عوامل مؤثر بر ترک‌های حرارتی در بتن

عوامل مؤثر بر ترک‌های حرارتی در بتن موجب می شوند ترک های زیادی در بتن شکل بگیرند و این ترک ها به تدریج عمیق می شوند.

ترک خوردگی حرارتی به سبب اختلاف زیاد دما در داخل یا محیط پیرامون یک سازه بتنی شکل می گیرد. تفاضل دمایی موجب می شود که قسمت سردتر که در مواجهه با قسمت گرمتر می باشد، در معرض انقباض قرار بگیرند و قسمت گرم تر دچار انبساط شوند.

ترک خوردگی حرارتی هنگامی رخ می دهد که تنش های کششی حاصل از این تغییرات حجم بیشتر از مقاومت کششی درجای بتن شوند. این ترک ها عمدتاً در اعضای بتنی نمایان می شود که به عنوان بتن حجیم لحاظ نشده اند. اغلب بتن ها با این ترک خوردگی مواجه می شوند. اما بتن پیش تنیده اصلاً با مشکل ترک ناشی از عوامل مختلف از جمله تغییرات دمایی مواجه نمی شود.

چگونه می توان ترک خوردگی حرارتی را تشخیص داد؟

عوامل مؤثر بر ترک‌های حرارتی در بتن موجب ایجاد ترک هایی در ابعاد مختلف می شوند. ترک خوردگی حاصل از حرارت فقط با المان های بزرگ مقیاس و قابل توجه در ارتباط هستند. لزومی ندارد که المان های بتنی بزرگ باشند تا ترک خوردگی حرارتی نگران کننده باشد. اغلب این ترک ها در روزهای اول بعد از بتن ریزی نمایان می شوند.

صرف نظر از مقاومت طراحی بتن، هر وقت که مقاومت کششی زیاد شود، بتن برای مقابله در مقابل تنش های حاصل از گرادیان های دمایی پایدار نیست و در هر تایمی باید نگران بود. ترک حرارتی در اعضای نازک ممکن است ایجاد شود.

اعضایی مثل دال های همکف که از هر دو بتن معمولی و بتن پرمقاومت تولید می شوند، هر موقع که گرادیان های دمایی بزرگ و قابل توجهی در آنها شکل بگیرد، ممکن است ترک بخورند. این اعضاء مخصوصاً آنهایی که درزهای انقباض بسیار محدودی دارند، در زمانی که اختلاف میان دمای بالا و پایین در بیشترین میزان است، در فصول انتقالی از این پدیده متأثر هستند.

آشنایی با عوامل مؤثر بر ترک‌های حرارتی در بتن

نوع متریال: بتن های تولیدی با سنگ آهک و مصالح سنگی گرانیت، در مقایسه با بتن های با مصالح متراکم تر دارای ضریب انبساطی حرارتی پایین تری هستند و ترک های کوچکتری را بوجود می آورند.

فاصله میلگرد گذاری: کاهش فاصله میلگردها سبب عرض ترک ها می شود. برای یک درصد معین می توان عرض ترک را با راهکارهایی مثل استفاده از میلگرد با قطر کمتر، استفاده از میلگرد آجدار نسبت به ساده و کاهش پوشش بتن به میزان مجاز به مراتب کم کرد.

قیود خارجی: این قیود زمانی که سطح خارجی از بتن در مقایسه با هسته آن سریعتر خنک می شود، به کار می آید و با به تعویق افتادن زمان قالب برداری و بهره مندی از عایق و پوشش مرطوب می توان آن را کم کرد. در صورتی که ماکزیمم تفاوت درجه حرارت میان هسته و سطح بتن تقریباً 20 درجه باشد، ایجاد ترک ها کمتر می شود.

پیشنهاداتی برای کنترل ترک های حرارتی اولیه

با عوامل مؤثر بر ترک‌های حرارتی در بتن آشنا شدیم. اکنون مسئله این است که چطور می توان ترک های حرارتی اولیه را کاهش داد. هیچ راهکاری مشخصی برای کنترل صد درصدی این ترک ها ارائه نشده است. چرا که این ترک ها تنها با دقت کافی در هماهنگی طرح با طراح کنترل می گردد. فاکتورهای اصلی که قادر ارزیابی هستند، به شرح زیر است:

طراحی و مشخصات صحیح: عواملی مانند قید، توزیع فولاد، توسعه گرما و نوع متریال در این دسته قرار می گیرند.

قیود صحیح: قید، توسعه گرما و خنک کردن در این دسته جای می گیرند.

چندین اقدام عملی برای مقابله با عوامل مؤثر بر ترک‌های حرارتی در بتن

• استفاده از حداقل آب و استفاده از متریال کارساز برای رفع مشکل کاهش کارایی
• استفاده حداکثری از بیشترین حجم مصالح ممکن
• پیشگیری درست و عمل آوری اولیه در سطوح واقع در دید به ویژه در سطوح مسطح و تخت
• حذف قیود خارجی با اقدامات ممکن مانند قرارگیری درزهای انبساط در محل قابل نصب
• تهیه میلگردهای فولادی با فاصله کافی برای کنترل عرض ترک
• انتخاب مصالح در حداکثر ابعاد ممکن

انواع ترک های حرارتی در بتن

عوامل مؤثر بر ترک‌های حرارتی در بتن موجب ترک های حرارتی به اشکال مختلف می شوند. برخی از انواع این ترک ها شامل موارد زیر است:

ترک های انقباض پلاستیک:

این ترک ها در مراحل اولیه گیرش بتن و به فاصله چندین ساعته بعد از قرار دادن بتن شکل می گیرند. این ترک ها، هنگامی بوجود می آیند که سطح بتن با سرعت بالایی در مقایسه به لایه های زیرین سخت می شوند و تنش های داخلی بوجود می آیند. این ترک ها، رطوبت بتن را به سرعت از بین می برند و موجب انقباض لایه رویی بتن می شوند.

ترک های تفاضلی دما:

با بررسی عوامل مؤثر بر ترک‌های حرارتی در بتن به فاکتورهایی می رسیم که موجب ایجاد ترک های تفاضلی دما می شوند. این ترک ها هنگامی بوجود می آیند که یک شیب دمایی بزرگ میان سطح و فضای داخلی یک سازه بتنی انبوه مثل فونداسیون یا سد بزرگ ایجاد شود. هسته بتن موجب حفظ گرمای حاصل از هیدراتاسیون می شود و همزمان سطح سریعتر خنک می شود و تنش داخلی بوجود می آید.

ترک های سطحی ناشی از خنک سازی سریع:

این ترک ها زمانی بوجود می آیند که بتن هایی که در معرض دمای بالا هستند، به یکباره در یک محیط سرد قرار بگیرند که این مسئله ممکن است هنگامی رخ دهد که بتن در معرض بارش ناگهانی قرار بگیرد. لایه رویی زودتر از لایه های درونی دچار انقباض می شوند و ترک هایی را بوجود می آورند. این ترک ها عمق پایینی دارند. ولی ممکن است کیفیت ظاهری و مقاومت بتن را به شدت کاهش دهند.

آشنایی با ترک های حرارتی چرخه ای در بررسی عوامل مؤثر بر ترک‌های حرارتی در بتن

این ترک ها به دنبال چرخه های مکرر گرمایش و سرمایش شکل می گیرند. این ترک ها در سازه های بیرونی یا سازه های در معرض دید مثل پل ها و نمای ساختمان ها ایجاد می شوند. زمانیکه بتن در طول روز گرم و در شب سرد می شود، تنش های انبساط و انقباض به تدریج بوجود می آیند. این ترک ها به تدریج بزرگ و عمیق می شوند.