بررسی روش های ترمیم ترک در بتن در سازه های آبی

چكيدهترمیم بتن فرآیند پیچیده ای است و با آنچه که در زمینه ساختن بتن تازه تجربه می شود بسیار متفاوت است در ترمیم بتن مواد جدید با مواد قدیمی باید طوری تلفیق گردد که ترکیبی مناسب به وجود آورد ودر طی زمان در برابر عوامل محیطی پایدار باشد این مقاله فلسفه درک نظام موجود در فرآیند ترمیم را برای مالکان ، مهندسان ، فروشندگان مصالح و پیمانکاران آشکار می سازد .سوالات تحقيق:این مقاله ارتباط مستقیم رفتار بتن به فرآیند کارگاهی ترمیم ترک و شکستگی بتن و تجزیه و تحلیل راهکارها و دانش فنی در این زمینه مورد بررسی قرار داده است .روش تحقیق:دراین مقاله روشهای کاربردی و عملی از منابع معتبر علمی و ACI گرفته شده و در هر بخش توضیحات کامل بهمراه دلایل فنی بهمراه تصاویر مربوطه ارائه گردیده است . دراین مقاله انواع ترکها و علل پیدایش آن در بتن ارزیابی شده و تکنیکهای ترمیم ترک و نیز توضیح داده شده است.نتیجه گیری:ترک در بتن بدلیل بروز تنش های کششی بالاتر از ظرفیت بتن رخ می دهد ولی گاهی اوقات ممکن است وقوع تنشهای کششی نشانه ای از منبع دیگری از تنش های خنثی باشد . از متداول ترین دلایل ترک خوردگی سازه های بتنی ، مسلح نبودن سازه در نقاطی که تنش کششی مشخصی که قابل یا غیرقابل پیش بینی باشد رخ می دهد .آنچه در این مقاله به آن اشاره گردید شناسایی ترکها و ترمیم آنها دربتن بوده و بگونه ای که نیاز به تقویت و مقاوم سازی آن عضو نمی باشد . اگر ترکها باعث ایجاد خرابی های خاص در اعضا شوند که نیاز به تقویت عضو یا سازه احساس شود لازم است یک تحلیل و ارزیابی سازه ای کامل و دقیق همراه با کنترل تنش انجام شود تا بتوان یک طرح تقویتی مناسب را تهیه نمود.كلمات كليدي: بتن، بتن پاشی، بهسازی، ترک، ترمیم و پلیمرمقدمهنگهداری و بهسازی و مرمت سازه های آبی بخش مهمی از طرحهای مرتبط با امور آبرسانی را به خود اختصاص داده و بسته به میزان توسعه یافتگی کشور ، فعالیت دراین بخش بیشتر و مهمتر می باشداز آنجایی که اکثر سازه های آبی بتنی بوده لذا بهسازی و ترمیم بتن در مورد این سازه ها ، بحث مفصلی است که ارائه کلیه نکات و زوایای آن نیازمند تالیف چندین جلد کتاب می باشد و ادعای این مقاله نیز بررسی جامع این مطلب نیست .قبل از اقدام به ترمیم هرگونه ترک و شکستگی در بتن ، باید ارزیابی کامل در مورد ترک انجام شود . هر حالت و دلیلی باید با اصول اولیه آن مورد توجه قرار گیرد . آنالیز دلایل ممکن است به نتایجی منتهی شود که ترکها را کاهش داده یا اینکه خرابی های اصولی در سازه که ممکن است توسعه یابد ترمیم شود . [1]انواع ترک در بتن و قطعات بتن2-1. ترکهای خمیری :در نتیجه کاهش آب از خمیرسیمان ، دراثر عوامل بوجود آورنده ، جمع شدگی حجمی در آن بوجود می آید . این جمع شدگی بعنوان جمع شدگی خمیری (پلاستیک) شناخته می شود .2-2. ترکهای حرارتی اولیه :از عوامل مهم اثرگذار در ترکهای بتن ، درجه حرارت محیط می باشد . بتن ریزی در هوای گرم باعث افزایش دمای بتن می شود این دمای بالا باعث افزایش میزان تبخیر آب بتن می گردد که در نتیجه عمل هیدراتاسیون بخوبی انجام نپذیرفته و ترکهای دربتن ایجاد می شود .2-3. ترکهای تورمی :اگر بتن درضمن هیدراتاسیون بطور دائم در آب نگهداری شود در نتیجه جذب آب توسط سیمان، منبسط خواهد شد.2-4. ترکهای زیرسطحی :این ترکها ناشی از ماله کشی اضافی یا کم ، پرسیمان بودن مخلوط و عمل آوری ضعیف می باشد .2-5. ترکهای انقباضی :این ترکها در اثر از دست دادن آب ، زمانیکه درخشندگی آب از سطح بتن محو می شود و از بین می رود شکل گرفته و ظاهر می شود.2-6 ترکهای سازه ایاین نوع ترکها عموماً خطی می باشند مانند ترکهای ناشی از بار یا ترکهای ناشی از تنش های حرارتی یا ترکهای ناشی از نشست .انواع ترک براساس فعالیت ترکانواع متفاوت ترک در بتن براساس فعالیت در دو دسته کلی زیر قرار دارند :3-1. ترکهای فعال :این ترکها عمدتاً ناشی از تغییر شکلهای حرارتی یا ناشی از بارگذاری هستند3-2. ترکهای غیرفعال :این ترکها به هیچ نوع تغییرشکل یا حرکتی در سازه منتسب نیستند .ترکها را می توان براساس عرض ترک نیز دسته بندی نمود که این اساس ترکهای کوچک (با عرض حداکثر 3/0 میلیمتر) ترکهای متوسط (با عرض 3/0 تا 5/0 میلیمتر) و ترکهای عریض (با عرض بیش از 5/0 میلیمتر ) را می توان مشخص نمود .براساس انواع و علل وقوع ترک در بتن و قطعات بتن با مشاهده هر ترکی در قطعات و اجزای بتنی ، اولین مرحله ، تشخیص نوع ترک و سپس علت ایجاد ترک می باشند . [4]نمونه های از ترک های واقعی در یک سازه بتنیروش های و تکنیکهای ترمیم ترکها4-1 . تزریق (INJECTION)دراین روش ترکهای باریک با عرض 05/0 میلیمتر را با تزریق رزینهای اپوکسی پرنمود دراین روش، نقاط تزریق متناوباً با فواصل کوتاهی در طول ترک قرارداده شده و سپس سطح ترک کاملاً آب بند می شود تا از فرار و نشت رزین در مدت تزریق جلوگیری گردد . در صورتیکه ابتدا و انتهای ترک در یک سطح (از جهت ارتفاع) نباشد تزریق بایستی از پایین ترین نقطه آغاز و به بالاترین نقطه ختم گردد و همچنین برای حصول اطمینان از پرشدن مطلوب ترک از مواد تزریقی، از لوله های شفاف استفاده می شود . [3]این روش برای ترکهای فعال کاربرد ندارد . همچنین این روش نیاز به مهارت بالایی دارد .4-2. دوغاب ریزی ودرزگیری CAULKING) )دراین روش در ترکهای که عرض آنها 1 میلیمتر بوده با ماده ای پر می شود که حالت پلاستیک دارد در صورتی که ترکها غیرفعال باشند می توان از ملات ساخته شده از سیمان پرتلند و یا ملاتی که خاصیت انبساطی داشته باشد استفاده نمود . اما اگر ترکهای فعال باشند بایستی از ارتجاعی (ELASTOMERIC) استفاده گردد . در بعضی از مواقع و با توجه به شرایط ، ممکن است عمل درزگیری توام با فشار نیز انجام گیرد .4-3. بخیه زدن یا دوختن (STITCHING)این روش را می توان زمانی بکار برد که وجود مقاومت کششی بالا در حوالی ترکهای بزرگ لازم باشد . دوختن ترک منجربه سخت شدن سازه و باعث عدم انتقال ترک به سایر نقاط سازه می شود بنابراین ممکن است ارزیابی و مقاوم سازی قسمتهای مجاور لازم باشد .4-4. تنیدن (STRESSING)اگر در محلهای مورد تعمیر ، ترکها در منطقه وسیعی ظاهر شده باشند بطوری که بخیه زدن بسیار گسترده ای را ایجاب نماید ممکن است راه حل تنیدن را مدنظر قرار داد . دراین روش ، میلگرد یا کابلهای در منطقه بتن آسیب دیده کارگزاری شده و سپس به آنها تنش های از پیش محاسبه شده را وارد کرده و در نهایت مهارشان می کنیم .دراین روش بایستی دقت کافی کرد تا این عمل باعث وجود آمدن ترکها در مناطق دیگر نشود .4-5. تراکم با فشرده سازی خشک (DRYPACKING)فشرده سازی خشک یعنی جا دادن یک ملات کم اب با دست درون حفره و سفت کردن حفره بعد از پرکردن یا سمبه زدن ملات درون حفره برای ایجاد تماس بین ملات و بتن موجود .بدلیل نسبت پایین آب به سیمان مصالح ، این ملات افت بسیار کمی خواهد اشت و وصله ایجاد شده بسیار محکم و با کیفیتی خوب و با دوام و نیز مقاوم و ضد نفوذ آب خواهد بود . استفاده از این شیوه در پرکردن یا ترمیم ترکهای فعال توصیه نمی شود .4-6. خود علاجی AUTGENEUS HEALING)))توانایی ذاتی بتن در علاج ترکها توسط خودش را خود علاجی گویند . این روش برای درزگیری ترکهای غیرفعال در یک محیط مرطوب و برای سازه های بتن حجیم مناسب است . مکانیزم معالجه ترک در طی فرآیند کربناسیون هیدروکسید کلسیم موجود در سیمان با دی اکسید کربن موجود در هوا یا آب محیط اطراف اتفاق می افتد . کربنات کلسیم حاصل قادر است ترک را پر نماید ولی چون مکانیزم شیمیایی حاصل شده باعث کاهش PH در رطوبت داخل بتن می شود و میزان اسیدی را بالا می برد . بنابراین می تواندباعث تحریک زنگ زدگی درفولاد گردد .4-7. بتن پاشی (SHOTCRETING)دراین روش بتن یا ملات با استفاده از فشار هوا به داخل حفره ها ، کانالها، قالبها ، و سطوحی که بایستی تعمیر گردند پرتاب می شود دراین روش سطح نهایی تعمیرات صاف نبوده و بسته به اندازه سنگدانه مخلوط ، دارای زبری و ناهمواری می باشد .4-8. باروی توسط خلاء ( VACUUM IMPREGNATION)در این روش معمولاً قسمت آسیب دیده بوسیله صفحه پولتین (Polythene SHeet) پوشانده شده، سپس عمل خشک کردن سطح با استفاده از خلاء (Vacuum) انجام پذیرفته و منافذ کاملاً مسدود می شوند . پس از اطمینان کامل از هوابند و آب بند بودن سیستم ، مواردی که قرار است بر روی سطوح و خلل و فرج آسیب دیده اعمال شود مورد مصرف قرار می گیرند .4-9. اشباع سازی با پلیمرسیستم های منومر را می توان برای انجام یک ترمیم موثر ترک مورد استفاده قرار دارد یک سیستم منومر به صورت مایع می باشد که در برگیرنده مولکولهای آلی کوچک با قابلیت ترکیب بصورت پلاستیک جامد می باشد . آنها بسیار روان هستند و جذب بتن خشک می شوند وترک را از همان مسیری که آب حرکت می کند پر می کنند . [2]مصالح مصرفی مناسب جهت پوشاندن ترکانتخاب مصالح ترمیمی متناسب با علل وعوامل بروی ترک جهت انجام عملیات ترمیم از اهمیت ویژه ای برخوردار است ماده کارای انتخابی می تواند علاوه بر مرتفع نمودن مشکلات موجود بعنوان عاملی پیشگیری کننده برای جلوگیری از بروز مجدد ترک در بدنه سازه های آبی محسوب می گردد . بسته به نوع و شدت خرابی بتن برای برداشتهای موضعی می توان از چکشهای برقی یا بادی و یا عملیات تخریب با جت آب استفاده نمود . پس از بررسی علل و عوامل ایجاد ترک ، تعیین راهکار مناسب برای پوشاندن و ترمیم رویه بتنی، از ضروریات خواهد بود دراین راستا از مصالح آب بندی مختلفی استفاده می گردد که بررسی د قیق خواص فیزیکی و شیمیایی آنها برای اطمینان از کارایی مصالح مصرفی می باشد .بسیاری از مواد پرکننده بصورت پودر در بازار عرضه می شوند که بیشتر آنها جهت مصرف و پوشاندن ترکهای کم عمق تا عمیق استفاده می گردد که اینگونه مواد با آب مخلوط و خمیر تهیه شده که بصورت ملات بوده و با کاردک برسطوح تخریب شده و ترکها اعمال می گردد این ملاتها با توجه به ترکیب مصالح ماسه ای می توانند خاصیت آب بندی را نیز را در محل اعمال ایجاد نمایند که این مسئاله در مورد سازه های آبی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. گروت های اپوکسی با استحکام چندین برابر بتن نیز برای ترمیم ترکها می تواند گزینه مناسبی باشد .تعمیر ترکهای فعال براساس پتانسیل حرکت آنها صورت می گیرد ، ترک باید درطول خود با یک شکاف ، به اندازه مناسب برش خورده و سپس توسط یک درزگیر مناسب درزگیری شود که در جهت ترمیم اینگونه ترکها از ماستیک ها (Mastiecs) ، ترموپلاستیکها (Termoplastics) و الاستومرها (Elastomers) می توان استفاده کرد . [3]، [4]کنترل ترکدر طی ساخت سازه های بتنی حجیم ، ترکهایی که بدلیل انقباض ناشی از سردشدن یا دیگر عوامل ممکن است ایجاد شوند توسعه یافته و به سوی بتن جدید در مرحله پیشرفت سازه حرکت می کنند . از توسعه این قبیل ترکها می توان بوسیه بلوکه کردن ترک و پخش تنش کششی در یک سطح بزرگتر جلوگیری نمود .آموزش ترمیم بتن به روایت تصویردر این قسمت چندین روش عملی مورد استفاده در ترمیم بتن که از راهنمای ACI گرفته شده اشاره می نمایم . [5]7-1. مراحل مختلف ترمیم ترک با تزریق اپوکسی بوسیله پمپ مرحله 1-تمیز نمودن ترک مرحله 2-نصب شیرهای ورود مواد تزریق مرحله 3- نصب پوشش آب بند مرحله 4-تزریق ترک بوسیله پمپ تا حد امکان مرحله 5- شروع مجدد تزریق از عریض ترین بخش ترک مرحله 6-برداشتن چوشش آب بند7 -2. مراحل ترمیم سطوح بتنی بوسیله شاتکریت7 -2. مراحل ترمیم سطوح بتنی بوسیله شاتکریتمرحله 3-اجرای شاتکریت با ملات مناسبترک در بتن بدلیل بروز تنش های کششی بالاتر از ظرفیت بتن رخ می دهد . ولی گاهی اوقات ممکن است وقوع تنش های کششی نشانه ای از منبع دیگری از تنش های خنثی باشد از متداول ترین دلایل ترک خوردگی سازه های بتنی ، مسلح نبودن سازه در نقاطی که تنش کششی مشخصی که قابل یا غیر قابل پیش بینی باشد رخ می دهد .آنچه دراین مقاله به آن اشاره گردید شناسایی ترکها و ترمیم آنها در بتن بوده و بگونه ای که نیازی به تقویت و مقاوم سازی آن عضو نمی باشد . اگر ترک ها باعث ایجاد خرابی های خاص در اعضاء شوند که نیاز به تقویت عضو یا سازه احساس شود لازم است یک تحلیل و ارزیابی سازه ای کامل و دقیق همراه با کنترل تنش انجام شود تا بتوان یک طرح تقویتی مناسب را تهیه نمود .منبع : شیمیایی بتن پلاست