ترک ناشی از جابجایی حرارتی بتن
تغییر دمای بتن به دلیل تغییر شرایط محیطی یا هیدراتاسیون، باعث جابجایی حرارتی می‌شود. اگر ابعاد المان بتنی به اندازه کافی بزرگ بوده و توسط المان‌های مجاور نظیر قالب، محصور شده باشد، نرخ افزایش دمای اطراف آن از نرخ کاهش دمای محیط پیشی می‌گیرد. به این ترتیب، دمای بتن افزایش می‌یابد.
با گذشت چند روز، نرخ افزایش دما از نرخ کاهش دما کمتر می‌شود. در این حالت، دمای بتن کاهش می‌یابد. کاهش دما، انقباض بتن را به همراه دارد. از نظر تئوری، نبود عامل محدودکننده، به معنای عدم ترک‌خوردگی بتن است. در عمل اما قطعا مقداری محدودیت در بتن وجود خواهد داشت. این محدودیت‌های به دو نوع زیر تقسیم می‌شوند:
- محدودیت خارجی
- در صورت بتن‌ریزی درون بستر بتنی سخت یا بتن‌ریزی در مجاورت یا میان المان‌های مشابه بدون درزهای جابجایی، بتن به میزان قابل توجهی در معرض محدودیت قرار می‌گیرد. بتن‌ریزی در لایه‌های عمودی، این محدودیت را تا حدودی کاهش می‌دهد.
- محدودیت داخلی
- سطح بتن، سریعتر از داخل آن سرد می‌شود و بیشتر به تغییرات دمایی روزانه عکس‌العمل نشان می‌دهد. این ویژگی در مقاطع بتنی ضخیم، اختلاف کرنش و شروع توسعه ترک در سطح را به همراه دارد. محدودیت‌های داخلی اجتناب‌ناپذیر اما قابل کنترل هستند.
در عمل، محدودیت‌های بالا توسط عواملی نظیر هندسه المان بتنی، روش قالب‌بندی و زمان باز کردن قالب تعیین می‌شوند. یکی از عوامل مهم در تشخیص منشا ترک‌خوردگی از میان انقباض حرارتی و جمع‌شدگی ناشی از خشک شدن طولانی مدت، زمان تشکیل ترک است. در صورت رخ دادن ترک در هفته اول بتن‌ریزی، احتمال جمع‌شدگی ناشی از خشک شدن طولانی مدت کاهش می‌یابد؛ مگر اینکه ضخامت دال کم و شرایط خشک شدن سریع فراهم باشد. در طرف مقابل، در صورت رخ دادن ترک پس از چندین هفته، احتمال ترک‌خوردگی ناشی از انقباض حرارتی کاهش می‌یابد.
عوامل موثر بر ترک ناشی از جابجایی حرارتی در بتن
از عوامل موثر بر افزایش دما در مقاطع بتنی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- دمای اولیه مصالح
- دمای محیط
- ابعاد المان
- عمل‌آوری
- زمان باز کردن قالب
- نوع قالب
- افزودنی‌ها
- محتوا و نوع سیمان
روش های پیشگیری از ترک ناشی از جابجایی حرارتی در بتن
به حداقل رساندن و پیشگیری از ترک‌های انقباض حرارتی زودهنگام، کار ساده‌ای نیست. این کار، فقط با برنامه‌ریزی و هماهنگی مهندسان (طراحان) و پیمانکاران (مجریان طرح) انجام می‌شود. طراح و مجری، باید پارامترهای زیر را در نظر داشته باشند:
- طراحی و الزامات
- محدودکننده (ابعاد بتن‌ریزی، فاصله‌داری درزهای جابجایی)
- توزیع میلگردهای فولادی (طراحی بر اساس تمام پارامترها، مخصوصا محدودیت)
- توسعه حرارت (ضخامت مقطع، نوع و محتوای بتن)
- اجرا
- محدودکننده (توالی و زمان بتن‌ریزی، درزهای جابجایی اضافی)
- توسعه حرارت (انتخاب مصالح بتن و نوع قالب)
- خنک شدن (باز کردن قالب، عمل‌آوری و عایق)