نحوه طراحی و انتخاب صحیح طرح تعمیر ترک بتن

گاهی اوقات ترک ها نیاز به تعمیر دارند، اما گزینه های زیادی وجود دارد، چگونه بهترین گزینه تعمیر را طراحی و انتخاب کنیم؟ این آنقدرها هم که فکر می کنید سخت نیست.
پس از بررسی ترک ها و تعیین اهداف تعمیر، طراحی یا انتخاب بهترین مواد و مراحل تعمیر بسیار ساده است. این خلاصه از گزینه‌های تعمیر ترک شامل مراحل زیر می‌شود: تمیز کردن و پر کردن، ریختن و آب‌بندی/پر کردن، تزریق اپوکسی و پلی‌اورتان، خود ترمیمی و «عدم تعمیر».
همانطور که در بخش اول: نحوه ارزیابی و عیب یابی ترک های بتن توضیح داده شد، بررسی ترک ها و تعیین علت اصلی ترک ها کلید انتخاب بهترین طرح ترمیم ترک است. به طور خلاصه، موارد کلیدی مورد نیاز برای طراحی یک تعمیر ترک مناسب، میانگین عرض ترک (شامل حداقل و حداکثر عرض) و تعیین فعال یا غیر فعال بودن ترک است. البته هدف از تعمیر ترک به اندازه اندازه گیری عرض ترک و تعیین احتمال حرکت ترک در آینده اهمیت دارد.
ترک های فعال در حال حرکت و رشد هستند. به عنوان مثال می توان به ترک های ناشی از نشست مداوم زمین یا ترک هایی اشاره کرد که درزهای انقباض/انبساط اعضا یا سازه های بتنی هستند. ترک های خفته پایدار هستند و انتظار نمی رود در آینده تغییر کنند. به طور معمول، ترک ناشی از جمع شدگی بتن در ابتدا بسیار فعال خواهد بود، اما با تثبیت رطوبت بتن، در نهایت تثبیت شده و وارد حالت خواب می شود. علاوه بر این، اگر میلگردهای فولادی (میلگردها، الیاف فولادی یا الیاف مصنوعی ماکروسکوپی) به اندازه کافی از ترک ها عبور کنند، حرکات آتی کنترل می شود و ممکن است ترک ها در حالت غیر فعال در نظر گرفته شوند.
برای ترک های غیرفعال، از مواد تعمیری سفت یا انعطاف پذیر استفاده کنید. ترک های فعال به مواد تعمیر انعطاف پذیر و ملاحظات طراحی خاص نیاز دارند تا امکان حرکت در آینده را فراهم کنند. استفاده از مواد ترمیم صلب برای ترک های فعال معمولاً منجر به ترک خوردگی مواد تعمیر و/یا بتن مجاور می شود.
عکس 1. با استفاده از میکسرهای نوک سوزن (شماره 14، 15 و 18)، مواد ترمیم کننده با ویسکوزیته کم را می توان به راحتی بدون سیم کشی Kelton Glewwe, Roadware, Inc در ترک های مویی تزریق کرد.
البته تعیین علت ترک و تعیین اینکه آیا ترک از نظر ساختاری مهم است یا خیر، مهم است. ترک هایی که نشان دهنده خطاهای احتمالی طراحی، جزئیات یا ساخت و ساز هستند، می توانند باعث نگرانی افراد در مورد ظرفیت تحمل بار و ایمنی سازه شوند. این نوع ترک ها می توانند از نظر ساختاری مهم باشند. ترک ممکن است در اثر بار ایجاد شود، یا ممکن است به تغییرات حجم ذاتی بتن، مانند انقباض خشک، انبساط حرارتی و انقباض مربوط باشد و ممکن است قابل توجه باشد یا نباشد. قبل از انتخاب گزینه تعمیر، علت را تعیین کنید و اهمیت ترک خوردگی را در نظر بگیرید.
ترمیم ترک های ناشی از خطاهای طراحی، جزئیات طراحی و ساخت خارج از حوصله یک مقاله ساده است. این وضعیت معمولا نیاز به یک تحلیل ساختاری جامع دارد و ممکن است نیاز به تعمیرات تقویتی ویژه داشته باشد.
بازگرداندن پایداری سازه یا یکپارچگی اجزای بتنی، جلوگیری از نشت یا آب بندی آب و سایر عناصر مضر (مانند یخ زدایی مواد شیمیایی)، ایجاد پشتیبانی لبه ترک و بهبود ظاهر ترک ها از اهداف مرسوم تعمیر هستند. با توجه به این اهداف، تعمیر و نگهداری را می توان به طور کلی به سه دسته تقسیم کرد:
با محبوبیت بتن اکسپوز و بتن ساختمانی، تقاضا برای ترمیم ترک های آرایشی در حال افزایش است. گاهی اوقات تعمیر یکپارچگی و آب بندی/پر کردن ترک نیز نیاز به تعمیر ظاهری دارد. قبل از انتخاب تکنولوژی تعمیر، باید هدف از تعمیر ترک را روشن کنیم.
قبل از طراحی تعمیر ترک یا انتخاب روش تعمیر، باید به چهار سوال کلیدی پاسخ داده شود. پس از پاسخ به این سؤالات، می توانید راحت تر گزینه تعمیر را انتخاب کنید.
عکس 2. با استفاده از نوار چسب، سوراخ های حفاری، و یک لوله مخلوط کننده سر لاستیکی متصل به یک تفنگ دو لوله دستی، می توان مواد تعمیر را تحت فشار کم به داخل ترک های ریز تزریق کرد. Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
این تکنیک ساده به ویژه برای تعمیرات ساختمانی رایج شده است، زیرا مواد تعمیر با ویسکوزیته بسیار کم در حال حاضر در دسترس هستند. از آنجایی که این مواد تعمیری می توانند به راحتی توسط گرانش به شکاف های بسیار باریک وارد شوند، نیازی به سیم کشی نیست (یعنی یک مخزن درزگیر مربع یا V شکل نصب کنید). از آنجایی که نیازی به سیم کشی نیست، عرض نهایی تعمیر برابر با عرض ترک است که کمتر از ترک های سیم کشی مشخص است. علاوه بر این، استفاده از برس های سیمی و جاروبرقی سریعتر و مقرون به صرفه تر از سیم کشی است.
ابتدا ترک ها را تمیز کنید تا کثیفی ها و آشغال ها از بین برود و سپس با یک ماده ترمیم کننده با ویسکوزیته کم پر کنید. سازنده یک نازل مخلوط با قطر بسیار کوچک ساخته است که برای نصب مواد تعمیر به یک تفنگ اسپری دو لوله دستی متصل می شود (عکس 1). اگر نوک نازل بزرگتر از عرض ترک باشد، ممکن است برای ایجاد یک قیف سطحی برای تطبیق با اندازه نوک نازل، مقداری مسیریابی ترک لازم باشد. ویسکوزیته را در اسناد سازنده بررسی کنید. برخی از سازندگان حداقل عرض ترک را برای مواد مشخص می کنند. با اندازه‌گیری بر حسب سانتی‌پویز، با کاهش مقدار ویسکوزیته، مواد نازک‌تر می‌شوند یا راحت‌تر به شکاف‌های باریک می‌روند. برای نصب مواد تعمیر می توان از یک فرآیند ساده تزریق کم فشار نیز استفاده کرد (شکل 2 را ببینید).
عکس 3. سیم کشی و آب بندی شامل ابتدا برش ظرف درزگیر با یک تیغه مربع یا V شکل و سپس پر کردن آن با درزگیر یا پرکننده مناسب است. همانطور که در شکل نشان داده شده است، ترک مسیر با پلی یورتان پر شده و پس از پخت، خراشیده شده و با سطح همسطح می شود. کیم باشم
این رایج ترین روش برای تعمیر ترک های جدا شده، ریز و بزرگ است (عکس 3). این یک تعمیر غیر سازه ای است که شامل گسترش ترک ها (سیم کشی) و پر کردن آنها با درزگیرها یا پرکننده های مناسب است. بسته به اندازه و شکل مخزن درزگیر و نوع درزگیر یا پرکننده مورد استفاده، سیم کشی و آب بندی می تواند ترک های فعال و ترک های غیر فعال را ترمیم کند. این روش برای سطوح افقی بسیار مناسب است، اما برای سطوح عمودی با مواد تعمیری غیر افتادگی نیز قابل استفاده است.
مواد مناسب تعمیر شامل اپوکسی، پلی اورتان، سیلیکون، پلی اوره و ملات پلیمری است. برای دال کف، طراح باید ماده ای با انعطاف پذیری و سختی یا سختی مناسب را انتخاب کند تا ترافیک مورد انتظار کف و حرکت ترک در آینده را برآورده کند. با افزایش انعطاف پذیری درزگیر، تحمل برای انتشار و حرکت ترک افزایش می یابد، اما ظرفیت باربری مواد و پشتیبانی لبه ترک کاهش می یابد. با افزایش سختی، ظرفیت باربری و پشتیبانی لبه ترک افزایش می یابد، اما تحمل حرکت ترک کاهش می یابد.
شکل 1. با افزایش مقدار سختی Shore یک ماده، سختی یا سفتی ماده افزایش یافته و انعطاف پذیری کاهش می یابد. برای جلوگیری از پوسته شدن لبه های ترک در معرض ترافیک چرخ های سخت، سختی Shore حداقل حدود 80 مورد نیاز است. کیم بشام مواد تعمیر سخت تری (پرکننده) را برای ترک های غیرفعال در طبقات ترافیکی با چرخ های سخت ترجیح می دهد، زیرا لبه های ترک همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است بهتر است. برای ترک های فعال، درزگیرهای انعطاف پذیر ترجیح داده می شوند، اما ظرفیت تحمل بار درزگیر و پشتیبانی لبه ترک کم است. مقدار سختی Shore به سختی (یا انعطاف پذیری) مواد تعمیر مربوط می شود. با افزایش مقدار سختی Shore، سختی (سفتی) مواد تعمیر افزایش یافته و انعطاف پذیری کاهش می یابد.
برای شکستگی های فعال، فاکتورهای اندازه و شکل مخزن درزگیر به اندازه انتخاب یک درزگیر مناسب که بتواند با حرکت شکست مورد انتظار در آینده سازگار شود، مهم است. ضریب فرم، نسبت ابعاد مخزن درزگیر است. به طور کلی، برای درزگیرهای انعطاف پذیر، فاکتورهای فرم توصیه شده 1:2 (0.5) و 1:1 (1.0) هستند (شکل 2 را ببینید). کاهش ضریب فرم (با افزایش عرض نسبت به عمق) باعث کاهش کرنش درزگیر ناشی از رشد عرض ترک می شود. اگر حداکثر کرنش درزگیر کاهش یابد، میزان رشد ترک که درزگیر می تواند تحمل کند افزایش می یابد. استفاده از فرم فاکتور توصیه شده توسط سازنده، حداکثر افزایش طول درزگیر را بدون شکست تضمین می کند. در صورت نیاز، میله های نگهدارنده فوم را نصب کنید تا عمق درزگیر را محدود کرده و به شکل دراز "ساعت شنی" کمک کند.
ازدیاد طول مجاز درزگیر با افزایش ضریب شکل کاهش می یابد. برای 6 اینچ. صفحه ضخیم با عمق کل 0.020 اینچ. ضریب شکل یک مخزن شکسته بدون درزگیر 300 (6.0 اینچ/0.020 اینچ = 300) است. این توضیح می دهد که چرا ترک های فعال مهر و موم شده با یک درزگیر انعطاف پذیر بدون مخزن درزگیر اغلب شکست می خورند. اگر مخزن وجود نداشته باشد، اگر هر گونه انتشار ترک رخ دهد، کرنش به سرعت از ظرفیت کششی درزگیر فراتر می رود. برای ترک های فعال، همیشه از یک مخزن درزگیر با فرم فاکتور توصیه شده توسط سازنده درزگیر استفاده کنید.
شکل 2. افزایش نسبت عرض به عمق، توانایی سیلانت را برای مقاومت در برابر لحظه های ترک در آینده افزایش می دهد. از ضریب فرم 1:2 (0.5) تا 1:1 (1.0) یا همانطور که توسط سازنده درزگیر برای ترک های فعال توصیه شده است استفاده کنید تا مطمئن شوید که مواد می توانند به درستی با افزایش عرض ترک در آینده کشیده شوند. کیم باشم
تزریق رزین اپوکسی، ترک هایی را به اندازه 0.002 اینچ به هم می چسباند یا جوش می دهد و یکپارچگی بتن از جمله استحکام و صلبیت را بازیابی می کند. این روش شامل اعمال یک درپوش سطحی از رزین اپوکسی بدون افتادگی برای محدود کردن ترک‌ها، نصب پورت‌های تزریق در گمانه در فواصل نزدیک در امتداد ترک‌های افقی، عمودی یا بالای سر و رزین اپوکسی تزریقی با فشار (عکس 4) است.
مقاومت کششی رزین اپوکسی بیش از 5000 psi است. به همین دلیل تزریق رزین اپوکسی یک تعمیر سازه محسوب می شود. با این حال، تزریق رزین اپوکسی استحکام طراحی را بازیابی نمی کند و همچنین بتن هایی را که به دلیل اشتباهات طراحی یا ساخت شکسته شده است، تقویت نمی کند. رزین اپوکسی به ندرت برای تزریق ترک برای حل مشکلات مربوط به ظرفیت باربری و مسائل ایمنی سازه استفاده می شود.
عکس 4. قبل از تزریق رزین اپوکسی، سطح ترک باید با رزین اپوکسی بدون افتادگی پوشانده شود تا رزین اپوکسی تحت فشار محدود شود. پس از تزریق، درپوش اپوکسی با سنگ زنی جدا می شود. معمولاً با برداشتن روکش آثار سایش روی بتن باقی می ماند. کیم باشم
تزریق رزین اپوکسی یک ترمیم صلب و عمیق است و ترک های تزریق شده قوی تر از بتن مجاور هستند. اگر ترک‌های فعال یا ترک‌هایی که به‌عنوان درزهای انقباضی یا انبساط عمل می‌کنند تزریق شوند، انتظار می‌رود ترک‌های دیگری در کنار یا دورتر از ترک‌های تعمیر شده ایجاد شوند. فقط ترک‌ها یا ترک‌های خفته را با تعداد کافی میله‌های فولادی که از میان ترک‌ها عبور می‌کنند تزریق کنید تا حرکت آینده را محدود کنید. جدول زیر ویژگی های مهم انتخاب این گزینه تعمیر و سایر گزینه های تعمیر را خلاصه می کند.
از رزین پلی اورتان می توان برای مهر و موم کردن ترک های مرطوب و نشتی به اندازه 0.002 اینچ استفاده کرد. این گزینه تعمیر عمدتاً برای جلوگیری از نشت آب استفاده می شود، از جمله تزریق رزین واکنشی به داخل ترک، که با آب ترکیب می شود و یک ژل متورم ایجاد می کند، نشتی را مسدود می کند و ترک را آب بندی می کند (عکس 5). این رزین ها آب را تعقیب می کنند و به ریز ترک ها و منافذ محکم بتن نفوذ می کنند تا یک پیوند قوی با بتن مرطوب ایجاد کنند. علاوه بر این، پلی اورتان پخته شده انعطاف پذیر است و می تواند در برابر حرکت ترک در آینده مقاومت کند. این گزینه تعمیر یک تعمیر دائمی است، مناسب برای ترک های فعال یا ترک های غیر فعال.
عکس 5. تزریق پلی یورتان شامل سوراخ کاری، نصب درگاه های تزریق و تزریق فشار رزین می باشد. رزین با رطوبت موجود در بتن واکنش می دهد و کفی پایدار و انعطاف پذیر تشکیل می دهد، ترک ها را آب بندی می کند و حتی ترک های نشتی را ایجاد می کند. کیم باشم
برای ترک هایی با حداکثر عرض بین 0.004 اینچ تا 0.008 اینچ، این روند طبیعی ترمیم ترک در حضور رطوبت است. فرآیند ترمیم به دلیل قرار گرفتن ذرات سیمان هیدراته نشده در معرض رطوبت و تشکیل هیدروکسید کلسیم نامحلول است که از دوغاب سیمان به سطح می‌آید و با دی اکسید کربن موجود در هوای اطراف واکنش نشان می‌دهد تا کربنات کلسیم در سطح ترک تولید کند. 0.004 اینچ. پس از چند روز، ترک گسترده می تواند بهبود یابد، 0.008 اینچ. ترک ها ممکن است در عرض چند هفته بهبود یابند. اگر ترک تحت تأثیر آب و حرکت سریع قرار گیرد، بهبودی حاصل نمی شود.
گاهی اوقات "بدون تعمیر" بهترین گزینه برای تعمیر است. همه ترک ها نیازی به تعمیر ندارند و نظارت بر ترک ها ممکن است بهترین گزینه باشد. در صورت لزوم، ترک ها را می توان بعداً ترمیم کرد.