ترک های سطحی بتن SSG
مقدمه
بتن به عنوان پرکاربردترین مصالح سازهای، همواره تحت تأثیر تغییرات حجمی ناشی از نوسانات رطوبت، دما، بارگذاری و شرایط تکیهگاهی قرار دارد. این تغییر شکلهای ذاتی، در صورت عدم پیشبینی تمهیدات مهندسی در مراحل طراحی طرح اختلاط، اجرا و عملآوری، منجر به بروز انواع ترکهای سطحی و عمقی در سازه میشوند. اگرچه دستیابی به بتنی کاملاً بدون ترک از نظر ماهیت فیزیکی این متریال تقریباً غیرممکن است، اما شناخت دقیق پاتولوژی ترکها (از جمعشدگی خمیری تا خرابیهای ناشی از چرخههای ذوب و یخبندان) امکان کنترل عرض ترک و حفظ دوام و یکپارچگی سازه را فراهم میکند. در این مقاله، به بررسی تخصصی انواع ترکهای بتن، علل ایجاد و الزامات آییننامهای جهت پیشگیری و به حداقل رساندن آنها میپردازیم.
انواع ترکهای بتنی
بتن، مانند هر مصالح ساختمانی دیگری، در اثر تغییرات رطوبت و دما دچار انقباض و انبساط میشود و تحت تأثیر بارگذاری و شرایط تکیهگاهی نیز تغییر شکل میدهد. اگر در طراحی و اجرا تمهیدات لازم برای این تغییر شکلها و عوامل در نظر گرفته نشود، ترک ایجاد خواهد شد. برخی از انواع رایج ترکها عبارتاند از:
- ترکهای حاصل از جمعشدگی خمیری
- ترکهای ناشی از درزگذاری نادرست
- ترکهای ناشی از عوامل نگهدارنده خارجی پیوسته (قید هایی که از حرکت بتن جلوگیری میکنند) – مثال: دیوار درجا که در لبه پایینی روی فونداسیون مقید شده است.
- ترکهای ناشی از نبود درزهای جداکننده
- ترکهای Dشکل ناشی از چرخههای یخ زدن و آب شدن
- ترکهای مویی
- ترکهای ناشی از نشست زمین
بیشتر ترکهایی که به طور تصادفی در سنین اولیه بتن ظاهر میشوند، در اغلب مواقع از نظر ظاهری نامطلوب هستند، اما به ندرت بر یکپارچگی سازهای یا عمر مفید بتن اثر میگذارند.
ترکهای Dدر اثر تخریب سنگدانههای متخلخل به علت قرارگیری در معرض چرخههای یخ زدن و آب شدن ایجاد میشوند.
این ترکها معمولاً در نزدیکی درزها در بخش زیرین دالهای بیرونی آغاز شده و در سنین بالاتر نمایان میگردند. در این نوع خرابی، رطوبت از محل درزهای دالهای کف به داخل بتن نفوذ می کند و در صورتی که از سنگدانههای درشتی که جذب آب بالایی دارند در بتن استفاده شده باشد آب داخل سنگدانهها یخ میزند و منبسط میشود. این انبساط باعث ترک خوردن سنگدانه و سپس خمیر سیمان اطراف آن میشود. با تکرار چرخههای یخزدن و آب شدن، ترکهایی هلالی شکل در نواحی درزها بهتدریج گسترش پیدا میکنند. ترکهای ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه که منجر به آسیبهای سازهای بلندمدت میشوند. واکنش قلیایی سیلیسی به دلیل واکنش قلیاییهای سیمان و سنگدانههای واکنش زا در حضور رطوبت انجام و محصول واکنش دچار انبساط داخل بتن میشود و به تبع آن، بتن ترک میخورد.
طبقهبندی انواع ترکهای بتن و عوامل ایجاد آنها
| نوع ترک بتن | عامل اصلی ایجاد | زمان و محل بروز شایع |
|---|---|---|
| جمعشدگی خمیری | تبخیر و از دست دادن سریع رطوبت بتن تازه | سنین اولیه / سطح بتن |
| ترکهای ناشی از درزگذاری و قیدها | نبود درزهای جداکننده یا قیدهای خارجی (مانند اتصال صلب دیوار به پی) | اطراف اتصالات و لبههای مقید شده |
| ترکهای D شکل | چرخههای یخزدن و آبشدن سنگدانههای متخلخل با جذب آب بالا | سنین بالاتر / بخش زیرین دالها و نزدیک درزها |
| ترکهای واکنش قلیایی سنگدانه | انبساط محصول واکنش سیلیکا و قلیاییهای سیمان در حضور رطوبت | درازمدت / داخل بافت بتن |
| ترکهای نشست | آمادهسازی نامناسب بستر و تراکم ناکافی زیرسازی | پس از بارگذاری / روی دال و فونداسیون |
چرا سطـوح بتـنی ترک میخورد؟
بیشتر ترکهای بتن به علت نقص در طراحی یا اجرای نادرست به وجود میآیند. برخــی از علل متداول عبارتاند از:
- حذف درزهای جداکننده و انقباضی و یا اجرای نادرست آنها؛
- آمادهسازی نامناسب بستر یا زیرسازی؛
- استفاده از بتن با اسلامپ بالا یا افزودن بیشازحد آب در محل اجـرا؛
- پرداخت نامناسب سطح؛
- از دست دادن سریع رطوبت بتن تازه در شرایط خشک؛
- عملآوری ناکافی یا عدم عملآوری.
چگونه میتوان از ترک خوردن بتن جلوگیری کرد یا آن را کاهـــش داد؟
تمام بتنها تمایل به ترک خوردن دارند و تولید بتن کاملاً بدون ترک امکانپذیر نیست. با این حال، اگر اصول پایه در عملیات بتنریزی رعایت شود، ترکها قابل کنترل و کاهش خواهند بود:
- بستر و قالب: تمامی خاک سطحی و نقاط سست باید برداشته شوند. خاک زیر دال باید از جنس خاک متراکم یا مصالح دانهای بوده و بهخوبی توسط غلتک، ویبره یا کوبیدن متراکم شود. دال و بستر باید دارای شیب مناسب برای زهکشی صحیح باشد. در زمستان، پیش از بتنریزی، برف و یخ باید برداشته شوند و هرگز نباید بتن روی بستر یخزده ریخته شود. بستر صاف، یکنواخت و متراکم به جلوگیری از ترک خوردگی کمک میکند. قالببندی باید بهگونهای ساخته و مهاربندی شود که در برابر فشار بتن مقاوم و بدون جابهجایی باشد. استفاده از ورقهای عایـــق رطوبت مستقیماً زیر دال بتنی، موجب افزایش آب انداختگی و در نتیجه افزایش قابل توجه احتمال ترکخوردگی، بهویژه در بتنهای با اسلامپ بالا، میشود. زمانی که نیاز است تا بتنریزی مستقیماً روی غشاء پلیاتیلنی عایق رطوبت (CIP29) انجام شود، باید این عملیات با دقت ویژهای انجام شود و عملیات پرداخت پس از زدودن کامل آبانداختگی از سطح صورت گیرد. در شرایط خشک، پیش از بتنریزی، بستر، قالببندی و میلگردها باید کمی مرطوب شوند، اما نباید آب ایستاده روی سطح باقی بماند.
- بتن: تا حد امکان، از بتنی با اسلامپ متوسط (حداکثر ۱۲۵) استفاده شود. اسلامپ بالاتر تنها زمانی مجاز است که طرح اختلاط برای دستیابی به مقاومت مورد نیاز بدون آب انداختگی یا جداشدگی طراحی شده باشد. این موضوع معمولاً با استفاده از افزودنیهای کاهنده آب حاصل میشود. برای دالهای خارجی در معرض یخبندان، استفاده از بتنهای هوازایی شده الزامی است (فایل CIP2 را مشاهده کنید) طرح اختلاط بتن میتواند بهگونهای طراحی شود که جمعشدگی کاهش یافته و احتمال ترکخوردگی به حداقل برسد.
- پرداخت سطح: شمشهکشی اولیه باید بلافاصله با تخته ماله دسته بلند دنبال شود. به هیچ عنوان عملیات پرداخت ثانویه (ماله کشی نهایی) را هنگامی که آب روی سطح وجود دارد یا قبل از به اتمام رسیدن فـرآیند آب انداختگی بتن انجام ندهید. از پرداخت بیش از حد سطح خودداری کنید. برای ایجاد اصطکاک بهتر در سطوح خارجی، از پرداخت با روش برسکشی استفاده کنید. هنگامی که شرایط محیطی موجب افزایش نرخ تبخیر میشوند، برای جلوگیری از خشکشدن سریع و ایجاد ترکهای حاصل از جمعشدگی خمیری، از بادشکنها، مهپاشها و پوشاندن بتن با گونی خیس یا ورق پلیاتیلن بین مراحل پرداخت استفاده نمایید.
- عملآوری: عملآوری مرحلهای حیاتی برای تضمین بتن بادوام و مقــاوم در برابر ترک است. عملآوری را در سریعترین زمان ممکن آغاز کنید. سطح بتن را با مایع عملآوری غشایی اسپری کرده یا با گونی مرطوب پوشانده و حداقل به مدت 3 روز مرطوب نگه دارید. تکرار پاشش مایع عملآوری غشایی در روز بعد توصیه میشود.
- درزها: تغییرات حجمی مورد انتظار ناشی از دما و یا رطوبت باید با تعبیه درزهای انقباضی کنترل شوند که در زمان مناسب با عمقی حدود یک چهارم تا یک سوم ضخامت دال و با فاصلهای معادل 24 تا 36 برابر ضخامت دال برشزده یا شیارزنی شوند. حداکثر فاصله 4.5 متر برای درزهای انقباضی معمولاً توصیه میشود. پنلهای بین درزها باید تا حد امکان مربعی بوده و طول آنها از حدود 1/5 برابر عرض تجاوز نکند. درزهای جدا کننده باید در هر زمان که محدودیت در حرکت افقی یا عمودی محتمل باشد، مانند محل اتصال کفها به دیوارها، ستونها یا فونداسیون در تمام ضخامت دال تعبیه شوند. (برای اطلاعات بیشتر درباره درزها به فایل CIP6 مراجعه کنید.)
- آرماتوربندی: مش فولادی و آرماتور در دالها قادر به جلوگیری از ایجاد ترک نیستند. با این حال، زمانی که در موقعیت صحیح قرار گیرند، میتوانند عرض ترکها را کاهش دهند. تأمین پوشش بتنی کافی (حداقل 50 میلیمتر) برای جلوگیری از تماس نمکها و رطوبت با فولاد، مانع ایجاد ترک در بتن مسلح ناشی از انبساط زنگزدگی آرماتور خواهد شد.
این تمهیدات را برای به حداقل رساندن ترکخوردگی رعایت کنید:
- اعضا را بهگونهای طراحی کنید که توان تحمل تمام بارهای پیشبینیشده را داشته باشند.
- درزهای انقباضی (Contraction Joints) و درزهای جداسازی (Isolation Joints) مناسب اجرا کنید.
- در دالهای روی زمین (Slab on Grade)، بستر یکنواخت، پایدار و بهخوبی متراکمشده آماده کنید.
- بتنریزی و پرداخت را مطابق روشهای توصیهشده و استاندارد انجام دهید.
- از بتن بهدرستی محافظت کرده و عملآوری مناسب انجام دهید.
جمــعبندی
کنترل ترکهای بتن نیازمند یک رویکرد جامع از مرحله طراحی تا پایان عملآوری است. همانطور که بررسی شد، بخش عمدهای از ترکهای سطحی (نظیر جمعشدگی خمیری یا ترکهای ناشی از نشست) مستقیماً به خطاهای اجرایی، افزودن آب مازاد برای روانی بیشتر، پرداخت زودهنگام و بیتوجهی به کیورینگ (عملآوری) در روزهای اولیه بازمیگردد. برای ارتقای کیفیت و دوام پروژههای بتنی، پایبندی به اجرای دقیق درزهای انقباضی و جداسازی، کنترل دقیق اسلامپ در محل کارگاه، و اجرای بیوقفه فرآیند عملآوری الزامی است. با رعایت این پروتکلهای مهندسی، میتوان ضمن مهار تغییرات حجمی بتن، عرض ترکهای احتمالی را در محدوده مجاز آییننامهای نگه داشت و از یکپارچگی سازه در طول عمر مفید آن اطمینان حاصل کرد.
