انواع ترک بتن کدام است؟

انواع ترک بتن کدام است؟
  • تحریریه مقاوم‌سازی افزیر
  • بتن
  • مدت زمان خواندن مقاله: 12 دقیقه
  • 0 نظر
  • شناسه مقاله: 32195

بروز ترک خوردگی بتن در طول عمر سازه‌های بتنی امری اجتناب ناپذیر می‌باشد. بنابراین شناخت انواع ترک بتن و راهکارهای ترمیم ترک  از اهمیت بالایی برخوردار است.در این مقاله به انواع ترک بتن و عوامل ایجاد آن اشاره خواهد شد.

امروزه بتن به عنوان یکی از محبوب ترین مصالح ساختمانی در قسمت‌های مختلف صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. بتن مانند هر ماده دیگری دارای معایب و مزایا می‌باشد. ویژگی‌های مناسب فیزیکی و مکانیکی آن در یک طرف و هزینه کم به منظور تولید و سهولت در استفاده و اجرا از طرف دیگر، این ماده را نزد صاحبان صنایع به عنوان جزیی اساسی هنگام ساخت و ساز تبدیل کرده است.

نگهداری از بتن یکی از مراحل بسیار مهم در مرحله بهره برداری می‌باشد. یکی از قسمت‌های مهم در امر مراقبت از بتن توجه به ترک‌های بوجود آمده در بتن پس از ساخت و سعی در پیدا منشا آن می‌باشد. بروز  ترک‌ها در بتن امر عادی و معمولی تلقی می‌شود اما آنچه که اهمیت دارد جلوگیری از پخش آن در سرتاسر سازه و کاهش عمق آن می‌باشد در غیر اینصورت سازه به طور جدی در معرض حمله مواد خورنده  و شیمیایی قرار گرفته و آرماتور‌های موجود به زودی زنگ زده و کارایی خود را از دست می‌دهند. برای مثال، عدم توجه به ترک بتن موجود در پایه‌های سکو‌های دریایی ساخته شده در خلیج‌ها و دریا‌ها منجر به واژگونونی کل سازه در بلند مدت می‌شوند، چرا که مواد خورنده موجود در آب دریا‌ها می توانند به راحتی به درون مقطع بتن نفوذ کرده و موجب خوردگی آرماتور‌های موجود شوند.

درز سرد - مقاوم سازی افزیر

 

انواع ترک در بتن

بتن در طول عمر خود شاهد تعداد نا محدودی از درز‌ها و ترک‌ها خواهد بود. طی سالیان متمادی، پژوهشگران عرصه تکتولوژی بتن انواع مختلفی از درز‌ها و ترک‌ها را معرفی نموده و راه حل‌هایی را نیز برای جلوگیری از گسترش آن‌ها ارائه نموده اند. رایج ترین علت ایجاد انواع ترک‌ها به صورت زیر طبقه بندی می‌شوند:

  1.  نشست پلاستیک (Plastic Settlement)
  2. جمع شدگی (انقباض) پلاستیک (Plastic Shrinkage)
  3.  انقباض حرارتی اولیه (Early Thermal Contraction)
  4.  انقباض طولانی مدت ناشی خشک شدن (Long-term Drying Shrinkage)
  5.  ترک‌های موزاییکی (Crazing)
  6. خوردگی آرماتور (Corrosion of Reinforcement)
  7.  واکنش قلیایی‌ ‌سنگدانه (Alkali-aggregate Reaction)
  8. ترک انبساطی (Expansion crack)
  9. ترک ناشی از بلند شدن بتن (Heaving crack)
  10. ترک ناشی از نشست سازه (Settling crack)

انواع ترک ها - مقاوم سازی افزیر

  • ترک بتن ناشی از نشست پلاستیک

ترک‌های نشست پلاستیک زمانی که بتن هنوز در ناحیه پلاستیکی است، در طول گیرش اولیه بتن ایجاد می‌شود. در این زمان، آب بتن به سمت سطح بالا آمده و آن را می‌پوشاند در حالی که سنگدانه و سیمان تحت نیروی گرانش ته نشین می‌شوند. این امر لایه ضعیف‌تری از بتن را در نزدیکی سطح تشکیل می‌دهد. این نوع ترک ها قبل از گیرش بتن روی سطح ایجاد می‌شوند.

محل تشکیل ترک‌های ناشی از نشست پلاستیک اغلب در برش‌های عمیق، مانند بالای تیرها و ستون‌ها، می‌باشد. پنل‌های وافل – قسمت‌هایی که تغییر عمق رخ می‌دهد – نیز مستعد ترک های نشست پلاستیکی هستند.

نشست پلاستیک - مقاوم سازی افزیر

  • ترک بتن ناشی از جمع شدگی (انقباض) پلاستیک

ترک‌های ناشی از جمع شدگی پلاستیک به دلیل خشک شدن سریع بتن و میزان رطوبت کم در زمانی که بتن در ناحیه پلاستیکی است (نگرفته) ایجاد می‌شود. ترک پلاستیک بتن در اعضای سازه‌ای که نسبت سطح به حجم بیشتر دارند مانند دال‌‌ها و در روسازی‌ها ایجاد می‌شود. عواملی مانند دمای هوا و بتن، سرعت باد، عمل گرم شدن و خشک شدن و رطوبت نسبی نقش مهمی در میزان تبخیر رطوبت حاصل از گیرش بتن دارند. زمانی که سرعت تبخیر از سطح از سرعتی که رطوبت به آن می‌رسد بیشتر شود ترک خوردگی رخ می‌دهد.
در صورتیکه بتن سریع خشک شود دچار انقباض و ترک خوردگی می‌شود و ممکن است به علت ریز بودن تا چندین روز مشاهده نشوند (مشابه ترک خاک رسی در هنگام خشک شدن).
این ترک‌ها ممکن است به صورت تصادفی ایجاد شوند یا در یک الگوی تقریباً موازی ظاهر شوند. ترک ها اغلب مستقیم هستند و طول آن‌ها از 25-2 میلی متر است، اما معمولاً به طول 600-300 میلی متر طول و عرض 3-1 میلی متر می‌باشند.

  • ترک بتن ناشی از انقباض حرارتی اولیه

در مقاطع بتنی بزرگ و در سنین پایین بتن به علت تولید گرمای اضافی در دیوارهای ضخیم بتنی و گرادیان‌های دمایی اضافی در دال‌های بتنی، ترک خوردگی ناشی از انقباض حرارتی رخ می‌دهد.
این نوع ترک حرارتی در دیوارهای کنسولی رایج هستند که اغلب در مخازن، سدها، مخازن بتنی، دیوارهای حائل، پایه پل‌ها و زیرزمین‌ها مشاهده می شوند. هم‌چنین در سایر بتن ریزی‌های وسیع با عرض بیش از 2 متر مانند روسازی‌ها، رایج هستند.
تغییرات حجمی ناشی از تغییرات دما و رطوبت در طول فرآیند گیرش یکی از دلایل اصلی ترک خوردن بتن در سنین پایین است.
زمانی که دمای بخش‌های مختلف یک دال بتنی از حد معینی بیشتر شود ترک اتفاق می‌افتد. این تغییرات دما به این دلیل وجود دارد که دمای داخلی دال به آرامی افزایش و کاهش می‌یابد ( واکنش گرمازا بتن) در حالی که دمای محیط به سرعت سرد می‌شود. اختلاف دمای بیش از حد در یک سازه بتنی یا محیط اطراف آن باعث می شود که قسمت سردتر بیشتر از قسمت گرم‌تر منقبض شود که منجر به تنش بیشتر و ایجاد ترک های حرارتی اولیه می‌شود.
همچنین تغییر در شرایط دمای محیط از دمای متوسط روز به دمای پایین در شب می‌تواند باعث خنک شدن سریع سطح شود و انقباض رخ داده باعث ایجاد ترک حرارتی می‌شود.
اگر بتن آزاد باشد و بدون محدودیت منقبض شود، ترک حرارتی رخ نخواهد داد. با این حال، همیشه محدودیت های داخلی و خارجی وجود دارد. یکی از نمونه‌های مهار خارجی، جایی است که بتن بر روی سطحی که قبلاً سخت شده یا در مجاورت عناصر مشابه، بدون درز انبساط ریخته می‌شود. مهار داخلی، فضای داخلی گرم بتن است که با سرد شدن منقبض می‌گردد. بسته به اختلاف دما و ظرفیت کرنش بتن، اختلاف کرنش‌های حرارتی باعث ایجاد ترک‌های انقباضی حرارتی اولیه در بتن می‌شود.

ترک ناشی از انقباض حرارتی - مقاوم سازی افزیر

  • ترک‌های موزاییکی

ترک‌های موزاییکی یا ترک پوست سوسماری در واقع ترک های تصادفی ریز روی سطح بتن است که در اثر جمع شدگی لایه سطحی و خشک شدن سطح ایجاد می‌شود به ویژه زمانی که سطح در معرض رطوبت کم، دمای بالا قرار گرفته باشد.
شکاف‌ها معمولاً مانند الگوهای شش ضلعی نامنظم هستند که عرض آن‌ها 100-50 میلی متر می‌باشد. عمق آن‌ها به ندرت بیش از 3 میلی متر است و بیشتر روی سطوح شناور یا فولادی قابل مشاهده است.
متداول‌ترین مناطقی که در معرض فرسودگی قرار دارند بر روی بتن با نمای خوب و یا جایی که از مخلوط‌های غنی استفاده شده است، است. هم‌چنین بر روی دال‌های بتنی شناور به دلیل ماله کشی بیش از حد و یا عمل آوری ضعیف مشاهده می‌شود.
جدا از تاثیر بر ظاهر سازه، ترک‌های موزاییکی معمولاً بر یکپارچگی ساختاری بتن تأثیر نمی‌گذارند، اما می‌تواند منجر به تخریب بتن شوند.

ترک موزاییکی - مقاوم سازی افزیر

  • ترک های ناشی از خوردگی آرماتور

یکی از رایج‌ترین مکان‌هایی که بتن دچار خوردگی می‌شود، در ستون‌ها و تیرها می‌باشد که پوشش بتنی مناسب وجود ندارد یا بتن بی کیفیت استفاده می‌شود. خوردگی آرماتور نیز معمولاً در بتن‌های پیش ساخته قدیمی یافت می‌شوند که در آن کلرید کلسیم اضافی به مخلوط بتن اضافه شده است تا به سریع سخت شدن بتن کمک نماید. هنگامی که بتن با مقاومت کششی که میلگرد‌های تقویت کننده ایجاد می‌کند تقویت می‌شود، ماده کامپوزیت نه تنها در برابر فشار، بلکه در برابر خمش و سایر اعمال کششی مقاومت می‌کند.

میزانPH بالا بتن یک لایه غیرفعال بر روی میلگرد‌های تقویت کننده تشکیل می‌دهد که به عنوان یک سپر محافظ عمل می‌کند و از خوردگی جلوگیری یا به حداقل می‌رساند. کاهش pH بتن توسط کربناته شدن یا ورود کلریدها (نمک) باعث تخریب لایه غیرفعال فولاد می‌شود.
زمانیکه ضخامت لایه خوردگی بیشتر می‌شود باعث افزایش تنش کششی می‌شود و فشار افزایش می‌یابد که منجر به ترک خوردن بتن در اطراف آرماتور‌ها می‌شود. با گذشت زمان ترک‌ها گسترده تر می شود و بتن شروع به جدا شدن از میلگرد‌ها می‌کند و میلگرد‌های فولادی تقویت کننده خورده شده در معرض دید قرار می‌گیرند.

سازه‌های بتن مسلح با گذشت زمان و قرار گرفتن در معرض محیط به ویژه محیط‌های سولفاتی تخریب می‌شوند. از شایع ترین عوامل خوردگی می‌توان به کربناته شدن و یا با ورود کلریدها (نمک ها) اشاره کرد.

ترک ناشی از خوردگی آرماتور - مقاوم سازی افزیر

برای ایجاد خوردگی آرماتور در بتن سه شرط وجود دارد:

  •  غیرفعال شدن فولاد باید توسط کلریدها یا کربناته شدن از بین رفته باشد
  •  وجود رطوبت به عنوان یک الکترولیت
  •  وجود اکسیژن

یون کلرید

یک از علل خوردگی زودرس میلگرد‌ها، قرار گرفتن بتن مسلح در معرض یون های کلرید (نمک های موجود در هوا و آب) است.
نفوذ یون‌های کلرید به بتن مسلح می‌تواند باعث خوردگی میلگرد شود درصورتیکه اکسیژن و رطوبت نیز برای واکنش در دسترس باشد. کلریدهای حل شده در آب می‌توانند از طریق بتن سالم نفوذ کنند یا از طریق ترک به آرماتور برسند. حفاظت قلیایی ایجاد شده توسط بتن برای فولاد از بین می‌رود و باعث ایجاد خوردگی می‌گردد. هم‌چنین مواد افزودنی حاوی کلرید نیز ممکن است باعث خوردگی شوند.

کربناته شدن

یک فرآیند آرام دیگر می‌باشد که منجر به زنگ زدن آرماتور می‌شود. کربناته شدن زمانی اتفاق می‌افتد که دی اکسید کربن هوا به درون بتن نفوذ می‌کند و با هیدروکسیدهایی مانند هیدروکسید کلسیم واکنش داده و در حضور آب کربنات های کلسیم تشکیل می‌دهد. کاهش pH شروع به از بین بردن لایه غیرفعال شدن بتن می‌کند که منجر به خوردگی میلگرد تقویت کننده می‌شود.
خوردگی ناشی از کربناته اغلب در قسمتی از نمای ساختمان که در معرض بارندگی یا در سایه نور خورشید هستند و پوشش بتنی کم روی آرماتور تقویت کننده دارند، رخ می‌دهد.

  •  ترک بتن ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه

واکنش قلیایی سنگدانه به واکنش انبساط مخرب در بتن اطلاق می‌شود که در مدت زمان طولانی (بیش از 5 سال) در بتن رخ می‌دهد. وجود سیلیس واکنش پذیر در سنگدانه، قلیاییت قابل توجه و رطوبت باعث تشدید این واکنش می‌گردد.

ترک ناشی از واکنش قلیایی - مقاوم سازی افزیر

واکنش قلیایی‌ سنگدانه در بتن به دو دسته طبقه بندی می‌گردد:

  • واکنش قلیایی سیلیس (ASR)
  • واکنش آلکالی کربنات (ACR)

واکنش آلکالی کربنات

این واکنش یک اتفاق بسیار نادر در بتن است. این واکنش ناشی از تبلور مجدد سنگ دولومیت یا سنگ آهک دولومیتی است که با انبساط همراه است و باعث تخریب بتن می‌شود.
استفاده از سنگ‌های دولومیتی به دلیل نامرغوب بودن آن‌ها به عنوان سنگدانه در بتن به دلایلی غیر از واکنش قلیایی-کربناته اجتناب می‌شود.

واکنش قلیایی سیلیس

برخی از سنگدانه ها که حاوی سیلیس شیشه ای (دی اکسید سیلیکون غیر کریستالی) هستند با هیدروکسیدهای قلیایی موجود در بتن واکنش می دهند. در نتیجه یک ژل قلیایی سیلیکات ایجاد می‌شود که با جذب رطوبت متورم می‌شود. با گذشت زمان، انبساط ژل باعث ایجاد ترک در بتن می‌شود. این فرآیند انبساط ممکن است 20-5 سال طول بکشد و در نهایت منجر به شکست سازه بتنی گردد.

واکنش‌های قلیایی سیلیکا در بتن بین خمیر سیمان بسیار قلیایی و دی اکسید سیلیکون غیر کریستالی صورت می‌گیرد. در برخی از سنگدانه ها به طور معمول در ایالات متحده و کانادا استفاده می شود.
واکنش‌های قلیایی سیلیکا در استرالیا رایج نیست، اگرچه در بخش‌هایی از استرالیا در اسکله‌ها، پل‌ها، مخازن و در سازه‌هایی که از بتن با مقاومت بالا استفاده شده است. تصور می‌شود که در بتن با مقاومت بالا، بتن رطوبت را بیشتر حفظ می‌کند و چون حفره‌های داخلی کمتری برای انبساط ژل قلیایی-سیلیکایی وجود دارد، انبساط باعث ایجاد ترک می‌شود.
محیط‌های مرطوب متداول‌ترین مکان‌هایی که واکنش‌های قلیایی‌- سیلیسی رخ می‌دهند، زیرا برای انجام این واکنش باید رطوبت کافی وجود داشته باشد.
سازه‌هایی مانند پایه پل‌ها و یا پل‌هایی که نزدیک آب هستند یا بدنه آن‌‌ها در تماس با آب می‌باشد و سایر سازه‌ها مانند دیوارهای حائل، سدها، درزهای نزدیک و لبه‌ها در روسازی‌ها، بزرگراه‌ها، موانع میانی یا ستون‌هایی که در معرض عمل مویرگی هستند، در معرض واکنش قلیایی سیلیسی می‌باشند.

  • ترک انبساطی 

یکی دیگر از ترک‌های رایج  ترک انبساطی بتن می‌باشد. بتن نیز مانند هر ماده دیگری هنگامی که در معرض گرما قرار گیرد، دچار انیساط می‌شود. در مناطق گرم، به علت گرمای هوا، بتن دچار انبساط شده است. هنگامی که در اطراف آن موادی موجود داشته باشند که قابلیت شکل پذیری یا جابجایی نداشته باشند (مانند قاب پنجره، در یا دیوار) یک تنشی در بتن بوجود می‌آید. این تنش منجر به فشار به بتن شده و ترک‌هایی که ترک‌های انبساطی نامیده می‌شوند در بتن شکل می‌گیرد.

یکی از راه‌های جلوگیری از گسترش ترک انبساطی، ایجاد مفاصل انبساطی می‌باشد. این مفاصل در واقع فواصل هستند که بتن را از نواحی اطراف آن جدا (isolate) می‌کند. بنابراین، بتن به راحتی می‌تواند منبسط شود و مانعی برای انبساط آن بوجود نمی‌آید و در نتیجه تنشی نیز در بتن شکل نمی‌گیرد.

 

ترک انبساطی - مقاوم سازی افزیر

  • ترک بتن ناشی از بلند شدن بتن 

یکی دیگر از انواع ترک‌ها و درز‌ها در بتن، درز و ترک ناشی ار بلند شدن بتن می‌باشند. بلند شدن بتن می‌تواند در شرایط مختلفی روی دهد. به طور مشخص، هنگامی زمین زیر دال بتنی، دچار یخ زدگی می‌شود، منبسط شده و بالا می‌آید. در ادامه، هنگامی کههوا گرم می‌شود، یخ زدگی زمین از بین رفته و خاک به حالت عادی باز می‌گردد. در این حالت اگر دال بتنی روی خاک قادر به حرکت با خاک و زمین نباشد، دچار ترک می‌شود. هم چنین هنگامی که اجسام سخت در زیر دال بتنی وجود داشته باشند و قادر به حرکت  باشند نیز ترک بتن محتمل می‌باشد. به عنوان مثال، هنگامی  که ریشه درختان رشد می‌کنند، باعث فشار به دال بتنی شده و می‌تواند دال بتنی را بلند کنند. این پدیده، سبب ایجاد تنش در بتن شده و نهایتا منجر به بروز درز و ترک  بتن می‌شود.

ترک ناشی از بلند شدن بتن - مقاوم سازی افزیر

  • ترک بتن ناشی از نشست سازه

از انواع دیگر ترک و درز در بتن، ترک خوردگی بتن ناشی از نشست سازه می‌باشد. در این نوع ترک، زمین یا زیرساخت زیر دال یا دیوار بتنی تا حدی حفاری می‌شود. از آنجا که در این حالت بتن دچار نشست می‌شود، تنشی در داخل بتن گسترش می‌یابد که به ترک ناشی از نشست سازه معروف است. هم چنین ممکن است هنگامی که درخت تنومند کنار دال بتنی برداشته شود و محل حفر شده با خاک مناسب پر و متراکم نشود، دال یا دیوار بتنی نشست کرده و ترک ناشی از نشست در بتنه تشکیل می‌شود.

ترک ناشی از نشست سازه - مقاوم سازی افزیر

 

5/5 - (3 امتیاز)
به اشتراک بگذارید:
تیم تحریریه افزیر

این محتوا توسط تیم مجرب تولید محتوا افزیر تولید و منتشر شده است.

پرسش و پاسخ


بدون دیدگاه

دیدگاه خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert