | A۱۰ | ||||||
| mm | mm۲ | mm۲ | Kg/m | MPa | MPa | ۵d | ۱۰d | ||
| ۱ | ۱- ۱۶۲۲۳۶ | ۲۰ | ۳۱۴ | ۳۲۲ | ۲.۵۲۶ | ۵۱۴ | ۶۵۵ | ۲۹ | ۲۳ |
| ۲ | ۲- ۱۶۲۲۳۶ | ۲۰ | ۳۱۴ | ۳۲۰ | ۲.۵۱۲ | ۵۱۱ | ۶۵۶ | ۲۴ | ۱۹.۵ |
| ۳ | ۳- ۱۶۲۲۳۶ | ۲۰ | ۳۱۴ | ۳۱۹ | ۲.۵۰۱ | ۵۱۵ | ۶۶۰ | ۲۶ | ۲۱ |
| ۴ | ۴- ۱۶۲۲۳۶ | ۲۰ | ۳۱۴ | ۳۲۰ | ۲.۵۱۳ | ۵۱۳ | ۶۵۴ | ۲۳ | ۱۹.۵ |
| ۵ | ۵- ۱۶۲۲۳۶ | ۲۰ | ۳۱۴ | ۳۱۹ | ۲.۵۰۰ | ۵۱۳ | ۶۵۵ | ۲۵ | ۱۹ |
در این جدول، ستون «ازدیاد طول نسبی در حد گسیختگی» را با مقدار ازدیاد طول نسبی در جدول ۱ و برای میلگرد رده s400 مقایسه کنید. در صورتی که درصد ازدیاد طول در این جدول بیشتر از عدد جدول ۱ باشد، میلگرد در تست کشش پذیرفته می شود.
در این شیت، چون تمامی اعداد ستون A۵ بزرگ‌تر از ۱۶% است و اعداد ستون A۱۰ بزرگ‌تر از ۱۲% است، در نتیجه، میلگرد A3 تست کشش را به خوبی گذرانده است.
سخن آخر
در آزمایش کشش میلگرد که آزمایشی مکانیکی است، تنش تسلیم، میزان استحکام نهایی و ازدیاد طول نسبی میلگرد تعیین می شود. نحوه تست کشش میلگرد به این صورت است که نمونه ای از میلگردِ صاف، تحت نیروی کششی قرار می گیرد تا به مرحله گسیختگی برسد. در ادامه، نتایج به دست آمده با توجه به مقادیر اعلام شده در استاندارد ملی ایران و آیین نامه تست کشش میلگرد بررسی و تفسیر می شود.
سوالات متداول
آزمایش تست میلگرد چیست؟
آزمایش کشش میلگرد یک نوع آزمایش مکانیکی است که برای محاسبه درصد ازدیاد طول میلگرد انجام می شود
ویژگی های نمونه میلگرد برای تست کشش چگونه است؟
لازم است نمونه های میلگرد قبل از آزمایش کشش صاف شوند. و هر سری نمونه باید شامل ۵ آزمونه ۱ متری باشد.
تفسیر آزمایش کشش میلگرد چگونه انجام می شود؟
معیاری که می توان با استفاده از آن آزمایش کشش میلگرد را تفسیر کرد، جدولی است که در مقررات ملی ساختمان و برای پذیرش تست کشش میلگرد قرار داده شده است.
