ترک خوردگی بتن کنترل ، عوامل و راهکارها

ترک خوردگی بتن کنترل ، عوامل و راهکارها

یکی از دغدغه های اصلی در هر سازه بتنی، کنترل ترک خوردگی بتن مقطع می باشد. چرا که ترک ها مسیرهایی ساده برای برای نفوذ مواد خورنده هستند.

همچنین پدیده کربناسیون سبب خوردگی میلگرد ها و در نتیجه زوال عمر بتن آرمه می گردد. از آنجایی که نگهداری و تعمیرات دستی سازه های بتنی پرهزینه است و در پاره ای از مواقع غیر ممکن و همچنین پلیمرهای مصنوعی که اکنون برای ترمیم در بتن استفاده می شود، می تواند برای محیط زیست ضرر داشته باشد، استفاده از یک مکانیزم خودکار جهت ترمیم ترک های ایجاد شده و ساخت بتن هایی با توان بالا در برابر ایجاد ترک می تواند بسیار مفید باشد.

مقدمه

 به وجود آمدن ترک ها در بتن یک پدیده ای اجتناب ناپذیر می باشد که به دلیل انقباض در بتن و تنش های کششی در سازه ها به وجود می آید. در حالی که ترک های بزرگ می تواند سبب از بین رفتن انسجام در سازه ها شود ، ترک های بسیار ریز (به پهنای 0.2 میلیمتر) عمدتا غیر مسئله ساز در نظر گرفته می شوند. علی رغم اینکه چنین ترک های بسیار ریزی بر روی ویژگی های مقاومتی یک سازه تاثیر نمی گذارد، اما از طرفی می تواند سهمی در نفوذ پذیری و تخلخل مصالح داشته باشد.

جابجایی مواد مضر از بین فضاهای کوچک بتن از قبیل: کلراید ها ، سولفات ها و اسیدها می تواند در طولانی مدت منجر به افت ریز ساختار بتن و خوردگی زودهنگام آرماتورهای تقویتی شود و به تبع آن سبب پایین آمدن دوام سازه ها در طولانی مدت شود.

از آنجایی که نگهداری و تعمیرات دستی سازه های بتنی پر هزینه است همچنین پلیمرهای مصنوعی که اکنون برای ترمیم در بتن استفاده می شود ، می تواند برای محیط زیست ضرر داشته باشد ، می توان به بتنی دست یافت که از داخل و بدون دخالت انسانی به ترمیم ترک های خود بپردازد. بسیاری از مطالعات حاکی از آن است که سازه های بتنی توانایی یا ظرفیت ویژه ای برای ترمیم ترک را دارند.

می توان گفت بتن یک ماده ماکرو بوده که به شدت تحت تاثیر خصوصیات نانویش است و کشف این موضوع در این سطح به نتایجی جهت ارتقاء مقاومت و دوام بتن می انجامد و رفتار بتن و عملکرد سازه در مقیاس میکرو و نانو بهبود و ارتقاء ویژگی های بتن و در نتیجه ساخت و تولید بتن هایی با عملکرد متناسب با نیاز امروزی می گردد.

فناوری نانو به عنوان یک راه حل مناسب جهت دستیابی به عملکرد بالا در ساخت و سازهای آتی خواهد بود. لذا به دنبال راه های برطرف کردن ایجاد ترک خوردگی در بتن و رفع و ترمیم ترک ایجاد شده با استفاده از نانوتکنولوژی و تولید مواد در مقیاس نانو می باشیم تا به سازه بتنی هوشمندی به نام بتن خود ترمیم شونده دست پیدا کنیم.

عوامل تخریب و ایجاد ترک در بتن و بهسازی آن

بتن یکی از عناصر بسیار مهم در پروژه های عمرانی است که به طور عمده در زیر ساخت ها استفاده می شود. یکی از دغدغه های اصلی در هر سازه بتنی ، کنترل و جلوگیری از بروز ترک خوردگی مقطع می باشد. ترک خوردگی در بتن ممکن است به صورت داخلی تحت تاثیر مصالح تشکیل دهنده خود بتن صورت گرفته یا تحت اثر فرآیند های طبیعی من جمله فرونشست زمین ، زلزله ، تغییرات رطوبت و دما یا عوامل و محیط خارجی نظیر محیط های شیمیایی خورنده که دارای سولفات و کلرید بوده ، نفوذ نمک ها و اسید ها ، ضربات و بارهای وارد بر بتن ایجاد گردد.

نه تنها اینگونه ترک ها بلکه حتی ترک های ریز میکروسکوپی در ناحیه کششی بتن که امری بدیهی تلقی می شود در شرایطی ممکن است عملکرد سازه بتنی را مختل سازد. چرا که ترک ها مسیرهایی ساده برای برای نفوذ مواد خورنده نظیر یون کلر ، نفوذ نمک ها و اسید های مضر و یا پدیده کربناسیون در اثر نفوذ CO2 به همراه آب در بتن بوده و سبب خوردگی میلگرد ها و در نتیجه زوال عمر بتن آرمه می گردد. ترک همچنین به زیبایی ظاهری سازه نیز لطمه وارد می کند. ایجاد میکرو ترک ها در بتن یک واقعیت انکارناپذیر است که در روش سنتی مقابله با آن از مواد ترمیم کننده بتن بخصوص انواع پلیمرها استفاده می شود که علاوه بر هزینه های بالای آن برای محیط زیست نیز مضر می باشند.

در حال حاضر روش هایی نظیر بازسازی عضو آسیب دیده ، پوشش های مختلف شیمیایی و استفاده از مواد پرکننده ترک روش های سنتی و متداول برای ترمیم ترک های قابل شهود در یک سازه بتنی مورد استفاده قرار می گیرد.

در هریک از روش های اجرای مصالح ترمیم باید بتوان مصالح ترمیم انتخاب شده را طبق مشخصات فنی بر روی لایه آماده شده زیرین اجرا کرد. مصالح ترمیم باید چسبندگی و پیوند مناسب و کافی با لایه موجود داشته منافذ را پر کرده و میلگرد را کاملا بپوشاند. در روش هایی که از ماله کشی استفاده می شود در اثر فشار وارده به ماله ، مصالح ترمیم داخل منافذ و خلل و فرج سطح آماده شده می شوند. تزریق چسب و گروت به بتن ترک خورده برای احیای یکپارچگی آن یکی از بهترین روشهای ترمیم بتن است.

چسب های معمول برای این کار رزین اپوکسی و رزین های متاکریالت است. در نهایت عملیات ترمیم ترک به علت کاستی های مربوط به طراحی ، انتخاب مصالح ، روش ها و نیز مهارت نحوه اجرای آن ممکن است نادرست و ناموفق باشد و باز هم فقط تا حدی می توان جلوی ترک خوردگی را گرفت.

به همین جهت دانشمندان با تحقیق و مطالعه در تولید بتن به فناوری بتن خود ترمیم شونده دست پیدا کردند که دوام و عمر بتن را به مقدار قابل توجهی افزایش می دهد. از آنجا که ترمیم بتن به روش سنتی هزینه های گزافی را در پی دارد و در برخی موارد غیر ممکن است همچنین می تواند برای محیط زیست ضرر داشته باشد دانشمندان با تولید مواد در مقیاس نانو و با کمک نانوتکنولوژی به روش های جایگزینی دست پیدا کردند من جمله : استفاده از باکتریها در بتن ، روش میکروکپسول های پرشده ، کامپوزیت سیمانی مهندسی ، انتخابگر ناحیه گرمایی و … .

 امروزه سازندگان سازه ها برای کوچک نگه داشتن هر چه بیشتر ترک ها در بتن ، آن را توسط میلگردهای فولادی مسلح میکنند ولی باز هم این ترکها آنقدر کوچک نیستند که قابل ترمیم باشند به این سبب نمک هایی که به جهت یخ زدایی گاهی از طریق ترکها به بتن نفوذ می کنند در آرماتورها ایجاد خوردگی نموده و سبب کاهش مقاومت کلی بتن مسلح می گردند.

بتن خود ترمیم از آنجایی که نیازی به آرماتوربندی و مسلح نمودن جهت کوچک نگه داشتن ترک ها ندارد از خطر خوردگی کاملا مصون می باشد با معکوس نمودن روند زوال بتن و کاهش چشمگیر هزینه ها و اثرات محیطی در ایجاد سازه های جدید با این بتن ، می توان تا یک دوره طولانی تر ساختمان را مرمت نمود و از آن استفاده بهینه کرد. در ادامه بکارگیری تکنولوژی نانو در عرصه خودترمیمی بتن با بررسی پاسخ چگونگی خودترمیمی در اثر صدمه ایجاد شده در بتن ارائه می گردد.