میلگرد (آرماتور): فولادی که بتن را جان میبخشد
بتن بدون میلگرد: مانند شکلات خردشونده
فرض کن یک تکه شکلات سفت و سرد را برداری و بخواهی آن را از دو طرف بکشی (مثل کش آدامس). شکلات خیلی زود میشکند، نه؟ بتن هم همین طور است: بتن در برابر فشار (یعنی وقتی چیزی سنگین روی آن قرار میگیرد) بسیار قوی است، اما در برابر کشش1 (یعنی وقتی از دو طرف آن را بکشیم) ضعیف و ترکخوردنی است. برای همین اگر فقط از بتن برای ساختن یک تیر بلند استفاده کنیم، زیر وزن خودش یا بار باد، کف آن ترک برمیدارد و میشکند. دانشمندان و مهندسان راهی پیدا کردهاند: قرار دادن میلههای فولادی درون بتن. این میلهها همان میلگرد (آرماتور)2 هستند.
کار میلگرد در بتن: مثل استخوان در بدن
اگر بدن انسان را در نظر بگیری، استخوانها به بدن شکل میدهند و آن را سفت نگه میدارند، اما اگر ماهیچه نباشد، استخوانها نمیتوانند حرکت کنند. در ساختمانسازی هم بتن نقش «ماهیچه» را دارد (فشار را تحمل میکند) و میلگرد نقش «استخوان» را دارد (کشش را تحمل میکند). وقتی این دو با هم کار کنند، سازهای بسیار محکم به نام بتن آرمه3 به وجود میآید. برای نمونه، پلها، برجهای بلند، سدها و حتی ساختمان مدرسهٔ شما از بتن آرمه ساخته شدهاند. میلگردها معمولاً سطحی آجدار دارند تا داخل بتن خوب بچسبند و لیز نخورند.
| ویژگی | بتن ساده (بدون میلگرد) | بتن آرمه (با میلگرد) |
|---|---|---|
| مقاومت در برابر فشار | خوب | بسیار خوب |
| مقاومت در برابر کشش | ضعیف (ترک میخورد) | قوی (میلگردها میکشند) |
| رفتار در برابر زلزله | شکننده و خطرناک | انعطافپذیر و ایمنتر |
در ساختمانسازی کجاها از میلگرد استفاده میشود؟ (مثال عینی)
تصور کن معلم ورزش از تو میخواهد یک طناب پلاستیکی نازک را از دو سر بکشی (مثل بتن خالص) - زود پاره میشود. حالا همان طناب را با یک سیم فولادی نازک درونش تقویت کنی (مثل بتن آرمه) - خیلی سختتر پاره میشود. در ساختمانسازی، جاهایی که نیاز به تحمل کشش زیاد است مثل تیرهای بلند زیر سقف، ستونهای طبقات بالا، فنداسیون4 (پی ساختمان که زیر خاک است) و پلههای بتنی حتماً از میلگرد استفاده میشود. حتی دیوارهای حائل (دیواری که جلوی ریزش خاک را میگیرد) هم میلگرد دارند. وقتی باران میبارد و خاک پشت دیوار خیس میشود، فشار زیادی به دیوار وارد میشود؛ میلگردها مثل طناب نجات، دیوار را از ترک خوردن و واژگونی نجات میدهند.
چالشهای مفهومی (سه پرسش و پاسخ)
پاسخ: اگر میلگرد صاف باشد، داخل بتن مانند یک مداد درون جامدادیِ خیلی گشاد میماند و با کوچکترین کششی بیرون میلغزد. آجها مثل دندانههای اره عمل میکنند و مانع لیز خوردن میلگرد میشوند. به این ترتیب، نیروی کشش به خوبی از میلگرد به بتن منتقل میشود.
پاسخ: بله، اگر آب و اکسیژن به میلگرد برسد، زنگ میزند. اما بتن تازه خاصیتی به نام قلیایی بودن5 دارد که دور میلگرد را مانند یک لایه محافظ میپوشاند. به همین دلیل در استانداردهای ساختمانی، ضخامت بتن روی میلگرد (که پوشش بتنی نام دارد) نباید کمتر از 20 تا 50 میلیمتر باشد تا میلگرد زنگ نزند.
پاسخ: چوب و پلاستیک در مقایسه با فولاد، هم مقاومت کششی کمتری دارند (زود پاره میشوند) و هم در برابر حرارت و گذر زمان ضعیفترند. فولاد علاوه بر مقاومت بالا، ضریب انبساط حرارتی6 نزدیک به بتن دارد؛ یعنی در گرما و سرما، میلگرد و بتن تقریباً به یک اندازه بزرگ و کوچک میشوند و ترک نمیخورند. چوب و پلاستیک چنین ویژگی ندارند.
پاورقیها
[1] کشش (Tension): نیرویی که یک جسم را از دو طرف میکشد و سعی در بلندتر کردن آن دارد.
[2] میلگرد یا آرماتور (Rebar - Reinforcing Bar): میله فولادی آجدار که در بتن قرار میگیرد تا مقاومت کششی بتن را افزایش دهد.
[3] بتن آرمه (Reinforced Concrete): ترکیب بتن و میلگرد که هر دو ضعف یکدیگر را پوشش میدهند.
[4] فنداسیون (Foundation): بخش زیرین ساختمان که بار تمام سازه را به زمین منتقل میکند و معمولاً پر از میلگرد است.
[5] قلیایی بودن (Alkalinity): خاصیت شیمیایی بتن تازه که PH بالایی دارد و از زنگ زدن فولاد جلوگیری میکند.
[6] ضریب انبساط حرارتی (Coefficient of Thermal Expansion): مقداری که نشان میدهد یک ماده به ازای هر یک درجه افزایش دما، چقدر بزرگ میشود.
