با انواع تست میلگرد آشنا شوید

تست میلگرد مجموعه‌ای از فعالیت‌هاست که برای ارزیابی ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی میلگرد انجام می‌شود. معمولا این آزمایش‌ها با هدف بررسی خصوصیات محصول، اندازه‌گیری میزان استحکام و مقاومت آن صورت می‌گیرد. برخی از روش‌های آزمایشگاهی برای ارزیابی قطعات، نیازمند اجرای آزمون‌هایی تا زمان شکست کامل قطعه هستند؛ به همین دلیل این روش‌ها را تحت عنوان “آزمایش‌های مخرب” می‌شناسند؛ اما طراحی تعدادی از این آزمایش‌ها به صورتی است که بدون آسیب به میلگرد قابل ارزیابی است؛ در ادامه با تعدادی از آنها آشنا می‌شویم.

آزمایش های استاندارد میلگرد

آزمایش‌هایی که هیچ آسیبی به میلگرد وارد نمی‌کنند، عبارتند از: 

• آزمایش فراصوت (UT)
• آزمایش ذرات مغناطیسی (MT)
• آزمایش رادیوگرافی (RT)

آزمایش فراصوت (UT)

آزمایش فراصوت اغلب برای تست میلگردهای ساده و بدن آج است. در این آزمایش امواج فراصوت داخل میلگرد نفوذ کرده تا تغییرات ساختار داخلی محصول را اندازه گیری کنند. 

آزمایش ذرات مغناطیسی (MT)

شناسایی عیوب میلگرد با این آزمایش Magnetic particle inspection به صورتی است که ذرات ممغناطیسی (مثل پودر آهن) روی سطح محصول پاشیده می‌شود؛ تجمع ذرات در نقاط خاص، نشان از ضعف محصول در همان موقعیت است.

آزمایش رادیوگرافی (RT)

پرتوهایرادیو گرافی را در این آزمایش از محصول عبور می‌دهند تا نفاط ضعف، شکستگی‌ها و حفره‌های نقاط مختلف شناسایی می‌شوند. 

آزمایش‌های مخرب میلگرد 

در این نوع آزمایش‌ها، قطعه نهایتا دچار شکستگی خواهد شد. آزمایش‌های استاندارد یا غیر مخرب میلگرد شامل موارد زیر هستند: 

• آزمایش کشش
• آزمایش خمش و باز خمش
• آزمایش سختی سنجی
• آزمون خستگی
• تجزیه شیمیایی

آزمایش کشش (Tensile Test)

آزمایش کشش اغلب به منظور کسب اطلاعات بیشتر درباره خواص مکانیکی استاتیکی یک ماده از قبیل انعطاف‌پذیری (قابلیت مفتول شدن)، مقاومت کشش، حد تناسب، مدول الاستیسیته، حد الاستیک، حالت ارتجاعی، نقطه تسلیم، مقاومت تسلیم و مقاومت به شکنندگی است.

آزمایش کشش به خوبی استاندارد شده است و می‌تواند در دستگاه مربوطه انجام گیرد. این دستگاه می‌تواند به صورت مکانیکی یا هیدرولیکی کار کند و اصولا شامل اجزاء زیر است:

• قسمت کشش نمونه

نشان گر بار وارد شده بر نمونه

سنجه معمولا به کشش سنج معروف است و برای اندازه گیری تغییر طول قسمتی از نمونه که در آن تغییر طول اصولا یکنواخت است به کار می‌رود. آزمایش کشش میلگرد آرماتور، براساس استحکام تسلیم، تنش تسلیم، استحکام کششی و افزایش طول بعد از شکست انجام می‌شود. برای استعلام قیمت میلگرد با مرکزآهن تماس بگیرید.

موارد فوق در جدول ذکر شده و توسط استاندارد DIN 1045 تهیه شده است.

طبق استاندارد مربوطه، فاصله بین فک‌های دستگاه کشش برابر 15 d_s منظور می‌گردد که d_s قطر اسمی میلگرد بتن است. اگر تنش تسلیم به سادگی مشخص نشود از 2/0 درصد proof استفاده می‌شود.

میزان مقطع عرضی نمونه مورد استفاده برای اندازه گیری تنش حد تسلیم از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

نمونه‌های آزمون از میلگردهایی که در حالت سرد تابیده شده‌اند، انتخاب شده و سپس پیر سخت می‌شوند. نیم ساعت در دمای 250 درجه سانتی گراد قرار گرفته و تا حدود دمای 15 تا 35 درجه سانتی گراد محیط سرد می‌شوند (به طور طبیعی)

نتایج حاصله و گزارش انجام شده برای مقایسه قطعه با شرایط پذیرش ماده میلگرد بتن، مورد استفاده واقع می‌شود. همچنین شرایط پیر سختی نیز مد نظر قرار می‌گیرد.

آزمون خستگی

قبل از هر چیز به یک نکته باید توجه کرد که این آزمایش برای میلگردهای خوابانده شده (فرو برده شده) در بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد که قبلا خم شده‌اند. وقتی نمونه‌ای در تست کشش می‌شکند تنش معین و مشخصی لازم است تا موجب شکستگی قطعه گردد. با این حال نمونه‌ای از همان ماده، هنگامی که در معرض بارهای چرخشی یا تناوبی قرار می‌گیرد، تحت تنش بسیار کمتری خواهد شکست.

بدین ترتیب یک محور ممکن است تحت تنش‌های پایین بعد از گذشت چند ماه استفاده بشکند. این نوع شکست به شکست خستگی معروف است. فلزها از دانه‌های ریزی تشکیل شده‌اند که صفحات لغزش آنها در جهات گوناگون قرار دارند. هرگاه تنش به مقدار بحرانی برسد، عمل لغزش روی صفحات بلورین انفرادی رخ خواهد داد.

در مرحله اول ممکن است این لغزش اشکالی ایجاد نکند. ولی با تکرار عمل لغزش، ترک‌های ریزی تشکیل شده و گسترش پیدا می‌کنند و در نتیجه سطح مقطع عضو نیز کاهش یافته به طوری که دیگر توانایی تحمل نیروی وارد شده را نخواهد داشت.

سه آزمایش خستگی معروف

در مرحله نهایی شکست، ساختمان بلورین فلز با قسمت‌های مجاور ایجاد اصطکاک می‌کند و گاهی اوقات مقطع نهایی موجب ایجاد اشتباه در نتیجه آزمایش می‌گردد. زیرا که قطعه به علت ایجاد تبلور مجدد و رشد در جریان کار، دانه‌های درشت شده و می‌شکند.

همه این شکست‌ها به نام شکست‌های خستگی یا آسیب‌های خستگی معروف هستند. طراحی قطعاتی که در معرض تنش‌های متغیری قرار دارند باید براساس معیار خستگی انجام پذیرد. معیار خستگی یا حد تحمل، حداکثر تنشی است که یک فلز بدون شکست در برابر تعداد متعدد و مشخصی از سیکل‌های تنشی، پایدار می‌ماند.

در آزمایش‌های خستگی، معمولا حد تحمل آهن و فولاد 10000000 سیکل (دور) است ولی برای آلیاژهای سبک غیرآهنی این مقدار ممکن است پانصد میلیون دور باشد.

• سه آزمایش خستگی معروف عبارتند از: آزمایش میله چرخان، آزمایش با میله ارتعاشی و آزمایش خستگی تحت کشش فشار

قطعات اصلی یک ماشین آزمایش خستگی عبارتند از:

• محرک مکانیکی، هیدرولیکی یا مغناطیسی برای وارد کردن سیکل‌های تکراری تنش به نمونه
• وسیله اندازه‌گیری تنش‌های ماکزیمم و مینیمم وارد شده در جریان یک دور
• شمارنده برای نشان دادن تعداد دورهای تنشی وارد شده بر نمونه
• متوقف کننده خودکار ماشین آزمایش، وقتی که نمونه می‌شکند.

شرایط آزمون خستگی

آزمون خستگی برای میلگردهای فولادی خوابانده شده در بتن بر روی سه میلگرد با ابعاد ایجاد شده در پائین، حد وسط و بالای محدوده جدول نورد انجام می‌شود و ابعاد اسمی کوچک (d_s ≤ 8mm) برای رکاب نمونه‌های تست شده استفاده می‌شود. برای این منظور از خم کننده‌های مورد استفاده در سایت‌های ساختمانی استفاده می‌شود.

برای خمش رکاب‌ها از d_br = 4 × d_s و برای میلگردها از d_br = 15 × d_s استفاده می‌شود. در مورد میلگردها، خمش ایجاد شده با روشی انجام می‌شود که همیشه آج‌های مورب در کناره، دچار اعوجاج می‌شوند.

میلگردهای خم شده، پیر سخت می‌شوند یعنی تا 25 درجه سانتی‌گراد گرم شده و نیم ساعت در این دما نگه داشته می‌شوند تا در دمای محیط سرد گردند. بنابراین اجازه ایجاد هیچ‌گونه تغییر شکلی در این میلگردها داده نمی‌شود.

جزئیات و ابعاد این قطعات در شکل‌های زیر مشاهده می‌شود:

نمونه آزمایش برای آزمون خستگی میلگردهای خمیده خوابانده شده در بتن با قطر اسمی کمتر از 12 میلی‌متر

نمونه آزمایش برای آزمون خستگی میلگردهای خمیده خوابانده شده در بتن با قطر اسمی 12 تا 16 میلی‌متر

نمونه آزمایش برای آزمون خستگی میلگردهای خمیده خوابانده شده در بتن با قطر اسمی 2 تا 28 میلی‌متر

در حین آزمون، تنش فشاری بتن (β_s) اساسا تغییر نمی‌کند و حداقل 40 نیوتن بر میلی‌متر مربع است. آزمون در فاصله زمانی 14 تا 60 روز از زمان پیر سخت شدن انجام می‌شود.

تعداد بیشترین سیکل بارگذاری 2×10⁶ خواهد بود. نیروی اعمالی برای انجام آزمون فقط وزن قطعات است و تکرار آزمون از 300 بارگذاری در دقیقه نباید تجاوز کند.

تهیه نمونه و روش آزمون

ابعاد نمونه‌ها در اشکال بالا آمده است. برای اطمینان از ایجاد لنگرگاه، طول کوتاهی از همان ضخامت نمونه آزمون در زیر موقعیت آزمون برا تقویت نمونه جوش داده خواهد شد. سپس بین میلگردهای طولی به فاصله 25 میلی‌متر از هر طرف پوشش بتنی ایجاد می‌شود.

مشخصات بتن مورد استفاده طبق استاندارد عبارت است از:

سیمان مورد استفاده باید طبقه بندی z35f را براساس استاندارد DIN1164part4 داشته باشد:

• چگالی بتن 300 کیلوگرم بر متر مکعب
• اندازه دانه های بتن 16-0 میلی متر
• نوع انحنا: بازه 3 براساس استاندارد DIN1045
• لرزاننده معلق مطابق با بتن پلاستیک K₂ طبق استاندارد DIN1045

پس از آنکه بتن شکل گرفت، قطعات تست با پوشش تر برای 7 روز پوشانده می‌شوند. برای هر قطعه آزمون 3 مکعب 20 سانتی‌متری برای مشخص کردن استحکام فشاری در روز آزمون ساخته می‌شود. آزمون با روشی مشابه بر روی قطعات انجام می‌پذیرد.

نمونه آزمون باید بر روی محورهای یک غلطک مدور قرار گیرد.

میزان تنش فولاد در شکل‌های بالا با استفاده از مقدار میانگین محاسبه می‌شود.

M=P×a+M_G

P = نیروی مورد استفاده

A = 35 cm

M_G = مقداری وابسته به وزن میلگرد و گرفته شده از مدل‌های آرماتور با مقدار الاستیسیته n=15

آزمون خمش مجدد

خمش میلگرد در دمای بین 15 تا 25 درجه سانتی‌گراد دور مندرل مشخص شده در جدول 4 با زاویه خمش حدود 90 درجه سانتی‌گراد و پیر سختی تا 250 درجه سانتی‌گراد و سرد کردن تا دمای محیط و سپس خمش مجدد تا نهایتا 20 درجه سانتی‌گراد انجام می‌گیرد.

پذیرش این آزمون فقط در صورت عدم ایجاد ترک اولیه در سمت تحت کشش نمونه و عدم ایجاد گسستگی و شکست صورت می‌پذیرد.

میلگرد توسط خم کننده‌ای از نوع مخصوص که در سایت‌های ساختمانی استفاده می‌شود خم شده و آج‌هایی مورب که حداکثر ارتفاعشان برخلاف خمش است، برداشته می‌شوند.

مشاهده نسخه pdf مقاله : معرفی انواع تست میلگرد و تفسیر نتایج