علت ترک خوردن بتن چیست؟ + راه های جلوگیری از ترک در بتن

بتن شناخته شده‌ترین محصول ساختمانی در جهان است. از زمان اختراع سیمان توسط لوئیس ویکات در سال 1817، تحقیق و توسعه زیادی در بهبود خواص آن انجام شده است و توانسته است خواص فیزیکی و شیمیایی آن را بهبود بخشد. اما آیا بتن بعد از این همه سال هیچ عیبی ندارد؟

وقتی با دقت به سازه‌های بتنی اطراف خود نگاه می‌کنیم، می‌بینیم که بسیاری از آن‌ها دارای ترک‌های ریز و درشت هستند. اما علت ترک خوردن بتن چیست؟ آیا همه ترک‌ها یکسان هستند؟ قطعا نه! در واقع، ترک‌ها می‌توانند به دلایل مختلفی مانند تغییر شکل، انقباض حرارتی، تورم بتن و… ایجاد شوند که بعضی از آن‌ها بسیار مهم و نیازمند ترمیم سریع هستند.
در ادامه به معرفی مهمترین دلایل ترک در بتن و روش‌های پیشگیری و ترمیم آن‌ها می‌پردازیم.

علت ترک خوردن بتن

ترک خوردن بتن می‌تواند در اثر دلایل مختلفی باشد؛ بعضی از مهمترین علت‌های ترک در بتن عبارتند از:

۱- ترک‌های ناشی از تغییر شکل
نیروهای وارد شده به سازه (نیرو‌های کششی، فشاری و برشی وارد بر بتن) باعث تغییرشکل‌هایی می‌شوند که در نهایت باعث ایجاد ترک می‌گردد. به طور کلی، تنش کششی بتن ۱۰/۱ مقاومت فشاری آن است؛ به همین دلیل هرگز نباید از بتن به تنهایی برای آرماتور استفاده کرد و لازم است آن را با میلگرد تقویت نمود.

۲- ترک‌های ناشی از انقباض هیدرولیکی
بتن‌های ساخته شده در فضای باز اغلب در طول فرآیند سفت شدن منقبض می‌شوند. این انقباض، در نتیجه خارج شدن هوای داخل بتن رخ می‌دهد. این شرایط باعث ایجاد فشار داخلی می‌شود که می‌تواند علت ترک خوردن بتن فونداسیون باشد.

۳- انقباض حرارتی
این مشکل به ویژه در سازه‌های بزرگ رخ می‌دهد. هیدراسیون سیمان (واکنش آب و سیمان) یک واکنش گرمازا است که باعث افزایش دما می‌شود؛ اما تغییرات دما در تمام قسمت‌های سازه یکسان نیست و باعث ایجاد انبساط و انقباض ناهمگون و در نتیجه ترک در بتن می‌شود.

۴- تورم بتن
عوامل متعددی می‌توانند باعث تورم بتن شوند؛ مثلا بتن می‌تواند به دلیل وجود نمک‌هایی مانند سولفات که در بعضی ماسه‌ها وجود دارد متورم شود. تورم همچنین می‌تواند در نتیجه یخ زدن آب در بتن و در نتیجه افزایش حجم آن رخ دهد. گاهی نیز زنگ زدگی آرماتور داخل بتن می‌تواند باعث تورم آن شود. همه این عوامل می‌توانند باعث تغییر شکل و در نهایت ترک خوردن بتن شوند.

۵- خوردگی آرماتور
آرماتور از جنس فولاد بوده و ممکن است به مرور زمان خورده شده و زنگ بزند. اگر میزان زنگ زدگی بیشتر از مقاومت فولاد باشد، ممکن است باعث ایجاد تنش کششی در بتن شود. خوردگی زیاد، می‌تواند علت ترک در بتن باشد یا باعث لایه لایه شدن آن گردد.

۶- عدم رعایت نسبت مناسب آب و سیمان
همان‌طور که گفتیم، بین سیمان و آب یک واکنش شیمیایی رخ می‌دهد که سبب استحکام بتن می‌گردد. در صورتی که آب و سیمان به نسبت متعادلی با یکدیگر مخلوط نشوند، ممکن است تبخیر بیش از حد آب از بتن خمیری، باعث تغییر شکل اولیه بتن و ایجاد ترک شود.

۷- فشار بیش از اندازه به بتن
تحمل بتن محدودیتی دارد و در صورتی که محاسبات دقیقی صورت نگیرد، ممکن است باعث فشار بیش از حد و ترک خوردن بتن شود. برای مثال در کف پارکینگ‌ها و محوطه‌ها که گاهی محاسبه دقیقی برای ضخامت بتن انجام نمی‌گردد، این اتفاق زیاد دیده می‌شود.

۸- ترک‌های ناشی از ته نشینی بتن
این عامل می‌تواند باعث ترک خوردگی بتن در ساعات اولیه اجرا شود. در صورتی که سنگدانه‌های بتن به طور یکنواخت پخش نشده باشند، پس از چند ساعت سنگ‌دانه‌های درشت به سمت پایین حرکت کرده و شیره مصالح بالاتر قرار می‌گیرد؛ این مسئله گاهی می‌تواند علت ترک بتن باشد.

۹- ترک‌های مویی
ترک‌هایی مویی می‌توانند در همان اوایل اجرا یا سال‌ها پس از آن ایجاد شوند. این ترک‌ها می‌توانند منشا فیزیکی (مثلا گرما یا آب گرفتگی) یا شیمیایی (بعضی مواد صنعتی) داشته باشند. این ترک‌ها ابتدا به صورت ترک‌های مویی ظاهر می‌شوند و سپس رشد کرده و با یکدیگر ادغام می‌شوند. به دنبال ترک، پوسته پوسته شدن و ترکیدن در سطح بتن نیز مشاهده می‌شود.
اگر اقدامات احتیاطی انجام نشود، عناصر بتن مسلح به مرور زمان از بین می‌روند.

جلوگیری از ترک بتن سقف

برای جلوگیری از ترک خوردن بتن سقف، می‌توانید از روش‌های زیر به افزایش کیفیت بتن کمک می‌کنند و عوامل ایجاد ترک را تا حدود زیادی کنترل می‌نمایند استفاده کنید:

•  کنترل کیفی مصالح: بررسی سنگدانه‌ها، آب و سایر مصالح از نظر میزان سولفات‌ها و ناخالصی‌ها برای جلوگیری از واکنش‌های شیمیایی مضر
•  استفاده از سیمان تیپ ۵ و ۲: سیمان تیپ ۵ برای مقاومت در برابر سولفات‌ها و سیمان تیپ ۲ برای کاهش حرارت هیدراتاسیون مناسب هستند.
•  عمل‌آوری کافی و مناسب: عمل‌آوری صحیح بتن با حفظ رطوبت و دمای مناسب، از ترک خوردگی بتن جلوگیری می‌کند.
•  استفاده از پوزولان‌های مناسب: پوزولان‌ها مانند خاکستر بادی یا میکروسیلیس، دوام آن را افزایش داده و از ترک خوردن بتن جلوگیری می‌کنند.
•  استفاده از میلگردهای FRP: میلگردهای FRP (الیاف پلیمری) به جای میلگردهای فولادی، مقاومت در برابر خوردگی و ترک را افزایش می‌دهند.
•  استفاده از غشاهای آب‌بند: نفوذ آب می‌تواند علت ترک بتن سقف باشد؛ غشاهای آب‌بند از نفوذ آب و مواد مضر به بتن جلوگیری کرده و از ترک خوردگی ناشی از رطوبت پیشگیری می‌نمایند.
•  استفاده از حداقل مقدار آب ممکن: کاهش مقدار آب در بتن باعث کاهش حفره‌ها و حباب‌های ناشی از تبخیر آب می‌شود و از ترک پیشگیری می‌کند.
•  ویبره مناسب در هنگام بتن‌ریزی: لرزش بتن باعث پر شدن حفره‌ها و کاهش ترک‌های ناشی از انقباض می‌شود.
•  اجتناب از برچیدن زودهنگام قالب‌ها: زود برداشتن قالب باعث ایجاد ترک‌های ریز می‌شود. بهتر است قالب‌ها تا رسیدن بتن به مقاومت کافی باقی بمانند.

مقدار مجاز ترک بتن

مقدار مجاز ترک خوردن بتن در قسمت‌های مختلف سازه با هم تفاوت دارد. مقدار مجاز در هر یک از نواحی ساختمان عبارتند از:

•   مقدار مجاز ترک بتن سقف: ترک‌های با عرض کمتر از ۰.۳ میلی‌متر در سقف‌های بتنی مجاز و قابل قبول هستند؛ اما ترک‌های بزرگ‌تر نیاز به بررسی تخصصی دارند.
•  مقدار مجاز ترک بتن در فونداسیون: ترک‌های فونداسیون معمولا نباید از ۰.۲ میلی‌متر بیشتر باشند؛ زیرا ترک‌های بزرگ‌تر ممکن است نشان‌دهنده مشکلات جدی مانند نشست زمین باشند.
•  مقدار مجاز ترک بتن در دیوارها: ترک‌های با عرض کمتر از ۰.۲۵ میلی‌متر در دیوارها مجاز است؛ به شرطی که عمقی نباشند و باعث نفوذ آب نشوند.
•   مقدار مجاز ترک بتن در ستون‌ها: ستون‌ها باید ترک‌های بسیار محدودی داشته باشند، معمولا کمتر از ۰.۲ میلی‌متر قابل چشم پوشی است؛ اما بررسی علت ترک خوردن ستون بتنی که عمیق باشد ضروری است.

انواع ترک در بتن

به طور کلی، انواع ترک در بتن را می‌توان به دو دسته ساختاری و غیرساختاری تقسیم کرد؛ با شناخت هر یک از این ترک‌ها، می‌توان اقدام مناسب را برای ترمیم و رفع آن انجام داد:

۱. ترک‌های ساختاری
این نوع ترک‌ها به دلیل تاثیر مستقیم بر ایمنی و توانایی تحمل بار سازه، بسیار جدی هستند. معمولا این ترک‌ها نتیجه‌ی طراحی اشتباه، فشار زیاد یا اجرای نادرست به وجود می‌آیند. ترک‌های ساختاری اغلب عمیق بوده و به ترمیم سریع نیاز دارند؛ زیرا می‌توانند مقاومت سازه را کاهش داده و خطر تخریب را افزایش دهند.

۲. ترک‌های غیرساختاری
این ترک‌ها در اغلب موارد سطحی و ظاهری بوده و تاثیر مستقیمی بر سازه ندارند. اگرچه این ترک‌ها در ابتدا خطر خاصی ندارند، اما در صورت نفوذ آب یا مواد شیمیایی، می‌توانند به مرور زمان باعث کاهش استحکام ساختمان گردند. دلایل اصلی ایجاد این ترک‌ها شامل انقباض بتن، تغییرات دمای هوا یا تبخیر آب از سطح بتن است.

ترمیم ترک بتن

ترک‌های بتن اگر به موقع و به درستی ترمیم نشوند، می‌توانند باعث کاهش مقاومت و دوام سازه گردند. برای ترمیم این ترک‌ها، روش‌های مختلفی وجود دارد که هر کدام بسته به نوع ترک، محل آن و شرایط محیطی مناسب می‌شوند. در ادامه، برخی از روش‌های کاربردی برای ترمیم ترک بتن را بررسی می‌کنیم:

•  تزریق رزین اپوکسی: برای ترمیم ترک‌های عمیق یا ترک‌هایی که از کاور بتن عبور کرده‌اند، رزین اپوکسی به داخل ترک تزریق می‌شود. این روش ترک را پر کرده و استحکام بتن را بازمی‌گرداند.
•   مسیریابی و آب‌بندی: برای ترک‌های سطحی، عرض ترک کمی افزایش یافته و با مواد خمیری پر می‌شود. این روش ساده‌تر است و نیاز به تخصص کمتری دارد.
•   دوختن یا بخیه زدن: در این روش، شیارهایی در مسیر ترک ایجاد شده و گیره‌های فلزی یا پلیمری با چسب اپوکسی نصب می‌شوند. این کار باعث ترمیم و تقویت بخش ترک‌خورده می‌شود.
•   افزودن میلگرد: برای ترک‌های بزرگ‌تر، سوراخ‌هایی در امتداد ترک ایجاد شده و پس از پرکردن با اپوکسی، میلگردها درون آن قرار می‌گیرند تا استحکام را افزایش دهند.
•  ترمیم با کامپوزیت FRP: نوارهای الیاف کربن یا فایبرگلاس با رزین اپوکسی به سطح ترک‌خورده چسبانده می‌شوند. این نوارها مقاومت بتن را افزایش داده و از گسترش ترک جلوگیری می‌کنند.

جمع بندی

ترک خوردن بتن می‌تواند در اثر عوامل ساختاری یا غیرساختاری رخ دهد. عوامل ساختاری به طور مستقیم به ایمنی ساختمان مرتبط است و باید به سرعت ترمیم شوند. این ترک‌ها می‌توانند در اثر اجرای نادرست، فشار بیش از اندازه بر سازه یا طراحی اشتباه رخ دهند. اما ترک‌های غیرساختاری معمولا عمیق نیستند و به طور مستقیم باعث کاهش ایمنی نمی‌شوند. به هرحال، ترمیم این ترک‌ها نیز از بروز مشکلات جدی در آینده پیشگیری می‌کند.

به طور کلی عواملی مانند انقباض حرارتی، خوردگی آرماتور، عدم رعایت میزان آب و سیمان، تورم بتن، ته نشینی بتن و… رایج‌ترین علت ترک بتن هستند. برای ترمیم این ترک‌ها، می‌توانید از تزریق رزین اپوکسی، افزودن میلگرد و… استفاده نمایید. در این مقاله به بررسی دلایل ترک در بتن و راهکارهای ترمیم آن پرداختیم.

چنانچه به راهنمایی و مشاوره بیشتری در این زمینه نیاز دارید، کافیست با شماره 54613000-021 تماس بگیرید و یا فرم مشاوره را تکمیل نمایید تا در اسرع وقت کارشناسان ما با شما تماس بگیرند.

https://diamondcutconcrete.com.au/concrete-curing

https://sinak.com/concrete-hydration

https://www.understanding-cement.com/hydration.html

https://www.jkcement.com/blog/basics-of-cement/what-is-cement-hydration

https://maturix.com/knowledge-center/what-is-cement-hydration