میلگرد گالوانیزه و اهمیت آن

متداول ترین کاربرد انواع میلگردها در ساخت و ساز است که به عنوان تقویت کننده بتن استفاده می‌شوند. یک ساختمان برای استحکام و طول عمر بالا نیاز دارد تا استحکام کششی و فشاری را به طور همزمان داشته باشد. کامپوزیت بتن و میلگرد می‌تواند این نیاز را برآورده سازد. بتن دارای استحکام فشاری بالا است. اما بتن نوعی سرامیک است و سرامیک ها ترد و شکننده هستند. بنابراین استحکام کششی پایینی دارد. یکی از راه حل‌های بهبود خواص بتن، قرار دادن میلگرد فولادی در آن است. از آن جایی که فولاد استحکام کششی بالایی دارد، نقش تقویت کننده‌ی بتن را دارد. میلگردها به لحاظ اندازه و جنس تنوع دارند. میلگرد گالوانیزه، میلگرد با روکش اپوکسی، میلگرد پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه از انواع آن هستند. با توجه به نیاز، قیمت، خواص و سازگاری با محیط هریک از آن‌ها می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد. این مقاله به معرفی میلگرد گالوانیزه، خواص مکانیکی و روش ساخت آن می‌پردازد.

معرفی میلگرد گالوانیزه

میلگرد فولادی گالوانیزه میله‌ای فولادی است که مقطع عرضی آن دایره است. میلگردها براساس قطر مقطع عرضی دسته بندی می‌شوند که این قطر به میلی‌متر گزارش می‌شود. برای مثال میلگرد 50 یعنی میله‌ای که قطر مقطع آن 50 میلی‌متر است. میلگرد گالوانیزه در برابر خوردگی 40 برابر بهتر از میلگردهای بدون پوشش عمل می‌کند. همچنین پوشش گالوانیزه دیرتر آسیب می‌بیند. در حقیقت گالوانیزه یک پوشش محافظ و فدا شونده است که از فولاد حفاظت می‌کند. با مقایسه‌ی پوشش اپوکسی و گالوانیزه می‌توان گفت پوشش گالوانیزه عملکرد بهتری دارد و البته از جنبه‌ی هزینه و قیمت نیز 40% گران‌تر از اپوکسی است. البته با توجه به مزایای آن نظیر مقاومت به خوردگی و طول عمر و دوام ارزش پرداخت هزینه‌ی بالاتر را دارد. میلگرد گالوانیزه مانع از ترک خوردن بتن و  خورده شدن یا به اصطلاح زنگ زدن اسکلت فلزی می‌شود. در کامپوزیت‌ها چسبندگی زمینه و تقویت کننده بسیار پارامتر مهمی است. بر همین اساس مزیت دیگر تقویت کننده‌های گالوانیزه نسبت به سایر میلگردها اتصال محکم و چسبندگی بالای آن با زمینه‌ی بتنی است. این دسته از میلگردها مقاومت به خوردگی بالایی دارند به همین دلیل ظاهر زیبای خود را می‌توانند حفظ کنند. همین امر باعث کاربرد میلگردهای گالوانیزه در بناهای عمومی که دارای جنبه‌ی نمادین نیز هستند؛ شده است. تئاتر ملی لندن و خانه‌ی اپرای سیدنی از جمله این بناها هستند. در ادامه ترکیب شیمیایی یک میلگرد فولادی آورده شده است:

کربن 0.5-0.42  ،  سیلیسیم  0.17- 0.37 ،  منگنز 0.08 - 0.05 ،  کروم کمتر از 0.25  ،  نیکل کمتر از 0.03  و مس کمتر از 0.25

تقویت کننده‌های فولادی گالوانیزه شده، میله‌های فولادی با پوشش محافظ فلز روی هستند. پوشش روی به عنوان منبع در مقابل نفوذ عوامل خورنده موجود در بتن عمل می‌کند. در واقع گالوانیزه کردن نقش حفاظت کاتدی را ایفا می کند و در مقابل محیط خورنده زودتر خورده می‌شود تا از میلگرد فولادی حفاظت کند.

روش گالوانیزه کردن میلگرد

ابتدا میلگرد فولادی در محلول‌هایی که قابلیت حذف وپاک کردن روغن، اکسیدها و سایر آلودگی‌ها را دارند، غوطه‌ور می‌شود. پس از این که آلاینده‌ها از سطح حذف شدند، میلگرد تمیز در یک حمام روی(Zn) مایع غوطه‌ور می‌شود. سپس در 450 درجه‌ی سانتیگراد حرارت داده می‌شود. در نهایت میلگرد باید در شرایط مناسب مطابق با استانداردها و برای رسیدن به خواص مطلوب خنک شود. این روش hot-dipping یا غوطه‌وری داغ نام دارد. عملیات گالوانیزه کردن اتصال متالورژیکی بین فولاد و روی ایجاد می‌کند. چسبندگی پوشش روی و میلگرد فولادی اهمیت دارد. زیرا این پوشش نقش حفاظتی دارد و باید در شرایط سایش یا حمل و نقل از فولاد جدا نشود.

خواص مکانیکی میلگرد گالوانیزه

برخی پوشش‌ها به راحتی در حین حمل و نقل یا از طریق برخورد خشن در محل کار آسیب می‌بینند. این پوشش‌ها مثل رنگ با ایجاد خراش آسیب دیده و قابل نفوذ هستند اما پوشش گالوانیزه حتی با وجود خراش نیز همچنان می‌تواند از طریق حفاظت کاتدی مانع از صدمه دیدن میلگرد فولادی شود. پوشش گالوانیزه از نظر الکتروشیمیایی فعال‌تر از فولاد است. همین امر باعث شده با قرار گرفتن میلگرد گالوانیزه در محیط خورنده، به طور ترجیحی خورده شود و پوششی فدا شونده باشد.

استفاده از تقویت کننده‌های فولادی به منظور جلوگیری از شکست ترد در بتن است. بنابراین خواص مکانیکی بتن را بهبود می‌بخشند. اما خواص مکانیکی تقویت کننده‌های فولادی نظیر استحکام کششی، استحکام تسلیم، استحکام نهایی و کرنش شکست پارامترهای مهم و اثرگذاری هستند. از طرفی برای حفاظت میلگرد در برابر خوردگی از روش غوطه‌وری داغ پوشش گالوانیزه ایجاد شد و شاید به نظر برسد این روش پوشش دهی ممکن است خواص میلگرد فولادی را تحت تاثیر قرار بدهد. اما بررسی‌ها نشان دادند اگر چه از روشی دما بالا برای پوشش دهی میلگرد استفاده می‌شود اما خواص مکانیکی آن افت نمی‌کند.

استحکام خستگی برای این دسته از میلگردها اهمیت دارد. یک برنامه آزمایشی گسترده با بررسی مقاومت در برابر خستگی از فولاد گالوانیزه نشان می‌دهد که فولاد تقویت شده تحت بارگذاری تنشی متناوب، در معرض یک محیط خورنده، در هنگام گالوانیزه عملکرد بهتری دارد.

نمونه ای از خواص میلگرد فولادی گالوانیزه

برای درک بهتر خواص مکانیکی میلگردهای گالوانیزه در زیر خواص مکانیکی محصول یکی از شرکت‌های تولید میلگرد گالوانیزه آورده شده است:

1. استحکام کششی بالاتر از 600 مگاپاسکال
2. استحکام تسلیم بیش‌تر از 355 مگاپاسکال
3. افزایش طول بالاتر از 16 %
4. کاهش سطح مقطع کمتر از 40% نباشد.
5. انرژی ضربه بیش‌تر 31 ژول

تهیه شده توسط تیم تولید محتوای فولاد ایرانیان