میلگرد ترمومکانیکی (TMT) چیست؟

میلگردها از اصلی‌ترین اجزای سازه‌های بتنی به‌شمار می‌روند و نقش مهمی در افزایش مقاومت کششی و تحمل فشار سازه‌ها دارند. با پیشرفت تکنولوژی ساخت و نیاز به سازه‌های مقاوم‌تر و بادوام‌تر، انواع پیشرفته‌ای از میلگردها تولید شده‌اند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها میلگرد ترمومکانیکی یا TMT است. این میلگرد با ترکیب خواص مکانیکی ویژه، توانسته است جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساختمان پیدا کند. این نوع میلگرد درعین‌حال که مقاومت بالایی در برابر نیروهای کششی و فشاری ارائه می‌دهد، دارای انعطاف‌پذیری کافی برای خمکاری و شکل‌دهی در پروژه‌های مختلف است. این ویژگی باعث می‌شود که استفاده از آن در ساختمان‌های بلند، پل‌ها، سدها و سازه‌های صنعتی بهینه باشد و طول عمر سازه افزایش یابد. باتوجه‌به اهمیت میلگرد در کیفیت سازه و تأثیر مستقیم قیمت میلگرد بر تصمیم‌گیری‌های مهندسی، در این مقاله به بررسی ویژگی‌ها، خواص مکانیکی، کاربردها و نکات مهم در انتخاب میلگرد TMT پرداخته شده است تا مهندسان و مجریان ساختمانی بتوانند با آگاهی کامل، بهترین انتخاب را برای پروژه‌های خود داشته باشند.

میلگرد ترمومکانیکی چیست؟

میلگرد ترمومکانیکی یکی از پیشرفته‌ترین انواع میلگرد است که در ساخت‌وسازهای مدرن به‌دلیل ترکیب مقاومت بالا و انعطاف‌پذیری مناسب بسیار محبوب است. این میلگرد بااستفاده از یک فرآیند ویژه تولید می‌شود که باعث می‌شود سطح خارجی میلگرد بسیار سخت و مقاوم باشد، درحالی‌که هسته داخلی آن نرم و انعطاف‌پذیر باقی می‌ماند. این ویژگی دوگانه باعث می‌شود میلگرد TMT هم در برابر نیروهای کششی و فشاری مقاومت بالایی داشته باشد و هم هنگام خمکاری یا نصب در پروژه‌های ساختمانی دچار شکست نشود. بنابراین، میلگرد ترمومکانیکی برای ساختمان‌های بلند، پل‌ها، سدها و سازه‌های صنعتی ایده‌آل است. ویژگی دیگر این میلگرد، دوام و مقاومت طولانی‌مدت در برابر خوردگی و ترک‌خوردگی است که باعث افزایش عمر مفید سازه می‌شود. به‌همین‌دلیل، استفاده از میلگرد TMT به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین مقاطع فولادی در پروژه‌های عمرانی توصیه می‌شود.

آشنایی با فرآیند تولید میلگرد TMT

فرآیند تولید میلگرد TMT یکی از مهم‌ترین عوامل تعیین کیفیت و ویژگی‌های مکانیکی این میلگردها است. تولید میلگرد ترمومکانیکی شامل مراحل دقیق و کنترل‌شده‌ای است که باعث می‌شود میلگرد هم مقاوم و سخت و هم انعطاف‌پذیر و مقاوم در برابر ترک‌خوردگی باشد. ابتدا، شمش فولادی در کوره‌های مخصوص تا دمای بالا ذوب و سپس به‌شکل میله‌های فولادی با قطر مشخص ریخته می‌شود. پس از آن، میله‌ها وارد مرحله نورد گرم می‌شوند تا به قطر موردنظر برسند. درهمین‌مرحله، حرارت و فشار باعث می‌شود ساختار داخلی فولاد بهینه شود. 

در مرحله بعدی، میلگردها تحت فرآیند کوئنچ قرار می‌گیرند؛ در این مرحله، سطح میلگرد با آب خنک می‌شود و هسته داخلی همچنان داغ باقی می‌ماند. این فرآیند باعث می‌شود پوسته بیرونی سخت و مقاوم و هسته داخلی نرم و انعطاف‌پذیر باقی بماند. درنهایت، میلگردها وارد مرحله تمپرینگ می‌شوند که در آن هسته داخلی به‌آرامی سرد می‌شود و تنش‌های داخلی کاهش می‌یابد. این مرحله باعث افزایش چقرمگی و دوام میلگرد می‌شود. با این فرآیند تولید میلگرد، میلگردهای TMT نه‌تنها مقاومت کششی و فشاری بالایی دارند، بلکه دربرابر خوردگی، ترک‌خوردگی و تغییرات دما نیز عملکرد بسیار خوبی از خود نشان می‌دهند.

ویژگی‌های میلگرد ترمومکانیکی

میلگرد ترمومکانیکی به‌دلیل فرآیند تولید خاص و کنترل‌شده، ویژگی‌هایی دارد که آن را از میلگردهای معمولی متمایز می‌کند. این ویژگی‌ها باعث شده تا میلگرد ترمومکانیکی یکی از پرکاربردترین انواع میلگرد در ساختمان‌سازی باشد. در ادامه ویژگی‌های میلگرد ترمومکانیکی ذکر شده است: 

• ترکیب سختی و انعطاف‌پذیری: ساختار داخلی میلگرد ترمومکانیکی به‌گونه‌ای است که هسته داخلی نرم و انعطاف‌پذیر و سطح بیرونی سخت و مقاوم است. این ترکیب باعث می‌شود میلگرد دربرابر ضربه و تنش‌های سازه‌ای مقاومت بالایی داشته باشد و درعین‌حال قابلیت خم‌شدن و تغییرشکل بدون شکست داشته باشد.
• مقاومت بالا در برابر ترک‌خوردگی و خستگی: سطح سخت میلگرد از ترک‌خوردگی و ساییدگی جلوگیری می‌کند و هسته انعطاف‌پذیر مانع شکست ناگهانی می‌شود. این ویژگی باعث افزایش عمر مفید سازه می‌شود.
• چقرمگی مناسب: چقرمگی یعنی توانایی میلگرد برای تحمل تغییر شکل قبل از شکست. میلگرد ترمومکانیکی با داشتن هسته نرم، چقرمگی بالایی دارد و می‌تواند نیروهای کششی و لرزش‌ها را بهتر تحمل کند.
• مقاومت دربرابر حرارت و زنگ‌زدگی: این نوع میلگرد دربرابر حرارت و شرایط محیطی مقاوم‌تر است و کمتر دچار خوردگی و زنگ‌زدگی می‌شود.
• کیفیت یکنواخت و استاندارد: میلگردهای ترمومکانیکی با کنترل دقیق فرآیند تولید و استانداردهای ملی و بین‌المللی تولید می‌شوند، بنابراین کیفیت آن‌ها در طول میلگرد و بین دسته‌های مختلف ثابت و یکنواخت است.

خواص مکانیکی میلگرد ترمودینامیکی

میلگرد ترمومکانیکی، به‌دلیل فرآیند تولید خاص خود، ترکیبی از مقاومت بالا و انعطاف‌پذیری مناسب دارد که آن را برای استفاده در ساختمان‌سازی به گزینه‌ای ایده‌آل تبدیل می‌کند. مقاومت کششی این میلگردها معمولاً بین 500 تا 650 مگاپاسکال است و می‌تواند بارهای سنگین را تحمل کند، درحالی‌که مقاومت جاری شدن آن‌ها در حدود 415 تا 500 مگاپاسکال است که توانایی میلگرد در تحمل تغییر شکل‌های پیش از شکست را توضیح می‌دهد.

انعطاف‌پذیری میلگردهای ترمومکانیکی نیز قابل‌توجه است؛ درصد افزایش طول آن‌ها هنگام شکست معمولاً بین 12 تا 16 درصد است. بنابراین امکان خم‌پذیری مناسب برای سازه‌های پیچیده وجود دارد بدون آن که میلگرد دچار شکست ناگهانی شود. سختی سطحی این میلگردها بین 180 تا 220 بر حسب مقیاس برینل است، به‌گونه‌ای که سطح میلگرد مقاومت بالایی دربرابر سایش، خوردگی و آسیب‌های سطحی دارد؛ درحالی‌که هسته داخلی نرم‌تر آن توانایی جذب انرژی وارده و جلوگیری از شکست ناگهانی را فراهم می‌کند.

کاربردهای میلگرد TMT

میلگرد ترمومکانیکی، به‌دلیل ویژگی‌های مکانیکی برتر و دوام بالایی که دارد، در انواع پروژه‌های ساختمانی کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده است. در سازه‌های عمرانی مختلف، کاربرد میلگرد در بخش‌هایی مانند اسکلت‌های بتنی، فونداسیون‌ها، سقف‌ها، دیوارها و پل‌ها نقش اساسی دارد. به‌ویژه در ساختمان‌های بلندمرتبه و سازه‌هایی که تحت بارهای دینامیک یا زلزله قرار دارند، میلگرد ترمومکانیکی با مقاومت کششی بالا و انعطاف‌پذیری مناسب خود، تضمین‌کننده پایداری و ایمنی سازه است.

این میلگردها برای تقویت تیرها و ستون‌ها، مهار بارهای برشی و افزایش مقاومت بتن در برابر ترک‌خوردگی بسیار مناسب هستند. همچنین در ساخت پروژه‌های صنعتی، پل‌ها، سدها و تونل‌ها نیز کاربرد دارند. زیرا می‌توانند در شرایط محیطی سخت، شامل رطوبت بالا و دماهای متغیر، عملکرد مطلوب خود را حفظ کنند.

استفاده از میلگرد ترمومکانیکی در ساختمان‌سازی باعث کاهش هزینه‌های نگهداری و افزایش طول عمر مفید سازه می‌شود و به مهندسین و طراحان اجازه می‌دهد تا با اطمینان بیشتری، بارهای وارده بر سازه را مدیریت کنند. درنتیجه، کاربرد انواع میلگرد در ساختمان‌سازی به‌ویژه با میلگرد ترمومکانیکی، نه‌تنها عملکرد سازه را بهبود می‌بخشد، بلکه ایمنی و دوام پروژه‌های عمرانی را تضمین می‌کند.

مزایا و معایب میلگرد ترمومکانیکی

میلگرد ترمومکانیکی به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود مزایای قابل‌توجهی دارد، اما در کنار آن، برخی محدودیت‌ها نیز وجود دارد که هنگام انتخاب و استفاده باید مدنظر قرار گیرد. این نوع میلگرد با استحکام بالا و انعطاف‌پذیری مطلوب، گزینه‌ای مناسب برای سازه‌های مقاوم در برابر زلزله محسوب می‌شود، هرچند رعایت دقیق شرایط نگهداری و جوشکاری در آن اهمیت ویژه‌ای دارد. در ادامه به بررسی مزایا و معایب میلگرد ترمومکانیکی می‌پردازیم: 

مزایای میلگرد TMT:

• مقاومت کششی بالا: حدود ۵۰۰ تا ۶۰۰ مگاپاسکال که باعث تحمل بهتر نیروهای شدید می‌شود.
• حد جاری شدن مناسب: در محدوده ۴۰۰ تا ۵۰۰ مگاپاسکال برای اطمینان از استحکام و انعطاف در طراحی سازه.
• عملکرد عالی در برابر نیروهای دینامیکی و زلزله: به‌دلیل ترکیب بهینه‌ی استحکام و شکل‌پذیری.
• انعطاف‌پذیری و قابلیت خمش بالا: امکان شکل‌دهی و برش‌کاری آسان بدون ایجاد ترک یا شکست.
• مقاومت بالا در برابر خوردگی و اکسیداسیون: مناسب برای محیط‌های مرطوب یا پروژه‌های ساحلی.
• چقرمگی و مقاومت سایشی قابل‌توجه: کاهش احتمال ترک‌خوردگی و افزایش دوام بتن مسلح.
• افزایش طول عمر مفید سازه: به‌واسطه‌ ترکیب هم‌زمان استحکام، انعطاف و مقاومت محیطی.

معایب میلگرد TMT:

• قیمت بالاتر نسبت به میلگرد ساده: قیمت پروژه‌های اقتصادی را افزایش می‌دهد. 
• احتمال ترک‌خوردگی هنگام خمش شدید: در صورت فرآیند تولید نادرست این اتفاق می‌افتد.
• کاهش خواص مکانیکی هنگام جوشکاری نادرست: اگر استانداردهای جوشکاری رعایت نشود خواص مکانیکی میلگرد TMT کاهش می‌یابد. 

استانداردهای میلگرد ترمکس

میلگرد ترمکس به‌عنوان یکی از انواع میلگردهای باکیفیت در صنعت ساختمان، تحت استانداردهای مشخصی تولید می‌شود تا ایمنی و عملکرد سازه تضمین شود. این استانداردها شامل مشخصات فنی مربوط به قطر، وزن، مقاومت کششی، حد جاری شدن، درصد کربن و ترکیب شیمیایی فولاد، انعطاف‌پذیری و دوام میلگرد هستند.

از مهم‌ترین استانداردهای بین‌المللی و ملی که برای میلگرد ترمکس رعایت می‌شود، می‌توان به استاندارد IS 1786 در هند و استاندارد BS 4449 در بریتانیا اشاره کرد. این استانداردها حداقل مقاومت کششی، حداقل مقاومت جاری شدن، درصد تغییر طول و سایر ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی میلگرد را تعیین می‌کنند. به‌عنوان مثال، میلگرد ترمکس باید دارای حد کشش بین 500 تا 600 مگاپاسکال، حد جاری شدن حدود 400 تا 500 مگاپاسکال و تغییر طول نسبی بیش از 12 درصد باشد تا از انعطاف‌پذیری و چقرمگی مناسب برخوردار باشد.

تفاوت میلگرد TMT با میلگرد ترمکس

میلگرد TMT و میلگرد ترمکس هر دو از پرکاربردترین میلگردهای مورداستفاده در کاربرد انواع میلگرد در ساختمان‌سازی هستند، اما تفاوت‌هایی مهم در فرآیند تولید، خواص مکانیکی و استانداردهای آن‌ها وجود دارد. میلگرد ترمومکانیکی بااستفاده از فرآیند نورد گرم و سپس سرد کردن سریع سطح تولید می‌شود. این فرآیند باعث ایجاد سطح سخت و مغز نرم می‌شود و درنتیجه میلگرد ترمومکانیکی دارای مقاومت کششی بالا و انعطاف‌پذیری مناسب است. درمقابل، میلگرد ترمکس نیز از همان فرآیند ترمومکانیکی بهره می‌برد؛ اما در تولید آن استانداردهای کنترل کیفیت سختگیرانه‌تری رعایت می‌شود و معمولاً دارای مقاومت کششی و حد جاری شدن بالاتر و یکنواخت‌تر است. به‌عبارت دیگر، میلگرد ترمکس تحت آزمون‌های دقیق مقاومت به کشش، تغییر طول و خمش قرار می‌گیرد تا برای کاربرد در مناطق با بارگذاری زیاد و خطر زلزله مناسب باشد.

از نظر مشخصات عددی، میلگرد TMT معمولاً دارای مقاومت کششی حدود 500 تا 600 مگاپاسکال و حد جاری شدن بین 400 تا 500 مگاپاسکال است. درحالی‌که میلگرد ترمکس باتوجه‌به کنترل‌های کیفیت دقیق‌تر، مقاومت کششی و حد جاری شدن آن در بازه کمتری نوسان دارد و درصد تغییر طول آن بالاتر بوده و انعطاف‌پذیری بیشتری هم دارد.

همچنین، میلگرد ترمکس ازنظر ترکیب شیمیایی و درصد کربن نیز دقیق‌تر تنظیم شده تا چقرمگی و دوام بالاتری در سازه‌های حساس ایجاد شود. به‌همین‌دلیل، هنگام انتخاب میلگرد برای پروژه‌های بزرگ یا در مناطقی که مقاومت بالا و ایمنی سازه اهمیت دارد، میلگرد ترمکس گزینه‌ای مطمئن‌تر نسبت به میلگرد TMT محسوب می‌شود.

نکات مهم برای انتخاب درست میلگرد ترمودینامیکی

انتخاب صحیح میلگرد ترمودینامیکی نقش مهمی در مقاومت و دوام سازه دارد و باید براساس معیارهای فنی و اقتصادی انجام شود. اولین نکته، توجه‌به قطر و سایز میلگرد است؛ برای اسکلت‌های بتنی مختلف، سایز مناسب از 8 تا 32 میلی‌متر بسته به بارگذاری و طراحی ساختمان انتخاب می‌شود. انتخاب نادرست سایز می‌تواند منجربه کاهش مقاومت کششی و مشکلات اجرایی شود. دومین نکته، بررسی استاندارد و کیفیت میلگرد است. میلگرد باید مطابق استانداردهای ملی و بین‌المللی تولید شده و دارای گواهی کنترل کیفیت باشد. همچنین، توجه‌به مقاومت کششی، حد جاری شدن و انعطاف‌پذیری میلگرد اهمیت دارد تا در برابر نیروهای کششی و خمش، عملکرد مطلوب داشته باشد. نکته سوم، توجه‌به محل تولید و برند میلگرد است؛ تولیدکنندگان معتبر معمولاً کنترل دقیق‌تری بر فرآیند تولید میلگرد دارند و کیفیت محصول آن‌ها یکنواخت‌تر است. نکته چهارم، قیمت میلگرد را نباید تنها عامل تصمیم‌گیری قرار داد. هرچند قیمت میلگرد در پروژه اهمیت اقتصادی دارد، اما ارزان‌ترین گزینه ممکن است کیفیت پایین‌تری داشته باشد و در درازمدت منجر به آسیب سازه و هزینه تعمیرات شود. بنابراین، باید میان قیمت میلگرد و کیفیت و استاندارد محصول تعادل برقرار شود.