ترک حرارتی بتن چگونه رخ میدهد؟

ترک حرارتی زمانی اتفاق می‌افتد که دمای قسمت‌های مختلف داخل یک دال بتنی از حد معینی فراتر رود. این تفاوت ها به این دلیل وجود دارد که دمای داخلی دال بتنی به آرامی بالا و پایین می رود، به دلیل واکنش گرمازایی بتن، دمای محیط دال به دلیل دمای محیط به سرعت سرد می شود. تفاوت بین دمای داخلی و محیطی باعث ایجاد محدودیت در بلوک بتنی می‌شود که می‌تواند منجر به تنش‌های کششی بیشتر از مقاومت کششی شود و باعث ایجاد ترک‌های حرارتی در بتن شود.

اگرچه ترک های حرارتی در سالهای اول سازه بتنی رخ می دهد، پدیده مشابهی مانند ترک خوردگی مرتبط با دما می تواند در چند سال آینده نیز رخ دهد. اجسام بتنی به ترتیب در معرض دمای گرم و سرد محیط منبسط و منقبض می شوند. هنگامی که این اندازه جرم توسط تغییرات دما محدود  شود، این ترک خوردگی تاخیری ممکن است رخ دهد.

چگونه از ترک حرارتی بتن جلوگیری کنیم؟

ترک های حرارتی می تواند برای  سازه بتنی خطرناک باشد، بنابراین تشخیص زمان وقوع آن و پیشگیری و کاهش پیشگیرانه احتمال وقوع آن مهم است. به طور معمول، مشخصات طراحی شامل حداکثر دما و حداکثر اختلاف دما است. اولی برای تعریف چارچوب زمانی استفاده می شود که در آن اقدامات پیشگیرانه می توان انجام داد، در حالی که دومی مشخص می کند که چه زمانی پارگی رخ می دهد. محدوده اختلاف دمای مجاز نیز متفاوت است، اما معمولاً به ۲۰ درجه سانتیگراد محدود می شود.

تفاوت دما در یک سازه بتنی ممکن است به دلیل از دست دادن گرمای آب در بخش هایی از سازه با سرعت های مختلف یا به دلیل شرایط آب و هوایی باشد که یک قسمت از سازه را با درجه یا سرعت متفاوتی نسبت به قسمت دیگر سازه خنک یا گرم می کند. به منظور جلوگیری فعالانه از ترک خوردگی حرارتی، باید از زمانی که اختلاف دما خطر فراتر از حد تعیین شده را دارد، آگاه باشید. این کار با استفاده از سنسورهای دما برای اندازه گیری دمای نواحی مختلف داخل دال بتنی انجام می شود.

در حالت ایده آل، چندین سنسور در نواحی مختلف دال (مرکز و محیط) قرار داده میشوند تا تفاوت ها را به دقت اندازه گیری کنند. این تفاوت های دما منجر به تغییرات دیفرانسیل در اندازه می شود که منجر به ایجاد ترک می شود . این معمولاً با بتن بلوک شامل مقاطع بزرگتر و ضخیم تر (۵۰۰ میلی متر) ستون، پایه ها، تیرها، پایه ها و دال ها همراه است. اختلاف دما ناشی از تغییرات دمای محیط می تواند بر هر ساختاری تأثیر بگذارد.

گرادیان دما یا حرارت محسوس ممکن است به دلیل گرم شدن هسته بتن بیشتر از خارج به دلیل آزاد شدن گرما در طول هیدراتاسیون سیمان یا سرد شدن سریع بیرون نسبت به داخل رخ دهد. هر دو شرایط منجر به تنش کششی در سطح بیرونی سازه بتنی می شود و اگر از استحکام کششی بیشتر شود، در سازه ترک ایجاد می شود. تنش های کششی با اختلاف دما، مدول انبساط حرارتی، مدول موثر الاستیسیته و درجه مهار متناسب است. هرچه ساختار بزرگتر باشد، پتانسیل تغییرات دما و مهار بیشتر است.

بتن سخت شده دارای ضریب انبساط حرارتی است که می تواند از ۴ تا ۹*۱۰-۶ در هر درجه متغیر باشد. هنگامی که بخشی از ساختار دچار تغییر دما در حجم می شود، پتانسیل ایجاد ترک ناشی از حرارت وجود دارد. توجه ویژه ای باید به طراحی سازه هایی شود که در آنها برخی از قسمت ها در معرض تغییرات دما هستند، در حالی که بخش های دیگر سازه به طور جزئی یا کامل محافظت می شوند. کاهش دما ممکن است باعث ترک خوردگی جزء در معرض دید شود، در حالی که افزایش دما ممکن است قسمت محافظت شده سازه را ترک کند .

اقدامات پیشگیرانه برای ترک حرارتی بتن:

• با جداسازی سطح بتن در معرض در طی پنج روز اول، سرعت خنک شدن بتن را کنترل کنید. این کار را می توان با داشتن ورق های ترموکل به ضخامت ۵۰ میلی متر که با ورقه های پلی اتیلن روی سطوح بتنی که از قبل با پارچه جوت پوشانده شده اند و یک اسپری آب که گونی را مرطوب نگه می دارد قرار داده شده انجام داد. گرادیان دما بین هسته بتن و سطوح نباید بیش از ۱۵۰ درجه سانتیگراد باشد.
• استفاده از سیمان هیدراته با دمای پایین یا استفاده از جایگزینی خاکستر بادی برای بخشی از سیمان.
• قالب های فولادی را با گرم کردن هوا در زمستان گرم نگه دارید.
• کاهش دمای بتن در هنگام قرار دادن تا ۳۲ درجه سانتیگراد.
• استفاده از مواد عایق حرارتی به عنوان قالب.
• حداکثر دمای داخلی را کاهش دهید.
• قالب های عایق را طولانی تر نگه دارید.
• افزایش مقاومت کششی بتن.
• تاخیر در شروع خنک سازی

منبع :  ساخت و ساز