مقاومت بتن یکی از عوامل مهم در پایایی و استحکام عناصر ساختمانی است. این مولفه به پارامترهای مختلفی از جمله ترکیبات، ناحیه انتقال و میزان تخلخل مواد بستگی دارد. به طور کلی؛ انواع ترک های بتنی شامل دو گروه شکاف کامل و شکنندگی جزئی یا ترک خوردگی می باشند که هر دو این موارد، متاثر از انجام خطاهای مختلفی در مراحل ساخت و بهره برداری هستند.
در مواد جامد؛ اغلب روابط معکوسی میان مقاومت ماده و میزان حجم فضاهای خالی یا تخلخل آن وجود دارد. به عبارتی؛ هر میزان که تعداد فضاهای خالی ماده بیشتر باشد، مقاومت آن کاهش می یابد و بالعکس هر میزان که میزان تخلخل مواد کمتر باشد، به همان نسبت مقاومت آن نیز تضعیف خواهد شد.
در همین راستا؛ در سازه های بتنی نیز، حجم تمامی فضاهای خالی موجود می توانند، بر میزان مقاومت نهایی بتن اثر منفی بگذارند. در بتن های معمولی به دلیل تراکم بالای مواد تشکیل دهنده، تخلخل در میان ذرات به سختی صورت گرفته و ناحیه انتقال موجود بین سنگدانه ها و خمیر به عنوان عنصر و مشخصه مقاومت معرفی می شود.
علاوه بر عناصری همانند؛ ساختار بتن و ترکیبات آب و سیمان، سایر عوامل از جمله؛ مواد افزودنی، شرایط رطوبت، عمل آوری، نوع تنش، ابعاد و... در میزان شکست بتن و مقاومت آن بسیار نقش دارند. در ادامه این مطلب؛ ضمن ارائه توضیحات در رابطه با شکست در بتن در دو حالت فشاری کششی، به بررسی انواع شکست بتن و دلایل آن اشاره خواهیم کرد.
شکست در بتن
در اغلب سازه های بتنی، شکست به معنای ایجاد ریزترک هایی است که تحت تنش های وارده به آن ایجاد می شوند. در موارد کششی و فشار گسیختگی به روش های مختلفی منجر به شکست در بتن خواهد شد. به عنوان مثال؛ در حالت فشاری که قطعه بتن تحت تنش های خارجی قرار دارد؛ پیش روی ریزترک های موجود در بتن، عامل اصلی شکست بتن می باشند.
در حالی که هیچ علائمی از گسیختگی در سطح موجود نیست. همچنین در این حالت، به دلیل این که انرژی کافی جهت گسترش ریزترک ها در خمیر بیشتر است، شکست با فشار کمتری صورت می گیرد. در حالت کششی؛ عامل اصلی و مهم شکست در بتن، ارتباط میان ریزترک ها و ترک های جدید در خمیر می باشد که منجر به گسیختگی سازه بتنی خواهد شد. در واقع؛ این ترک ها تحت کشش و تنش های وارده به یکدیگر متصل شده و شکست بتن صورت می گیرد.
انواع شکست در بتن
به طور کلی می توان شکست بتن و سازه های بتنی را به دو گروه شکاف کامل یا شکنندگی تقسیم بندی کرد. شکنندگی بتن شامل ریزترک هایی است که در سطوح بتنی ایجاد شده و به راحتی قابل رویت نیست.
این ترک ها علارغم شکاف، دارای شدت بسیار کم و جزئی هستند. اگر چه در وهله اول ایجاد شکنندگی یا ریزترک ها در سطوح بتنی مشکلات خاصی را برای سازه ایجاد نمی کنند، اما در صورت گسترش ترک ها و اتصال به یکدیگر در طولانی مدت، می تواند عواقب جبران ناپذیری را به دنبال داشته باشد.
در صورتی که ریزترک های سطح بتن گسترش یابد و اندازه دهانه آن ها به بیش از 5/. میلی متر برسد، در این مرحله شکاف رخ خواهد داد. شکاف های سطوح بتنی به راحتی قابل رویت بوده و نفوذ رطوبت و عوامل شیمیایی از خلال آن ها به درون سازه به راحتی صورت می گیرد. کاهش مقاومت سازه و خوردگی آرماتورها دو مورد از مشکلات ناشی از شکاف سطوح بتنی هستند. بنابراین لازم است؛ به سرعت نسبت به ترمیم و تعمیر بتن اقدامات لازم انجام شود، چرا که در غیر این صورت امنیت سازه به خطر خواهد افتاد.
دلایل شکست در بتن
عواملی بسیاری در ایجاد مشکلات فنی و شکست سازه های بتنی دخیل هستند. در ذیل به تشریح برخی از مهم ترین عوامل شکست در بتن می پردازیم؛
مصالح
یکی از مهم ترین عناصر در شکست سازه های بتنی، انتخاب نادرست مصالح و یا به عبارتی مواد تشکیل دهنده آن است. عواملی نظیر؛ نسبت آب به سیمان، نوع سیمان، مواد افزودنی، اندازه سنگدانه های موجود و... در مقاومت و عدم شکست بتن بسیار موثرند. همچنین؛ میزان بیش از حد ناخالصی در آب بتن نیز، کیفیت آن را کاهش داده و سبب خوردگی و خرابی میلگردها خواهد شد.
محاسبات طراحی سازه
از دیگر عوامل مهم و تاثیرگذار در شکست سازه های بتنی، عدم رعایت ضوابط و قوانین آیین نامه ساخت و ساز و کنترل کیفیت سازه ها است. لازم است تا به منظور جلوگیری از مشکلات آتی، طراحی سازه ها به لحاظ فواصل بین میلگردها، ابعاد بتن، درز انبساط، مقاومت و ضخامت سایر عناصر کنترل شود. انجام تمامی موارد مذکور جهت ایجاد سازه ای پایدار و ایمن ضروری است.
نفوذ رطوبت
نشست رطوبت به داخل بتن و ایجاد تغییر در ابعاد میلگردها از دیگر دلایل شکست قطعه های بتنی هستند. چنانچه سازه در برابر رطوبت به درستی عایق بدی نشود، رطوبت به داخل نفوذ کرده و علاوه بر خوردگی و خرابی آرماتورها موجب فشار به قطعات بتن و شکست آن ها نیز خواهد شد. همچنین؛ اجرای غلط درزها نیز شرایط را برای نفوذ رطوبت به داخل بتن و سایر عناصر مهیا می کند.
نشست سازه
به طور کلی تکنیک های نامطلوب ساخت، نقش اساسی را در ایجاد ترک ها و شکاف بر روی سطوح بتنی ایفا می کنند. جای گذاری ناصحیح آرماتورها، عمل آوری ضعیف بتن، فونداسیون ضعیف و برداشتن زود هنگام تیرها و دال ها باعث ترک خوردگی بتن در طولانی مدت خواهند شد. همچنین؛ به موجب اجرای فونداسیون ضعیف، بخش زیرین سازه به دلیل وزن بالا نشست کرده و زمینه را برای شکنندگی بتن و سازه های بتنی ایجاد می کند.
لرزش های محیطی
علاوه بر روش های ناصحیح ساخت و ضعف در طراحی سازه های ساختمانی، عوامل بیرونی نظیر؛ مترو، تردد وسایل نقلیه، آسانسور و ترافیک را می توان از دلایل اصلی ایجاد شکست در بتن عنوان کرد.
عوامل مکانیکی
سایر عوامل موثر در ترک خوردگی و شکاف بتن نیز عوامل مکانیکی خارجی هستند که برخی از آن ها شامل مواردی از جمله؛ تغییرات سازه ای، گسترش حرارت و انجماد، سایش، تغییرات جوی، خشک شدگی، جابه جایی و... می باشند.