ترکهای حاصل از جمعشدگی پلاستیک SSG
مقــدمه
ترکخوردگی، یکی از چالشهای رایج و ناخوشایند در اجرای سازههای بتنی است که نوع خاصی از آن در همان ساعات اولیه پس از بتنریزی و پیش از سخت شدن کامل بتن ظاهر میشود. این پدیده که به عنوان ترکهای حاصل از جمعشدگی پلاستیک (خمیری) شناخته میشود، عمدتاً بر روی سطوح افقی باز و در اثر تبخیر سریع رطوبت سطحی رخ میدهد. اگرچه این ترکها غالباً تهدیدی مستقیم برای مقاومت سازهای محسوب نمیشوند، اما از نظر ظاهری نامطلوب بوده و میتوانند با ایجاد مسیرهای نفوذ برای مواد مخرب شیمیایی، دوام درازمدت بتن را به خطر اندازند. شناخت دقیق علل ایجاد، عوامل محیطی تشدیدکننده و راهکارهای پیشگیرانه کارگاهی، کلید مدیریت و به حداقل رساندن این نوع ترکخوردگی است که در ادامه به تفصیل به آنها پرداخته میشود.
ترکهای جمعشدگی خمیری چیست؟
ترکهای جمعشدگی خمیری معمولاً روی سطح بتن تازه و در همان ساعات ابتدایی پس از بتنریزی، زمانی که بتن هنوز در حالت خمیری قرار دارد، ظاهر میشوند. این ترکها بیشتر روی سطوح باز افقی دیده میشوند. معمولاً این ترک ها به شکل موازی با یکدیگر هستند، و فاصلهای در حدود ۳۰ تا ۹۰ سانتیمتر از هم دارند. همچنین این ترکها نسبتاً سطحی هستند و معمولاً به لبههای دال متصل نمیشوند. پدید آمدن این ترکها زمانی محتملتر است که نرخ تبخیر آب از سطح بتن زیاد باشد و سطح بتن قبل از گیرش اولیه خشک شود.
ترکهای حاصل از جمعشدگی خمیری از نظر ظاهری نامطلوب هستند، اما بهندرت مقاومت سازهای کفها و روسازیهای بتنی را کاهش میدهند. با این حال، این ترکها میتوانند مسیر نفوذ مواد مخرب شیمیایی به بتن باشند و بهعنوان نقاط ضعف، منجر به گستر ترکخوردگی در سنین بالاتر به دلیل عوامل دیگر شوند. در صورت انجام تدابیر مناسب قبل و حین بتنریزی و پرداخت، ایجاد این ترکها قابل کاهش است.
ترکهای حاصل از جمعشدگی خمیری باید از سایر ترکهای زودرس یا قبل از سختشدن متمایز شوند. ترکهایی که ناشی از نشست خمیری بتن روی میلگردها، حرکت قالبها، ترکهای حرارتی اولیه یا نشستهای موضعی در تغییر ضخامت مقاطع بتنی هستند، ماهیت متفاوتی دارند.
علت ایجاد این ترکها چیست؟
این ترکها ناشی از دست رفتن سریع آب سطح بتن پیش از گیرش هستند. شرایط زمانی بحــرانی میشـود
که نرخ تبخیر رطوبت سطحی بیشتر از سرعتی باشد که آب انداختگی بتواند جایگزین آن شود. وقتی سطح بتن خشک میشود، در لولههای موئینه بتن هلالی تشکیل میشود که باعث ایجاد نیروی کششی در لایههای سطحی بتن اجرا شده میگردد. اگر سطح بتن شروع به گیرش کند و مقاومت کششی کافی برای مقابله با این نیروها پیدا کرده باشد، ترک ایجاد نمیشود. اما در غیر این صورت، ترکهای حاصل از جمعشدگی خمیری شکل میگیرند.
اگر سطح بتن بسیار سریع خشک شود، ممکن است بتن هنوز در حالت خمیری باقی بماند و ترکها در همان لحظه ایجاد نشوند؛ اما به محض اینکه بتن شروع به سفتشدن کند، ترکهای حاصل از جمعشدگی خمیری بهطور قطع ظاهر میشوند. یکی از راهکارهای کاهش این مشکل استفاده از الیاف سنتتیک در مخلوط بتن است. این الیاف میتوانند در زمانی که بتن هنوز بسیار ضعیف است، در برابر نیروهای کششی مقاومت ایجاد کنند. شرایط محیطی که نرخ تبخیر آب از سطح بتن را افزایش میدهند و احتمال ترک حاصل از جمعشدگی خمیری را بیشتر میکنند شامل موارد زیر میشود:
- سرعت باد بیشتر از ۸ کیلومتر بر ساعت
- رطوبت نسبی پایین
- دمای بالای محیط و یا بتن
- تابش مستقیم آفتاب روی سطح بتن
حتی تغییرات کوچک در هر یک از این عوامل میتواند نرخ تبخیر آب از سطح بتن را بهطور چشمگیری تغییر دهد. دستورالعمل ACI 305R نموداری برای برآورد نرخ تبخیر و مشخصکردن شرایط نیاز به اقدامات احتیاطی ویژه ارائه کرده است. با این حال، این نمودار کامل و بینقص نیست، زیرا عوامل متعددی غیر از نرخ تبخیر نیز بر ایجاد ترک اثرگـذارند.
مخلوطهای بتنی که نرخ آبانداختگی پایین یا مقدار آبانداختگی کمتری دارند، حتی در شرایطی که نرخ تبخیر زیاد نباشد، در معرض ترکهای حاصل از جمعشدگی خمیری قرار میگیرند. عواملی که نرخ یا مقدار آبانداختگی را کاهش میدهند شامل مقدار زیاد مواد سیمانی، مقدار بالای ذرات ریز، ، ایجاد هوای عمدی، دمای بالای بتن و ضخامت کم مقاطع هستند. بتن حاوی دوده سیلیسی نیازمند دقت ویژهای است، زیرا به دلیل آبانداختگی بسیار ناچیز، در حین بتنریزی بهشدت در معرض خشک شدن سطح قرار میگیرد.
با افزایش ارتفاع، سرعت باد افزایش مییابد. در نتیجه با افزایش ارتفاع محل بتن ریزی و طبقات انتظار میرود ترکهای جمعشدگی خمیری افزایش یابد. همچنین در نواحی حومه شهر، به دلیل تعداد کمتر ساختمانهای پیرامونی (به ویژه ساختمانهای بلند، انتظار میرود سرعت باد نسبت به مناطق شهر بیشتر باشد.
هر عاملی که باعث بهتأخیر افتادن زمان گیرش بتن شود، احتمال بروز ترکهای حاصل از جمعشدگی خمیری را افزایش میدهد. تأخیر در گیرش میتواند ناشی از یک یا چند مورد از این عوامل شامل هوای سرد، بستر بتنریزی سرد، نسبت بالای آب به سیمان، سیمان دیرگیر، استفاده از کندگیرکنندهها، برخی کاهندههای آب و مواد مکمل سیمانی باشد.
چگونه این ترکها را به حداقل برسانیم؟
تلاش برای حذف ترکهای حاصل از جمعشدگی خمیری از طریق تغییر در طرح اختلاط بتن به منظور کنترل ویژگیهای آبانداختگی، همیشه مؤثر نیست. برای کاهش احتمال بروز این ترکها، مهم است که پیش از بتنریزی، شرایط جوی مساعد برای ایجاد ترک حاصل از جمعشدگی خمیری شناسایی شوند. در این صورت میتوان اقدامات پیشگیرانه را برای کاهش بروز آنها انجام داد.
- در شرایط نامساعد، بادشکنهای موقت نصب کنید تا سرعت باد بر سطح بتن کاهش یابد و در صورت امکان، از سایهبانها برای کنترل دمای سطح دال استفاده کنید. اگر شرایط بسیار بحرانی است، بتنریزی را به ساعات بعدازظهر یا اوایل شب موکـــول کنید. با این حال، در شــرایط بســـیا گرم، بتنریزی در اوایل صبح میتواند کنترل بهتری بر دمای بتن فراهم کند.
- در دورههای بسیار گرم و خشک، از مهپاشها استفاده کنید تا ذرات ریز آب در جهت وزش باد و بالای سطح بتن پخش شوند. مهپاشی نرخ تبخیر از سطح بتن را کاهش میدهد و باید تا زمانی که مواد عملآوری مناسب روی بتن اعمال شوند، ادامه یابد.
- اگر بتنریزی روی بسترخشک و جاذب در هوای گرم و خشک انجام میشود، بستر باید پیش از بتنریزی مرطوب شود، اما نه به حدی که آب آزاد روی سطح جمع گردد. همچنین قالبها و میلگردها نیز باید مرطوب شوند.
- نیروی انسانی، تجهیزات و مصالح لازم را از قبل آماده کنید تا بتن بتواند بهموقع ریخته و پرداخت شود. اگر تأخیر به وجود آمد، سطح بتن را بین مراحل پرداخت با پوششهای نگهدارنده رطوبت مانند گونی خیس، ورق پلیاتیلن یا کاغذ عایق بپوشانید. میتوان ترک حاصل از جمعشدگی خمیری را با پاشش مواد کاهنده تبخیر روی سطح بتن، بلافاصله پس از شمشهکشی و در صورت نیاز پس از تخته مالی یا مالهکشی نهایی، تا آغاز عملآوری، کنترل کرد.(البته مواد کاهنده تبخیر در ایران رواج ندارد)
- عملآوری بتن را در اسرع وقت آغاز کنید. سطح بتن را با ترکیبات عملآوری غشایی مایع، اسپری کنید یا سطح را با گونی خیس بپوشانید و حداقل به مدت ۳ روز پیوسته مرطوب نگه دارید.
- استفاده از الیاف سنتتیک مطابق با آییننامه ASTMC1116 را در نظر بگیرید تا ترکهای حاص از جمعشدگی خمیری به حداقل برسند.
- زمان گیرش بتن را تسریع کنید و از ایجاد اختلاف زیاد دما بین بتن و هوای محیط جلوگیری نمایید.
اگر ترکهای حاصل از جمعشدگی خمیری پس از ماله کشی ایجاد شوند، میتوان با مالهکشی مجدد (اعمال ضربات ماله رو و اطراف ترک) آنها را از بین برد. با این حال، در چنین شرایطی باید اقدامات پیشگیرانه ذکرشده در بالا بهکار گرفته شوند تا از ترکخوردگیهای بیشتر جلوگیری شود.
برای به حداقل رساندن ترکهای جمعشدگی پلاستیک، این موارد را رعایت کنید:
- در شرایطی که نرخ تبخیر بالاست، بستر و قالبها را مرطوب کنید.
- با استفاده از مهپاشی و ایجاد بادشکن، از تبخیر بیش از حد رطوبت سطح بتن جلوگیری کنید.
- در فاصله بین عملیات پرداخت، سطح بتن را با گونی خیس یا ورقهای پلیاتیلن بپوشانید.
- در هوای گرم از بتن خنکتر استفاده کنید و در هوای سرد از دمای بالای بتن اجتناب کنید.
- بهمحض اتمام عملیات پرداخت سطح، عملآوری را بهدرستی آغاز کنید.
چکلیست عوامل ریسک و اقدامات پیشگیرانه ترکهای جمعشدگی خمیری
ردیف | عامل ریسک (شرایط بحرانی) | علت ریسک | اقدامات پیشگیرانه و کنترلی |
۱ | سرعت باد (> ۸ کیلومتر بر ساعت) | افزایش شدید نرخ تبخیر رطوبت سطحی. | نصب بادشکنهای موقت؛ مهپاشی در جهت وزش باد. |
۲ | هوای گرم و تابش مستقیم آفتاب | افزایش دمای سطح و سرعت تبخیر. | نصب سایهبان؛ موکول کردن بتنریزی به ساعات خنکتر (عصر یا اوایل شب). |
۳ | رطوبت نسبی پایین (هوای خشک) | افزایش تمایل هوا به جذب رطوبت بتن. | استفاده از مهپاش برای افزایش رطوبت هوای بالای بتن. |
۴ | ارتفاع زیاد محل بتنریزی | افزایش سرعت باد با افزایش ارتفاع. | تقویت اقدامات کنترلی (بادشکن و مهپاشی) در طبقات بالاتر. |
۵ | بستر یا قالب خشک و جاذب | مکش آب بتن از زیر و تسریع خشک شدن. | مرطوب کردن بستر، قالبها و میلگردها پیش از بتنریزی (بدون تجمع آب آزاد). |
۶ | مخلوط بتن با آبانداختگی کم | عدم جایگزینی سریع آب تبخیر شده سطحی. | دقت ویژه در محافظت سطحی بلافاصله پس از شمشهکشی؛ استفاده از الیاف سنتتیک. |
۷ | عوامل تأخیر در گیرش بتن | طولانی شدن زمانی که بتن در حالت پلاستیک و ضعیف قرار دارد. | تسریع زمان گیرش؛ جلوگیری از اختلاف دمای زیاد بین بتن و هوا. |
۸ | تأخیر در عملیات پرداخت و عملآوری | قرارگیری طولانیمدت سطح در معرض خشک شدن. | آمادهسازی کامل نیروها و تجهیزات؛ پوشاندن سطح بین مراحل پرداخت؛ آغاز سریع عملآوری نهایی. |
جمـعبندی
ترکهای حاصل از جمعشدگی خمیری، نتیجه مستقیم دسترفتن سریع آب از سطح بتن تازه، پیش از کسب مقاومت کششی کافی است. این پدیده زمانی رخ میدهد که نرخ تبخیر رطوبت سطحی بر سرعت آبانداختگی بتن پیشی بگیرد. اگرچه عوامل متعددی نظیر طرح اختلاط (بهویژه در بتنهای حاوی دوده سیلیسی) و زمان گیرش در بروز این مشکل نقش دارند، اما شرایط محیطی نظیر سرعت باد، دما و رطوبت، محرکهای اصلی محسوب میشوند. برای به حداقل رساندن این ترکها، تکیه صرف بر تغییر طرح اختلاط همیشه مؤثر نیست. راهکار کلید، پیشبینی شرایط بحرانی قبل از شروع عملیات و اتخاذ تدابیر کارگاهی به موقع است. استفاده از مهپاش، بادشکن، مرطوبسازی بستر، برنامهریزی برای پرداخت سریع، استفاده از الیاف سنتتیک و از همه مهمتر، آغاز بلافاصله عملیات عملآوری استاندارد پس از اتمام پرداخت، ضروریترین گامها برای مهار این چالش و تضمین دوام و زیبایی سازه بتنی است.
