درز سرد بتن

درز سرد بتن، یک مشکل رایج و در عین حال جدی در ساخت و ساز محسوب می‌شود. رسیدگی به درزهای سرد بتن و ترمیم آنها اهمیت ویژه‌ای دارد؛ زیرا بی‌توجهی به این مسأله با پیامدهای ناخوشایندی همراه است و هزینه‌های سنگینی به سازه تحمیل می‌کند. در این مطلب به طور کامل درباره درزهای سرد بتن، علل تشکیل، روش‌های جلوگیری از ایجاد و ترمیم آنها صحبت می‌کنیم.

درز سرد بتن (Concrete Cold Joint) چیست؟

درز سرد بتن نوعی شکاف یا نقص اجرایی در اجزای سازه‌ای بتن مسلح است که در اثر عدم چسبندگی مناسب بین بتن تازه و بتن سخت‌شده به وجود می‌آید. این حالت زمانی رخ می‌دهد که بتن تازه روی لایه‌ای از بتن که پیش‌تر شروع به گیرش کرده است ریخته شود و نتواند پیوند مناسبی با آن برقرار کند. در نتیجه، ناپیوستگی‌ای قابل مشاهده بین دو لایه بتن شکل می‌گیرد که ممکن است به‌صورت تفاوت در رنگ، بافت سطح، یا نمایان شدن دانه‌های سنگی بروز کند.

برخلاف درزهای اجرایی (ساخت) که از پیش طراحی و تقویت می‌شوند، درز سرد یک عیب سازه‌ای محسوب می‌شود و مستقیماً بر یکپارچگی و مقاومت سازه تأثیر منفی می‌گذارد. این نواحی ضعیف، که معمولاً بر اثر وقفه یا تأخیر ناخواسته در فرآیند بتن‌ریزی ایجاد می‌شوند، می‌توانند به عنوان مسیر نفوذ آب و سایر آلاینده‌ها عمل کنند.

علائم و نشانه‌های درز سرد بتن

درز سرد بتن می‌تواند هم بر ظاهر و هم بر یکپارچگی ساختاری سازه تأثیر منفی بگذارد. برای تشخیص زودهنگام این نوع آسیب و جلوگیری از گسترش آن، به نشانه‌های زیر توجه کنید:

• خطوط یا درزهای قابل مشاهده: وجود خطوط ناهموار یا جدایی بین دو لایه بتن در محل اتصال.

• ترک‌خوردگی در امتداد درزها: بروز ترک‌های مویی یا ترک‌های عمیق که از محل درز آغاز شده یا در امتداد آن ادامه می‌یابند.

• نفوذ آب و رطوبت: به‌ویژه در بخش‌هایی مانند پی، فونداسیون و دیوارهای حائل، که در معرض فشار هیدرواستاتیکی قرار دارند.

• کاهش ظرفیت باربری سازه: مشاهده نشانه‌هایی از فرورفتگی، تغییر شکل یا جابه‌جایی در اجزایی مانند تیرها، دال‌ها یا فونداسیون‌ها در اثر تحمل بار.

علت ایجاد درز سرد بتن

به طور کلی وقفه در فرآیند بتن‌ریزی، علت اصلی و کلیدی ایجاد درز سرد بتن محسوب می‌شود. تمام دلایلی که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم، در واقع به همین علت اصلی برمی‌گردند.

تأخیر در بتن ریزی

در صنعت بتن، زمان‌بندی حرف اول را می‌زند. اگر زمان‌بندی به درستی مدیریت نشود، تأخیر بین بتن‌ریزی‌ها می‌تواند یکپارچگی سازه را به خطر بیندازد. عوامل مختلفی باعث این تأخیرها می‌شوند؛ از جمله:

• مشکلات لجستیکی: تأخیر در رسیدن کامیون‌های حامل بتن به دلیل ترافیک یا هماهنگی ضعیف.
• خرابی تجهیزات:  توقف پروژه به دلیل نقص در عملکرد پمپ بتن یا سایر تجهیزات.
• کمبود مواد و نیروی انسانی: عدم دسترسی به مواد اولیه کافی یا نیروی کار ماهر.

نوسانات دمایی

دماهای شدید، چالش‌های خاصی را در طول بتن‌ریزی و عمل‌آوری ایجاد می‌کنند:

• هوای گرم: گرمای شدید، زمان گیرش بتن را به شدت کاهش می‌دهد و زمان کمی برای ریختن لایه بعدی بتن باقی می‌گذارد. این امر به ایجاد پیوند ضعیف بین لایه‌ها و مشکلات سازه‌ای منجر می‌شود.
• هوای سرد: سرمای شدید، فرآیند گیرش را کُند کرده و باعث خشک شدن سطحی بتن می‌شود. این مسأله، پیوند لایه جدید با لایه قدیمی را دشوارتر می‌کند.

تراکم‌سازی نامناسب  (Consolidation)

تراکم‌سازی صحیح برای حذف حفره‌های هوا و اطمینان از چسبندگی کامل لایه‌های بتن، نقشی حیاتی دارد. در صورت نبود ویبره یا تراکم‌سازی کافی، بتن تازه به‌درستی در فضاهای خالی نفوذ نکرده و نقاط ضعفی ایجاد می‌شود که می‌تواند مقاومت و دوام سازه را به خطر اندازد. این مشکل معمولاً بر اثر بی‌توجهی به فرآیند عمل‌آوری یا استفاده نادرست از تجهیزات به وجود می‌آید و در نهایت به کاهش عمر مفید سازه منجر می‌شود.

عدم برنامه‌ریزی درست

هر پروژه بتن‌ریزی نیازمند برنامه‌ریزی دقیق برای تمامی متغیرهاست؛ از شرایط محیطی گرفته تا پیچیدگی‌های اجرایی پروژه. ضعف در برنامه‌ریزی می‌تواند منجر به تأخیرهای غیرمنتظره، محاسبات نادرست در زمان‌بندی یا نادیده گرفتن شرایط آب‌وهوایی شود. برای مثال، اگر تمامی فونداسیون‌ها در ابتدا بتن‌ریزی شوند، ممکن است تا زمان اجرای کف بتنی، بتن فونداسیون سخت شده باشد و در نتیجه، پیوند مناسبی میان لایه‌ها ایجاد نشود.

پیامدهای ایجاد درز سرد بتن

وجود درز سرد در سازه‌های بتنی با پیامدهای احتمالی ناخوشایندی همراه است که مهم‌ترین آنها شامل موارد زیر هستند:

کاهش استحکام و دوام سازه

یکی از مهم‌ترین نگرانی‌ها درباره درز سرد بتن، تأثیر منفی آن بر مقاومت و دوام کلی سازه است. این وضعیت به ضعیف شدن توانایی سازه، برای مقاومت در برابر بارها و نیروهای مختلف اشاره دارد؛ حتی اگر هنوز هیچ تخریب ظاهری رخ نداده باشد. هنگامی که بتن تازه، روی بتنی که در حال سفت شدن است ریخته شود، دو سطح مجزا شکل می‌گیرد. این امر به دلیل عدم چسبندگی و اتصال مناسب، مقاومت سازه را خصوصاً در برابر عوامل محیطی به شدت کاهش می‌دهد.

آسیب به زیبایی ظاهری

درز سرد بتن با ایجاد تفاوت رنگ در دو لایه بتن‌ریزی‌ می‌تواند یکپارچگی و زیبایی ظاهری سازه را از بین ببرد. این مسأله خصوصاً در سازه‌هایی که بتن به عنوان یک عنصر زیبایی‌شناختی در نمای خارجی به کار رفته است، اهمیت بسیاری دارد.

ضعف در اتصال

درزهای سرد بتن باعث پیوند ضعیف یا حتی عدم اتصال کامل بین لایه‌ها می‌شوند. هرچه زمان بین دو مرحله بتن‌ریزی‌ طولانی‌تر شود، این ضعف اتصال شدیدتر خواهد بود و مشکلات جدی‌تری برای پایداری سازه ایجاد می‌کند.

نفوذ رطوبت و آب

درزهای سرد بتن در محیط‌های مرطوب، مستعد نشت آب هستند. به عنوان مثال اگر درز سرد در پی ساختمان ایجاد شود،  به مرور زمان باعث نشت آب به فونداسیون شده و سلامت و استحکام بنا را تضعیف می‌کند. به همین دلیل جلوگیری از این درزها در سازه‌های حساس مانند فونداسیون بسیار حیاتی است.

تخریب تدریجی سازه

وجود درز سرد به تخریب تدریجی سازه بتنی منجر می‌شود؛ خصوصاً بخش‌هایی که در معرض عوامل محیطی مانند بارندگی یا باد قرار دارند. در نمای ساختمان‌ها، این درزها می‌توانند نقطه شروع نفوذپذیری و آسیب به ساختار اصلی باشند.

کاهش مقاومت کششی

درزهای سرد بتن بیشتر از آنکه بر مقاومت فشاری بتن تأثیر بگذارند، باعث کاهش قابل توجه مقاومت کششی آن می‌شوند. اگر این درزها در بخش‌هایی از سازه که تحت تنش کششی قرار دارند ایجاد شوند، پایداری سازه با چالش جدی روبرو خواهد شد. به همین دلیل، بررسی دقیق میزان اتصال در این نواحی ضروری است.

ترمیم درز سرد بتن

ترمیم درزهای سرد بتن برای بازیابی استحکام سازه و جلوگیری از مشکلاتی مانند نفوذ آب یا تضعیف بیشتر ضروری است. اگر چه بهترین رویکرد، جلوگیری از ایجاد این درزهاست؛ اما در صورت وقوع باید اقداماتی برای رفع آنها انجام شود. ترمیم درز سرد نسبت به سایر روش‌های ترمیم بتن آسیب ‌دیده، دشوارتر است و به دقت بیشتر و استفاده از روش‌های مناسب نیاز دارد. مؤثرترین روش‌های ترمیم درز سرد بتن که توسط کارشناسان مورد استفاده قرار می‌گیرند، شامل موارد زیر هستند:

۱. تزریق مواد ترمیمی

تزریق اپوکسی: این روش برای ترمیم‌های سازه‌ای ایده‌آل است؛ زیرا لایه‌های بتن را به یکدیگر متصل کرده و ترک‌ها یا حفره‌ها را پر می‌کند. تزریق اپوکسی، ظرفیت تحمل بار را بازیابی کرده و از آسیب‌های بیشتر جلوگیری می‌کند.

تزریق پلی ‌اورتان: این روش به ویژه برای آب ‌بندی درزهای سرد بسیار مؤثر است. ماده پلی ‌اورتان منبسط شده و شکاف‌ها را پر می‌کند و یک سد نفوذناپذیر در برابر رطوبت ایجاد می‌‌نماید.

استفاده از گروت (دوغاب): به کارگیری گروت، کارایی محل درز را افزایش می‌دهد و امکان لرزاندن ( فرآیند متراکم کردن بتن با استفاده از ویبراتور) و یکپارچه ‌سازی دو لایه را تسهیل می‌کند.

۲. آماده‌سازی سطح و روکش‌ کاری

این روش برای درزهای سرد بزرگتر به کار می‌رود و شامل مراحل زیر است:

• حذف مواد سست یا ضعیف اطراف درز
• اِعمال عامل اتصال ‌دهنده (Bonding Agent) به سطح برای بهبود چسبندگی
• روکش‌کردن سطح با بتن یا ملات با مقاومت بالا به‌منظور تقویت و افزایش دوام بخش آسیب‌دیده. (برای آشنایی بیشتر با راهکارهای تقویت و بهبود دوام سازه، پیشنهاد می‌کنیم مقاله روش‌های افزایش مقاومت بتن  را مطالعه کنید.)

۳. افزودن میلگرد و تقویت ‌کننده‌ها

در مناطق حساس که تحت بارهای سنگین قرار دارند، افزودن ورق‌های فولادی، میلگردهای اتصال (Dowel Bars) یا تقویت ‌کننده‌های فیبر کربن می‌تواند به طور چشمگیری عملکرد سازه‌ای درزهای سرد ترمیم‌شده را بهبود بخشد.

جلوگیری از ایجاد درز سرد بتن

بهترین راه برای رفع مشکل درز سرد، پیشگیری از بروز آن در حین فرآیند ساخت‌وساز است. برنامه‌ریزی دقیق و اجرای صحیح عملیات بتن‌ریزی، احتمال تأخیر در ریختن لایه بعدی بتن را کاهش داده و پیوندی یکپارچه میان لایه‌های بتن ایجاد می‌کند. راهکارهای زیر در جلوگیری از تشکیل درز سرد مؤثر هستند.

بتن‌ریزی‌ پیوسته: برای جلوگیری از تأخیرها و اطمینان از پیوند مناسب بین لایه‌ها، برنامه‌ریزی بتن‌ریزی‌ باید به صورت پیوسته و بدون وقفه انجام شود. این امر به خصوص در پروژه‌های بزرگ یا چند مرحله‌ای اهمیت بیشتری دارد.

تراکم‌ سازی (ویبره کردن) مناسب: استفاده از ویبراتورها تضمین می‌کند که بتن تازه به طور کامل و محکم به لایه‌های قبلی بچسبد و خطر ایجاد حفره‌ها و نقاط ضعف را کاهش دهد.

استفاده از عامل اتصال ‌دهنده: هنگامی که وقفه‌ها غیرقابل اجتناب هستند، استفاده از چسب‌های اتصال ‌دهنده می‌تواند  مقاومت بتن را در پیوند شیمیایی و مکانیکی تقویت کند.

توجه به زمان‌بندی و شرایط آب‌ و هوایی: عملیات بتن‌ریزی‌ را در شرایط آب ‌و هوایی پایدار، برنامه‌ریزی کنید تا از وقفه‌های ناشی از باران یا دماهای شدید جلوگیری شود. در مناطق دارای آب‌ و هوای بسیار گرم یا بسیار سرد، استفاده از بتن با دمای کنترل ‌شده می‌تواند کارایی و گیرش بتن را به طور یکنواخت حفظ نماید.

ایجاد درزهای اجرایی: گاهی اوقات، بهترین گزینه برای جلوگیری از ایجاد درز سرد بتن، ایجاد درزهای اجراییِ از پیش برنامه‌ریزی شده است؛ خصوصاً در نواحی که تحت تنش‌های کششی قرار دارند. این روش برای جلوگیری از ایجاد درز سرد از ابتدا برنامه‌ریزی می‌شود. این بدان معناست اگر می‌دانید به دلیل وقفه در کار بتن‌ریزی، درز سردی ایجاد خواهد شد، از قبل یک درز اجرایی در محل مناسبی طراحی کنید تا بتن‌ریزی به صورت کنترل‌شده و ایمن در آن نقطه متوقف شود. این کار از ایجاد یک درز ضعیف و ناخواسته جلوگیری می‌کند.

پیشگیری و ترمیم درز سرد بر پایه زمان اجرا

در این بخش به مرور اقدامات پیشگیرانه برای مدیریت درزهای سرد بتن بر اساس مرحله سفت شدن بتن می‌پردازیم.

• در مرحله پلاستیک بتن: اگر بتن هنوز نرم و قابل انعطاف است و ویبراتور می‌تواند به راحتی در آن نفوذ کند، بتن تازه را مستقیماً روی سطح بتن قدیمی قرار دهید. سپس محل اتصال را به طور کامل و منظم با ویبراتور متراکم کنید تا دو لایه بتن به خوبی با هم یکپارچه شوند.
• هنگامی که بتن در حال سفت شدن است: زمانی که بتن از حالت پلاستیک کمی سفت‌تر شده اما هنوز کاملاً سخت نیست، با استفاده از ابزارهای سبک مانند چنگک، لایه سطحیِ سست را بردارید. سپس یک لایه ملات با ضخامت حدود ۱۲ میلی‌متر روی درز قرار داده و بتن تازه را روی آن بریزید. با ویبره کردن مجدد، بتن تازه را به عمق لایه قدیمی برسانید تا پیوند بهتری ایجاد شود.
• وقتی بتن کاملاً سخت شده است: در صورتی که بتن در محل درز سرد کاملاً سفت شده و امکان ویبره یا قالب‌ گیری بتن مجدد وجود نداشته باشد، باید با آن مانند یک درز اجرایی (ساخت) رفتار کرد. در این حالت، پس از گذشت ۱۲ تا ۲۴ ساعت، درز را برش داده و سطح آن را آماده‌سازی کنید، سپس با استفاده از روش‌های ترمیمی مناسب آن را ترمیم نمایید. اگر به دنبال راهکارهای عملی برای بازسازی و رفع آسیب‌های سازه‌ای هستید، حتماً مقاله ترمیم بتن؛ روش‌ها و تکنیک‌های اجرایی را مطالعه کنید.

سخن پایانی

درز سرد بتن، یک عیب سازه‌ای جدی است که به علت وقفه ناخواسته در حین بتن‌ریزی‌ اتفاق می‌افتد و به کاهش دوام و استحکام سازه منجر می‌شود. بهترین رویکرد برای مقابله با درزهای سرد بتن همیشه پیشگیری است. برنامه‌ریزی دقیق برای بتن‌ریزی پیوسته، استفاده از ویبراتورها و توجه به شرایط آب ‌و هوایی، احتمال ایجاد درزهای سرد را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند. با این حال چند روش موثر برای ترمیم درز سرد بتن وجود دارد که با توجه به شرایط پروژه می‌توانید از آنها استفاده کنید.

منبع

https://www.structuralguide.com/cold-joint-concrete/

https://gharpedia.com/blog/cold-joints-in-concrete/

https://mudjackingcontractor.com/blog/cold-joints-in-concrete-causes-risks-and-repair-solutions/

https://fmpconstruction.com/cold-joints/