بتن یک ماده معجزه‌گر در صنعت عمرانی و ساختمان‌سازی است که نقش مهمی در استحکام و مقاومت سازه‌ها دارد. هنگام استفاده از بتن باید مولفه‌های گوناگونی را در نظر گرفت و تا حد ممکن فضا را برای محافظت از بتن آماده کرد.
ترک بتن باعث ایجاد شرایطی مثل کاهش ظرفیت باربری، تغییر شکل بتن، کاهش مقاومت لرزه‌ای، کاهش دوام و مقاومت سازه می‌شود. چگونه می توان از ترک ها در بتن اجتناب کرد؟
در این مطلب از سایت سپهر بتن نیلگون یزد به بررسی ترک‌خوردگی در بتن، دلایل ترک در بتن و راهکارهایی برای جلوگیری از آن می‌پردازیم .
ترک خوردگی بتن یا Crack چیست؟
ترک خوردگی بتن یا Crack یعنی بتن بر اثر شکستگی یا شکاف به دو یا چند قسمت تقسیم شود. این ترک‌ها بر روی نمای ظاهری بتن تاثیرگذار هستند و در شرایط بدتر احتمال تغییر ویژگی‌های سازه را افزایش می‌دهند. این حالت معمولا اجتناب‌ناپذیر بوده و حتی باکیفیت‌ترین سازه‌ها هم با گذشت زمان دچار مقدار مجاز ترک بتن می‌شوند.
در پاسخ به این سوال که چکار کنیم بتن ترک نخورد باید گفت که با بررسی اندازه ترک و تشخیص زمان ایجاد آن می‌توان علت ایجاد ترک‌ها را شناسایی و از ایجاد مشکلات احتمالی جلوگیری کرد. در کل عوامل زیادی در ایجاد انواع ترک در بتن موثر هستند که آشنایی با آنها به حفظ مقاومت بتن کمک بزرگی می‌کند.
بیشتر بخوانید: چسب بتن استحکامی چیست؟ بررسی کامل ویژگی‌ها و کاربردها
دلایل ایجاد ترک در بتن چیست؟
ترک خوردگی بتن، یکی از رایج‌ترین مشکلات در سازه‌های بتنی است. این پدیده دلایل متعددی دارد که از جمله می‌توان به عوامل طراحی، اجرایی، شرایط محیطی و کیفیت مصالح اشاره کرد. ترک خوردگی ستون‌ها نیز به عنوان عضوی مهم در سازه، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. دلایل ترک خوردگی ستون‌ها می‌تواند ناشی از بارگذاری بیش از حد، نقص در آرماتوربندی یا مشکلات بتن‌ریزی باشد. مقدار مجاز ترک در بتن، به نوع سازه، اهمیت عضو و استانداردهای طراحی بستگی دارد و تعیین آن بر عهده مهندسین ناظر و طراح است. شناخت دقیق علل ترک‌خوردگی و تعیین مقدار مجاز ترک، گامی مهم در جهت پیشگیری و ترمیم به موقع ترک‌ها و افزایش طول عمر سازه‌های بتنی است.
ترمیم آسیب‌های بتن نیازمند صرف زمان و هزینه زیادی است؛ بنابراین باید بدانیم دلیل ایجاد و علت ترک خوردن بتن چیست تا بتوانیم تا حد ممکن از ایجاد آسیب جلوگیری کنیم. به طور کلی علت ترک در چهار دسته مشکلات نظارتی و اجرایی، اشکال در طراحی، شرایط محیطی و کیفیت بتن دسته‌بندی می‌شود.
تاثیر مشکلات نظارتی و اجرایی در ترک‌خوردگی بتن
فرایند بتن‌ریزی و استفاده از بتن باید توسط متخصصان و افراد ماهر کنترل شود؛ هر گونه اختلال در روند نظارت و اجرای سازه های بتنی می‌تواند مشکلات بزرگی را به بار بیاورد. بزرگ‌ترین اشکالات نظارتی موثر در ترک‌خوردگی بتن شامل بتن‌ریزی در هوای گرم، استفاده از بتن دارای اسلامپ بالا، ویبره نامناسب و دیر شاقول کردن ستون‌های بتنی می‌شود.
رابطه بتن‌ریزی در هوای گرم و ترک در بتن
هوای گرم با افزایش میزان تبخیر سطحی، باعث افزایش سرعت خشک شدن بتن می‌شود؛ در نتیجه خشک شدن بیش از حد، بتن ترک می‌خورد.
از طرف دیگر بتن‌ریزی در هوای گرم باعث ایجاد حباب در بتن و ترکیدن آنها می‌شود که این روند احتمال جمع‌شدگی و ترک‌خوردگی را افزایش می‌دهد. پیشنهاد می‌شود برای جلوگیری از ترک خوردگی در فضول گرم سال و در اوج گرمای روز عملیات بتن‌ریزی صورت نگیرد.
استفاده از بتن اسلامپ بالا و افزایش احتمال ترک‌خوردگی
اسلامپ بتن نشان‌دهنده میزان گرانروی یا سفت بودن آن است؛ استفاده از بتن اسلامپ بالا باعث افزایش جمع‌شدگی شده و در نهایت ترک‌خوردگی را به همراه دارد. اگر برای روان‌تر کردن بتن و کاهش اسلامپ آن از آب استفاده شود، احتمال ایجاد ترک نیز بیشتر می‌شود.
رابطه تکنیک ویبره نامناسب بتن‌ریزی و ایجاد ترک
یکی از مراحل بتن‌ریزی استفاده از دستگاه‌های ویبراسیون مخصوص برای لرزاندن بتن و پخش شدن مناسب آن است؛ این مرحله باعث می‌شود هوا بین فضای خالی بتن باقی نماند. یک علت ترک بتن تازه استفاده از دستگاه کوچک ویبره با توان پایین در هنگام ویبره زدن بتن است. این دستگاه‌ها با داشتن دامنه لرزش کوتاه باعث باقی ماندن هوا در میان لایه‌ها و ترک‌خوردگی بتن می‌شود.
ترک بتن بر اثر دیر شاقول کردن
برای حفظ پایداری و استحکام ستون‌های بتنی از روشی به نام شاقول کردن استفاده می‌کنند. اگر فاصله زیادی بین خشک شدن بتن و شاقول کردن آن باشد، پای ستون ترک می‌خورد. این مسئله در فصل تابستان و مناطق گرم بیشتر به چشم می‌آید.
اشکال در طراحی سازه و احتمال ترک‌خوردگی
اشکالات مختلف در طراحی سازه می‌توانند باعث ترک‌خوردگی بتن بشوند؛ برای مثال اشکال در طراحی درز انقطاع موجب ایجاد تنش‌های غیر مجاز و در نهایت ترک خوردن بتن می‌شود. فشار بیش از حد سازه بر روی بتن نیز در گذر زمان باعث ایجاد ترک در بتن می‌شوند.
رابطه شرایط محیطی و ایجاد ترک در بتن
به طور کلی شرایط محیط و تغییرات دمایی از شایع‌ترین علت‌های ترک‌خوردگی بتن هستند. اختلاف دمای شبانه‌روزی بالا در مناطق کویری تنش‌های داخلی زیادی را در بتن به وجود می‌آورند که باعث ترک خوردگی بتن می‌شود. از سوی دیگر واکنش‌هایی که برای سفت شدن بتن صورت می‌گیرد، باعث ایجاد گرما شده و این انبساط در مناطق گرم بیشتر خواهد بود.
تاثیر کیفیت بتن بر احتمال ایجاد ترک
مواد استفاده شده در ساخت بتن و نسبت ترکیبی آنها تاثیر زیادی در کیفیت ماده نهایی دارند. به طور کلی هر چه نسبت سیمان به سنگ‌دانه‌ها بیشتر باشد، احتمال جمع‌شدگی، خزش و ترک در بتن بیشتر خواهد بود. از طرف دیگر بیشتر بودن میزان آب نسبت به سایر مواد باعث ایجاد ترک‌های ناشی از جمع‌شدگی می‌شود.
انواع ترک بتن
دسته‌بندی انواع ترک بتن باعث می‌شود که مناسب‌ترین روش برای ترمیم آن در نظر گرفته شود. با کسب دانش بیشتر نسبت به انواع ترک‌ها در بتن می‌توان با آگاهی بیشتری از بروز آنها جلوگیری کرد. در ادامه به بررسی رایج‌ترین انواع ترک خوردگی بتن می‌پردازیم:
ترک‌های پیش از گیرش بتن
در فاصله زمانی بین بتن‌ریزی و گیرش نسبی بتن امکان ایجاد ترک‌خوردگی وجود دارد. رایج‌ترین زمان ایجاد ترک بعد از بتن‌ریزی بین 10 دقیقه تا 6 ساعت است. انواع ترک‌هایی که پیش از گیرش بتن ایجاد می‌شوند شامل ترک نشست پلاستیک، ترک جمع‌شدگی پلاستیک، ترک مویی و ترک ناشی از انبساط حرارتی هستند.
ترک‌خوردگی بتن ناشی از نشست پلاستیک
این ترک‌ها در طول گیرش اولیه و به دلیل روی سطح آمدن آب ایجاد می‌شوند؛ در واقع سنگ‌دانه‌ها و سیمان ته‌نشین می‌شوند. این فرایند باعث می‌شود لایه سطحی بتن نازک و ضعیف باشد و قبل از گیرش ترک‌هایی بر روی سطح بتن ایجاد شود. معمولا این ترک‌ها در بالای تیرها و ستون‌های بلند دیده می‌شوند.
ترک‌خوردگی بتن به دلیل جمع‌شدگی پلاستیک
رایج‌ترین نوع ترک در مراحل اولیه، ترک انقباضی بتن یا ناشی از جمع‌شدگی پلاستیک هستند. در واقع ترک جمع شدگی بتن به دلیل بالا بودن سرعت تبخیر آب موجود در بتن اتفاق می‌افتد. با حذف سریع آب از ترکیب اولیه بتن، اندازه دال بتنی کاهش یافته و تنش‌های زیادی در آن به وجود می‌آیند؛ این تنش‌ها می‌توانند باعث ایجاد ترک در بتن شوند.
ترک‌های جمع‌شدگی در بادهای شدید، دمای بالا و رطوبت پایین بیشتر دیده می‌شوند. معمولا الگوی ایجاد ترک انقباضی به سه شکل زیر دیده می‌شود:
- ترک مورب با طول بین 300 میلی‌متر تا یک متر
- ترک‌های پراکنده
- ترک‌هایی نزدیک به میلگردهای نزدیک سطح
ترک مویی
ترک مویی در بتن هنگام خشک شدن به وجود آمده و علت ایجاد آن تنش ترک خوردگی بتن بر اثر نیروهای وارده یا آب رفتگی است. اگر فاصله بین ایجاد ترک مویی و بتن‌ریزی خیلی کم باشد باید به مخلوط نشدن کامل مواد بتن شک کرد.
ترک‌های بتن ناشی از انبساط حرارتی
در روند گیرش و سفت شدن بتن، واکنش هیدراتاسیون بین سیمان و آب باعث خروج گرما می‌شود. در فضای گرم پیوندهای موجود داخل بتن ضعیف شده و آن را منبسط می‌کنند. این فرایند یکی از اصلی‌ترین دلایل ایجاد ترک بتن در سنین پایین است. با وجود بالاتر رفتن دمای مرکز بتن، سطح بتن با محیط بیرون هم دما می‌شود و اجازه انبساط را به بخش داخلی نمی‌دهد.
در این حالت اگر فضای کافی برای بتن موجود باشد تا بدون محدودیت منبسط شود، ترک خوردگی حرارتی بتن اتفاق نمی‌افتد. البته همواره فشارهای داخلی و خارجی وجود دارند و ایجاد ترک حرارتی در بتن بستگی به اختلاف دما و کرنش بتن خواهد داشت.
ترک موزاییکی بتن
ترک‌های موزاییکی، سوسماری یا کریزینگ انواعی از ترک‌های بسیار ریز با عمق کم هستند که بعد از گیرش نسبی به وجود آمده و معمولاً باعث تخریب بدنه بتن نمی‌شوند.
این ترک‌ها اغلب دارای الگوی شش ضلعی نامنظم با عرض 50 تا 100 میلی‌متر و عمقی کمتر از 3 میلی‌متر هستند. می‌توان علت ایجاد ترک‌های سوسماری را ماله‌کشی بیش از حد، قرارگرفتن طولانی مدت در هوای آزاد یا عمل آوری بتن ضعیف دانست.
ترک ناشی خوردگی آرماتور
در ستون‌ها و تیرهایی که از بتن بی‌کیفیت ساخته شده‌اند، امکان ایجاد خوردگی آرماتور یا همان میلگرد وجود دارد. این اتفاق در بتن‌های پیش ساخته قدیمی به وفور دیده می‌شود زیرا در آنها از کلرید کلسیم برای افزایش سرعت سخت شدن بتن استفاده شده است.
فرایند زنگ زدن و خوردگی میلگردها در نهایت ایجاد ترک را به دنبال دارد و این تنش ترک خوردگی بتن معمولا در ستون‌ها، تیرها یا حتی سقف‌های قدیمی مشاهده می‌شود. سه علت اصلی خوردگی آرماتور را می‌توان غیر فعال شدن فولاد توسط کلریدها و کربناته شدن، وجود رطوبت و اکسیژن دانست.
واکنش قلیایی سنگ‌دانه‌ها و ترک خوردن بتن
با گذشت زمان طولانی، در حدود 5 سال یا بیشتر، امکان واکنش سنگ‌دانه‌ها با عوامل مختلف وجود دارد. این موارد در سازه‌هایی که با آب زیرزمینی، باران یا میعان در تماس هستند، بیشتر دیده می‌شوند. واکنش‌های قلیایی به دو دسته واکنش قلیایی سیلیس و واکنش آلی کربنات تقسیم‌بندی می‌شوند که نوع آلی کربنات نادرتر از نوع دیگر است.
بلند شدن بتن و ترک‌خوردگی
بلند شدن بتن در شرایط مختلفی مثل یخ‌زدگی و باز شدن یخ اتفاق می‌افتد. اگر بتن قابلیت حرکت مطابق خاک و زمین را نداشته باشد، می‌تواند دچار ترک‌های بزرگی شود. این نوع ترک بتن نیاز به ترمیم دارد، زیرا معمولا بدنه بتن به طرز کامل دچار آسیب می‌شود.
ترک‌خوردگی ناشی از نشست سازه
یک مدل رایج ترک خوردگی بتن در مدت زمان طولانی، ایجاد ترک ناشی از نشست سازه است. در این حالت زمین یا زیر ساخت دیوار بتنی دچار نشست شده و به دنبال آن بتن ترک می‌خورد. این ترک‌ها ظاهر بتن را تحت تاثیر قرار داده و در صورت پیشرفت نیازمند ترمیم شدن هستند.
ترک بتن در انواع مختلف سازه
نوع سازه بتنی تاثیر زیادی در نوع ترک و علت ایجاد آن دارد. بررسی علت ایجاد ترک در سازه‌های مختلف می‌تواند به خوبی متخصصان را در مسیر طراحی و اجرا و همچنین جلوگیری از ایجاد دلایل ترک خوردگی بتن بعد از بتن ریزی راهنمایی کند.
ترک خوردن بتن کف استخر
ترک بتن استخر به دو صورت ترک‌های سطحی و ترک‌های اصلی و ساختاری دسته‌بندی می‌شود. ترک‌های سطحی امری طبیعی هستند، اما انواع ترک ساختاری باعث کاهش حجم آب و آسیب به بدنه سازه می‌شوند. مجموعه علت ترک خوردن بتن کف استخر شامل استفاده از مواد بی‌کیفیت، زلزله یا رانش زمین و تغییرات دمایی غیر منتظره می‌شود.
ترک ستون‌ها و تیرهای بتنی
انواع ترک در ستون بتنی از چهار دسته ترک‌های قطری، افقی، تقسیم ترک‌ها و ترک‌خوردگی پراکنده پیروی می‌کند. انواع ترک در تیر بتنی نیز بر حسب شرایط به شکل‌های متفاوتی ایجاد می‌شود. به طور کلی علت ترک در تیر بتنی و ستون‌های بتنی، فشار و تنش کششی مضاعف بر روی سازه و استفاده از مواد بی‌کیفیت است.
ترک برداشتن بتن فونداسیون
ترک بتن فونداسیون در اثر عوامل مختلفی مثل خاک ناپایدار، زهکشی نامناسب یا ته نشین شدن، دچار ترک می‌شود. این ترک‌ها اغلب در مناطقی مثل گوشه دیوار، کنار لوله‌ها و اطراف قاب پنجره‌ها اتفاق می‌افتد. رطوبت زیاد و خشکسالی نیز باعث ایجاد ترک در فونداسیون می‌شود.
انواع ترک بتن سقف
علت ترک بتن سقف در دسته‌بندی‌های مختلفی قرار می‌گیرد؛ باز کردن زودهنگام قالب، ترک جمع‌شدگی، ترک ناشی از افت بتن و ترک‌هایی ناشی از ضعف مقاومتی بتن از عوامل مهم در ایجاد ترک بتن سقف هستند. جهت ترمیم ترک بتن سقف تیرچه بلوک، ابتدا باید دلایل ایجاد این ترک‌ها مشخص شوند تا روش مناسب برای ترمیم انواع ترک بتن سقف در نظر گرفته شود.
مقدار مجاز ترک بتن سقف
مقدار مجاز ترک در بتن سقف یا قسمت های دیگر به چندین عامل بستگی دارد و معمولاً توسط آیین‌نامه‌ها و استانداردهای مهندسی مشخص می‌شود. به طور کلی، ترک‌ها در بتن به دو دسته تقسیم می‌شوند:
ترک‌های کنترل شده (غیرسازه‌ای): این نوع ترک‌ها معمولاً ناشی از انقباض بتن در زمان گیرش یا تغییرات حرارتی هستند و اگر عرض آنها کم باشد، معمولاً تأثیری بر عملکرد سازه‌ای بتن ندارند. در آیین‌نامه‌های مختلف (مثل ACI 318) معمولاً عرض ترک مجاز برای ترک‌های غیرسازه‌ای در حدود 0.3 میلی‌متر تا 0.4 میلی‌متر ذکر شده است.
ترک‌های سازه‌ای: این نوع ترک‌ها ممکن است ناشی از بارگذاری بیش از حد، طراحی نامناسب، یا نقص در اجرای سازه باشند. این ترک‌ها می‌توانند خطرناک باشند و نیاز به بررسی دقیق و اقدامات ترمیمی دارند. برای ترک‌های سازه‌ای، بسته به شرایط خاص، عرض مجاز ترک ممکن است متفاوت باشد، اما عموماً اگر عرض ترک از 0.4 میلی‌متر بیشتر باشد، نیاز به بررسی بیشتر دارد.
بنابراین، به طور خلاصه، عرض ترک مجاز در بتن سقف بسته به نوع ترک ممکن است بین 0.3 میلی‌متر تا 0.4 میلی‌متر باشد. اگر ترک‌ها از این حدود بیشتر باشند، باید مورد ارزیابی و اصلاح قرار گیرند.
شناسایی ترک‌خوردگی در بتن
در بررسی نوع و ضریب ترک خوردگی بتن سه نوع ترک را در نظر می‌گیرند:
- ترک برشی جان
- ترک خمشی برشی
- ترک خمشی
جهت بررسی این ترک‌ها از نظر رشد و گسترش باید محاسبه لنگر ترک خوردگی بتن، عمق، عرض، ساییده شدن لبه‌های ترک و رشد طولی آن اندازه‌گیری شود. هر چه تنش ترک خوردگی بیشتر باشد، نیاز به مراقبت‌های ترمیمی بیشتری دارد.
راه‌های جلوگیری از ترک خوردن بتن
ترک خوردگی بتن، یکی از مشکلات رایج در صنعت ساختمان است. این پدیده دلایل مختلفی از جمله طراحی نادرست، اجرای غلط، استفاده از مصالح نامرغوب و شرایط محیطی نامناسب دارد. ترک خوردگی ستون‌ها نیز به عنوان یک عضو باربر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
حالا که می‌دانیم چرا بتن ترک می‌خورد باید به بررسی راه‌های جلوگیری از ترک خوردن بتن بپردازیم تا سازه‌های بتنی از ویژگی‌های ایمنی و ظاهری کافی برخوردار باشند.
برای مثال استفاده از راهکارهایی برای جلوگیری از ترک بتن سقف می‌تواند در تامین امنیت افراد و همچنین حفظ ظاهر فضا موثر باشد. روش‌های جلوگیری از ترک‌خوردگی بتن شامل موارد زیر می‌شوند:
- بررسی کیفیت و میزان مصالح مثل سنگ‌دانه‌ها و آب مصرفی
- نسبت آب به سیمان پایین و ترکم بالا
- استفاده از آرماتورهای FRP به جای ملیگرد فولادی
- بکارگیری غشاهای آب بند
- عمل آوری کافی و مناسب
- نصب سایه‌بان برای جلوگیری از تابش خورشید
علاوه بر موارد فوق، بکارگیری نیروی متخصص نقش پررنگی در جلوگیری از ترک خوردن بتن دارد. اگر قصد خرید بتن آماده را دارید، شرکت سپهر بتن نیلگون یزد آماده عرضه خدمات مشاوره بتن است. شما می‌توانید از تیم متخصص سپهر بتن استان یزد، برای مهندسی و اجرای طرح حفاظت از سازه‌های بتنی کمک بگیرید.
کلام آخر
دلیل ترک خوردن بتن یک مشکل رایج در سازه‌های بتنی است که در بازه‌های زمانی مختلفی اتفاق می‌افتد. آشنایی با انواع ترک در بتن و روش های تعمیر آنها تاثیر زیادی در پایداری و استحکام سازه‌های بتنی دارد.
در این مطلب از مجله سپهر بتن به بررسی ترک بتن، انواع آن، راه‌های جلوگیری از ترک بتن و روش‌های ترمیم آن پرداختیم . می‌توان با استفاده از اطلاعات ذکر شده، امنیت و استحکام سازه را تضمین کرد.
چه بتنی دیرتر ترک میخوره و مقاوم تره؟
بسته به سازه، شرایط و مکان مورد نظر دارد که شما می توانید برای مشاوره بتن با ما در ارتباط باشید !
قیمت بتن آماده چنده؟
برای اطلاعات بیشتر در مورد قیمت بتن اماده می توانید با کارشناسان ما در واحد فروش در ارتباط باشید!