آشنایی با انواع ترک در بتن و روش های ترمیم آنها

در این پست ابتدا انواع ترک در بتن را برمی شماریم سپس در ادامه نحوه ی صحیح ترمیم ترک های مختلف در بتن را توضیح می دهیم، با ما همراه باشید.

مقدمه

گسیختگی های برشی و خمشی از مهم ترین مد های گسیختگی برای تیر های تقویت نشده می باشند. گسیختگی خمشی به دلیل نرم بودن عموما بر گسیختگی برشی یه دلیل ترد بودن ارجح می باشد. زیرا در گسیختگی نرم امکان باز توزیع تنش وجود دارد و می تواند هشداری برای کاربر باشد در حالی که در گسیختگی ترد و ناگهانی به دلیل عدم اخطار قبلی می تواند سبب فاجعه گردد. در زیر انواع ترک در بتن و راهکارهایی جهت ترمیم آن آورده شده است.

بتن، مانند دیگر مصالح ساختمانی با تغییرات موجود در رطوبت و درجه حرارت، انقباض و انبساط می‌ یابد و با توجه به بار وارده و شرایط نگهداری، تغییر شكل می‌دهد. زمانی كه تمهیداتی برای این حركات در طراحی و اجرا فراهم نشود، آنگاه ترك ‌ها ایجاد می‌شوتد. برخی از انواع ترک در بتن معمولی عبارتند از: ترك خمیری، تركیدگی ناشی از جمع شدگی پلاستیک، ترک ‌های جمع شدگی ناشی از خشک شدن، ترك ‌های حرارتی سنین اولیه‌، جمع شدگی ناشی از کربناتاسیون، ترك ‌های ناشی از اتصال ناصحیح، ترك ‌های ناشی از قیود خارجی پیوسته (مثلاً دیوار درجا ریخته شده مقید در امتداد لبه تحتانی بر روی پی نواری)، ترک ‌های کف زیرزمین، ترک‌ های موازی لبه قطعات صفحه ‌ای ناشی از انجماد و آب شدگی و ترک ‌های پوست ماری.

پیشنهاد مطالعه : محاسبه عرض ترک در اعضای بتنی

انواع ترک در بتن

ترک خمشی

زمانی که مقاومت خمشی مقطع بتن پایین بوده و تار کششی بیشترین عرض را داشته و به سمت تارهای دیگر همگرا شده به تنهایی یا گروهی اتفاق می‌ افتد. این نوع ترک در سلامت سازه تاثیر گذاشته و باید بررسی شود.

ترک برشی‌‌

زمانی که مقاومت برشی مقطع بتن پایین بوده و در ناحیه‌ای با برش ماکزیمم (بیش‌ترین عرض را در میانه عمق) به سمت بالا و پایین به تنهایی یا گروهی گسترش یافته، رخ می ‌دهد‌ و تاثیر زیادی در سلامتی سازه دارد.

ترک پیچشی‌

در مقطع با مقاومت پیچشی پایین که عرض یکنواختی دارد، در فرم مارپیچ و به تنهایی رخ می ‌دهد.

ترک ‌های مربوط به لغزش اتصالات میلگردها‌‌

به دلیل انقطاع سریع میلگردها زمانی که مرز کافی در اتصالات وجود ندارد، اتفاق می ‌افتد.

ترک کششی‌‌

به دلیل نبود آرماتوربندی کافی در مقطع تحت کشش و پایین بودن کیفیت بتن اتفاق می‌ افتد.

ترک ستون‌‌

ترک ‌های افقی به دلیل خوردگی آرماتورها و عدم طراحی مقطع ستون برای خمش اتفاق می ‌افتد. ترک ‌های اریب به دلیل درنظر نگرفتن نیروهای جانبی و پایین بودن مقاومت در تحمل بار محوری بوجود می ‌آیند.

ترک‌های خوردگی‌‌

به دلیل خوردگی آرماتورها‌، عدم پوشش کافی وکیفیت پایین بتن اتفاق می ‌افتد.

‌ترك ‌های خمیری‌

در نتیجه کاهش آب از خمیر سیمان (در اثر عوامل بوجود آورنده)‌، جمع شدگی حجمی در بتن بوجود می ‌آید، این جمع شدگی به عنوان جمع شدگی خمیری (پلاستیک) شناخته می‌ شود. ترک ‌های جمع شدگی خمیری معمولا ًبه صورت موازی به فاصله ۰/۳ تا ۱ متر از یکدیگر ایجاد می ‌شوند و عمق قابل ملاحظه ‌ای دارند‌. این نوع ترک در بتن معمولاً تا لبه‌ های آزاد بتن ادامه نمی‌ یابد زیرا در آن نقاط امکان انقباض آزاد وجود دارد. زمان ظهور این نوع ترک در بتن ۳۰ دقیقه تا ۶ ساعت پس از بتن ریزي است. در شکل 1 یک نمونه ترک در بتن نشان داده شده است.

شکل 1 . بررسی ترک در بتن

هیدراتاسیون، کربناتاسیون و نیز مکش آب از سوی بتن خشک زیرین یا بستر خاکی، کاهش آب در نتیجه تبخیر از سطح بتن از عوامل بوجود آورنده جمع شدگی خمیری است. هر چه سرعت تبخیر بیشتر باشد جمع شدگی خمیری بیشتر خواهد بود‌‌. سرعت تبخیر با دمای هوا‌، دمای بتن و سرعت باد،  نسبت ‌مستقیم ‌و  با رطوبت نسبی هوا نسبت معکوس دارد یعنی هر چه دمای هوا، دمای بتن و سرعت باد بیشتر باشد سرعت تبخیر نیز بیشتر و هر چه رطوبت نسبی هوا بیشتر‌، سرعت تبخیر کمتر خواهد بود. ممانعت کامل از تبخیر، بلافاصله بعد از ریختن بتن، جمع شدگی خمیری را کاهش می ‌دهد.

ترک ‌های جمع شدگی ناشی از خشک شدن در بتن (ترک‌ های انقباضی)

خروج آب از بتن سخت شده در هوای غیر اشباع باعث جمع شدگی ناشی از خشک شدن خواهد شد. ‌هنگامی که بتن خشک می‌ شود آب موجود در حفره‌ ها کاهش می ‌یابد و خروج آب از حفره ‌ها باعث تغییر رطوبت خمیر سیمان می ‌شود که ‌در نتیجه دو عامل فوق، بتن جمع می ‌شود. در واقع می ‌توان گفت ترک‌ های انقباضی در اثر از دست دادن آب‌، وقتی که درخشندگی آب از سطح بتن محو می‌ شود و از بین می ‌رود شکل گرفته و ظاهر می‌ شوند‌. البته این جمع شدگی به کندی صورت گرفته و پس از چندین هفته یا ماه اتفاق می ‌افتد این ترک ‌ها معمولاً درهم و مستقیم هستند و اصولاً در سطح داخلی دال رخ می ‌دهند و به ندرت تا لبه گسترش می ‌یابند. این ترک ‌ها سطحی و کم عمق هستند و مشکل جدی غیر از تغییر ناخوشایند ظاهر بتن ندارند.

جمع شدگی ناشی از کربناتاسیون

CO2 موجود در هوا با وجود رطوبت تشکیل اسید کربنیک داده که‌ Ca(OH)2 را تشکیل می ‌دهد. دیگر ترکیبات سیمان هم با کربنات کلسیم حاصل از هیدراتاسیون سیمان واکنش داده و تجزیه می ‌شوند. پس از انجام‌ کربناتاسیون‌ مقداری جمع شدگی ‌در بتن‌ بوجود می ‌آید‌ که به عنوان ‌جمع شدگی  ناشی‌ از کربناتاسیون ‌شناخته‌ می ‌شود.‌ عمل‌ کربناتاسیون از سطح بتن‌ شروع‌ و‌ به داخل آن ادامه می ‌یابد که سرعت آن بسیار پایین است‌. سرعت کربناتاسیون به نفوذپذیری، مقدار و رطوبت بتن، همچنین درصد O2 و رطوبت نسبی هوا بستگی دارد.

ترك ‌های حرارتی سنین اولیه

از عوامل مهم اثر‌گذار در انواع ترک در بتن، درجه حرارت محیط است. بتن ‌ریزی در هوای گرم است که باعث افزایش میزان تبخیر آب بتن شده و در نتیجه عمل هیدراتاسیون بخوبی صورت نگرفته و باعث ایجاد ترک در بتن می ‌شود. به وجود آمدن انواع ترک در بتن سخت شده در اثر تبخیر از آب اختلاط اولیه مورد نیاز، بیشتر در هوای گرم یا در اثر تبخیرات حجمی ناشی از خنک شدن از درجه حرارت بالا در هنگام بتن ریزی به درجات پایین در هنگام بهره برداری اتفاق می ‌افتد. در مقاطع با ابعاد بزرگ‌، اختلاف میان دمای داخلی‌ و خارجی ممکن است‌ سبب تنش ‌هایی شود که ‌برای ایجاد انواع ترک در بتن کافی است‌. هوای گرم روی ‌حباب‌ های هوا نیز اثر گذاشته که در درجه حرارت بالا‌، بتن نیاز به افزایش در مقدار ماده افزودنی حباب زا برای رسیدن به مقدار هوای کل مورد نظر خواهد داشت.‌ در شکل 2  یک نمونه ترک در بتن نشان داده شده است.

شکل  2 . بررسی ترک در بتن

ترک‌ های سازه ‌ای در عضوهایی مثل تیر، ستون و دال دیده می‌ شوند. ترک ‌های موجی در تیر‌ها در نقاط با ممان ماکزیمم رخ می ‌دهد که توانایی مقطع در تحمل ممان پایین است و آرماتورگذاری کافی وجود ندارد.

پیشنهاد مطالعه : بهسازی و مقاوم ‌سازی لرزه ‌ای ساختمان ‌های بتنی

تعمیر صحیح انواع ترک در بتن

اصولاً تعمیر صحیح انواع ترک در بتن به علت وقوع و همچنین انتخاب روش درخور آن بستگی دارد، در غیر این‌ صورت تعمیرات ممکن است بصورت موقت باشند. لذا برای یک تعمیر موفق و همیشگی بایستی از عدم پیشروی علل ترک خوردگی کسب اطمینان نمود چرا که ممکن است برخی روش ‌های رایج که برای تعمیر و اصلاح ترک‌ ها در اعضاء بتنی بکار گرفته می‌ شوند، شامل موارد زیر است.

1 . تزریق رزین اپوکسی

2 . مسیر‌یابی و آب بندی ترک

3 . بخیه زدن

4 . افزدون میلگرد محاسباتی

5 . حفاری و اتصال

6 . خورانش ثقلی

7 . پر کردن با گروت

بنابراین با توجه به مطالب فوق، تقويت سازه هاي بتني به صورت درجا جهت افزايش ظرفيت نهايي و سختي توسط اتصال خارجي ورق كامپوزيت با استفاده از رزين اپوكسي به نظر راهي عملي و امكان پذير مي باشد. مواد كامپوزيت به علت استحكام و سختي زياد، مقاومت در برابر خوردگي و وزن مخصوص اندك، در كاهش وزن و افزايش عملكرد سازه اي داراي اهميت زيادي مي باشند. همچنين استفاده از اين مواد به علت سهولت تهيه، سرعت نصب، امكان بهينه سازي (گزينه نوع مسلح سازي و جهت)، چند عملكردي (استحكام، سفتي، ضد خوردگي) مي تواند در سازه ها مورد توجه بسياري قرار گيرند. اين موارد، پارامترهاي اصلي جهت انتخاب مواد كامپوزيت در تقويت سازه ها مي باشتد.

منابع :

1 . مقاله ‌ی ارائه روش جدید برای تقویت برشی تیر بتن آرمه با الیاف CFRP از رضا آزمون و حمید وارسته پور

2 . مقاله ی بررسي و ارزيابي صحت مدل شكست تيرهاي بتن مسلح تقويت شده با صفحات كامپوزيت كربن از حميد وارسته پور