میلگرد حرارتی چیست و چه کاربردی دارد؟

در ساخت پروژه‌های ساختمانی از مصالح مختلفی استفاده می‌شود که هرکدام کار ویژه مخصوص به خود را دارند. در این میان استفاده از بتن و مصالح مکمل آن مانند آرماتورها و میلگردهای آهنی و فولادی اهمیت بسیاری دارد و به واسطه اثرات استحکام بخشی که این دو به ساختمان می‌دهند، استفاده از آن‌ها در عملیات ساخت و ساز نسبت به مصالح دیگر مانند اسکلت‌های فلزی بیشتر متداول است. البته میلگردها هم خود انواع مختلفی دارند که بسته به استفاده مورد نظر، انتخاب می‌شوند. یکی از انواع میلگردها میلگرد حرارتی است که نسبت به میلگرد معمولی خواص بیشتر و بهتری دارد. استفاده از میلگرد حرارتی باعث می‌شود تا استحکام بتن بیشتر تضمین شود و از وقوع پیامدهای احتمالی و بروز خطرات ممانعت به عمل می‌آورد. به دلیل اهمیت میلگردهای حرارتی تصمیم گرفتیم که در این مقاله شما را بیشتر با این دسته از مصالح آشنا نموده و در رابطه با ضرورت‌های استفاده از آن نکاتی را مطرح کنیم. مطالعه این مقاله ضمن اینکه شما را با به طور کلی با میلگردها آشنا می‌کند، دید جامعی نسبت به بتن و علت استفاده از میلگرد حرارتی و همچنین دیدگاه‌های مهندسان در این باره ارائه می‌دهد.

 

میلگرد چیست؟

حتماً شما هم تا به حال از کنار ساختمان‌های در حال ساخت عبور کرده‌اید و میله‌های درازی را از نزدیک مشاهده کرده‌اید؛ این میله‌ها همان میلگرد هستند که نقش مهمی را در عملیات ساخت و ساز و استحکام ساختمان ایفا می‌کنند. میلگردها مصالحی هستند که در ساخت پروژه‌های عمرانی به ویژه پروژه‌های ساختمانی کاربرد فراوانی دارند. جنس میلگردها از آهن یا فولاد است و بر روی خود برجستگی‌هایی دارند که به این برجستگی‌ها در اصطلاح آج گفته می‌شود. علت استفاده از میلگردها در بتن، افزایش مقاومت کششی بتن بوده و با این کار اثرات ضربه و تنش‌ها را تا حد زیادی خنثی می‌کند. همان طور که می‌دانیم بتن در عین محکم بودن، بسیار شکننده است و هرگونه ضربه شدید می‌تواند منجر به شکستن و ترک برداشتن آن شود؛ استفاده از میلگردها باعث می‌شود تا بتن به میزانی خاصیت کشسانی پیدا کند و استحکام آن به راحتی از بین نرود. آهن یا فولادی که در آرماتور بندی مورد استفاده قرار می‌گیرند معمولاً به حالت میله‌ای گرد هستند و نام میلگرد هم برگرفته از همین موضوع است. البته برای استحکام بتن شکل‌های دیگری از فولاد و آهن نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند که از آن جمله می‌توان به شکل‌های قوطی و ناودانی اشاره کرد. علت استفاده از آج بر روی میلگردها، درگیری هر چه بهتر بتن با آن‌ها است؛ به همین منظور آج‌ها به صورت برجستگی‌هایی مارپیچ بر روی میلگرد طراحی می‌شوند که البته همین برجستگی‌ها نیز خود از استانداردهایی پیروی می‌کنند.

میلگرد حرارتی چیست؟

میلگرد حرارتی نوعی از میلگرد است که به منظور مقابله با اثرات تغییر دمایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع از میلگردها در حالت عمود نسبت به هم و به شکل T قرار می‌گیرند و بدین ترتیب اجازه نمی‌دهند که تغییرات حرارتی مقاومت بتن را تهدید کند. این در حالی است که میلگردهای معمولی، با تغییر حرارت دچار انقباض و انبساط می‌شوند و در نتیجه به بتن فشارهایی را وارد کرده و منجر به تضعیف و از بین رفتن استحکام آن می‌شوند. قطر میلگردهای حرارتی نسبت به کاربردهای مختلف آن‌ها متفاوت است؛ اما انواع رایج آن عبارتند از میلگردهایی با قطر ۴ و ۵ میلی متر؛ میلگردهای حرارتی قطری به اندازه ۵ میلی متر دارند و میلگردهای با مقاومت بالا نیز دارای قطر ۴ میلی متر هستند. میلگردهای حرارتی در فاصله ۲۵ سانتی متر از یکدیگر قرار می‌گیرند. در برخی ساختمان‌ها هم از میلگردهای معمولی استفاده می‌شود و هم از میلگردهای حرارتی؛ در این صورت میلگردهای حرارتی به حالت شبکه‌ای تعبیه شده و بر تیرچه‌های به کار رفته در سقف عمود می‌شوند.

 میلگردهای حرارتی چه کاربردی دارند؟

همان طور که اشاره شد میلگردهای حرارتی برای از بین بردن و به حداقل رساندن اثرات ناشی از تغییرات حرارتی در ساخت ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای آن که درک بهتری از موضوع داشته باشیم، باید بدانیم که اصلاً تغییرات حرارتی چه هستند و چه زمانی اتفاق می‌افتند؛ در پاسخ باید گفت که علت اصلی این اتفاق به پدیده‌ای به نام «جمع شوندگی» باز می‌گردد. این پدیده در زمانی اتفاق می‌افتد که بتن خشک می‌شود. همان طور که می‌دانیم، بتن در روزهای اولیه میزانی از رطوبت را در خود دارد که به مرور زمان این رطوبت از بین رفته و بتن خشک می‌شود. اما هم‌زمان با از بین رفتن این رطوبت، در بتن انقباض صورت ‌می‌گیرد و جای خالی رطوبت را ذرات بتن به تدریج پر می‌کنند؛ در نتیجه این انقباض سبب می‌شود که تنش‌هایی از جنس کششی در بتن ایجاد شده و ترک‌هایی به وجود آید. استفاده از میلگردهای حرارتی سبب می‌شود تا این ترک‌ها کنترل شوند؛ در حقیقت ترک‌های بتن تا حدی طبیعی هستند و تا زمانی که خفیف و جزئی باشند، خطری را متوجه بتن نمی‌سازند؛ اما اگر به صورت گسترده تمام سطح بتن را فرا گیرند و با یکدیگر مرتبط شوند، می‌توانند منجر به فروپاشی آن شوند. میلگردهای حرارتی کمک می‌کنند تا ترک‌های بتن توسعه پیدا نکنند و به صورت کنترل شده در همان محل به صورت کوچک باقی بمانند.

میلگردهای حرارتی چگونه به استحکام بتن کمک می‌کنند؟

برای آن که به اهمیت میلگرد حرارتی و نقش آن در کاهش حوادث پی ببریم، باید با شیوه عملکرد آن آشنا شویم. باید گفت که کار میلگردهای حرارتی درست از زمانی که پدیده جمع شدگی اتفاق می‌افتد، آغاز می‌گردد؛ به این ترتیب این میلگردها با فرآیند انقباض مقابله می‌کنند و با اثر کشسانی خود مانع از وارد آمدن فشار به بتن می‌شوند. بتنی که توسط میلگردهای حرارتی مسلح می‌شود، نسبت به بتن غیر مسلح از جمع شوندگی بسیار کمتری برخوردار است. همچنین وجود آرماتور حرارتی سبب می‌شود تا ترک‌های بزرگ به وجود نیایند و آن دسته از ترک‌هایی هم که ایجاد می‌شوند، بسیار جزئی و خفیف باشند. بنابراین استفاده از آرماتورهای حرارتی ضریب ایمنی ساختمان را تا حد قابل ملاحظه ای افزایش می‌دهد و از بروز خطرات احتمالی جلوگیری می‌کند. مسلح نمودن بتن به میلگرد حرارتی ضمن بالا بردن مقاومت بتن در برابر پیامدهای ناشی از پدیده جمع شوندگی که معمولاً در مراحل اولیه و روزهای پس از عملیات بتن ریزی اتفاق می‌افتند، در بلندمدت نیز تأثیراتی دارد و در برابر تغییرات آب و هوایی اعم از گرما و سرما و رخ دادن پدیده‌های انبساط و انقباض هم مقاومت بتن را افزایش می‌دهد.

آیا استفاده از میلگردهای حرارتی ضرورت دارد؟

برخی از مهندسان پروژه استفاده از میلگردهای حرارتی را امری بیهوده می‌دانند و تصور می‌کنند که استفاده از آرماتور حرارتی هیچ فایده‌ای نداشته و تنها هزینه‌های کار را افزایش می‌دهد؛ این دسته از افراد با استناد به آیین‌نامه‌های ساختمانی می‌گویند که در این آیین‌نامه‌ها استفاده از میلگرد حرارتی به عنوان یک ضرورت و الزام نیامده و بیشتر حالتی توصیه‌ای دارد. در مقابل برخی دیگر استفاده از این مصالح را امری ضروری می‌دانند. سؤالی که در اینجا طرح می‌شود آن است که استفاده از میلگردهای حرارتی تا چه حد ضرورت دارد؟ برای پاسخ به این سؤال باید دانست که استفاده از میلگردهای حرارتی بیشتر در سقف‌ها متداول است، زیرا بخشی از بار ساختمان بر روی سقف‌ها قرار می‌گیرد و از طرفی افقی بودن سقف‌ها نیز آن‌ها را در برابر نیروهای وارده بیشتر آسیب پذیر می‌کند. کارشناسان معتقدند که استفاده از بتن غیر مسلح، یعنی بتنی که مجهز به آرماتور حرارتی نشده، ممکن است منجر به فروریزش سقف گردد و اثرهای انبساطی و انقباضی می‌توانند ترک‌های بسیار بزرگی را در بتن غیر مسلح ایجاد کنند. این ترک‌ها از یک طرف باعث سستی بتن و از بین رفتن استحکام آن می‌شوند و از طرف دیگر زمینه را برای خطرات دیگر فراهم می‌کنند؛ خطراتی مانند نفوذ آب و مواد فرساینده از بین این ترک‌ها به عمق بتن و به وجود آمدن خوردگی‌های خمشی و در نتیجه استهلاک و پوسیدگی. مهندسانی که به استفاده از میلگرد حرارتی اعتقادی ندارند، وجود ترک‌ها را امری طبیعی دانسته و آن‌ها را خطرناک تلقی نمی‌کنند؛ این در حالی است که وجود این ترک‌ها در هنگام وارد آمدن فشارهای ناگهانی به ویژه در زمان زلزله آسیب پذیری ساختمان را تا حد زیادی بالا برده و خطرات مالی و جانی را افزایش می‌دهد. مهندسانی که از میلگردهای حرارتی دفاع می‌کنند، حتی توصیه می‌کنند که از آرماتورهایی که به صورت حداقلی در آیین نامه ذکر شده‌اند، استفاده نشود و به جای آن آرماتور حرارتی بالاتر و بهتری مورد توجه قرار گیرد.

جمع بندی

میلگرد حرارتی نوعی از میلگرد است که به منظور کاهش دادن و خنثی کردن پیامدهای ناشی از تغییرات دمایی بر روی بتن، مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از این میلگردها به خصوص برای مقابله با پدیده جمع شوندگی بسیار ضرورت دارد؛ پدیده جمع شوندگی پدیده‌ای است که در آن بتن انقباض پیدا می‌کند و این انقباض به خاطر از بین رفتن رطوبت بتن است که در نتیجه خالی شدن فضای بین ذرات بتن ایجاد می‌شود. وجود میلگرد حرارتی کمک می‌کند تا بتن پس از خشک شدن ترک برندارد و یا اگر هم ترکی ایجاد می‌شود، بسیار خفیف و جزئی باشد. عدم استفاده از میلگرد حرارتی سبب می‌شود تا ترک‌ها بسیار گسترده باشند و پس از مدتی استحکام بتن را از بین ببرند. وجود آرماتور حرارتی باعث افزایش مقاومت کششی بتن می‌شود و در نتیجه ضریب ایمنی ساختمان را تا حد قابل ملاحظه ای بالا می‌برد. بنابراین برخلاف تصور برخی مهندسان مبنی بر اینکه بین میلگرد حرارتی و میلگرد معمولی تفاوت چندان زیادی در این زمینه وجود ندارد، باید گفت که استفاده از این نوع میلگردها همان گونه که در آیین‌نامه‌های تدوین شده درباره ساخت و ساز هم آمده، امری ضروری است و تلفات مالی و جانی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. در نتیجه کلیه کارفرمایان و مهندسان ناظر باید توجه کافی را به این موضوع داشته باشند و تا حد امکان در نواحی مربوطه مانند سقف‌ها که ترک‌ها می‌توانند اثرات جبران ناپذیری داشته باشند، از این نوع میلگردها استفاده کنند.