انواع ترک بتن کدام است؟

• 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 که می توان به ترمیم و مقاوم سازی سقف تیرچه بلوک ترک خورده با استفاده از راه حل های ارائه شده پرداخت. پنل‌های وافل – قسمت‌هایی که تغییر عمق رخ می‌دهد – نیز مستعد ترک های نشست پلاستیکی هستند.

• 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.

• 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 که نیازمند ترمیم بتن است.

• 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. مراحل انجام ترمیم ترک برای رفع خوردگی و روش انتخابی بر اساس نوع پروژه نیز از اهمیت بالایی برخوردار است که پیشنهاد می کنیم به مطالعه “ترمیم و تعمیر بتن” بپردازید.

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.

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. در ادامه برای آشنایی بیشتر با خوردگی بتن و روش های جلوگیری از آن در سازه هایی که در معرض رطوبت قرار دارند مطالعه مقاله “خوردگی بتن و روش‌های پیش‌گیری از آن” را پیشنهاد می کنیم.