درز های قید خارجی در بتن و ترک خوردگی جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن

به منظور اجتناب از درزهای قید خارجی در بتن، ممکن است بتوان از درزهای جابجایی استفاده نمود، اما در اکثر سازه ها بتن ریزی های بعدی بر روی بتن سخت شده را باید به گونه ای قالب گیری نمود که الزامات پیوستگی در طراحی سازه را برآورده نماید. خطر ترک حرارتی خصوصا در دیوارهای حائل طره ای برای مخازن، زیرزمین ها، تکیه گاه های پل و غیره زیاد می باشد. هنگامی که مقطع قائمی از یک دیوار قالب گیری می شود، قید ایجاد شده توسط پایه دیوار و مقاطع مجاور قابل ملاحظه می باشد. احتمال ترک خوردگی مگر در صورت در نظر گرفتن تمهیدات، وجود دارد. فاصله درزها و توالی زمانی بندی بتن ریزی ها باید به دقت برنامه ریزی گردد.
اگر کل توده بتن به منظور اجتناب از قید داخلی ایزوله گردد، شرایط ترک خوردگی از بین رفته و قید خارجی نیز وجود نخواهد داشت. اگر این راهکار ممکن نباشد، خطر ترک خوردگی را می توان از چند طریق با در نظر گرفتن شرایط وقوع ترک خوردگی برطرف نمود، یعنی:

(3-12)  .  f_cr  ≤ = a. (Tp – Ta). R. Ee ơ_t

که  (Tp – Ta)تفاوت بین دمای حداکثر و دمای محیط می باشد.

بنابراین تنش کششی ایجاد شده از طریق کمینه نمودن جملات معادلات (3-10) و (3-12) به حداقل می رسد، یعنی:
ضریب انبساط حرارتی می تواند با دقت در انتخاب اجزاء مخلوط بتن کاهش یابد. برای مثال، سنگدانه های سبک دارای ضریب حرارتی پایین تر و نیز مدول موثر پایین تری (خزش بیشتری) می باشد. انواع دیگر سنگدانه ها (خصوصا سنگ آهک) دارای ضرایب انبساط حرارتی پایین تری می باشند. 
تفاوت بین دمای حداکثر و دمای محیط (Tp – Ta) از طریق خنک سازی اجزاء مخلوط کاهش می یابد. مثلا زمانی که دمای محیط در حدود C°20 باشد، خنک سازی اجزاء مخلوط تا حدود C°7، دمای حداکثر را تا یک مقدار متناظر با آن کاهش می دهد. در مقایسه با خنک سازی سیمان و سنگدانه ها، اغلب راحت ر و موثرتر است که آب اختلاط را با اضافه نمودن یخ خنک نمود که این یخ، از حرارت اجزاء دیگر جهت فراهم نمودن گرمای نهان ذوب استفاده می نماید.
دمای حداکثر همچنین می تواند از طریق انتخاب یک نوع سیمان با گرمای پایین کمینه گردد، مانند سیمان مخلوط با خاکستر بادی (خاکستر سوخت پودر شده) یا سرباره کوره ذوب آهن به صورت ذرات ریز آسیاب شده، که نرخ افزایش دما و نیز دمای حداکثر را کاهش خواهد داد.
عامل قید، R، می تواند توسط عایق نمودن قالب ها برای مقاطع ضخیم (≥500mm) و از طریق داشتن زمان های طولانی تر قالب برداری، کاهش یابد. قالب های از جنس الوار دارای حالت عایق بهتری نسبت به پلاستیک مسلح به شیشه یا فولاد می باشند.

درز های قید خارجی در بتن و ترک خوردگی جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن

ترک خوردگی جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن

ترک های بلندمدت مربوط به جمع شدگی ناشی از خشک شدن هنگامی که قیدی در برابر جمع شدگی وجود داشته باشد و محل های مربوطه عموما دیوارها و دال های نازک باشند، ایجاد می شوند (شکل 3-19). علل اساسی ترک خوردگی جمع شدگی عبارتند از درزهای ناکارآمد یا ناکافی، آرماتورهای ناکافی، عمل آوری ضعیف و مقدار زیاد آی در مخلوط اولیه بتن. راهکارهای علاج بخشی عبارتند از بررسی علل مربوطه د رمرحله طراحی و توجه به استفاده از یک افزودنی کاهنده جمع شدگی و نیز عوامل موثر بر جمع شدگی ناشی از خشک شدن که در سایر مقالات وب سایت کلینیک بتن ایران با مشاوره فنی مهندسین مشاور اثر مهرازان پایدار مورد بررسی قرار گرفتند.
همانند ترک خوردگی حرارتی در سنین اولیه، نوع قید می تواند داخلی یا خارجی باشد. مثالی از قید خارجی عبارت است از یک دال بتنی مسلح داخلی که از سطح شروع به خشک شدن می نماید (شکل 3-23).

شکل 3-23- نمونه ای از قید کامل در برابر جمع شدگی ناشی از خشک شدن در یک دال بتنی

اگر پس از رها شدن از خزش، تنش کششی ایجاد شده از مقاومت تجاوز نماید، نتیجه عبارت خواهد بود از یک ترک منفرد در دال. جهت وقوع ترک، تنش کششی توسط رابطه زیر به دست می آید:

(3-13)  .  f_cr ≤ = S. R. Ee ơ_t

که S جمع شدگی ناشی از خشک شدن می باشد.

از آنجا که دال کاملا مقید شده است، R=1 بوده و بنابراین داریم:

(3-14) . f_cr ≤ = S. Ee ơ_t

البته در عمل، مسلح سازی فولادی به دلایل سازه ای در نظر گرفته شده و تامین می گردد. آرماتورگذاری از ترک خوردگی جلوگیری نمی کند اما موجب می شود که بجای یک ترک منفرد، ترک های بسیار کوچک تری ایجاد شوند که این ترک ها با توجه به میزان فاصله آرماتورها، بر روی سطح دال توزیع می شوند.
در اعضای بتنی دارای مقاطع ضخیم تر، آغاز خشک شدن از سطح منجر به ایجاد یک گرادیان رطوبتی می گردد، چرا که لایه های داخلی دارای مقدار رطوبت بیشتری نسبت به لایه های سطحی می باشند. این گرادیان رطوبتی موجب ایجاد قید داخلی شده و نیز م یتواند منجر به ترک خوردگی سطحی گردد.

مطالب بیشتری را بخوانید
اسلب بتنی یا دال بتنی چیست
نمونه مکعبی و استوانه ای بتن
آشنایی با بتن ریزی در هوای گرم و سرد

در حقیقت، جمع شدگی ناشی از خشک شدن از این نظر یک جمع شدگی «حقیقی» نمی باشد که به سادگی متناسب است با میزان کاهش آب اما ترکیبی است از جمع شدگی «حقیقی» و کرنش ناشی از گرادیان رطوبتی. جمع شدگی «حقیقی» در واقع قابل اندازه گیری نمی باشد، اگر چه تحقیقات بسیاری به منظور تعیین آن با استفاده از مقاطع بسیار نازک خمیر سیمان صورت گرفته است. شکل 3-24 نشان می دهد که در یک عضو بلند که خشک شدن از سطح آن آغاز شده و انتهای آن آب بند می باشد، چه اتفاقی روی می دهد. جمع شدگی «حقیقی» منجر به ایجاد یک شکل سهموی در قسمت انتهایی می شود (شکل 3-24 (b)) اما به خاطر گرادیان رطوبتی، لایه های سطحی منقبض شونده توسط لایه های داخلی مقید می شوند، به گونه ای که کشش در سطح ایجاد شده و این کشش با ایجاد فشار در نواحی داخلی به حالت تعادل می رسد (شکل 3-24 (C)). نتیجه خالص عبارت است از جمع شدگی مقید شده (شکل 3-24 (b)) و تنش ایجاد شده در سطح، عامل ترک های احتمالی جمع شدگی ناشی از خشک شدن می باشد.

شکل 3-24- نمونه ای از قید موضعی در برابر جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن توسط یک گرادیان رطوبت

شرایط ترک عبارت است از:

(3-15) .   f_cr ≤ = St. R. Ee ơ_t

که St جمع شدگی حقیقی، R= (St-S)/St و S جمع شدگی واقعی یا مقید شده می باشد.