بتن ماده ای معجزه آسا است. این ماده ی بسیار سخت و بادوام، یک محصول ایده آل برای ساخت و ساز است، چه در حال ساخت فونداسیون یک ساختمان مسکونی یا یک پروژه کفسازی بتنی گسترده باشید. اما یکی از ضعف های اصلی بتن ذات ترد و شکننده آن و کم بودن مقاومت کششی و ضربه پذیری آن است. در بسیاری از پروژه هایی که در معرض عوامل محیطی مثل تابش آفتاب، وزش باد و یا رطوبت کم قرار دارند، بلافاصله پس از بتن ریزی با ترک هایی مواجه می شویم که ممکن است تا چند روز پس از بتن ریزی نیز شاهد پیدایش آن ها باشیم. ترک های زودهنگام بتن عموما در 7 روز ابتدای پس از بتن ریزی قابل مشاهده هستند. با این وجود، ممکن است بعضی از ترک ها مخصوصا در بتن های مسلح بیش از یک هفته زمان ببرد تا نمایان شوند. به همین دلیل از ترک های نمایان شده در طول 60 روز پس از بتن ریزی به عنوان «ترک زودهنگام» Early-age Cracking یاد می شود.

ذکر این نکته ضروری است که ترک های زودهنگام در صورتی که از محدوده های مجاز تعیین شده در هر آیین نامه تجاوز نکنند، باعث ایجاد خرابی یا مشکلات سازه ای نخواهند شد و قابل قبول هستند. اما می توانند مخصوصا در بتن های مسلح شده با میلگرد های فولادی یا الیاف فولادی باعث کاهش دوام بتن در بلند مدت و افزایش احتمال نفوذ یون های خورنده به ویژه در مناطق خورنده و همچنین افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری سازه بتنی شوند که به همین دلیل می بایست تا حد امکان این نوع ترک ها را کاهش داد و کنترل نمود

برای ترک خوردگی بتن در ساعات و روزهای اولیه بعد از بتن ریزی دلایل مختلفی را می توان برشمرد، از جمله ایراد در طرح مخلوط بتن، ایراد در اجرا و نظارت، نقص طراحی، شرایط محیطی، کیفیت مصالح، عمل آوری نادرست و ناکافی و … به همین دلیل شناخت عوامل ایجاد ترک های زودهنگام برای جلوگیری و کاهش وقوع این نوع ترک ها بسیار مهم است که سعی شده در این مقاله به صورت خلاصه به این موارد پرداخته شود و در انتها روش ترمیم ترک و استفاده از افزودنی های موثر در کنترل ترک های اولیه نیز ذکر شده است

1- دمای داخلی بتن (Internal Concrete Temperature)

رایج ترین نوع ترک در بتن، به ویژه در مراحل اولیه می باشد که آب و سیمان موجود در بتن با یکدیگر واکنش شیمیایی به نام هیدراتاسیون میدهند. این واکنش، واکنشی گرمازا است و باعث انبساط بتن می شود. اگر دمای داخلی بتن به حدود ۵۰ درجه سانتیگراد برسد، اترینگایت ناپایدار شده و حل می شود. بعد از کاهش دمای داخلی، اترینگایت انبساط خواهد یافت و میتواند منجر به ترک‌ های داخلی و خارجی شود. همینطور اگر هر گونه مانعی در برابر انبساط بتن ایجاد شود، تنش فشاری در بتن به وجود می‌آید و بعد از خشک شدن بتن دچار ترک میشود. اگر نسبت آب و سیمان در بتن رعایت نشود و آب بیشتری به آن اضافه شود، تبخیر آب و خشک شدن بتن منجر به انقباض و ایجاد ترک در بتن میشود. معمولا این ترک‌ ها در جاهایی که ضخامت بتن کمتر است و بلافاصله بعد از خشک شدن آن ایجاد می شوند

2- گرادیان دمایی (Temperature Gradient)

گرادیان دمایی زمانی اتفاق می افتد که بتن در معرض دمای بالایی قرار بگیرد که قابل خارج شدن نیست. در این حالت، اختلاف دمایی بالا بین سطوح داخلی و خارجی المان های سازه‌ بتنی تنش ‌های حرارتی ایجاد میکند. اگر عضو بتنی مهار شده باشد، تنش حرارتی در سن ابتدایی بتن به آسانی از مقاومت کششی بتن تجاوز کرده و ترک‌ ها را تشکیل می دهد. مهار شدن در بتن می تواند به دلیل تغییر در عمق مقطع برای مثال اتصال بین بال تیرها، سقف وافل، آرماتورهای بالایی در تیرها یا دال ها، و خاموت ها در ستون باشد

3- جمع شدگی خودبخودی (Autogenous shrinkage)

جمع شدگی خودبخودی می تواند تنش کششی زودهنگام زیادی را در بتن ایجاد کند، به ویژه در بتن های با مقاومت اولیه بالا. در واقع این نوع جمع شدگی پس از گیرش اولیه بتن به دلیل هیدراتاسیون رخ می دهد. یعنی وقتی که حجم محصول هیدراتاسیون کوچکتر از حجم اولیه ترکیب ‌های واکنشی (سیمان و آب) می شود. این فرآیند به آب نیاز دارد و بنابراین باعث کاهش آب آزاد داخلی می شود. این پدیده ممکن است به صورت انقباض یا به شکل تورم رخ دهد. هنگامی که آب وجود دارد، هیدراتاسیون تسهیل می شود. هنگامی که رطوبت برای این هیدراتاسیون وجود نداشته باشد، تورم در بتن رخ می دهد که منجر به ترک زودهنگام می شود. همینطور این نوع انقباض در نتیجه خروج آب از سوراخ های مویینی داخل بتن است. فرآیند هیدراتاسیون باعث خروج این آب از منافذ مویینی می شود.
ترک ‌ها به طور معمول در اطراف آرماتورها و سنگدانه ها شکل و گسترش پیدا می کنند، یا از عمق عضو بتنی زمانی که قید و محدودیت خارجی کافی وجود داشته باشد

4- نشست پلاستیک (Plastic Settlement)

نشست پلاستیک یک عامل رایج است که منجر به ترک خوردگی زودهنگام می شود. این ترک ‌ها زمانی که بتن هنوز در حالت خمیری است، در طول گیرش اولیه بتن ایجاد می‌ شود. در این زمان، آب بتن به سمت سطح بالا‌ آمده و آن را می ‌پوشاند در حالی که سنگدانه و سیمان تحت نیروی گرانش ته ‌نشین می شوند. این امر لایه ضعیف ‌تری از بتن را در نزدیکی سطح تشکیل می دهد. محل تشکیل ترک ‌های ناشی از نشست پلاستیک اغلب در مواردی که تغییر ناگهانی در عمق بتن داریم می باشد. چراکه در قسمت عمیق تر نشست بیشتری اتفاق می افتد و باعث ایجاد ترک در نقطه تغییر مقطع می گردد. این نوع ترک ها به ویژه در مواقعی که بتن با میلگرد مسلح شده مانند دال های بتنی روی زمین یا قطعات پیش ساخته به صورت رد ترک هایی روی محل قرارگیری میلگردها به خوبی قابل مشاهده هستند. به دلیل اینکه میلگرد به عنوان یک عامل خارجی در حجم بتن باعث ناهمگونی در نشست می شود و به عنوان یک قید عمل می کند و باعث ایجاد تنش کششی در بتن تازه می شود. یکی از راه های کاهش و برطرف کردن این ترک ها به خصوص در کفسازی و روسازی های بتنی و قطعات پیش ساخته بتنی، حذف میلگرد و جایگزینی آن با الیاف ماکرو پلیمری فورتا و پلی تار است که در انتهای مقاله به آن پرداخته ایم

5- جمع شدگی ناشی از خشک شدگی (Drying Shrinkage)

جمع شدگی ناشی از خشک شدگی هم یکی از دیگر دلایل رایج ترک خوردگی زودهنگام است، زمانی که جمع شدگی با یک عامل خارجی یا داخلی یا ترکیبی از هر دو محدود و مقیده شده باشد. جمع شدگی خشک شدگی در بیش از ۳ تا ۴ روز یا حتی تا ۶۰ روز پس از بتن ریزی اتفاق می افتد. این نوع جمع شدگی به صورت غیر یکنواخت در ضخامت عضوهای بتنی گسترش می یابد. جمع شدگی متفاوتِ ایجاد شده باعث پیدایش جابجایی محوری و تابیدگی می شود. در صورتی که بتن مقید و محدود شده باشد، این دو حرکت منجر به ایجاد تنش های محوری و خمشی شده که باعث ایجاد ترک در کوتاه مدت می شوند. جمع شدگی ناشی از خشک شدگی همچنین باعث ایجاد تنش های پسماند در عضوهای کوچک می شود

6- بارگذاری خارجی (External Loading)

بارگذاری خارجی مانند ارتعاش، ترافیک و باد می توانند تنش اضافی را روی بتن ایجاد کنند و در صورت فراتر رفتن از مقاومت کششی بتن، ترک ‌های زودهنگام ایجاد می شود. مقاومت کششی بتن در ابتدا به طور قابل توجهی پایین است و به راحتی قابل صرفنظر کردن است. به همین دلیل، تأثیرات بارگذاری خارجی پس از ریخته شدن بتن نباید نادیده گرفته شود

8- جمع شدگی پلاستیک (Plastic Shrinkage)

جمع شدگی پلاستیک زمانی رخ می دهد که سطح بتن تازه در معرض شرایطی باشد که نرخ تبخیر را بالا می برد؛ به طور مثال دمای بالا، رطوبت کم و وزش باد. این جمع شدگی باعث ترک خوردن زودهنگام بتن در زمانی که هنوز بتن خمیری است می شود. جمع شدگی پلاستیک می تواند ترک‌ های عمیق ‌تری نسبت به جمع شدگی بر اثر خشک شدن ایجاد کند. در بعضی موارد، این نوع از آسیب دیدگی پیش از پایان عمل‌ آوری بتن، با بستن ترک ‌ها ترمیم می شود

9- پرداخت و اجرای نادرست بتن

یکی دیگر از انواع ترک در بتن، ترک مویی در بتن است. ترک مویی در بتن بر اثر تنش ‌های ایجاد شده بر اثر نیروهای وارده یا آب ‌رفتگی بتن در هنگام خشک شدن به وجود می‌آید. همینطور ترک مویی در بتن می تواند در ساعات اولیه هنگام بتن ‌ریزی در هوای گرم هم به وجود بیاید. اگر ترک مویی در بتن در زمان کمی پس از بتن‌ ریزی ظاهر شود، ممکن است به خاطر درست ویبره نشدن بتن یا سریع ریختن آن باشد. بنابراین کیفیت و شرایط اجرایی نیز بر بروز ترک های مویی تاثیر فراوانی دارد به همین دلیل استفاده از عوامل و مجری بتن ریزی حرفه ای که شناخت درستی از بتن و رفتارهای آن داشته باشند امری ضروری به نظر می رسد

چگونه می‌ توان ترک بتن را ترمیم کرد؟

برای ترمیم ترک بتن باید با توجه به نوع ترک اقدام نمود بنابراین ذکر یک روش مشخص علمی و فنی نیست. به طور کلی بعد از پیدایش ترک بهتر است حداقل یک ماه صبر کرد تا انقباض و انبساط بتن بیشتر انجام شود تا ترک عرض بیشتری پیدا کند و بعد نسبت به ترمیم و پر کردن آن اقدام نمود. یکی از روش ها استفاده از ماستیک های پلی یورتان با ازدیاد طول بالا است که به صورت تزریقی می توان در محل ترک پر کرد. توجه شود استفاده از مواد با تردی بالا و ازدیاد طول کم راه بلندمدتی برای ترمیم نیست چراکه پس از مدت کوتاهی بدلیل تغییر طول شبانه روزی در بتن مجددا محل ترمیم شده ترک خورده و مشکل تکرار می شود. بعضی موارد از نوار هایی از جنس الیاف کربن می توان استفاده کرد. در این روش ابتدا ترک‌ ها به صورت موضعی ترمیم می‌ شوند و سپس نوارهای کامپوزیت با استفاده از رزین اپوکسی روی سطح آسیب‌ دیده چسبانده می ‌شوند. روش های دیگری نیز وجود دارد که در مقالات بعدی به آن ها اشاره می کنیم

چگونه می توان از بروز ترک ها در بتن اجتناب کرد؟

به طور کلی وجود ترک در بتن امری اجتناب ناپذیر است و ممکن است در هر زمانی این اتفاق بیافتد اما یکی از کم هزینه ترین و ساده ترین روش هایی که تا امروز به اثبات رسیده است کاربرد الیاف پلیمری میکرو/ماکرو با جنس پلی پروپیلن/پلی اولفین می باشد. الیاف میکرو پلی پروپیلن خالص MICROFORCE-500 جهت بالا بردن مقاومت بتن در برابر ترک های ریز پلاستیک و حرارتی در بتن بسیار موثر است. با استفاده از مقدار کمی از الیاف پلی پروپیلن در هنگام بتن ریزی (0.5-1.5 kg/m3) ترک ها به طور چشمگیری کاهش می یابند. همینطور می بایست از الیاف ماکرو با عملکرد سازه ای مانند فورتا فررو و پلی تار نیز استفاده کرد تا با اطمینان بیشتری کنترل و کاهش ترک های اولیه و ثانویه انجام شود تا بهترین عملکرد بتن را در برابر تنش های حرارتی شاهد باشیم. همچنین کاربرد فوق روان کننده های استاندارد برای کاهش میزان آب به سیمان در طرح مخلوط بتن و کاربرد کیورینگ کامپوندهای پایه آب و رزینی (مواد عمل آوری کننده بتن) در پروژه هایی مانند روسازی و کفسازی های بتنی که در آن ها حجم وسیعی از بتن در معرض مستقیم عوامل محیطی قرار می گیرند امری ضروری برای افزایش دوام بتن می باشد. برای سفارش یا مشاوره درباره الیاف و افزودنی های بتن با کارشناسان با تماس بگیرید