امروزه بتن از پرکاربردترین و مقاوم ترین مصالح به شمار می رود که معایب و مزایای زیادی دارد. از رایج ترین نقص های موجود در بتن ترک است که به وجود آمدن آن در طول زمان امری اجنتاب ناپذیر است. مراقبت و نگهداری بتن از مهم ترین مراحل بهره برداری آن است و بخشی از این مراقبت جلوگیری از ایجاد و یا گسترده شدن ترک است. عوامل زیادی در ایجاد ترک بتن نقش دارند مثل مشکلات سازه بتنی در زمان ساخت و طراحی غیراصولی، بتن ریزی غیراستاندارد، عوامل محیطی، چرخه انجماد و ذوب شدن آب، جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن و تبخیر آب. ترک بتن می تواند باعث ایجاد آسیب های دیگر و گسترش آن در بتن شود. برای مثال در صورت عمیق شدن ترک ها کل سازه در معرض آسیب جدی قرار می گیرد چون مواد شیمیایی و خورنده به بتن نفوذ کرده و باعث خوردگی و زنگ زدگی آرماتورها می شوند.
انواع ترک بتن
معیارهای مختلفی برای تقسیم بندی انواع ترک در بتن وجود دارد برای مثال زمان وقوع ترک و نوع ایجاد ترک از معیارهای این دسته بندی است.
رایج ترین انواع ترک بتن عبارتند از:
ترک انقباضی
ترک انقباضی از رایج ترین انواع ترک در مراحل اولیه است. تبخیر و خروج آب باعث خشک شدن خمیر سیمان و در نتیجه باعث جمع شدگی و ایجاد تنش در بتن می شود. این تنش بروز ترک های انقباضی و ظاهر شدن آن را در پی دارد. این جمع شدگی در طول چند هفته تا چند ماه اتفاق می افتد و ترک های ناشی از آن در سطح داخل دال به وجود می آیند و معمولا تا لبه ها ادامه پیدا نمی کنند، سطحی و کم عمق هستند و غیر از ظاهر ناخوشایند آسیب جدی به بتن نمی زنند.
ترک خمیری
سیمان به دلیل مواد تشکیل دهنده خمیر آن، با کم شدن آب دچار انقباض حجمی می شود که به آن انقباض یا جمع شدگی خمیری یا پلاستیکی هم می گویند. اين کاهش حجم در لايه سطحي باعث ايجاد تنش‌هاي كششي و گسترش آن شده و در زمانی كه بتن هنوز حالت خميري و مقاومت خيلي كمي دارد، باعث ترك‌خوردگي مي‌گردد. ترک های ناشی جمع شدگی خمیری معمولا 30 دقیقه تا 6 ساعت بعد از بتن ریزی به صورت موازی و با فواصل 3/0 تا 1 متر از هم به وجود می آیند الگوی شکل گیری آن معمولا تصادفی است. این ترک ها عمیق هستند و تا لبه های آزاد بتن ادامه پیدا نمی کنند. هرچه سرعت تبخیر آب بیشتر باشد جمع شدگی خمیری بیشتر خواهد بود. عواملی مثل دمای هوا و بتن و سرعت باد در سرعت تبخیر آب تاثیر گذارند.
ترک ناشی از کربناته شدن
دی اکسید کربن موجود در هوا با هیدروکسید کلسیم موجود در خمیر سیمان در حال هیدراتاسیون واکنش داده و کربنات کلسیم را تشکیل می دهد. دیگر ترکیبات سیمان هم با کربنات کلسیم واکنش داده و تجزیه می شوند. بعد از کربناته شدن جمع شدگی در بتن اتفاق می افتد. ممکن است این فرآیند در زمان بهره برداری سازه بتن اتفاق بیفتد. جمع شدگی ناشی از کربناسیون در مناطقی که رطوبت متوسطی دارند دیده می شود. عمل کربناته شدن از سطح بتن شروع شده و به داخل آن ادامه می یابد که سرعت آن بسیار پایین است.
ترک های حرارتی
عوامل محیطی از جمله درجه حرارت محیط از عوامل ایجاد ترک های بتنی هستند. بتن ریزی در هوای گرم باعث تبخیر سریع آب و افزایش سرعت آبگیری سیمان و سرعت گیرش آن می شود و در نتیجه عمل هیدراتاسیون به خوبی صورت نگرفته و در لایه رویی مخلوط بتن کاهش حجم ایجاد می شود که باعث ایجاد ترک در بتن است. هم چنین اختلاف دمای بین خارج و داخل مقطع بتن باعث ایجاد تنش های منجر به ترک خوردگی می شود. ترک های حرارتی بین یک روز تا سه هفته اتفاق می افتند.
علل ترک خوردن بتن
علل ترک خوردن بتن بعد از بتن ریزی به عوامل مختلفی بستگی دارد که باید در زمان آماده سازی و بتن ریزی، احتمال آن را به حداقل رساند. در بیشتر موارد می توان ترک را شناسایی و علت ترک را مشخص کرد. به طور کلی ترک خوردگی بتن را می توان به اشتباهات در ساخت و ساز و نظارت و اجرا، مشکلات طراحی، شرایط محیطی (دما و رطوبت)، عمل آوری و نگهداری نامناسب بتن، و کیفیت مواد نسبت داد.
راه های جلوگیری از ترک خوردن بتن
رعایت نکات فنی در بتن ریزی با کیفیت مطلوب در هوای گرم، جلوگیری از افزایش دما و تبخیر آب در اثر گرما و وزش بادهای گرم، طراحی و اجرای صحیح سازه های بتنی، ساخت بتن و عمل آوری کافی و استاندارد آن، کاهش دمای میلگرد در بتن های مسلح، کاهش دمای بتن تازه با سرد کردن آب و سنگ دانه ها، به حداقل رساندن زمان بتن ریزی، استفاده از سایه بان و بادشکن در هوای گرم و مرطوب، پوشاندن سطح بتن بعد از بتن ریزی برای جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب و وزش باد، باز کردن قالب ها به صورت صحیح و بدون ضربه در زمان مشخص، ویبره مناسب، تراکم دوباره بتن و استفاده از دوده‌سيليسي.
ترمیم بتن
بعد از ایجاد شدن ترک در بتن روش های مختلفی برای ترمیم آن وجود دارد که ابتدا نیاز به شناخت ترک و سپس انتخاب روش مناسب است. هر روش ترمیم بسته به شرایط اجرا و بهره برداری، زمان و سرعت اجرا، ابعاد کار، شرایط محیطی، دوام مورد نیاز و مباحث اقتصادی می توانند تاثیرگذار باشند. چند روش رایج ترمیم ترک بتن عبارت اند از:
تزریق رزین اپوکسی
تزریق رزین اپوکسی با فشار، از روش های موثر و پرکاربرد در ترمیم ترک های سازه ای و غیر سازی است که به دو روش تزریق از سطح و تزریق به عمق برای ترمیم بتن های دارای ترک و یا نقاط و درزها و ترکهای آب دار استفاده می شود. تزریق رزین اپوکسی به داخل ترک باعث ایجاد یک پیوند پلیمری بسیار قوی بین دو مقطع شده و ضعف بوجود آمده بدلیل ترک خوردگی را اصلاح می کند. از مزیت های این روش سازه ای بودن ترمیم، سرعت و دقت، مقاومت مکانیکی و شیمیایی بالا است.
دوختن یا بخیه زدن
ترمیم ترک های بتنی با این روش آسان و ماندگار است. در اجرای این روش در طول ترک حفره هایی ایجاد می شود که بطور محکم بسته می شوند و مفتول فلزی مثل بخیه درون این شکاف ها قرار می گیرد. در صورتی که تعداد ترک های ایجاد شده روی سطح بتن زیاد باشد دوختن ترک منجر به سخت شدن سازه و باعث عدم گسترش ترک به سایر نقاط سازه می شود.
ترمیم با افزودن میلگرد
یکی از راه های اصلاح ترک خوردگی بتن، کاشت میلگرد در صفحه ترک ها است. در این روش، سوراخ هایی در صفحه ی ترک ها حفر شده و سپس تمیز می شوند. در نهایت محل ایجاد سوراخ ها با چسب (اپوکسی) پر شده و میلگردها با حرکت پیچشی در آن ها قرار داده می شوند. در این روش معمولا از میلگردهایی با سایز ۱۳ الی ۱۶ استفاده می شود.
تزریق گروت
تزریق گروت یکی از روش های اقتصادی ترمیم ترک در بتن است که سرعت اجرای بالایی دارد و برای ترمیم ترک های غیر فعال در بتن مخصوصا دیوارها استفاده می شود. در این روش حفره هایی در مجاورت ترک تشکیل می شود و گروت که یک ماده پلاستیکی روان است با فشار در آن تزریق می شود. برای ترمیم ترک های غیرفعال در بتن می توان از دوغاب سیمان یا گروت استفاده کرد. اگر عرض ترک ها زیاد باشند از ترکیب گروت با سیمان پرتلند استفاده می شود و اگر ترک ها باریک باشند (۰.۵ میلی متر) از مخلوط گروت با گروهی از مواد شیمیایی برای آب بندی استفاده می شود که مقاومت کمتری نسبت به ترکیب گروت و سیمان ایجاد می کنند.
یونیپلکس، قالب جایگزین یونولیت
