عوامل موثر در ترک های حرارتی بتن عبارتند از:

- نوع مصالح

بتن های ساخته شده با سنگ آهک و مصالح سنگی گرانیت نسبت به بتن های با مصالح متراکم تر از ضریب انبساط حرارتی پایین تری برخوردارند و ترک های کوچکتری را تشکیل خواهند داد.

- فاصله میلگرد گذاری

عرض ترک را می توان با کاهش فاصله میلگردها کاهش داد. برای یک درصد مشخص آرماتور، عرض ترک را می توان با 1)- استفاده از میلگرد با قطر کمتر 2)- استفاده از میلگرد آجدار در مقایسه با ساده 3) – کاهش پوشش بتن در حد مجاز کاهش داد.

- قیود خارجی

این قیود را معمولا می توان با استفاده از درزهای انبساط کنترل کرد. البته هنگامی که دو قسمت بتن ریزی شده را نمی توان از یکدیگر جدا نمود، تایر این قیود را می توان با کاهش زمان وقفه بین دو قسمت بتن ریزی به حداقل رساند.

- قیود داخلی

این قیود هنگامی که سطح خارجی قسمتی از بتن نسبت به هسته آن زودتر خنک شود، وارد عمل می شوند. این موضوع در مقاطع ضخیم معمولا وجود دارد و می توان تاثیر آن را با به تاخیر انداختن زمان قالب برداری، استفاده از عایق و پوشش مرطوب با استفاده از آب سرد و بتن خنک کاهش داد. روش رایج در محدود کردن این قبیل ترک ها در مقاطع بزرگ (با ابعاد بالای 2 متر) کاهش مقدار سیمان مصرفی، عمل آوردن کافی بتن، استفاده از درزهای انبساط در طول جهت حرکت و استفاده از آب سرد و بتن خنک می باشد. اگر حداکثر تفاوت درجه حرارت بین هسته و سطح بتن محدود به حدود 20 درجه باشد این ترک ها کمتر شکل می گیرند.

اختلاف درجه حرارت با محافظت کل مقطع بتنی از خنک شدن کاهش می یابد. در غیر این صورت با محافظت از سطح بتن گرم بوسیله ی ایق بندی می توان آن را محدود نمود. عایق بندی در کنترل درجه حرارت هسته کمترین اثر را خواهد داشت اما به اندازه کافی درجه حرارت را بالا خواهد برد. بنابراین این اختلاف درجه حرارت را کاهش می دهد. معمولا لازم است که نمایش درجه حرارت توسط ترموکوپل انجام گیرد تا زمانی که تجربه کافی بدست آید و بدانیم چه موقع عایق بندی را می توان حذف نمود. روش های پیشرفته دیگری نیز وجود دارند که به دانش خواص مخلوط های بتن مربوط هستند و احتمالا فقط در کارهای مهندسی عمده و مهم مهندسی عمران مورد استفاده قرار می گیرند. دال های بتنی واقع در معرض دید (Expose) و وجوه جان های در معرض تغییرات شدید تفاوت درجه حرارت نظیر سطوح واقع در نما در مقابل تغییرات روزانه درجه حرارت سریعا واکنش نشان می دهند.

توصیه هایی برای کنترل ترک های حرارتی اولیه

هیچ توصیه ساده ای برای کاهش این ترک ها وجود ندارد زیرا این ترک ها را فقط می توان با دثت کافی در هماهنگی طرح با طراح (مشاور) و پیمانکار کنترل نمود.

پارامترهای اساسی که می توانند بطور مشخص مورد بررسی قرار گیرند عبارتند از:

الف) طراحی و مشخصات صحیح

• قید (فاصله درزهای انبساط و ...)
• توزیع فولاد (طراحی شده براساس تمام وامل مخصوصا قیود)
•  توسعه گرما (ضخامت مقاطع، نوع و میزان سیمان)
• نوع مصالح

ب) قیود صحیح

•  قید (محدود کردن و رعایت فاصله زمانی بین بتن ریزی ها، درزهای انبساط اضافی)
•  توسعه گرما (انتخاب مصالح، بستن و نوع قالب)
• خنک کردن (قالب های موثر، عمل آوری، عایق گذاری)

اندازه گیری های کمکی برای کاهش ترک های حرارتی اولیه

ترک های حرارتی معمولا در مقاطع نسبتا نازک ایجاد و از کل مقطع بتنی عبور می کنند. این ترک ها را باید برای مدت حداقل یک سال جزو ترک های زنده (فعال) دانست و مطابق دستورالعمل مخصوص آنها تعمیر نمود. همچنین ترک های حرکتی مشابه در بتن حجیم به همین صورت است.

ترک های واقع در بتن ریزی های زیاد نیز معمولا از کل مقطع بتنی عبور کرده و تعمیر آنها ممکن است بیشتر مربوط به دوام و نگهداری توسط آب باشد.

ترک های پیچ خورده (تابیده) ناشی از اختلاف درجه حرارت دقیقا مطابق ترک های بلند مدت افت خشک شدن می باشند. اختلاف درجه حرارت در بتن ممکن است بدلیل هیدراسیون سیمان یا تغییر در شرایط محیطی یا هر دو باشد. تغییر درجه حرارت، در شکل و حجم بتن تاثیر خواهد داشت. هنگام آزاد شدن قیدی که حاصل آن تغییراتی در حجم و شکل مقطع بوده است، تنش های کششی ممکن است از مقادیر مجاز تجاوز کرده و بنابراین ترک حاصل گردد.

ترک های ناشی از وجود قید در برابر انقباض (افت) خشک شدن اولیه و بلند مدت

هنگامی که فرآند انقباض بتن توسط قسمت های دیگری از سازه یا توسط مصالح بتن مقید می شود تنش های کششی ایجاد خواهند شد و هنگام یکه این تنش ها از مقاومت کششی بتن تجاوز کنند ترک ایجاد می شود. همچنین د رعناصر بتنی عظیم، تنش های کششی مضاعفی ناشی از اختلاف انقباض سطح و مرکز بتن ایجاد می شوند. انقباض بیشتر در سطح باعث رشد ترک شده که ممکن است به مرور زمان در بتن بصورت عمیق تری نفوذ نماید.

افت یا انقباض ناشی از خشک شدن ممکن است بصورت کاهش در حجم بتن ناشی از دست دادن فیزیکی و شیمیایی آب در طی مراحل سخت شدن و در معرض هوای غیر اشباع رخ دهد. انقباض زمانی رخ می دهد که قسمتی از آب خمیر سیمان در اثر تبخیر و قسمتی دیگر در اثر ترکیب شیمیایی هیدراسیون سیمان از بین رود و بواسطه ی کاهش حجم، ترک هایی در بتن ایجاد می شود و در صورتی که بتن در یک جهت مقید باشد، از مقاومت کششی بتن تجاوز می کند.

در بسیاری از اعضای بتنی که ممکن است به دلایل تئوری انتظار ترک وجود داشته باشند هیچ ترکی رخ نمی دهد یا اندازه ترک ها کوچکتر از آنچه مورد انتظار است می باشد. این موضوع ممکن است به دلیل داده های زیادی که مهندسین از کارهای تحقیقاتی بر روی بلورهای کوچک غیر مسلح با حداکثر سایز مصالح بدست می آورند، باشد. همچنین نسبت رطوبت و درجه حرارت در نمودنه های آزمایشی معمولا با آنچه در شرایط محل بکار می رود متفاوت است. علاوه بر این ابعاد عضو اثر مهمی در نرخ کاهش آب بتن دارد. همچنین کرنش ناشی از انقباض خشک شدن در کل ابعاد اعضای بتنی نرخی آرام داشته که در آسودگی ناشی از خزش می تواند سودمند و مفید فایده واقع گردد.

کرنش های ایجاد شده ناشی از اندرکنش حرارتی اولیه از کرنش های ناشی از انقباض خشک شدن بلند مدت خیلی بیشتر هستند و علت عمده برای بروز ترک های اولیه در دیوارهای برگشتی و مشابه آن در سازه های پل های بتن مسلح همین کرنش ها می باشند. اندازه گیری های بلند مدت در برخی سازه های بتن مسلح بزرگ نشان می دهند که کرنش های ناشی از انقباض خشک شدن بعد از 5 سال به حدود ^6-10×30 می رسد. چون ظرفیت کرنش کششی در بتن سخت شده در محدوده ^6-10×150-80 است، واضح است که انقباض خشک شدن بلند مدت به تنهایی نمی تواند مقدمه ای برای بروز ترک بدون در نظر گرفتن بارهای وارده باشد.

اگر میلگرد گذاری دقیق و تعبیه ی درزهای انبساط بطور موثر و کافی انجام گیرد، سهم حرکت انقباض ناشی از خشک شدن در انتشار ترک اغلب کوچک خواهد بود. هنگامی که ترک های انقباض خشک شدن بلند مدت بصورت غیر قابل قبول ایجاد شود، این ترک ها را معمولا می توان به طرح اختلاط، خواص و نسبت در اجزاء اصلی و اجرای عملی نسبت داد. همچنین انقباض در یک مخلوط بتنی متاثر از عوامل دیگری از جمله تاریخچه درجه حرارت، روش های عمل آوری بتن، نسبت رطوبت و نسبت سطح واقع شده در نما می باشد. آبی که در معرض تبخیر از سطح بتن قرار دارد تمایل بیشتری به ایجاد انقباض ناشی از خشک شدن دارد.

نوع و ریزی سیمان اثر کمی بر ایجاد ترک های انقباض خشک شدن دارد. جدای از مزایای آشکار اقتصادی استفاده از مصالح، استفاده بیشتر از آن در مخلوط بتن اثر کاهنده بیشتری در انقباض خشک شدن سیمان های با چسبندگی بالا دارد زیرا مقدار مواد ریزدانه را در واحد حجم کاهش می دهد. حجم آب بتن و در نتیجه انقباض ناشی از خشک شدن بلند مدت را می توان با استفاده از مواد افزاینده کارایی (برای یک مقدار کارایی معلوم) و مصالح با کمترین سطح مخصوص به حداقل رسانید (در این رابطه مصالح گردگوشه بهتر هستند). وجود چنین مخلوطی در انقباض خشک شدن تاثیر می گذارد، زیرا برای هما�� کارایی مقدار آب لازم در مخلوط را کاهش می دهد. کاهش در حجم آب معمولا امکان پذیر است ولی در کلی ترین حالت، کاهش آب و استفاده از مواد دیرگیر در مخلوط ها نتیجه کاهنده ای در انقباض خشک شدن نخواهد داشت. بعنوان مثال کلرید کلسیم شبیه یک افزودنی زودگیر کننده، انقباض خشک شدن و به میزان زیادی خطر فساد و خوردگی آرماتور را افزایش می دهد. در حقیقت مواد موجود در مخلوط ها متفاوت بوده و در انواع مشخص در مخلوط بتن توصیه می شوند و همیشه باید از راه تولید بدست آیند.

از دست رفتن آب بواسطه تبخیر علت عمده انقباض خشک شدن است. بنابراین نسبت رطوبت در هوای اطراف بتن نقش عمده ای در این تبخیر به عهده دارد. همانگونه که نسبت رطوبت کاهش می یابد، نرخ و میزان آب از دست رفته از سطح بتن افزایش می یابد. همچنین در شرایط وزش باد این نرخ بیشتر افزایش می یابد. این مکانیزم ادامه داشته و تا وقتی که درصد رطوبت به حدود 95% برسد برعکس می شود. اگر درصد رطوبت در حدود 95% باقی بماند بتن ممکن است آب را جذب کرده و به جای انقباض، انبساط پیدا کند.

معنای عمل آوردن بتن، نگهداری یا لااقل به تاخیر انداختن خشک شدن رطوبت طبیعی داخل خلل و فرج بتن است که به هر دو عمل هیدراسیون (و بنابراین بدست آوردن مقاومت کششی و فشاری) و نیز به تاخیر انداختن انقباض بتن کمک می کند. در تاخیرهای حالت دوم (انقباض)، قالب مقاومت لازم برای حصول پایداری در کشش را به بتن می دهد. بنابراین واضح است که عمل آوری اولیه و به اندازه کافی بسیار مهم است.

با زیاد شدن فاصله سطح بتن تا مرکز هسته، نرخ کاهش رطوبت خیلی سریع کم می شود. بنابراین یک مقطع خیلی ضخیم آب بیشتری برای پریودهای زمانی طولانی تر نسبت به یک دال نازک را در خود نگه می دارد.

3-6-1- حدود پیشگیرانه برای کنترل و کاهش ترک های انقباض خشک شدن

• استفاده از مقدار آب حداقل و بکار بردن مواد کارا ساز برای جبران کاهش کارایی
• استفاده از بیشترین حجم مصالح ممکن
• استفاده از بیشترین سایز مصالح ممکن
• استفاده از بتن با کارایی تا حد ممکن پایین همراه با سهولت در قرارگیری بتن و بدست آوردن تراکم کامل
• جلوگیری کافی و عمل آوری اولیه در سطوح واقع در دید مخصوصا در سطوح مسطح و تخت
• رفع قیود خارجی تا حد ممکن، مخصوصا با تعبیه درزهای انبساط در جاهای قابل کاربرد
• تهیه میلگردهای فولادی با فواصل کافی (حدود 15 سانتی متر در دالها) بمنظور کنترل عرض ترک

برای مشخص نمودن نوع و شیوه مرمت یک ترک غیر قابل قبول از نوع انقباض خشک شدن، کافی است که علت اصلی آن مشخص شود و احتمال اینکه در آینده این ترک عریض تر خواهد شد یا خیر. در تعمیر این تک ها استفاده از مصالح صلب و سخت باید به وضعیت ها و جاهایی که یک نقص اساسی در ساخت مشاهده می شود، محدود گردد. ترک ها را می توان براساس روش تعمیر ترک های خفته (غیر فعال9 یا ترک های زنده (فعال) و بسته به حالتی که ممکن است ظاهر شوند، تعمیر نمود.

ترمیم سازی صنعتی