دلایل ترک خوردگی بتن
بتن، مانند دیگر مصالح ساختمانی با تغییرات موجود در رطوبت و درجه حرات، انقباض و انبساط می‌یابد و با توجه به بار وارده و شرایط نگهداری، تغییر شکل می‌دهد. زمانی که تمهیداتی برای این حرکات در طراحی و اجرا فراهم نشود، آنگاه ترکها ایجاد می‌شود .انواع ترک خوردگی بتن را می توان به دو دسته ترک های سازه ای و ترک های غیر سازه ای تقسیم کرد.
ترک های سازه ای در بتن
ترک سازه ای نشان می دهد که عضوهای تحت تاثیر بار قادر به تحمل بار نمی باشند. ترکهای سازهای بسیار مهم بوده و بعضاً موجب تخریب های اساسی و آسیب‌های جانی نیز می‌شوند. در مواردی که ترک سازهای به وجود آید، عضو ترک خورده باید یا تخریب و از نو بازسازی شود یا در محل ترک به روش خاص دوخته شود.
ترک خوردگی خمشی بتن
زمانی که مقاومت خمشی مقطع بتن پایین باشد، تحت خمش تار کششی بیشترین عرض را داشته و به سمت تارهای دیگر همگرا می شود و ترک خمشی به تنهایی یا گروهی ترک خوردگی بتن اتفاق می‌افتد. این نوع ترک در سلامت سازه تاثیر گذاشته و باید بررسی شود.
ترک خوردگی برشی بتن
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، ترک خوردگی بتن رخ می‌دهد و تاثیر زیادی در سلامتی سازه دارد.
ترک خوردگی پیچشی بتن
در مقطع با مقاومت پیچشی پایین زمانی که عرض یکنواختی دارد، ترک خوردگی بتن در فرم مارپیچ و به تنهایی رخ می‌دهد.
ترک خوردگی کششی بتن
ترک خوردگی بتن به دلیل نبود آرماتوربندی کافی در مقطع تحت کشش و پایین بودن کیفیت بتن اتفاق می‌افتد.
ترک خوردگی ستون بتنی
ترکهای بتن به صورت افقی به دلیل خوردگی آرماتورها و عدم طراحی مقطع ستون برای خمش اتفاق می‌افتد. ترکهای اریب به دلیل درنظر نگرفتن نیروهای جانبی و پایین بودن مقاومت در تحمل بار محوری بوجود می‌آیند.
ترک های غیر سازه ای در بتن
در مقابل ترک های غیر سازه ای دارای عرض و عمق ناچیز می باشند و تاثیر مهمی در تخریب سازه ندارند ، وجود ترک های غیرسازه ای در بتن در بیشتر مواقع آسیب های سنگینی در پی نخواهد داشت .
ترک خوردگی بتن در سه مرحله اتفاق می افتد:
- ترک بتن در مرحله خمیری
بلافاصله بعد از بتن ریزی یعنی مرحله خمیری که بتن هنوز شکل نگرفته است.
از جمله عوامل این ترک خوردگی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- جمع شدگی خمیری
- نشست خمیری
۲.ترک بتن در مرحله گیرایی
مرحله گیرایی بتن که از ۴ تا ۴۸ ساعت پس از بتن ریزی می باشد.
از جمله عوامل این ترک خوردگی میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
- محدودیت تغییر شکل های حرارتی کوتاه مدت
- جمع شدگی ناشی از خشک شدن زود هنگام
- نشست غیر متوازن تکیه گاه ها
- وزش باد
۳.ترک بتن در مرحله سخت شده
مرحله سخت شده که بازه زمانی آن بعد از ۷ روز اول می باشد.
از جمله عوامل این ترک خوردگی میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
- بارگذاری بیش از حد
- اجرای نامناسب
- حمله سولفات ها به بتن
- جمع شدگی ناشی از خشک شدن در دراز مدت
انواع ترک های غیر سازهای
ترک خوردگی بتن و الگوی آنها می‌تواند مشخصات متفاوت آنهارا ارائه دهد. انواع مختلف ترک ها در زمان های مختلفی از عمر بتن ظاهر می‌شوند و شکل و الگوی این ترک ها و به خصوص زمان اولین پیدایش در تشخیص علت بروز آن ها اهمیت بالایی دارد. اولین ترک هایی که در بتن رخ می دهد ترک های ناشی از جمعشدگی پلاستیک و نیز ترک های ناشی از نشست خمیری بتن است که معمولاً بعد از چند ساعت از زمان ریختن و جا دادن بتن، ظاهرمی‌شوند.
ترک خوردگی ناشی از جابجایی میلگردها – در دقایق اولیه
از عوامل شایع ترک خوردگی بتن در دقایق اولیه ، فشار مضاعفی است که به میلگردها در هنگام بتن ریزی وارد می شود. با ریخته شدن بتن روی میلگردها ، میلگردها حالت کششی پیدا کرده و بعد از مدتی به جای خود باز می گردند. این اتفاق سبب ترک های مویی در سطح بتن می شود. برای جلوگیری از این ترک ها باید بتن را به آرامی روی میلگردها ریخت.
ترک های ناشی از نشست خمیری بتن – در سه ساعت ابتدایی
نوع دیگری از ترک خوردگی بتن ناشی از حرکت ذرات سنگدانه به سمت پایین و بالا آمدن ذرات سیمان به بالا و جایگزین شدن آن با سنگدانه‌ها در سطح است. حرکت رو به بالای آب می‌تواند باعث ترک‌خوردگی ناشی از نشست خمیری بتن شود.
ته نشینی و حرکت مواد با وزن مخصوص بیشتر به سمت پایین با قید شبکه میلگردها و یا قالب ها ممانعت می‌گردد. بتن خمیری می‌تواند با تشکیل قوس هایی روی هر میلگرد سطح را با کشش همراه کند. ترک هایی می‌تواند در ارتباط با فضاهای خالی و حفره‌های زیر میلگرد نیز تشکیل شود. هنگامی که میلگردها با فاصله کمی نسبت بهم قرار می‌گیرند، کل بتن روی آنها به صورت قوس در‌آمده و بتن زیر نشست می‌کند. این حالت می‌تواند سبب ایجاد جدایی و گسستگی زیر میلگردها گردد.
الگوی این ترک‌خوردگی معمولاً بستگی به مانعی که در برابر حرکت رو به پایین و ته نشست مواد ایجاد می‌شود، دارد. معمولترین قید و مانع توسط لایه‌های فوقانی شبکه میلگردها در دالها ایجاد می‌شود. ترکهای ایجاد شده و گسترش یافته در سطوح فوقانی ظاهر شده و معمولاً در امتداد میلگردها ادامه می‌یابند و گاه تشکیل خطوط موازی با هم در راستای میلگردها می‌دهند. البته گاهی ترک های کوچکی نیز در جهت مخالف بوجود می‌آید. ترکهای ناشی از نشست خمیری معمولاً از سطح بتن تا میلگردها ادامه دارند و معمولاً حدود ۱ میلیمتر عرض دارند .
برای جلوگیری از این ترک خوردگی بتن در حالت خمیری ، استفاده از دوده سیلیسی برای چسبندگی بیشتر مخلوط و نیز طرح مناسب دانه‌بندی، اختلاط و تراکم مجدد بتن، بعد از جایگذاری آن و قبل از گیرش نهایی بتن متداول است.
ترک های ناشی از جمعشدگی پلاستیک- در ۶ ساعت ابتدایی
در هنگام بتن ریزی ، بتن خاصیت خمیری داشته و آب در آن به راحتی حرکت می‌کند. مواد سنگین تمایل به ته‌نشینی دارند و لذا آب بیشتری نسبت به حالت یکنواخت بر روی مخلوط باقی می‌ماند. در دمای هوای بالا و بخصوص هنگام وزش باد، تبخیر شدیدی از سطح بتن صورت می‌گیرد. بر اثر این تبخیر لایه سطحی خشک شده و حجم آن کمتر می‌شود. این تغییر حجم در لایه سطحی باعث ایجاد تنش‌های کششی و گسترش آن در لایه سطحی شده باعث ترک خوردگی بتن می‌گردد.
این نوع ترک ها بین ۱ تا ۲ میلیمتر عرض و ۳۰۰ تا ۵۰۰ میلیمتر طول و ۲ تا ۵۰ میلیمتر عمق دارند. معمولاً الگوی شکل گیری آنها تصادفی است ولی گاهی ممکن است جهت آنها در جهتی که بتن پرداخت شده است، تغییر کند.
ترک خوردگی بتن به علت انقباض گرمایی – سه هفته ابتدایی
عمل هیدراتاسیون بین آب و سیمان یک واکنش گرما‌زا می‌باشد. میزان حرارت تولید شده بستگی به نوع سیمان ، شرایط محیطی شکل هندسی اعضا و ابعاد آن و نوع قالب ها دارد. دمای بالای محیط، سرعت واکنش را افزایش می‌دهد. دال ها که دارای سطح تماس زیادی با محیط هستند تبادل گرمایی بیشتری نسبت به عضوهای کوچکتر دارند. اجزایی که دارای ابعاد بزرگتری هستند گرمای بیشتری نسبت به مقاطع کوچکتر در آنها حبس می‌گردد.قالب های چوبی در هنگام تبادل گرمایی با محیط، عایق‌بندی حرارتی بیشتری نسبت به قالب های فولادی دارند.
بتن بر اثر هیدراتاسیون گرم شده و شروع به انبساط می‌کند. هرگونه مقاومت در برابر این انبساط تنش‌های فشاری تولید می‌شود. بعد از رسیدن به دمای بیشینه، بتن شروع به سرد شدن کرده و حجم آن کاهش می‌یابد. مقاومت در برابر این جمعشدگی باعث ایجاد تنش‌های کششی می‌شود. در این مرحله که معمولاً چند روز بعد از ریختن بتن آغاز می‌شود، بتن مقاومت کمی داشته و هنوز آمادگی تحمل تنش های کششی را ندارد و احتمال ترک خوردگی بتن در اثر جمعشدگی وجود دارد.
ترک های ناشی از جمعشدگی بر اثر خشک شدن- در دراز مدت
معمولاً مقدار آب موجود در مخلوط بتن، بیشتر از آنچه که برای عمل هیدراتاسیون لازم است، می‌باشد. اگر بتن در شرایطی قرار گیرد که رطوبت نسبی محیط کم باشد، رطوبت بتن از طریق سطح کاهش می‌یابد.
از دست رفتن رطوبت موجب کاهش حجم شده که به انقباض ناشی از خشک شدن تعبیر می‌گردد. اگر عمل انقباض و جمع شدن با قید خارجی یا داخلی روبرو شود، تنش های کششی ایجاد شده، باعث ترک خوردگی بتن خواهد شد. اجزای نازک و دارای سطوح بزرگ، مانند دالها مستعد این نوع ترک‌خوردگی هستند. زمان پیدایش این ترک خوردگی بتن بستگی به میزان خشک‌شدن آن دارد. ولی معمولاً چندین ماه پس از ریختن بتن به وقوع می‌پیوندد و این ترک خوردگی در سطح بتن ظاهر می‌شود، زیرا خشک شدن از لایه سطحی صورت می‌گیرد.
خشک شدن لایه سطحی و کاهش حجم آن و مقاومت در برابر تغییر حجم توسط لایه‌های زیرین باعث ترک خوردگی بتن در لایه سطحی در دال ها با سطوح بزرگ می‌شود. معمولاً در گوشه دال ها اولین ترک ها ظاهر می‌شود، زیرا از ۳ طرف خشک شدن صورت میِ‌گیرد. الگوی مشخصی از ترک های ناشی از جمعشدگی بر اثر خشک شدن وجود ندارد. عرض این ترکها نیز بستگی به میزان خشک شدن بتن، هندسه عضو و فاصله بین قیدهای خارجی می باشد. برای مثال، در دال هایی که بر روی زمین قرار می‌گیرند و یک بعد آن از بعد دیگر بزرگتر است، ترک ها در قسمت میانی و به موازات بعد کوچکتر شکل می‌گیرند و ترک هایی نیز به طور مورب در گوشه‌ها ایجاد می‌شود. همچنین در دال های یک طرفه یا دو طرفه نیز این وضعیت ایجاد می‌شود. ترک هایی در گوشه قسمت‌های خالی دال که مثلاً برای پله‌ها در نظر گرفته شده نیز به وجود می‌آیند.