حدود 50% از پروژه های ساختمانی با مشکلات ترک بتن مواجه می شوند؛ ترک هایی که می توانند تا 30% هزینه ترمیم و نگهداری از پروژه را افزایش دهند و تهدیدی برای ایمنی سازه به حساب آیند. از همین رو آگاهی داشتن سازنده ساختمان از انواع ترک در بتن اهمیت بسیاری دارد.
در ادامه این مقاله از کمانش همراه ما باشید تا با هم به بررسی روش های ترمیم و جلوگیری از انواع ترک در بتن؛ این تهدید خاموش که در کمین ایمنی سازه است، بپردازیم.
فهرست
انواع ترک در بتن
انواع ترک در بتن به طور کلی در دو دسته ترک های سازه ای و غیر سازه ای جای می گیرند. هرچند سازه های بتنی با توجه به شرایط پروژه می توانند یکی از مقاوم ترین و بادوام ترین انواع سازه باشند، اما در صورت اجرای نادرست، ممکن است شاهد انواع ترک در بتن باشیم. یکی از اصلی ترین دلایل ترک خوردن بتن، عدم نظارت مهندس ناظر بر بتن ریزی و عملکرد پیمانکار بتن ریزی است. در ادامه به بررسی انواع ترک بتن می پردازیم:
1- ترک های غیر سازه ای بتن
ترک های غیر سازه ای، به طور معمول ظاهری هستند. در واقع این نوع از ترک های بتن کم عمق و سطحی هستند و در صورت عدم گسترش، آسیبی به سازه وارد نمی کنند. این ترک خوردگی های بتن شامل موارد زیر می باشند:
- ترک در بتن ناشی از جمع شدگی پلاستیک
- ترک جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن
- ترک مویی در بتن
- ترک در بتن ناشی از انبساط و انقباض حرارتی و رطوبتی
زمانی که نرخ تبخیر رطوبت از سطح بتن تازه که حالت خمیری شکل دارد، سریع تر از جایگزینی آن باشد؛ سطح بتن با توجه به مقاومت بتن لایه زیرین که در حال خشک شدن است، جمع می شود و با زیاد شدن تنش کششی در بتن پلاستیک، ترک هایی کم عمق ایجاد می شوند.
همچنین بعد از سفت شدن بتن، زمانی که آب داخل آن تبخیر شود، بتن خشک می شود و جمع شدگی بتن ایجاد می شود. ترک های مویی در بتن یکی دیگر از انواع ترک در بتن هستند که به طور معمول در مرحله گیرش و یا بعد از آن ظاهر می شوند، این نوع ترک ها ظاهری هستند و ایجاد شدنشان مشکل آفرین نیست.
زمانی که تغییر دمای زیادی اتفاق می افتد، بتن منبسط و منقبض می شود و اگر فضایی برای انبساط و انقباض نداشته باشد، ترک می خورد و ما شاهد ترک های انقباضی بتن خواهیم بود. همچنین اگر عمل آوری و کیورینگ بتن به درستی انجام نشود و بتن به طور ناگهانی رطوبت از دست بدهد و آب کافی نداشته باشد، سطح آن ترک بر می دارد.
2- ترک های سازه ای بتن
ترک های سازه ای بالعکس ترک های غیر سازه ای مقاومت سازه را تهدید می کند و ایجاد شدن این ترک ها در بتن، حاکی از ایراد در طراحی و یا اجرای آن است. در ادامه به بررسی ترک های سازه ای بتن خواهیم پرداخت:
- ترک بتن ناشی از بارگذاری بیش از حد
- ترک بتن ناشی از نشست تکیه گاه یا قالب
- ترک بتن در محل آرماتورها
- ترک ناشی از خطاهای اجرایی
زمانی که سازه وزنی بیش از آن که در توانش هست را تحمل می کند، در بتن ترک هایی عمیق و پهن ایجاد می شود. در سقف های بتنی اگر قالب بندی سقف به درستی نشود و شمع ها زیر سقف نشست کنند، سقف نشست می کند و ترک بر می دارد. این نوع از انواع ترک در بتن به طور معمول در وسط دهانه یا نزدیک به تکیه گاه دیده می شوند.
در بسیاری موارد نیز آب از ترک های سطحی نفوذ می کند و به میلگرد می رسد و باعث زنگ زدگی آن می شود. در این حالت حجم آرماتورها زیاد می شود و بتن اطرافش فشار وارد می کند و باعث ترک خوردن آن می شود. به همین دلیل است که بعضی از ترک های غیر سازه ای اگر ترمیم نشوند، می توانند در آینده باعث بروز مشکلات دیگر و ترک های عمیق تر شوند.
و در نهایت بسیاری از خطاهای اجرایی مثل زمانی که ویبره بتن اصولی انجام نمی شود، بتن ریزی لایه دوم به تاخیر می افتد و غیره، بتن لایه لایه می شود و ترک می خورد.
علت ترک در بتن
انواع ترک در بتن را شناختیم و حالا نوبت به آن می رسد که با علت ترک خوردن بتن آشنا شویم. در ادامه لیستی از مهمترین دلایلی که باعث ترک خوردن بتن می شوند را خواهیم داشت:
- استاندارد نبودن نسبت آب به سیمان در بتن
- عمل آوری و کیورینگ بتن غیر استاندارد
- عدم رعایت کاور بتن
- کیفیت پایین بتن
- اضافه بار اعمال شده بر بتن
- نفوذ نمک، سولفات و مواد خورنده در بتن
- اصولی نبودن طراحی سازه و اجرای غیراصولی
- محاسبه اشتباه در فاصله گذاری میلگردهای فولادی در سازه
طبق گزارش های مهندسی حدود 45% از انواع ترک در بتن مشاهده شده در سازه های بتنی به دلیل عمل آوری نامناسب بتن و نسبت نامناسب آب به سیمان به وجود می آیند. بعضی از پیمانکاران اسکلت بتنی در زمان بتن ریزی به جای آنکه از روان کننده بتن برای روان شدن آن، استفاده کنند، به طرح اختلاط بتن آب اضافه می کنند و همین موضوع باعث کاهش مقاومت نهایی و در نهایت جمع شدگی و ایجاد ترک بتن فونداسیون، سقف و دیگر بخش های سازه بتنی که در آن بتن به کار رفته است، می شود.
اگر متریال به کار رفته در بتن از کیفیت بالایی برخوردار نباشد، دانه بندی شن و ماسه آن نامناسب باشد و عمل آوری بتن به موقع و اصولی انجام نشود، بتن ترک خواهد خورد. آبدهی بتن باید بعد از گیرش اولیه بتن که به طور معمول 2 ساعت بعد از بتن ریزی اتفاق می افتد، با فشار آب مناسب انجام شود. به طور مثال آب دادن بتن بعد از بتن ریزی در هوای گرم و با دمای بالا را نمی توان به روز بعد از بتن ریزی موکول کرد و باید از 2 ساعت بعد از آن شروع شود.
همچنین در شرایط آب و هوایی گرم، دمای بتن در هنگام گیرش نباید، بیش از 32 درجه سانتی گراد باشد، چرا که در این صورت احتمال به وجود آمدن ترک های سطحی در سازه بتنی بالا می رود.
در بسیاری از موارد طراحی اشتباه و در نظر نگرفتن بار دلیل اصلی ترک های ساختاری بتن در سازه می باشد. همچنین تاخیر در بتن ریزی لایه های مختلف، ویبره نکردن بتن، راه رفتن برای روی بتن قبل از گیرش بتن، قرار دادن تجهیزات سنگین بر روی آن، باعث ایجاد انواع ترک در بتن می شود. کاور نبودن بتن نیز یکی دیگر از علت های ترک خوردن بتن می باشد. در نتیجه برای پیشگیری از ترک خوردن سازه بتنی، توجه دقیق به طراحی، اجرا و نگهداری اولیه بتن ضروری است.
جلوگیری از انواع ترک بتن
جلوگیری از انواع ترک در بتن، نیازمند رعایت اصول ساده ای است که اگر در زمان تهیه متریال و بتن ریزی به آن توجه نشود، می تواند خسارت های زیادی را به سازه وارد کند. انواع ترک در بتن بعد از بتن ریزی از معضلات پر هزینه و گاهی جبران ناپذیر در پروژه های ساختمانی است و اگر بتن ریزی با رعایت اصول فنی و طبق آیین نامه انجام شود، می تواند جلوی خسارت های احتمالی را بگیرد و همچنین هزینه های نگهداری و ترمیم را کم کند. در ادامه مهمترین روش های جلوگیری از انواع ترک در بتن را مورد بررسی قرار خواهیم داد:
- استفاده از مصالح با کیفیت
- رعایت نسبت آب به سیمان (W/C)
- عمل آوری اصولی بتن (کیورینگ بتن)
- پوشاندن سطح بتن تازه
- ویبره صحیح بتن
- طراحی و اجرای اصولی
استفاده نکردن از مصالح با کیفیت را می توان به عنوان ابتدایی ترین علت ترک بتن در نظر گرفت و برای جلوگیری از انواع ترک در بتن در وهله اول باید از مصالح با کیفیت، مطابق با استاندارد ملی ایران استفاده نمود. به عنوان مثال طبق آیین نامه ملی ساختمان ایران (مبحث نهم – مصالح و فرآورده های ساختمانی)، مقاومت فشاری سیمان تیپ 1 نباید کمتر از 280 کیلوگرم بر سانتی متر مربع در 28 روز باشد.
همچنین دانه شن و ماسه باید مطابق با آیین نامه بتن ایران (آبا) انجام شود و فاقد خاک رس، مواد آلی یا املاح اضافی باشد. چرا که این ناخالصی ها می توانند باعث کاهش پیوستگی بین ذرات بتن شوند.
عدم رعایت نسبت آب به سیمان یکی دیگر از دلایل انواع ترک در بتن می باشد که با رعایت استاندارد این نسبت طبق آیین نامه بتن ایران (آبا) 0.4 تا 0.5 در نظر گرفته می شود، افت مقاومت بتن و جمع شدگی آن را کاهش داد. به عنوان مثال با افزایش W/C از 0.5 به 0.7 می تواند، مقاومت فشاری بتن را تا 30% کاهش دهد و تا حد قابل قبولی مانع از به وجود آمدن ترک های سطحی شد.
کیورینگ و نگهداری از بتن طبق آیین نامه بتن ایران (آبا) حداقل به مدت 7 روز (در هوای معتدل) با مرطوب نگه داشتن سطح آن یا استفاده از مواد کیورینگ، می تواند ترک های حرارتی یا سطحی را تا 50% کاهش دهد. طبق ACI 308، در دمای بالاتر از 30 درجه سانتی گراد عمل آوری باید بلافاصله بعد از گیرش اولیه (به طور معمول 2 ساعت بعد از بتن ریزی) آغاز شود تا از تبخیر سریع آب جلوگیری شود. پوشاندن سطح بتن پس از بتن ریزی نیز یکی دیگر از روش هایی است که باعث جلوگیری از ترک خوردن بتن می شود.
ویبره غیر اصولی بتن یکی دیگر از دلایل ترک خوردن بتن است و فقط با ویبره بتن به صورت اصولی می توان جلوی کم شدن مقاومت بتن را گرفت. به طوری که هر لایه بتن باید طبق آیین نامه بتن ایران (آبا) بلافاصله بعد از ریختن با ویبراتور بتن با فرکانس 6000 تا 12000 لرزش در دقیقه (vpm) ویبره شود. عدم ویبره کردن مناسب و اصولی بتن، می تواند تا 20% از مقاومت نهایی بتن بکاهد و منجر به حفره زایی، ضعف پیوستگی و ترک های عمقی شود.
در نهایت باید گفت در طراحی سازه بتنی باید بارهای مرده و زنده به دقت محاسبه شوند و در طراحی لحاظ شوند. به عنوان مثال بار زنده یک سقف در ساختمان مسکونی طبق مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ایران (بارهای وارد بر ساختمان) حدود 2 کیلو نیوتون بر متر مربع در نظر گرفته می شود. اجرای اشتباه، درز سرد، تاخیر در بتن ریزی بین لایه ها و جاگذاری نامناسب آرماتورها می تواند باعث به وجود آمدن ترک های ساختاری بتن سقف شود.
ترمیم ترک بتن
ترمیم ترک بتن باید با توجه به نوع ترک و زیر نظر مهندس ناظر سازه انجام شود، چرا که اقدام به ترمیم ترک بتن بدون آنالیز و تحلیل و همچنین تشخیص نوع ترک، آسیب جدی تری را به سازه وارد خواهد کرد. در ادامه به بررسی روش های ترمیم ترک بتن خواهیم پرداخت:
- استفاده از گروت ترمیم بتن
- تزریق رزین اپوکسی
- دوختن ترک بتن
- آب بندی ترک بتن با پلی یورتان
- استفاده از الیاف FRP
ترمیم بتن با گروت یکی از روش های مرسوم برای ترمیم ترک های سطحی و کم عمق می باشد، اما برای ترک های عمیق مناسب نیست. در ترک های باریک و عمیق سازه ای که فعال نیستند، رزین اپوکسی با خاصیت چسبندگی بالا و مقاومت مکانیکی قابل قبولی که دارد، گزینه مناسبی برای ترمیم ترک بتن می باشد البته به شرطی که سطح کاملا خشک و بدون رطوبت باشد. در ترک هایی با عرض زیاد و با عمق کم روش بخیه زدن یا دوخت ترک بتن در کنار تزریق رزین عملکرد مناسبی دارد.
آب بندی و ترمیم ترک هایی از بتن که منجر به نشت آب یا رطوبت می شوند را می توان با رزین پلی یورتان که خاصیت الاستیسیته بالایی دارد و در تماس با آب منبسط می شود و درز را پر می کند، انجام داد. همچنین برای ترک هایی که ضعف سازه ای دارند، می توان از الیاف FRP که مقاومت کششی بالایی دارد، استفاده نمود. استفاده از الیاف FRP هر چند هزینه بر است، اما در پروژه هایی با ترک های سازه ای عملکرد بسیار بالایی دارد.
کلام آخر
در این مقاله کمانش با انواع ترک در بتن آشنا شدیم و دلایل ترک خوردن بتن که شامل استاندارد نبودن نسبت آب به سیمان، کیورینگ و عمل آوری بتن به صورت غیر اصولی، عدم رعایت کاور بتن و پایین بودن کیفیت مصالح می شود را بررسی کردیم. در ادامه راهکارهایی فنی برای ترمیم ترک بتن و همچنین روش هایی برای جلوگیری از ترک بتن ارائه دادیم.
سوالات متداول ترک بتن
علت ترک خوردن بتن سقف بعد از بتن ریزی چیست؟
تبخیر سریع آب از سطح بتن، عمل آوری نامناسب بتن، تغییرات ناگهانی دما، نشست قالب یا تغییر شکل تیرها، بارگذاری زودهنگام روی سقف تازه، عدم وجود درز کنترل در سقف های بزرگ از مهمترین علت های ترک خوردن بتن سقف بعد از بتن ریزی است.
مقدار مجاز ترک بتن به چه اندازه است؟
مقدار مجاز ترک در سازه بتنی بسته به شرایط محیطی و نحوه بارگذاری متفاوت است. طبق استانداردهای معتبر ACI 224R و BS EN 1992 عرض ترک نباید از 0.3 میلی متر بیشتر شود. در محیط های مرطوب یا سازه های در حال خوردگی، این مقدار باید کمتر از 0.2 میلی متر باشد. ترک های سطحی مویی معمولا مشکلی ایجاد نمی کنند اما ترک های عمیق و گسترده معمولا نشانه ضعف در طراحی یا عمل آوری بتن است که نیاز به بررسی مهندسی سازه دارند.
