بتن یکی از مصالح پرکاربرد در صنعت ساختمان سازی به شمار می آید و با وجود استحکام بالایی که در برابر انواع فشار دارد، عملکرد خوبی در برابر کشش از خود نشان نمی دهد پس مهندسان برای افزایش مقاومت کششی بتن از میلگرد گالوانیزه استفاده می کنند. خوب است بدانید به بتنی که میلگرد در آن استفاده شده باشد، بتن آرمه نیز می گویند.
میلگردهای معمولی مقاومت بالایی در برابر خوردگی ندارند و همین سبب شده تا امروزه در اکثر پروژه ها از میلگرد گالوانیزه بهره ببرند. میلگرد گالوانیزه یکی از انواع میلگرد است که با فرایندهای گوناگونی مثل گالوانیزه گرم، پوششی از فلز روی (zn) بر سطح آن تشکیل می گردد.
در صورتی که ترکیبات شیمیایی میلگرد فولادی معمولی شامل سیلیسیم، کربن، منگنز، نیکل، کروم و مس می شود. در این مقاله قصد داریم تا به بررسی ویژگی ها و کاربردهای میلگرد گالوانیزه بپردازیم اما پیش از آن بهتر است کمی بیشتر با این میلگردها آشنا شویم و روش گالوانیزه کردن آنها را متوجه شویم.
میلگرد گالوانیزه چیست؟
میلگرد گالوانیزه یکی از مقاطع پراستفاده در ساخت و ساز می باشد که بر اساس قطر مقطع شان (بر حسب میلی متر) طبقه بندی می گردند مثلا میلگرد ۵۰، میلگردی است با قطر مقطع ۵۰ میلی متر. همان طور که در ابتدا گفتیم، میلگرد گالوانیزه مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارد به طوری که عملکرد آن در این مورد، ۴۰ برابر از میلگردهای معمولی که پوشش ندارند، بهتر است.
به طور مثال با مقایسه پوشش گالوانیزه و اپوکسی می توان به این نتیجه رسید که گالوانیزه کردن به وضوح عملکرد بهتری دارد ولی این برتری هزینه خود را هم دارد به طوری که هزینه نهایی حدودا ۵۰% گران تر از اپوکسی در می آید اما با توجه به مزایایی که دارد (دوام بالا و مقاومت در برابر خوردگی)، این هزینه برای مهندسان در طولانی مدت ارزش دارد.
یکی دیگر از ویژگی های میلگرد گالوانیزه این است که از ترک خوردن بتن نیز جلوگیری می کند و نمی گذارد اسکلت فلزی دچار زنگ زدگی شود. همچنین چسبندگی و اتصال محکمی با زمینه بتنی دارد که این مورد در کامپوزیت ها دارای اهمیت بالایی است. از آن جایی که مقاومت در برابر خوردگی این میلگردها بالاست، می توانند ظاهر زیبای خود را حفظ کنند و همین موضوع سبب شده تا از آنها در نمای بناهایی که جنبه نمادین دارند (مثل خانه اپرای سیدنی)، استفاده شود.
حال شاید این سوال برای شما پیش بیاید که گالوانیزه کردن میلگردها به چه صورتی انجام می شود؟
نحوه گالوانیزه کردن میلگردها
برای گالوانیزه کردن میلگردهای فولادی ابتدا آنها را در محلول هایی که دارای قابلیت حذف کردن اکسیدها، روغن و دیگر آلاینده ها هستند، شناور می کنند و زمانی که آلودگی ها از سطح پاک شدند، آنها را در حمام روی (Zn) غوطه ور می کنند. در مرحله بعدی میلگردها را در دمای ۴۵۰ درجه سانتی گراد حرارت می دهند و سپس در شرایط مناسبی آنها را خنک می کنند (hot-dipping).
لایه هایی که به عنوان محافظ تشکیل می شوند، دو مدل از فولاد محفاظت می کنند. یک مدل، حفاظت کاتدی و مدل دیگر مانع شدن است. حفاظت کاتدی به این شکل است که روی پیش از فولاد در برابر عوامل خورنده فعال می گردد و مانع از پیشرفت خوردگی می شود. در واقع با گالوانیزه کردن، روی، نقش کاتد را بازی می کند و زودتر خورده می شود تا برای میلگرد فولادی اتفاقی نیفتد.
مانع‌شدن نیز به این مدل است که روی به صورت طبیعی در محیط های کم قلیا خورده نمی شود و غیرفعال می ماند. این پوشش گالوانیزه سبب می شود تا میلگرد مذکور دیرتر آسیب ببیند. در واقع گالوانیزه پوششی فدا شونده است که از فولاد محفاظت می کند. چون نقش این پوشش حفاظتی است و نباید در شرایطی مثل سایش از فولاد جدا شود، فرایند گالوانیزه کردن باید سبب اتصال متالورژیکی و چسبندگی بالا بین روی و فولاد شود.
کاربردهای میلگرد گالوانیزه
به طور کلی توصیه می شود که در هر سازه ای از میلگرد گالوانیزه به جای میلگرد عادی استفاده گردد اما این میلگردها کاربردهای دیگری هم دارند که برخی از آنها عبارتند از:
- ساخت تیر و ستون
- دال های بتنی
- عناصر روکش پیش ساخته
- ستون ها و پایه های در معرض نوسانات جزر و مدی و آب های زیرزمینی (مثل سازه های نزدیک دریا)
- واحدهای شیب دار
- زیرساخت های حمل و نقلی مثل جاده ها، پل ها و بزرگراه ها
- برج های خنک کننده
- دودکش ها
- سازه هایی که در معرض مواد شیمیایی خورنده هستند
- سقف تونل
- مخازن ذخیره آب
- تیرهای چراغ برق
- اسکله ها و سکوهای ساحلی
در انتهای این مقاله برای جمع بندی خواص مکانیکی میلگرد گالوانیزه را معرفی می کنیم.
خواص مکانیکی میلگرد گالوانیزه
بعضی پوشش ها به آسانی در محل کار و یا هنگام حمل و نقل دچار آسیب دیدگی می شوند. مثلا اگر از رنگ به عنوان پوشش میلگرد بهره ببریم، با ایجاد خراشی کوچک آسیب می بیند ولی پوشش گالوانیزه با حفاظت کاتدی (حتی در صورت ایجاد خراش) از صدمه دیدن میلگرد فولادی ممانعت به عمل می آورد.
تقویت کننده های فولادی برای جلوگیری از شکست ترد بتن مورد استفاده هستند و از این جهت خواص مکانیکی مانند استحکام تسلیم، استحکام کششی، کرنش شکست، استحکام نهایی و … را بهبود می دهند. استحکام خستگی نیز برای میلگردها با اهمیت است و فولاد گالوانیزه در معرض یک محیط خورنده و تحت بارگذاری تنشی متناوب، عملکرد بهتری نسبت به میلگرد معمولی دارد.
از طرفی چون از روش غوطه وری داغ برای حفاظت میلگرد در برابر خوردگی استفاده شده، شاید این طور به نظر برسد که این روش می تواند موجب افت خواص مکانیکی میلگرد بشود ولی آزمایش ها نشان داده اند با وجود دمای بالا هنگام پوشش دهی، خواص آن تغییری نمی کند.
