هیدراتاسیون سیمان و ترک در بتن چگونه حاصل م شود؟

ترک در بتن را می‌توان در اغلب موارد به هیدراتاسیون سیمان‌ نسبت داد. هیدراتاسیون حرارتی ایجاد می‌کند که باعث افزایش دمای بتن می‌شود. اگر این افزایش بطور یکنواخت در سرتاسر یک قطعه بتنی معین، بدون هر گونه محدودیت خارجی اتفاق افتد، در این صورت قطعه تا زمانی‌ که به حداکثر دمای خود برسد، انبساط حاصل می‌کند. بنابراین، هیچ گونه تنش‌های حرارتی در داخل قطعه بوجود نمی‌آید. وقتی سطح بتن می‌تواند به محیط اطراف حرارت پس دهد، احتراق حرارتی بین قسمت خارجی سرد و هسته مرکزی داغ قطعه بتنی ایجاد می‌شود. به دلیل پخش حرارتی کم بتن، حرارت نمی‌تواند با سرعت کافی به خارج راه یابد، در نتیجه، انبساط حرارتی آزاد در قسمت‌های مختلف قطعه بتنی نا‌برابر خواهد بود. محدود نمودن انبساط آزاد، منجر به تنش‌های فشاری و کششی خواهد شد. چنانچه تنش کششی در سطح قطعه، ناشی از انبساط هسته مرکزی، بیش از مقاومت کششی بتن باشد منجر به تغییر شکل نسبی کششی می‌شود که بیشتر از ظرفیت بتن است و ‌در این صورت ترك‌های سطحی در بتن توسعه می‌یابند.

عوامل مهم فنی و اجرایی ایجاد کننده ترک در بتن

ترک‌های موجود در سطح بتن، کانال‌های آبیاری و زهکشی که باعث ایجاد درز و شکاف و در نهایت تخریب رویه بتنی کانال‌ها می‌شود، از عواملی هستند که هر ساله باعث هدر رفتن مقادیر زیادی از منابع آبی‌ کشور به صورت نشت و خسارات مالی می‌شوند. ‌لذا باید ضمن جلوگیری از به وجود آمدن آنها در صورت بروز‌، ضمن‌ کنترل، مقادیرشان را به حداقل رسانید. تغییر شکل‌های بوجود آمده در سطح بتن که در نهایت به ترک‌های موجود در سطح منجر می‌شود ممکن است حاصل اعمال تنش، تغییرات حجم در اثر جمع شدگی، خشک شدن و تغییرات دما باشد. از آنجائیکه بتن در مقابل کشش بسیار ضعیف بوده و مستعد ترك خوردن است.
هیچکس نمی‌تواند تضمین کند که در بتن ترك ایجاد نخواهد شد و احتمالا مقداری ترك خوردگی وجود دارد. انواع مختلف ترك ممکن است رخ دهد. ولی با اجرای دقیق و مصالح مناسب می‌توان ترک‌ها را کاهش داد و از ایجاد ترک‌ها جلوگیری نمود و ضمن کنترل‌، مقدار آنها را به کم‌ترین حد ممکن محدود نمود زیرا ترک‌ها به پایایی بتن آسیب رسانده و ازنظر زیبائی ‌نیز نامطلوب است.

دو عامل اصلی برای ترک در بتن موثر هستند.

تنش بر اثر بارهای وارده (Control joints)
تنش بر اثر آب رفتگی در حین خشک شدن یا تغییرات دما (Restraint)

اکثـر ترک‌های بتنی معمولاً به علت طراحی نـادرست و روش‌های اجرائی نـامناسب ماننـد موارد زیر حاصل می‌شوند.

‌حذف درزهای جدا کننده و کنترلی و روش‌های ناصحیح اجرای اتصالات و درزها‌
‌آماده سازی زیربنایی (بستر زیرکار) به روش نادرست
‌استفاده از بتن با اسلامپ بالا یا افزودن آب اضافی هنگام تخلیه به بتن
‌پرداخت کاری ناصحیح و ماله کشیدن به روش نادرست
‌عدم عمل آوری به موقع ‌یا عمل آوری ناکافی و نامناسب.

دلایل ترک در بتن

به طور کلی، ترک در بتن علل زیادی دارند. ترک‌ ممکن است فقط ظاهری باشد یا نشانه‌ای از یک تنش سازه‌ای مهم یا فقدان مقاومت و دوام سازه. ممکن است وسعت خرابی را نشان دهد یا نشانه حجم بیشتری از مشکلات باشد‌. اهمیت آنها بستگی به نوع سازه و نوع ترک خوردگی دارد. انواع ترک‌هایی که برای سازه‌های ساختمانی قابل قبول هستند، برای سازه‌های دیوار حائل آبی قابل قبول نیستند. تعمیر مناسب ترک‌ها بستگی به دانستن علت ترک‌ها و انتخاب مراحل تعمیر متناسب با این علت‌ها دارد و گرنه ترک‌ها ممکن است موقت و زودگذر باشند‌.

ترک‌ها ممکن است در بتن نرم و خمیری روی دهد یا در بتن سخت. ترک‌های بتن نرم به دلیل افت بتن و ترک‌های ناشی از نشست رخ می‌دهد و بعد از سخت شدن ترک‌های جمع شدگی بتن خشک روی می‌دهد.

در انتخاب روش تعمیر ترک علاوه بر توجه به علت و وسعت ترک برداری، باید به وضعیت فعلی ترک در بتن هم توجه کرد. در غیر این صورت چه بسا روش تعمیری نامناسب و در نتیجه نامؤثر انتخاب شود. انتخاب روش تعمیر نه تنها از علت و وسعت ترک، بلکه از محل و شرایط محیطی حضور ترک در بتن نیز تأثیر می‌پذیرد.

باید به امکان وجود رطوبت، آب یا مواد آلوده کننده در درون ترک توجه داشت معمولاً روش‌های تعمیر ترک در بتن باعث ناپدید شدن ترک ها نمی‌شوند و در جایی که زیبایی اهمیت دارد، ظاهر قابل رؤیت بخش تعمیر شده بایستی ارزیابی شود. استفاده از اندودهای مناسب برای تمام سطح بعد از تمام شدن تعمیر معمولاً ظاهر قابل رؤیت را مناسب خواهد کرد.

از جمله عواملی که موجب ترک در بتن، خوردگی و فرسودگی و تخریب سازه‌های بتنی می‌شود

نفوذ نمک‌ها (INGRESS OF SALTS)

نمک‌های ته نشین شده که حاصل تبخیر و یا جریان آب‌های دارای املاح هستند و همچنین نمک‌هایی که توسط باد در خلل و فرج و ترک‌ها جمع می‌شوند، هنگام کریستالیزه شدن می‌توانند فشار مخربی به سازه‌ها وارد کنند که این عمل علاوه بر تسریع و تشدید زنگ زدگی و خوردگی آرماتورها به واسطه وجود نمک‌هاست.

اشتباهات طراحی (SPECIFICATION ERRORS)

به کارگیری استانداردهای نامناسب و مشخصات فنی غلط در رابطه با انتخاب مواد، روش‌های اجرایی و عملکرد خود سازه، می‌تواند به خرابی بتن منجر شود.

اشتباهات اجرایی (CON STRUCTION ERRORS)

کم‌کاری‌ها، اشتباهات و نقص‌هایی که به هنگام اجرای پروژه‌ها رخ می‌دهد، ممکن است باعث آسیب‌هایی چون پدیدهء لانه زنبوری، حفره‌های آب انداختگی، جداشدگی، ترک‌های جمع شدگی، فضاهای خالی اضافی یا بتن آلوده شده، شود که همگی آنها به مشکلات جدی می انجامند.

حملات کلریدی (CHLORIDE ATTACK)

وجود کلرید آزاد در بتن می‌تواند به لایه‌ حفاظتی غیر فعالی که در اطراف آرماتورها قرار دارد، آسیب وارد نموده و آن را از بین ببرد.

حملات سولفاتی (SULPHATE ATTACK)

محلول نمک‌های سولفاتی از قبیل سولفات‌های سدیم و منیزیم به دو طریق می‌توانند بتن را مورد حمله و تخریب قرار دهند. در طریق اول یون سولفات ممکن است آلومینات سیمان را مورد حمله قرار داده و ضمن ترکیب، نمک‌های دوتایی از قبیل: THAUMASITE و ETTRINGITE تولید نماید که در آب محلول هستند. وجود این گونه نمک‌ها در حضور هیدروکسید کلسیم، طبیعت کلوئیدی (COLLOIDAL)‌ داشته که می‌تواند منبسط شده و با ازدیاد حجم، تخریب بتن را باعث شود. طریق دومی که محلول‌های سولفاتی قادر به آسیب رسانی به بتن هستند عبارتست از: تبدیل هیدروکسید کلسیم به نمک‌های محلول در آب مانند گچ (GYPSUM) و میرابلیت MIRABILITE‌ که باعث تجزیه و نرم شدن سطوح بتن می‌شود و عمل LEACHING ‌یا خلل و فرج دار شدن بتن به واسطه یک مایع حلال، به وقوع می‌پیوند.

حریق (FIRE)

سه عامل اصلی وجود دارد که می توانند مقاومت بتن را در مقابل حرارت بالا تعیین کنند. این عوامل شامل موارد زیر هستند.

‌توانایی بتن در مقابله با گرما و همچنین عمل آب بندی، بدون اینکه ترک، ریختگی و نزول مقاومت حاصل شود.
‌رسانایی بتن (CONDUCTIVITY)
‌ظرفیت گرمایی بتن(HEAT CAPACITY)

عمل یخ زدگی (FROST ACTION)

برای بتن‌های خیس، عمل یخ زدگی یک عامل تخریب است، چون آب به هنگام یخ زدن ازدیاد حجم پیدا کرده و باعث تولید تنش‌های مخرب درونی شده و لذا بتن ترک می‌خورد.

نمک‌های ذوب یخ (DE-ICING SALTS)

اگر برای ذوب نمودن یخ بتن، از نمک‌های ذوب یخ استفاده شود، علاوه بر خرابی‌های حاصله از یخ زدگی، ممکن است همین نمک‌ها نیز باعث خرابی سطحی بتن گردند.

کربناسیون (CARBONATION)

نفوذ دی اکسید کربن از هوا، عکس العملی را با بتن آلکالین ایجاد می‌نماید که حاصل آن کربنات خواهد بود و در نتیجه درجه PH بتن کاهش می‌یابد. همچنان که این عمل از سطح بتن شروع شده و به داخل بتن پیشروی می‌نماید آرماتور بتن تحت تأثیر این عمل دچار خوردگی می‌شود.