بتن کرمو و روشهای ترمیم آن (Honeycomb Concrete)پنج‌شنبه 23, شهریور 1396

بتن کرمو یا شن نما و روشهای ترمیم آن ( دلایل بروزو پیشگیری ، روشهای ترمیم)

این پدیده یکی از رایجرترین نواقص اجرایی در سازه‌های بتنی است که می‌تواند تأثیرات نامطلوبی بر عملکرد سازه‌ای، دوام و زیبایی بتن داشته باشد. این پدیده به دلیل عدم تراکم کافی بتن در حین ریختن و ویبره، منجر به ایجاد حفره‌ها و فضاهای خالی در داخل بتن می‌شود که ظاهری شبیه به لانه زنبور پیدا می‌کند. درک دلایل ایجاد، پیامدهای نامطلوب و روش‌های صحیح ترمیم این نقص، برای حفظ سلامت و پایداری سازه‌های بتنی حیاتی است.

۱. بتن کرمو چیست؟ دلایل ایجاد و شناسایی

بتن کرمو به نواحی از بتن اطلاق می‌شود که در آن سنگدانه‌های درشت بتن به دلیل عدم وجود کافی خمیر سیمان و هواگیری نامناسب، به درستی محصور نشده‌اند و فضاهای خالی بزرگ و متعددی بین آن‌ها وجود دارد. این نواحی فاقد تراکم و یکپارچگی لازم هستند.

دلایل اصلی ایجاد بتن کرمو:

• دانه‌بندی نامناسب سنگدانه‌ها: کمبود ریزدانه یا نسبت نامناسب شن و ماسه می‌تواند باعث ایجاد فضاهای خالی بزرگ شود.

• نسبت آب به سیمان نامناسب: نسبت آب به سیمان بسیار پایین (بتن خشک) یا بسیار بالا (بتن با آب‌انداختگی زیاد) می‌تواند در تراکم بتن مشکل ایجاد کند.

• عدم ویبره کافی یا نامناسب: ویبره (لرزاندن) بتن برای حذف حباب‌های هوا و متراکم کردن آن ضروری است. ویبره ناکافی، ویبره بیش از حد، یا استفاده نادرست از ویبراتور (مانند ویبره کردن آرماتور) از دلایل اصلی کرمو شدن است.

• تراکم بالای آرماتور: در نواحی با تراکم بالای میلگردها، عبور بتن و ویبراتور دشوار شده و ممکن است بتن به خوبی در تمام فضاها نفوذ نکند و متراکم نشود.

• قالب‌بندی نامناسب: قالب‌های نشت‌کننده، قالب‌های با درزهای باز، یا قالب‌هایی که به درستی مونتاژ نشده‌اند، می‌توانند باعث خروج شیره بتن و کرمو شدن شوند.

• ارتفاع زیاد بتن‌ریزی: ریختن بتن از ارتفاع زیاد می‌تواند منجر به جداشدگی دانه‌ها (Segregation) و کرمو شدن در پایین‌ترین نقاط شود.

• نحوه بتن‌ریزی: عدم رعایت اصول صحیح بتن‌ریزی، مانند ریختن بتن به صورت لایه‌لایه و عدم اتصال مناسب لایه‌ها به یکدیگر.

شناسایی بتن کرمو: معمولاً متخصصین پس از بررسی حضوری سطح بتن، می‌توانند مشکل بتن را تشخیص دهند. بتنی که سطح آن دارای منافذ بسیار زیاد باشد یا اینکه پوسته‌پوسته شده باشد، نیاز به تعمیر خواهد داشت که به این نوع بتن اصطلاحاً بتن کرمو گفته می‌شود. بتن کرمو گاهی ترک هم می‌خورد که با توجه به میزان ترک و خوردگی، ارزیابی و تعمیر می‌شود.

تأثیر نامطلوب بتن کرمو بر مقاومت و دوام سازه

بتن کرمو، یک نقص جدی در سازه بتنی محسوب می‌شود که پیامدهای نامطلوبی بر خواص مکانیکی و دوام بتن دارد:

• کاهش مقاومت فشاری و کششی: وجود حفره‌ها و فضاهای خالی در بتن، سطح مقطع مؤثر بتن را کاهش داده و منجر به افت قابل توجه مقاومت فشاری و کششی آن می‌شود. این امر می‌تواند ظرفیت باربری عضو سازه‌ای را کاهش دهد.

• افزایش نفوذپذیری: نواحی کرمو شده به دلیل تخلخل بالا، مسیرهای آسانی برای نفوذ آب، یون‌های کلر، سولفات‌ها و سایر عوامل خورنده به داخل بتن فراهم می‌کنند.

• خوردگی آرماتورها: نفوذ آب و اکسیژن از طریق نواحی کرمو به میلگردهای فولادی، منجر به خوردگی سریع آرماتورها می‌شود. این خوردگی باعث افزایش حجم آرماتور، ایجاد ترک در بتن (Spalling) و در نهایت کاهش مقاومت و پایداری سازه می‌شود.

• کاهش دوام و طول عمر سازه: نفوذ عوامل مخرب و خوردگی آرماتورها، عمر مفید سازه را به شدت کاهش داده و نیاز به تعمیرات پرهزینه و زودهنگام را ایجاب می‌کند.

• ظاهر نامطلوب: بتن کرمو از نظر بصری نیز ناخوشایند است و می‌تواند بر کیفیت کلی پروژه تأثیر منفی بگذارد.

• مشکلات آب‌بندی: در سازه‌هایی که نیاز به آب‌بندی دارند (مانند مخازن، استخرها، زیرزمین‌ها)، بتن کرمو به عنوان یک مسیر نشت عمل می‌کند.

روش‌های ترمیم و تقویت بتن کرمو

اصول کلی تعمیر بتن کرمو به دو دسته سازه‌ای و غیرسازه‌ای تقسیم می‌شود. [منبع: ترمیم بتن.pdf]

الف) ترمیم غیرسازه‌ای (Non-Structural Repair): این نوع ترمیم برای بتن کرمو با عمق کم و بدون تأثیر بر ظرفیت باربری سازه استفاده می‌شود.

• آماده‌سازی سطح: ابتدا باید نواحی کرمو شده را کاملاً تمیز کرد. این شامل حذف ذرات سست، گرد و غبار، روغن، گریس و هرگونه آلاینده است. می‌توان از برس سیمی، واتر جت پرفشار یا سندبلاست برای تمیزکاری و ایجاد سطح زبر استفاده کرد.

• مصالح مورد استفاده:

  • ملات‌های ترمیمی پایه سیمانی (Polymer Modified Cementitious Mortars): این ملات‌ها حاوی سیمان، ماسه ریز، پلیمرهای اصلاح‌کننده (مانند لاتکس اکریلیک) و افزودنی‌های خاص هستند. پلیمرها باعث افزایش چسبندگی، انعطاف‌پذیری، کاهش نفوذپذیری و بهبود خواص مکانیکی ملات می‌شوند.

  • گروت‌های سیمانی (Cementitious Grouts): برای پر کردن حفره‌های بزرگتر و عمیق‌تر که نیاز به روانی بالا دارند، از گروت‌های سیمانی با افزودنی‌های منبسط‌کننده و کاهنده آب استفاده می‌شود.

• روش اجرا: پس از آماده‌سازی سطح، ملات یا گروت ترمیمی با استفاده از ماله، کاردک یا پمپ به داخل حفره‌ها و منافذ اعمال می‌شود و سطح آن صاف می‌گردد.

ب) ترمیم سازه‌ای (Structural Repair): این نوع ترمیم زمانی انجام می‌شود که بتن کرمو عمق زیادی داشته و بر ظرفیت باربری سازه یا عضو سازه‌ای تأثیر گذاشته باشد. این کار باید حتماً توسط مهندسین متخصص انجام شود.

• آماده‌سازی سطح: مشابه ترمیم غیرسازه‌ای، اما با دقت و عمق بیشتر. ممکن است نیاز به تخریب بخشی از بتن آسیب‌دیده تا رسیدن به بتن سالم باشد. میلگردهای خورده شده باید تمیز، ترمیم یا در صورت لزوم جایگزین شوند.

• مصالح مورد استفاده:

  • ملات‌ها و بتن‌های ترمیمی با مقاومت بالا (High-Strength Repair Mortars/Concretes): این مواد دارای مقاومت فشاری بالا، چسبندگی عالی به بتن موجود و خواص جمع‌شدگی کنترل‌شده هستند.

  • گروت‌های اپوکسی (Epoxy Grouts): برای پر کردن حفره‌ها و فضاهای خالی که نیاز به مقاومت فشاری و چسبندگی فوق‌العاده دارند. این گروت‌ها دارای مقاومت شیمیایی و مکانیکی بسیار بالایی هستند.

  • بتن پاششی (Shotcrete): برای ترمیم نواحی وسیع و عمیق کرمو شده، به ویژه در سطوح عمودی یا بالای سر. شاتکریت با سرعت و فشار بالا اعمال شده و یک لایه متراکم و با چسبندگی عالی ایجاد می‌کند.

  • FRP (Fiber Reinforced Polymer): در مواردی که علاوه بر ترمیم، نیاز به تقویت سازه‌ای نیز باشد، می‌توان از FRP (مانند لمینت‌های کربن یا شیشه) استفاده کرد. این مواد با استفاده از رزین‌های اپوکسی به سطح بتن چسبانده می‌شوند و مقاومت کششی و خمشی عضو را به طور چشمگیری افزایش می‌دهند.

• روش اجرا: بسته به نوع مصالح، ممکن است شامل پاشش، گروت‌ریزی، یا اعمال دستی باشد. در برخی موارد، برای اطمینان از پر شدن کامل حفره‌ها، ممکن است از روش تزریق (Injection) استفاده شود.

ج) روش‌های چسبیدن (پیوند و اتصال): موفقیت ترمیم به اتصال خوب و پیوستگی اتصال بین مواد ترمیمی و لایه زیرین بستگی دارد. اتصال خوب می‌تواند به وسیله ویبره، عملیات با فشار هوا و فشار در ماله کشی و پیوستگی با بهینه‌ترین مقدار سطحی عضو صورت گیرد. [منبع: ترمیم بتن.pdf] در مواردی که از عامل مجزا برای چسبندگی استفاده می‌شود (پرایمر)، اعمال عامل چسبندگی بر روی لایه زیرین باید با دقت صورت گیرد و رعایت زمان جایدهی مواد ترمیمی نیز مد نظر باشد. عامل چسبندگی بر پایه سیمانی اسپری یا مالیده می‌شود، در حالی که در سیستم‌های بر پایه چسب‌های اپوکسی یا لاتکس علاوه بر مالیده یا اسپری کردن می‌توان از پخش کردن به وسیله غلتک نیز استفاده کرد. [منبع: ترمیم بتن.pdf]

 بررسی نیازمندی به مقاوم‌سازی

ترمیم بتن کرمو همیشه به معنای مقاوم‌سازی نیست. تصمیم‌گیری در مورد نیاز به مقاوم‌سازی، پس از ارزیابی دقیق مهندسی و با توجه به موارد زیر انجام می‌شود:

• میزان و عمق کرمو شدگی: کرمو شدن‌های سطحی و کم‌عمق معمولاً نیاز به مقاوم‌سازی سازه‌ای ندارند.

• موقعیت عضو سازه‌ای: کرمو شدن در اعضای حیاتی سازه (مانند ستون‌ها، تیرهای اصلی، فونداسیون‌ها) که بار زیادی را تحمل می‌کنند، احتمالاً نیاز به مقاوم‌سازی خواهد داشت.

• ظرفیت باربری باقی‌مانده: مهندسین باید با انجام آزمایش‌های غیرمخرب و تحلیل سازه‌ای، ظرفیت باربری واقعی عضو آسیب‌دیده را ارزیابی کنند. اگر ظرفیت باقی‌مانده کمتر از حد مجاز باشد، مقاوم‌سازی ضروری است.

• شرایط محیطی: در محیط‌های تهاجمی (مانند مناطق ساحلی یا صنعتی)، حتی کرمو شدن‌های کوچک نیز می‌توانند به سرعت منجر به خوردگی آرماتور و نیاز به مقاوم‌سازی شوند.

• اهمیت سازه: سازه‌های حیاتی (مانند بیمارستان‌ها، پل‌ها، سدها) با حساسیت بیشتری ارزیابی می‌شوند.

مزایای ترمیم بتن کرمو

ترمیم صحیح بتن کرمو مزایای متعددی دارد:

• بازگرداندن ظرفیت باربری: در ترمیم‌های سازه‌ای، مقاومت و ظرفیت باربری عضو به سطح طراحی شده بازگردانده می‌شود.

• افزایش دوام و طول عمر سازه: با جلوگیری از نفوذ عوامل مخرب و خوردگی آرماتور، عمر مفید سازه به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.

• حفاظت از آرماتورها: ترمیم نواحی کرمو شده، از میلگردها در برابر خوردگی محافظت می‌کند.

• بهبود ظاهر سازه: نواحی ترمیم شده، ظاهری یکنواخت و زیبا به بتن می‌دهند.

• پیشگیری از آسیب‌های بیشتر: جلوگیری از گسترش آسیب و هزینه‌های بالاتر در آینده.

• کاهش نفوذپذیری: ترمیم نواحی کرمو، نفوذپذیری بتن را کاهش داده و مشکلات آب‌بندی را برطرف می‌کند.

استانداردهای مرتبط با ترمیم بتن

ترمیم بتن، به ویژه بتن کرمو، باید مطابق با استانداردهای ملی و بین‌المللی انجام شود تا از کیفیت و دوام ترمیم اطمینان حاصل شود. برخی از مهم‌ترین استانداردها عبارتند از:

• ACI (American Concrete Institute):

  • ACI 301: مشخصات برای بتن سازه‌ای.

  • ACI 546R: راهنمای ترمیم سازه‌های بتنی.

  • ACI 546.3R: راهنمای ترمیم و محافظت از بتن در محیط‌های آبی.

  • ACI 364.1R: راهنمای ارزیابی سازه‌های بتنی موجود برای دوام.

• ASTM (American Society for Testing and Materials):

  • ASTM C881 / C881M: مشخصات استاندارد برای رزین‌های اپوکسی مورد استفاده در بتن.

  • ASTM C1107 / C1107M: مشخصات استاندارد برای گروت‌های سیمانی غیرمنقبض‌شونده.

  • ASTM C928 / C928M: مشخصات استاندارد برای ملات‌های ترمیمی بتن با مقاومت بالا و زودگیر.

  • ASTM C1438: روش آزمون استاندارد برای چسبندگی ملات‌های ترمیمی به بتن.

  • ASTM C1583: روش آزمون استاندارد برای مقاومت کششی مستقیم چسبندگی ملات‌های ترمیمی.

• ICRI (International Concrete Repair Institute):

  • ICRI به طور مستقیم محصولی را تأیید نمی‌کند، اما راهنماها و بهترین شیوه‌های اجرایی را برای انواع ترمیم بتن (از جمله آماده‌سازی سطح، انتخاب مواد و روش‌های اجرا) ارائه می‌دهد که به عنوان مرجع معتبر در صنعت شناخته می‌شوند. رعایت این راهنماها برای کیفیت بالای ترمیم ضروری است.

دیدگاه مقالات تخصصی در مورد ترمیم بتن کرمو

مقالات تخصصی و تحقیقات دانشگاهی بر اهمیت رویکرد جامع و مبتنی بر شواهد در ترمیم بتن کرمو تأکید دارند:

• ارزیابی دقیق: بسیاری از مطالعات بر لزوم ارزیابی دقیق میزان و عمق آسیب، شناسایی دلایل ریشه‌ای کرمو شدن، و بررسی وضعیت آرماتورها قبل از هرگونه اقدام ترمیمی تأکید می‌کنند. استفاده از روش‌های غیرمخرب (مانند رادار نفوذی زمین GPR، اولتراسونیک) برای ارزیابی داخلی بتن توصیه می‌شود.

• انتخاب مواد مناسب: مقالات تخصصی نشان می‌دهند که انتخاب ماده ترمیمی باید بر اساس خواص مورد نیاز (مقاومت، چسبندگی، جمع‌شدگی، مقاومت شیمیایی، دوام در محیط خاص) و سازگاری آن با بتن موجود صورت گیرد. موادی که دارای جمع‌شدگی کم، مقاومت فشاری مشابه بتن موجود و چسبندگی بالا هستند، ترجیح داده می‌شوند.

• آماده‌سازی سطح: اهمیت آماده‌سازی صحیح سطح (مانارتینگ، زبر کردن، تمیزکاری کامل) به عنوان کلید موفقیت ترمیم، در تمامی مقالات برجسته شده است. عدم آماده‌سازی مناسب می‌تواند منجر به شکست پیوند بین بتن قدیمی و جدید شود.

• کنترل کیفیت اجرا: نظارت دقیق بر فرآیند اجرا، از جمله اختلاط صحیح مواد، اعمال درست، و عمل‌آوری مناسب، برای دستیابی به ترمیم پایدار ضروری است.

• مقاوم‌سازی با FRP: در موارد کرمو شدن شدید و کاهش قابل توجه ظرفیت باربری، مقالات متعددی استفاده از FRP را به عنوان یک روش مؤثر برای تقویت و افزایش دوام سازه توصیه می‌کنند.

• خودترمیم‌شوندگی (Self-Healing): برخی تحقیقات جدید بر روی مواد بتنی خودترمیم‌شونده یا افزودنی‌هایی که می‌توانند ریزترک‌ها را ترمیم کنند، تمرکز دارند که می‌تواند در آینده به عنوان بخشی از راهکارهای پیشگیرانه یا ترمیمی برای بتن کرمو مطرح شود.

 

بتن کرمو یک نقص اجرایی است که می‌تواند پیامدهای جدی بر سلامت سازه داشته باشد. شناسایی زودهنگام، ارزیابی دقیق و اجرای صحیح ترمیم، برای بازگرداندن مقاومت، افزایش دوام و حفظ زیبایی سازه‌های بتنی حیاتی است. انتخاب روش و مصالح ترمیمی باید بر اساس عمق و میزان آسیب، اهمیت عضو سازه‌ای، و با رعایت کامل استانداردهای بین‌المللی و راهنماهای تخصصی صورت گیرد. سرمایه‌گذاری در ترمیم با کیفیت، نه تنها از هزینه‌های گزاف در آینده جلوگیری می‌کند، بلکه به پایداری و ایمنی طولانی‌مدت زیرساخت‌ها و ساختمان‌ها نیز کمک شایانی می‌نماید.