تفاوت میلگرد A2 و A3 از نظر ظاهر و مقاومت

در صنعت ساختمان‌سازی، انتخاب دقیق مصالح فراتر از یک خرید ساده است؛ بحث بر سر جان انسان‌ها و ایمنی سازه در برابر حوادثی مانند زلزله است. یکی از چالش‌های همیشگی مهندسین ناظر و پیمانکاران در کارگاه‌های ساختمانی، تشخیص میلگرد و درک تفاوت‌های فنی بین گرید A2 و A3 است. استفاده اشتباه از این مقاطع، به ویژه جایگزینی آن‌ها در نقاط حساس سازه، می‌تواند رفتار لرزه‌ای ساختمان را به کلی تغییر دهد و هزینه‌های بازسازی سنگینی را تحمیل کند. در این مقاله، تمام زوایای پنهان و آشکار این دو نوع میلگرد را بررسی می‌کنیم.

مفهوم پایه؛ میلگرد A2 و A3

پیش از هر چیز باید بدانید که طبق استاندارد ملی ایران شماره ۳۱۳۲، نام‌گذاری قدیمی (A2 و A3) که ریشه در استاندارد روسیه (GOST) دارد، جای خود را به اسامی زیر داده است:

• میلگرد A2: آج ۳۴۰ (آجدار مارپیچ)
• میلگرد A3: آج ۴۰۰ (آجدار جناقی)

میلگرد A2 که در اصطلاح استاندارد جدید با نام میلگرد آجدار مارپیچ (S340) شناخته می‌شود، در دسته فولادهای "نیمه سخت" قرار می‌گیرد. در ادبیات رایج بازار آهن، به این محصول "میلگرد نیمه خشک" یا "نیمه نرم" نیز می‌گویند. دلیل این نام‌گذاری، خواص مکانیکی متعادل آن است؛ یعنی نه آنقدر نرم است که مقاومت کمی داشته باشد و نه آنقدر خشک که در عملیات خمکاری بشکند.

در مقابل، میلگرد A3 یا همان میلگرد آجدار جناغی (S400) قرار دارد. این محصول یک فولاد سخت با مقاومت بالاتر است. فعالان بازار آن را به عنوان "میلگرد خشک و ترد" می‌شناسند. عملیات حرارتی خاصی که روی این نوع میلگرد (معمولاً روش ترمکس) انجام می‌شود، ساختار کریستالی آن را برای تحمل بارهای سنگین‌تر تغییر می‌دهد.

تفاوت‌های ظاهری؛ سریع‌ترین روش تشخیص در کارگاه

اولین راه برای تشخیص این دو نوع میلگرد، نگاه کردن به الگوی آج‌های روی سطح آن‌هاست. مهندسین باتجربه معمولاً قبل از ارسال نمونه به آزمایشگاه، با یک نگاه اولیه متوجه نوع بار می‌شوند. کلید این تشخیص، هندسه آج‌ها است. 

میلگرد A2 (آج ۳۴۰): آج‌های این نوع میلگرد به صورت مارپیچ (دورانی) دور شاخه پیچیده‌اند. این آج‌ها موازی یکدیگر هستند و هیچ‌کجا با هم تلاقی ندارند.

میلگرد A3 (آج ۴۰۰): آج‌ها در این نوع به صورت جناقی یا هفت و هشتی (ضربدری) نسبت به محور طولی قرار دارند. این طراحی باعث درگیری بیشتر میلگرد با بتن می‌شود.

هشدار فنی: برخی کارخانه‌ها میلگرد با آج جناقی تولید می‌کنند اما از نظر ترکیبات شیمیایی در رده A2 قرار می‌گیرد! بنابراین تنها به ظاهر اکتفا نکنید و حتماً برگه آنالیز (Certificated) را چک کنید.

آیا رنگ میلگرد معیار مناسبی برای تشخیص است؟

یک باور غلط در کارگاه‌ها وجود دارد که میلگرد تیره‌تر، A3 و میلگرد روشن‌تر A2 است. این تصور کاملاً اشتباه است. رنگ میلگرد ناشی از فرآیند اکسیداسیون سطحی و روش خنک‌کاری کارخانه است و هیچ ربطی به گرید آلیاژی ندارد. بنابراین هرگز به رنگ به عنوان معیار فنی اعتماد نکنید.

مقایسه مشخصات مکانیکی و فنی (Technical Specs)

تفاوت اصلی که مهندسین محاسب در نرم‌افزارهایی مثل ETABS اعمال می‌کنند، مربوط به تفاوت خواص مکانیکی میلگرد A2 و A3 است.

• تنش تسلیم (Yield Strength) و مقاومت کششی :  تنش تسلیم، نقطه‌ای است که فولاد پس از آن دچار تغییر شکل دائمی می‌شود. در تنش تسلیم (Yield Stress) میلگرد A2 حداقل ۳۴۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است، در حالی که این عدد برای A3 به ۴۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع می‌رسد. همچنین مقاومت کششی نهایی (Ultimate Tensile Strength) در میلگرد A3 حدود ۶۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است که نشان‌دهنده توان بالاتر آن در برابر گسیختگی است.

• تغییر شکل پلاستیک و میزان انعطاف‌پذیری : میلگرد A2 دارای حداقل ۱۹٪ تغییر شکل نسبی است، در حالی که این عدد برای A3 حدود ۱۴٪ است. این یعنی A2 نرم‌تر است و قبل از شکستن، بیشتر کش می‌آید.
• رفتار در برابر بارهای رفت و برگشتی (زلزله) : در طراحی لرزه‌ای، شکل‌پذیری و داکتیلیته (Ductility) حیاتی است. اگرچه A3 مقاومت بالاتری دارد، اما در مناطقی که نیاز به جذب انرژی زلزله از طریق تغییر شکل‌های بزرگ است (مثل قاب‌های خمشی ویژه)، استفاده از میلگردهایی با داکتیلیته پایین می‌تواند خطرناک باشد. با این حال، A3 استاندارد امروزی برای اکثر المان‌های اصلی سازه است.

تفاوت در آنالیز شیمیایی و قابلیت جوشکاری

تغییر در خواص مکانیکی، ریشه در ساختار شیمیایی آلیاژ دارد. میزان کربن در میلگرد، تعیین‌کننده سختی و قابلیت جوش‌پذیری آن است. هرچقدر درصد کربن در فولاد بیشتر باشد، سختی آن افزایش و قابلیت جوش‌پذیری آن کاهش می‌یابد. کربن معادل (Carbon Equivalent) در میلگرد A3 معمولاً بالاتر از A2 است تا بتواند به مقاومت S400 برسد.

• میلگرد A2: دارای کربن کمتر است، بنابراین انعطاف‌پذیری بیشتری دارد. با این حال، جوشکاری روی آن طبق آیین‌نامه توصیه نمی‌شود اما در مواقع اضطراری نسبت به A3 وضعیت بهتری دارد.
• میلگرد A3: به دلیل کربن بالاتر، تردتر و شکننده‌تر است. جوشکاری روی میلگرد A3 مطلقاً ممنوع است. این میلگرد نباید تحت عملیات خمکاری شدید یا جوش قرار گیرد، چرا که باعث ایجاد تنش پسماند و شکست ناگهانی می‌شود.

سؤال رایج این است: جوشکاری میلگرد A3 مجاز است؟ طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، جوشکاری روی میلگردهای سرد اصلاح شده (که اکثر A3های بازار از این نوع هستند) اکیداً ممنوع یا مشروط به شرایط بسیار خاص است. جوشکاری باعث ترد شدن موضعی و شکست ناگهانی میلگرد A3 در بارگذاری می‌شود. اما میلگرد A2 تا حدودی قابلیت جوش‌پذیری بهتری دارد.

کاربردهای متمایز در اجزای سازه

بر اساس ویژگی‌های ذکر شده، هر گرید جایگاه خاص خود را در نقشه دارد.

به دلیل نرمی نسبی، بهترین گزینه برای خاموت‌زنی با میلگرد نوع A2 است. وقتی خاموت‌ها با زاویه ۹۰ یا ۱۳۵ درجه خم می‌شوند، میلگرد A2 دچار ترک‌خوردگی (Micro-cracks) در پاشنه خم نمی‌شود. همچنین در ساخت دیوارهای برشی و مش‌بندی‌های سبک کاربرد دارد.

وظیفه اصلی تحمل نیروهای فشاری و کششی در تیرها و ستون‌ها بر عهده آرماتور طولی و عرضی از نوع A3 است. همچنین مصرف میلگرد در فونداسیون عمدتاً از نوع A3 است تا پی ساختمان حداکثر مقاومت را داشته باشد.

جایگزینی A3 به جای A2 در آرماتورهای طولی معمولاً مجاز (و بهتر) است، مشروط بر اینکه محاسبات بازنگری شود. اما برعکس آن، یعنی استفاده از A2 به جای A3، خطای فاحش مهندسی است زیرا مقاومت تسلیم سازه را ۱۲ تا ۱۵ درصد کاهش می‌دهد. همچنین استفاده از A3 برای خاموت‌زنی اگر منجر به ترک خوردن در خم شود، ممنوع است.

جدول مقایسه کامل A2 و A3 (جمع‌بندی در یک نگاه)

روش‌های تست و آزمایشگاهی برای اطمینان از گرید

زمانی که محموله تناژ بالا خریداری می‌کنید، نباید صرفاً به فاکتور فروشنده اعتماد کنید. دو آزمایش کلیدی وجود دارد:

• آزمایش کشش میلگرد (Tensile Test) : در این تست، نمونه میلگرد تا حد گسیختگی کشیده می‌شود. نمودار تنش-کرنش حاصله، دقیقاً نشان می‌دهد که آیا نمونه به تنش تسلیم ۴۰۰۰ (برای A3) رسیده است یا خیر. این دقیق‌ترین روش برای رد یا تایید بار است.
• آزمایش خمش و بازخمش (Bend & Re-bend Test) : تست خمش سرد برای سنجش کیفیت تولید بسیار مهم است. میلگرد تا زاویه مشخصی خم و سپس باز می‌شود. اگر در ناحیه خم، ترک‌خوردگی یا شکستگی دیده شود، میلگرد کیفیت لازم را ندارد (به‌ویژه برای استفاده در خاموت).

نتیجه‌گیری

تفاوت میلگرد A2 و A3 تنها در شکل آج نیست؛ بلکه در ساختار مولکولی و رفتار آن‌ها در برابر نیروهای ویرانگر زلزله است. به عنوان یک قانون کلی در بازار آهن و پروژه‌های عمرانی: از A2 برای خاموت و قسمت‌هایی که نیاز به خم‌کاری زیاد دارد استفاده کنید و از A3 برای استخوان‌بندی اصلی (تیر و ستون) بهره ببرید. هرگز بدون تایید مهندس محاسب، تغییری در نوع میلگرد مصرفی ایجاد نکنید.