مکانیزم‌های شکست در بتن

مکانیزم‌های شکست در بتن سبب افزایش و انتشار سریع انواع ترک های عمیق و سطحی در مصالح و اعضای بتنی می شوند.

بتن در طول عمر خود با مشکلات متعددی مواجه می شوند که شدت بروز این مشکلات در بتن های مختلف در سازه های گوناگون متفاوت است. عوامل گوناگونی بر میزان آسیب دیدگی های بتن با گذشت زمان تأثیر دارد و این عوامل موجب می شوند که در یک سازه با مشکل آسیب دیدگی شدید بتن مواجه باشیم و در سازه دیگر، آسیب دیدگی خاصی را شاهد نباشیم.

بتن پیش تنیده از انواع بتنی است که به سبب مقاومت کششی بسیار بالا با مشکلات کمتری از نظر ترک خوردگی، شکاف، شکست و … مواجه می شود. بنابراین در مواردی که امکان استفاده از بتن پیش تنیده وجود دارد، اولویت خود را استفاده از بتن پیش تنیده می گذاریم.

تقویت مکانیزم‌های شکست در بتن

نوع و چگونگی خوردگی، فاکتورهایی هستند که در رفتار فولادهای پیش تنیدگی در معرض شرایط بهره برداری غیر ایده آل یا پیش بینی نشده، مؤثر هستند. فاکتورهایی که موجب شدت ترک و شکستگی در بتن می شوند، عمدتاً در معرض شرایط بهره برداری نامناسب بتن اتفاق می افتند. البته در مواقعی، فاکتورهای طبیعی و غیر انسانی در این مسئله دخیل می باشند. مهمترین دلایل شدت یافتن ترک ها در بتن، موارد زیر هستند:

• عمل آوری غیراصولی بتن
• انجماد و ذوب آب در حال چرخه ای در درون بتن و جمع شدگی و افزایش حجم حاصل از آن
• انجام واکنش های قلیایی و رسوخ فاکتورهای فرسایشی، شیمیایی مانند مواد اسیدی، بازی، کلریدها و سولفات ها
• خطاهای رخ داده در طراحی و اجرای بتن به سبب کار با تجهیزات و ابزارهای نامناسب
• عمل آوری غیراصولی بتن
• اسلامپ بالا
• پی ریزی غیر ایده آل ناشی از ملات بتن
• افزودن آب در زمان تخلیه بتن
• ماله کشی نادرست

انواع شکست در بتن

مکانیزم‌های شکست در بتن در هر نوع شکستی اثرگذار هستند. شناخت نوع شکستی که در بتن با آن روبرو هستیم، در انتخاب بهترین راهکارها و جلوگیری از شکل گیری شکست های دیگر در بتن مؤثر هستند. این شکست ها به دو دسته سازه ای و غیرسازه ای طبقه بندی می شوند:

شکست سازه ای بتن: این شکست زمانی رخ می دهد که نیروی بارهای وزن های گوناگون بر روی عضو سازه ای زیاد می شود به صورتیکه سازه دیگر قادر به تحمل فشارهای مورد نظر با ضریب اطمینان مورد انتظار نمی باشد. ترک هایی دارای بیش از 5.1 میلی متر عمق و پهنا که افزایش دهنده احتمال خرابی سازه هستند، ترک های سازه ای می باشند.

شکست غیرسازه ای بتن: همه شکست های بتن به جز ترک های سازه ای در این گروه جای می گیرند. این ترک ها عمدتاً عرض و عمق پایینی دارند. لذا موجب تخریب نمی شوند. شکست های غیرسازه ای در چندین مدل وجود دارند که شامل شکست خمشی، شکست برشی، شکست پیچشی و ترک حاصل از لغزندگی آرماتور بتن می باشند.

راهکار نتیجه بخش برای ترمیم شکستگی در بتن

مکانیزم‌های شکست در بتن قابل کنترل هستند. عمل پوشش و ترمیم شکستگی ها و شکاف ها در بتن، اقدامی متداول ولی دشوار می باشد. چرا که باید به صورت آنی تشخیص داده شود از چه روشی استفاده کرد. موارد گوناگونی باید در نظر گرفته شوند تا تشخیص داده شوند بهترین راهکار برای ترمیم شکاف ها و شکستگی ها چیست و آیا با توجه به شرایط موجود، این راهکارها نتیجه بخش هستند.

برای تعیین عمق و مقدار شکست، عمدتاً تست های غیرمخرب به ویژه تست های اولتراسونیک در بتن به کار گرفته می شوند. این اقدامات در زمان های گذشته به شیوه ای کلاسیک پیاده سازی می شد. اما جمع شدگی و ترک خوردگی مواد ترمیمی بتن امکان پذیر است. برای ترمیم شکستگی های غیر سازه ای می توان از راهکارهایی مثل موارد زیر استفاده نمود.

• استفاده از رزین اپوکسی برای بارگیری بتن و ترمیم ترک های جزئی
• تزریق رزین پلی اورتان به ترک ها با هدف نفوذ آب و برطرف کردن ترک های بسیار شدید در بتن

شکست ترد بتن و راهکارهای ترمیمی

مکانیزم‌های شکست در بتن در افزایش احتمال شکست ترد اثرگذار هستند. در صورتیکه نیروی اعمال شده بر آرماتورهای موجود در بتن بالاتر از محاسبات باشد، قبل از اعمال تنش ها در بتن، همه نیرو بر آرماتورها اعمال می شوند و تحمل نیروها تا مرحله ای استمرار پیدا می کند که به یکباره همه تنش ها به بتن پیرامون اعمال شوند.

بتن قبل از ترک برداشتن به یکباره ترد و شکننده می شود و اصلاً نشانه ای را از خود بروز می دهد. بتن هایی که مستعد شکست ترد هستند اصلاً گزینه ایمنی برای ساخت سازه های عمرانی نیستند. علاوه بر این شکست ها ممکن است شکست های دیگری مانند شکست نشست پلاستیک، شکست ناشی از خوردگی، شکست انقباض حرارتی، شکست ناشی از احداث نادرست و شکست ناشی از واکنش قلیایی رخ دهد. دقت داشته باشید که تمامی این شکست ها با استفاده از راهکارهایی که در ادامه بیان می کنیم تا اندازه ای قابل پیشگیری هستند.

اقدامات پیشگیرانه در زمینه مکانیزم‌های شکست در بتن

راهکارهای نتیجه بخشی وجود دارند که مانع از ایجاد شکست ها در بتن می شوند که این راهکارها عمدتاً باید در زمان بتن ریزی پیاده سازی شوند. برخی از راهکارهای مؤثر شامل موارد زیر است:

• بهره گیری از فولاد تقویت شده که در پیشگیری از انقباض و ترک خوردگی در بتن به صورت قابل توجهی اثرگذار است.
• بتن ریزی در سریعترین زمان ممکن که در کاهش شکست ها اثرگذار است.
• توجه به اصول فنی و استفاده از راهکارهای استاندارد روز که موجب بتن ریزی بهتر می شوند.
• ایجاد یک بستر ایده آل برای پیشگیری از افزایش دما و بخار آب درون بتن که تأثیرگذاری زیادی دارد.
• پایین آوردن دمای میلگرد در مقاطع بتن مسلح یا آرمه که در کاهش شکستگی ها مؤثر می باشند.
• کار گذاشتن اسپیسر پلاستیکی در زمان اجرا و فاصله گذاری میلگردها که باید به صورت اصولی انجام شود.
• یکی از راهکارهای مکانیزم‌های شکست در بتن ، استفاده از سایه بان و بادشکن به منظور ایجاد سازه های بلند به منظور افزایش دما یا باد می باشد.