انوع معایب و ترک های اجرا و ساخت بتن
انواع معایب و تركهاي غير سازهاي
تركها و الگوي آنها مي‌تواند مشخصات متفاوت آنها را بسته به مكانيزم شكل‌گيري ارائه دهد. انواع مختلف تركها در زمانهاي مختلفي از عمر بتن ظاهر مي‌شوند و شكل و الگوي اين تركها و به خصوص زمان اولين پيدايش در تشخيص علت بروز آنها بسيار اهميت دارد. اطلاعات نسبتاً جامعي در ACI224.1R در زمينه حالتهاي عمومي تركها و راهكارهايي براي جلوگيري از آنها ارائه شده است. اين اطلاعات در جدول (4-1 ) فهرست بندي شده اند. سريعترين تركها از لحاظ زمان پيدايش عبارت از تركهاي ناشي از جمعشدگي پلاستيك و نيز تركهاي ناشي از نشست خميري بتن است كه معمولاً بعد از چند ساعت از زمان ريختن و جا دادن بتن، ظاهر مي‌شوند.
جدول 4-1- انواع ترك خوردگيهاي غير سازهاي بتن و زمان بروز آنها
|
نوع ترك |
زمان پيدايش |
|
حركت و تكان‌خوردن ميلگردها
ترك خوردگي ناشي از نشست خميري بتن
ترك خوردگي ناشي از جمع شدگي پلاستيك
تركهاي ناشي از انقباض حرارتي در كوتاه مدت
تركهاي ناشي از جمع شدگي در اثر خشك شدن در دراز مدت |
ساعات اوليه
بين 10 دقيقه تا 3 ساعت بعد از ريختن
بين 30 دقيقه تا 6 ساعت بعد از جاي دادن بتن
1 روز تا 2 يا 3 هفته بعد از بتن ريزي
بين چند هفته تا چند ماه بعد از بتن ريزي |
تركهاي ناشي از جمعشدگي پلاستيك بتن
در هنگام ريختن بتن، به علت اينكه هنوز خاصيت خميري دارد، آب در آن به راحتي حركت مي‌كند. لذا مواد سنگين تمايل به ته‌نشيني دارند و لذا آب بيشتري نسبت به حالت يكنواخت بر روي مخلوط باقي مي‌ماند. در دماي هواي بالا و بخصوص هنگام وزش باد، تبخير شديدي از سطح بتن صورت مي‌گيرد. بر اثر اين تبخير لايه سطحي خشك شده و حجم آن كمتر ميشود. اين تغيير حجم در لايه سطحي باعث ايجاد تنشهاي كششي و گسترش آن در لايه سطحي شده و در حالتي كه بتن هنوز حالت خميري و مقاومت خيلي كمي دارد، باعث ترك‌خوردگي مي‌گردد. درصورتي كه سرعت تبخير بيش از 1 كيلوگرم بر مترمربع در ساعت باشد، احتمال ترك‌خوردگي كاملاً وجود دارد.
اين نوع تركها بين 1 تا 2 ميليمتر عرض و 300 تا 500 ميليمتر طول و 2 تا 50 ميليمتر عمق دارند. معمولاً الگوي شكل گيري آنها تصادفي است ولي گاهي ممكن است جهت آنها در جهتي كه بتن پرداخت شده است، تغيير كند.
تشكيل اين نوع تركها در بتن، درحالي كه هنوز خاصيت خميري دارد، از ميان خمير خواهد بود. اين نوع تركها هم در سازه‌هاي بتني مسلح و هم در سازه‌هاي بتني غير مسلح ايجاد مي‌گردد.
تركهاي ناشي از نشست خميري بتن
نوع ديگري از ترك خوردگي وجود دارد كه ناشي از حركت ذرات سنگدانه به سمت پايين و بالا آمدن ذرات سيمان به بالا و جايگزين شدن آن با سنگدانه‌ها در سطح است. حركت رو به بالاي آب مي‌تواند باعث ترك‌خوردگي ناشي از نشست خميري بتن شود. ته نشيني و حركت مواد با وزن مخصوص بيشتر به سمت پايين با قيد شبكه ميلگردها و يا قالبها ممانعت مي‌گردد. بتن خميري مي‌تواند با تشكيل قوسهايي روي هر ميلگرد سطح را با كشش همراه كند. تركهايي مي‌تواند در ارتباط با فضاهاي خالي و حفره‌هاي زير ميلگرد نيز تشكيل شود. هنگامي كه ميلگردها با فاصله كمي نسبت بهم قرار مي‌گيرند، كل بتن روي آنها به صورت قوس در‌آمده و بتن زير نشست مي‌كند. اين حالت مي‌تواند سبب ايجاد جدايي و گسستگي زير ميلگردها گردد.
الگوي اين ترك‌خوردگي معمولاً بستگي به مانعي كه در برابر حركت رو به پايين و ته نشست مواد ايجاد ميشود، دارد. معمولترين قيد و مانع توسط لايه‌هاي فوقاني شبكه ميلگردها در دالها ايجاد ميشود. تركهاي ايجاد شده و گسترش يافته در سطوح فوقاني ظاهر شده و معمولاً در امتداد ميلگردها ادامه مي‌يابند و گاه تشكيل خطوط موازي با هم در راستاي ميلگردها مي‌دهند. البته گاهي تركهاي كوچكي نيز در جهت مخالف بوجود مي‌آيد. تركهاي ناشي از نشست خميري معمولاً از سطح بتن تا ميلگردها ادامه دارند و معمولاً حدود 1 ميليمتر عرض دارند و گاهي مي‌توانند عريض‌تر هم باشند.
براي جلوگيري از اين ترك‌خوردگي، استفاده از دوده‌سيليسي براي چسبندگي بيشتر مخلوط و نيز طرح مناسب دانه‌بندي، اختلاط و تراكم مجدد بتن، بعد از جايگذاري آن و قبل از گيرش نهايي بتن متداول است.
ترك خوردگي ناشي از انقباض حرارتي
عمل هيدراتاسيون بين آب و سيمان يك واكنش گرما‌زا مي‌باشد، بدين معني كه توليد حرارت مي‌كند. ميزان حرارت توليد شده خصوصاً بستگي به نوع سيمان دارد. همچنين ميزان حرارت بستگي به شرايط محيطي و نيز شكل هندسي اعضا و ابعاد آن، حتي نوع قالبها دارد. دماي بالاي محيط، سرعت واكنش را افزايش مي‌دهد. دالها كه داراي سطح تماس زيادي با محيط هستند تبادل گرمايي بيشتري نسبت به عضوهاي كوچكتر دارند. اجزايي كه داراي ابعاد بزرگتري هستند گرماي بيشتري نسبت به مقاطع كوچكتر در آنها حبس مي‌گردد، در حالي كه مقاطع كوچكتر براي از دست دادن گرما آمادگي بيشتري دارند.
همچنين قالبهاي چوبي در هنگام تبادل گرمايي با محيط، خاصيت عايق‌بندي حرارتي بيشتري نسبت به قالبهاي فولادي دارند، لذا ميزان بيشينه دما در قالبهاي چوبي بالاتر مي‌باشد.
به هر حال، وقتي كه بتن بر اثر هيدراتاسيون گرم ميشود، شروع به انبساط مي‌كند. اگر هرگونه مقاومتي در برابر اين انبساط صورت گيرد (براي مثال، از طرف قسمتهاي ريخته شده قبلي) تنشهاي فشاري توليد ميشود. بعد از رسيدن به دماي بيشينه، بتن شروع به سرد شدن مي‌كند و حجمش كاهش مي‌يابد. مقاومت در برابر اين جمعشدگي باعث ايجاد تنشهاي كششي ميشود. در اين مرحله كه معمولاً چند روز بعد از ريختن بتن آغاز ميشود، بتن مقاومت كمي داشته و هنوز آمادگي تحمل اين تنشهاي كششي را ندارد و لذا احتمال ترك‌خوردن در اثر جمعشدگي وجود دارد.
از انواع تركهاي حرارتي ميتوان به تركهايي اشاره كرد كه در ديوارها و روي پي‌هاي نواري كه از زمان ريختن آنها چند روز مي‌گذرد، به وجود مي‌آيد. در اين حالت، تركهاي عمودي از پايه ديوارها در وسط ديوار شروع ميشود و از مقطع آن مي‌گذرند و در كناره ديوار داراي يك زاويه 45 درجه مي‌شوند. عرض شكاف و عمق آن بستگي به ميزان ميلگردها دارد و معمولاً در روشهاي طراحي كنترل حداقل ميلگرد به منظور كنترل اين تركها صورت مي‌گيرد.
تركهاي ناشي از جمعشدگي بر اثر خشك شدن در دراز مدت بتن
معمولاً مقدار آب موجود در مخلوط بتن، بيشتر از آنچه كه براي عمل هيدراتاسيون لازم است، مي‌باشد. اگر بتن در شرايطي قرار گيرد كه رطوبت نسبي محيط كم باشد، رطوبت بتن از طريق سطح كاهش مي‌يابد.
از دست رفتن رطوبت موجب كاهش حجم شده كه به انقباض ناشي از خشك شدن تعبير مي‌گردد. اگر عمل انقباض و جمع شدن با قيد خارجي يا داخلي روبرو شود، تنشهاي كششي ايجاد شده، باعث ترك خوردن بتن خواهد شد. اجزاي نازك و داراي سطوح بزرگ، مانند دالها مستعد اين نوع ترك‌خوردگي هستند. زمان پيدايش اين ترك‌خوردگي بستگي به ميزان خشك‌شدن كه آن را هم شرايط محيط تعيين مي‌كند، دارد. ولي معمولاً چندين ماه پس از ريختن بتن به وقوع مي‌پيوندد و اين ترك خوردگي در سطح بتن ظاهر ميشود، زيرا خشك شدن از لايه سطحي صورت مي‌گيرد.
خشك شدن لايه سطحي و كاهش حجم آن و مقاومت در برابر تغيير حجم توسط لايه‌هاي زيرين باعث ترك خوردن در لايه سطحي در دالها با سطوح بزرگ ميشود. معمولاً در گوشه دالها اولين ترك ها ظاهر ميشود، زيرا از 3 طرف خشك شدن صورت ميِ‌گيرد. الگوي مشخصي از تركهاي ناشي از جمعشدگي بر اثر خشك شدن وجود ندارد. عرض اين تركها نيز بستگي به ميزان خشك شدن بتن، هندسه عضو و نيز فاصله بين قيدهاي خارجي دارد. براي مثال، در دالهايي كه بر روي زمين قرار مي‌گيرند و يك بعد آن از بعد ديگر بزرگتر است، تركها در قسمت مياني و به موازات بعد كوچكتر شكل مي‌گيرند و تركهايي نيز به طور مورب در گوشه‌ها ايجاد ميشود. همچنين در دالهاي يك طرفه يا دو طرفه نيز اين وضعيت ايجاد ميشود. تركهايي در گوشه قسمتهاي خالي دال كه مثلاً براي پله‌ها در نظر گرفته شده نيز به وجود مي‌آيند.
4-7-2- معايب در سطوح بر اثر اجرا
به طور كلي، سطوح بتني نمايان مي‌تواند ترك‌خوردگي‌ها و عيب‌هاي ناشي از مشكلات اجرايي را نشان دهند. گاهي ممكن است بعضي از اين مشكلات بسيار به نظر رسد، اما در روند كلي و مسائل مربوط به دوام اثر چنداني نداشته باشند. گاهي نيز اين ترك ها و عيبها در عين اينكه محدود هستند و به سختي به چشم مي‌آيند قابليت زيادي براي تخريب سازه در برابر مسائل مربوط به دوام دارا هستند.
در جدول ( 4-2) تعدادي از اين عيوب و علل احتمالي آنها ذكر شده است.
جدول 4-2- عيوب ظاهري بتن و دلايل آن
عيوب ظاهري بتن و دلايل آن
|
رديف
|
نام نقص |
تشريح نقص |
دلائل نقص |
|
طراحي قطعه يا عضو |
قالب |
شرايط اجرايي |
خواص بتن تازه |
جايدهي بتن |
تراكم بتن |
1 |
لانه زنبوري يا كرمو شدن
(Hony comb) |
وجود سطح كرمو و عاري از ريزدانه و نمايان شدن ذرات درشت شن به خاطر جدايي مواد |
شلوغي و جزئيات بد ميلگردها، نازكي قطعه، شكل ناجور و پيچيده، وجود وصله پوششي در ميلگرد |
نشت در محل درز، خارج شدن شديد شيره بتن |
دماي زياد، نزديكي ميلگرد به قالب يا پوشش كم روي ميلگرد، مشكلات دسترسي براي ويبره كردن،گيرش سريع،شلوغي به خاطر وصله پوششي ميلگردها |
ريزدانه ناكافي و كم، كارآيي پايين و كم يا زياد، سفت شدن زود هنگام، اختلاط بيش از حد، بزرگي زياد سنگدانه براي قطعه مورد نظر |
ارتفاع زياد سقوط يا شره كردن بتن، حركت افقي بيش از حد بتن در قالب، ارتفاع زياد ليفت، حذف شوت سقوطي يا طول ناكافي آن، كوچكي زياد لوله ترمي، جدايي مواد، برخورد زياد بتن به قالب، برخورد بتن به ميلگردها |
كوچكي قطر ويبراتور، فركانس كم ويبراتور، زمان كم فرو بردن ويبراتور، فاصله زياد بين نقاط فرو بردن ويبراتور، نفوذ ناكافي، تعداد كم ويبراتور |
|
2 |
مك‌هاي سطحي
(Air surface voids) |
سوراخهاي ريز جدا از هم و غير‌منظم تا قطر 25 ميليمتر (آبله رو بودن) |
|
نفوذناپذيري رويه قالب، ضعف در روغنكاري قالب، انعطاف‌پذيري زياد قالب، استفاده از ماده نامناسب بعنوان ماده رهاساز (روغن قالب نامناسب) |
زيادي ماده رهاساز (زيادي روغن قالب)، دماي زياد بتن |
مدول ريزي كم يا زياد ماسه، كارآيي كم، مواد سيماني زياد،، ماسه زياد، زياد بودن مقدار هواي بتن، كم سيماني يا عيار كم، خرد شدن دانه‌ها و بهم خوردن دانه‌بندي |
سرعت خيلي كم جايدهي، سرعت كم پمپاژ بتن، كوچكي جام حمل بتن |
دامنه نوسان خيلي زياد، لرزش ناكافي خارجي، فرو نرفتن سر ويبراتور به طور كامل |
|
3 |
اثر قالب (قالب زدگي)
(Form streaking) |
نواحي شن يا ماسه فاقد سيمان، معمولاً همراه با رنگ تيره در مجاورت سطح |
|
نشت از درزها ناشي از باز بودن درزها |
حركت افقي بتن داخل قالب |
زيادي اسلامپ يا آب بتن |
فاصله نامناسب بتن،جايدهي بتن و تراكم آن |
دامنة نوسان و فركانس زياد ويبراتور براي قالب |
|
4 |
سنگدانه نمايي (پشت پيدايي سنگدانه)
(Aggregate Trans parency) |
سطوح تيره يا روشن هم شكل و هم اندازه سنگدانه‌هاي درشت، ظاهر لكه‌دار |
|
انعطاف‌پذيري زياد، پرداخت بيش از حد سطح |
|
ماسه كم بتن، دانه‌بندي ناپيوسته سنگدانه، خشك يا متخلخل بودن، زيادي شن، اسلامپ زياد بتن |
|
ويبره خارجي زياد، ويبره زياد بتن سبك |
|
5 |
ترك ناشي از نشست
(Subsidence cracking) |
تركهايي با طول كم و عرض متغير كه غالباً بيشتر افقي هستند نه قائم |
اختلال در دسترسي |
عايق‌بندي حرارتي كم، شكل نامنظم مقيد كننده نشست، جذب زياد |
فاصله زماني ناكافي بين تكميل ستون و ديوار با ريختن تير و دال، رطوبت نسبي كم |
ماسه كم بتن، آب زياد بتن، اسلامپ خيلي زياد، طرح اختلاط نامناسب |
سرعت زياد
بتن ريزي |
ويبره ناكافي و عدم بكارگيري ويبره مجدد |
|
6 |
تغيير رنگ
(Color variation) |
تغييرات در رنگ سطح بتن كه ظرف چند ساعت پس از قالب برداري قابل مشاهده است |
ميلگردگذاري زياد و شلوغ نزديك به سطح قالب |
تغيير در ظرفيت جذب آب سطح قالب، واكنش شيميايي با سطح قالب يا مواد رهاساز(روغن) قالب، نشت از درزها يا سوراخ كش قالب |
|
عدم يكنواختي مصالح، عدم يكنواختي دانه‌بندي، تغيير در نسبت اختلاط بتن، اختلاط غير يكنواخت در طول كار |
جدايي مواد، اسلامپ خيلي زياد، كاهش اسلامپ در بالاي يك ليفت مرتفع |
نزديكي زياد ويبراتور به قالب، ويبره متغير در مجاورت قالب |
|
7 |
ماسه‌زدگي (اثر ماسه)
(Sand streaking) |
تغيير در رنگ يا سايه ناشي از جداشدن ذرات ماسه دراثر آب انداختن موازي با سطح قالب |
|
جذب كم، نشت از قالب، آب زيادي در كف قالب كه به دليل فشار هيدروليكي در سطح قالب به بالا رانده ميشود |
دماي كم بتن، مخلوطهاي پرآب |
مخلوط كم عيار پر ماسه و
خشن و زبر، مخلوطهاي پر آب با مواد ريز كم (سيمان و ماسه ريز كم) و آب انداختن، حباب هواي كم |
بتن‌ريزي خيلي سريع |
ويبره زياد، دامنه نوسان زياد |
|
8 |
خطوط لايه
(Layer lines) |
نواحي تيره رنگ بين لايه‌هاي بتن |
|
|
برنامه‌ريزي ناكافي، دماي زياد |
مخلوط پرآب و مستعد آب انداختن |
سرعت كم بتن‌ريزي، فقدان تجهيزات و نفرات در بتن‌ريزي |
فقدان ويبره، عدم فرو نبردن ويبراتور در لايه زيرين |
|
9 |
درز سرد
(Cold joints) |
وجود حفرات، كرمو بودن و تغيير رنگ در مرز ليفتها، عدم اتصال كافي لايه فوقاني به لايه زيرين |
عدم فاصله كافي براي فرو كردن ويبراتور |
|
برنامه‌ريزي ضعيف، تدارك ناكافي تجهيزات، گرفتن لايه زيرين |
خيلي خشك بودن مخلوط، گيرش زود هنگام و سفت شدن. كاهش شديد اسلامپ در طول كار |
رساندن بتن با تأخير، لايه ضخيم |
فرو نبردن ويبراتور در لايه زيرين، ويبره ناكافي |
|
10 |
خرابي سطح قالب
(Form offset) |
بي نظمي و تغيير ناگهاني در سطح |
درز اجرايي در تغيير جهت قالب |
طراحي ضعيف قالب براي تحمل سرعت جايدهي بتن، سختي كم قالب و محكم نبستن آن |
محكم نبستن قالب و تكان خوردن |
ديرگيري بيش از حد بتن |
سرعت خيلي زياد بتن‌ريزي |
دامنه نوسان زياد، فاصله غير يكنواخت بين نقاط، فرو بردن ويبراتور، حركت افقي بتن |