سازه های اسکلت بتنی و فولادی با وجود مقاومت و دوام بالا، ممکن است در اثر نقص در طراحی یا ضعف اجرایی در ساخت دچار نشست، ترک خوردگی، مقاومت کم یا کرموشدگی سطح شوند.
از سوی دیگر، در بازسازی خانه های خشتی و بنایی قدیمی، آپارتمان های کلنگی و ساختمان های بدون شناژ، نیاز به ترمیم، بهسازی طرح، تأمین تجهیزات لرزه ای و مقاوم سازی در برابر زلزله نفوذ آب، ضربه و حریق وجود دارد.
هدف این مقاله، ارائهی راهنمایی جامع برای انتخاب بهترین گروت و پودر ترمیم کننده بتن — از میان انواع چسب ها، ملات های ترمیمی سیمانی الیاف دار، اپوکسی و مواد پلیمری — و نیز معرفی روش های نوین مقاوم سازی پل ها، راه ها، تونل ها و ستون ها؛ تیرهای بتنی بالکن؛ سقف های تیرچه بلوک، طاق ضربی، وافل و دال بتنی در سازههای بتنی و فولادی است.
در ادامه، به بررسی نحوه اصلاح معایب دیوار های حمال (باربر) سفالی؛ دیوارهای حائل آجری، کاهگلی و بلوکی پیرامونی حیاط؛ ترک های بتن در کف سازی صنعتی؛ و اجزای غیر سازه ای مانند سنگ نمای منازل روستایی، بیمارستان ها و مدارس خواهیم پرداخت.
همچنین، نگاهی گذرا به استحکامات ویژه خاک دستی در گودبرداری فونداسیون یا پی ساختمان خواهیم داشت و کاربرد روش های ژاکت فلزی و بتنی و تفاوت استفاده از الیاف تقویت شده پلیمری یا اف آر پی (FRP) در اجرای بهسازی و مقاومسازی را بررسی میکنیم.
ترمیم کننده بتن چیست؟
در پاسخ به این پرسش که ترمیم کننده بتن چیست، میتوان گفت: مواد ترمیم کننده بتن محصولاتی تخصصی هستند که برای بازگرداندن یکپارچگی، ظرفیت باربری و دوام سازههای بتنی آسیبدیده مورد استفاده قرار میگیرند.
انواع ترمیم کننده بتن که معمولاً بر پایهی اپوکسی، سیمان اصلاحشده با مواد پلیمری و الیاف تقویتی تولید میشوند، میتوانند آسیبهایی مانند ترکخوردگی، کرموشدن و پوستهشدن سطح بتن را به بهترین شکل اصلاح کنند.
چنین آسیبهایی ممکن است در اثر خطاهای اجرایی در تعیین اجزای طرح اختلاط و نسبت مواد افزودنی به بتن، ضعف در روش متراکمسازی، نفوذ مواد شیمیایی خورنده، شرایط محیطی نامناسب یا نبود پوششهای محافظتی کافی به وجود آمده باشند.
انواع ترمیم کننده بتن
محصولات ترمیم بتن به دو دسته اصلی تقسیم میشوند: ترمیمکنندههای پایه سیمانی و ترمیمکنندههای اپوکسی و پلیمری.
مواد ترمیم کننده سیمانی شامل ترمیم کننده بتن ویژه، ترمیم کننده بتن الیاف دار و گروت های ترمیم بتن هستند که بهصورت پودر آماده مصرف تولید میشوند. این مصالح معمولاً برای ترمیم کرمو شدگی و شن زدگی سطح دیوار های برشی، ترک های سقف و فونداسیون بتنی مورد استفاده قرار میگیرند.
در مقابل، انواع ترمیم کنندههای اپوکسی و پلیمری در ترکیب خود از رزین های شیمیایی چسب مانند بهره میبرند تا پیوستگی مطلوبی در ساختار ملات ترمیمی ایجاد شود. ازاینرو این مواد برای اصلاح قطعات بتنی شکسته، بخشهای دچار خوردگی، ترمیم درزهای سرد، پر کردن ترکهای مویی ستون و ترمیم بتن کف سوله مطابق دستورالعمل های استاندارد بهکار میروند.
ترمیم کنندههای بتن پایه سیمان
ترمیم کننده بتن ویژه AG Repair SC ترکیبی پایه سیمانی و الیاف دار از سنگدانههای ریزدانه، پودرهای پرکننده، مواد افزودنی پلیمری و فوق روان کننده است. این ملات آماده با چسبندگی بسیار بالا و انعطافپذیری فوقالعاده، برای پر کردن حفرهها، ترمیم سطوح ترکخورده، شن زده و بازسازی سایر بخشهای آسیبدیدهی سازههای اسکلت بتنی استفاده میشود.
پس از اعمال، ترمیم کننده ویژه تشکیل لایهای پیوسته و انعطافپذیر تشکیل میشود که علاوه بر جلوگیری از نفوذ رطوبت و یونهای خورنده مانند کلرید، در برابر حرکتهای جزیی سازهای مقاومت خوبی دارد و بدین ترتیب عمر مفید سازه را در مواجهه با لرزش و سیکلهای ذوب و یخبندان افزایش میدهد.
ترمیم کننده بتن سیمان AG Repair C ترکیبی آماده مصرف بر پایه سیمان پرتلند، سیلیس دانهبندیشده و انواع مواد افزودنی شیمیایی کاهنده آب و روان کننده پودری است. این ترمیم کننده پایه سیمانی، پس از اختلاط با آب، به ملات خمیری یکدست تبدیل میشود و برای ترمیم نواحی کرمو شده، ترکخورده و بازسازی سطوح آسیبدیده و شن زدگی دیوارها، ستونها، تیرها و سقفهای بتنی با عمق کم تا متوسط کاربرد دارد.
بهدلیل سهولت اجرا، عملکرد قابلاطمینان و صرفهی اقتصادی، این محصول از پرکاربردترین ترمیمکنندههای پایه سیمانی بهشمار میرود. همچنین در مقایسه با سایر انواع ترمیمکنندههای تخصصی، قیمت خرید و فروش پایینتری دارد و به همین دلیل گزینهای مناسب برای پروژههای صنعتی و ساختمانی است.
ترمیم کنندههای بتن اپوکسی و پلیمری
ترمیمکننده بتن اپوکسی Superfix 30 محصولی دو جزئی بر پایه رزین اپوکسی و هاردنر (سختکننده) است که برای تعمیر آسیبهای عمیق، پر کردن ترکهای ساختاری، اصلاح لبهها و بازسازی قطعات بتنی شکسته مورد استفاده قرار میگیرد.
این ترکیب پس از اختلاط اجزا، خمیری با چسبندگی بسیار بالا و مقاومت مکانیکی و شیمیایی چشمگیر ایجاد میکند که علاوه بر ترمیم سطح، به افزایش یکپارچگی و دوام سازه نیز کمک مینماید.
ترمیم کننده اپوکسی به دلیل مقاومت عالی در برابر نفوذ آب، روغن، مواد شیمیایی و سایش، گزینهای ایدهآل برای ترمیم و مقاوم سازی سطوح در معرض بارهای دینامیکی، کفسازیهای سولههای صنعتی، پلها و فونداسیون سازههای بتنی محسوب میشود.
ترمیم کننده پلیمری بتن
ترمیمکننده پلیمری بتن، ترکیبی اصلاحشدهای از سیمان، مواد معدنی و افزودنیهای پلیمری است که برای ترمیم، تقویت و افزایش دوام سطوح بتنی اکسپوز بهکار میرود.
این محصول علاوه بر چسبندگی و مقاومت بالا، توانایی پر کردن ترکهای مویی و حفرات سطحی را دارد و از نظر اقتصادی در مقایسه با ترمیمکنندههای اپوکسی، گزینهای مقرونبهصرفه محسوب میشود.
اجرای سریعتر، قیمت خرید پایینتر و نیاز کمتر به تجهیزات ویژه، همراه با عملکرد مؤثر در پیشگیری از خوردگی ناشی از نفوذ آب و مواد شیمیایی مهاجم، باعث شده است که این محصول در پروژههای عمرانی و صنعتی کاربرد گستردهای پیدا کند.
روش استفاده از ترمیم کننده های بتن
نحوهی استفاده از ترمیم کنندههای بتن برای اصلاح کرمو شدگی بتن ستون، فونداسیون، سقف یا ترمیم ترک های بتن کف سوله و موارد مشابه معمولاً در سه مرحلهی اصلی انجام میشود:
آمادهسازی سطح؛ مخلوطسازی پودر ترمیم بتن با آب (و در صورت نیاز، چسب بتن)؛ و اجرای ملات ترمیمی روی سطوح اکسپوز، ترک خورده، یخ زده یا دچار شن زدگی.
در نهایت، اعمال مواد عملآوری و رعایت روشهای صحیح نگهداری تا زمان دستیابی به مقاومت نهایی، برای حفظ دوام و کیفیت تعمیر ضروری است.
در ادامه، هر یک از این مراحل و الزامات اجرایی آنها بهصورت گامبهگام بررسی میشود.
نحوه آمادهسازی سطح
در گام نخست ترمیم بتن کرمو یا ترک خورده در ستون، فونداسیون، تیرچهٔ شکسته سقف و سطوح شن زده دیوار برشی و بتن اکسپوز نما، بخشهای آسیبدیده تا رسیدن به بتن سالم حذف میشوند.
سپس سطح با استفاده از هوای فشرده، فرچهٔ سیمی یا واترجت صنعتی بهخوبی تمیز شود تا هرگونه گرد و غبار، چربی، ذرات سست و مواد زائد از بین برود.
در صورت نمایان شدن آرماتورها، لازم است زنگزدگی میلگردها تا آشکار شدن سطح فلز براق برطرف شود.
پیش از کاربرد مواد ترمیم کننده پایه سیمانی، سطح بتن باید مرطوب باشد (بدون آب آزاد) تا چسبندگی و دوام عملیات ترمیم افزایش یابد.
مخلوط کردن و اجرای ملات ترمیم کننده
برای ترمیم بتن به روش ملات سیمانی، از ترمیمکنندههای بتن ویژه و الیاف دار استفاده میشود که معمولاً بهصورت پودر خشک عرضه میگردند. این پودر ترمیم کننده بتن باید با مقدار مشخصی از آب تمیز – و در صورت نیاز با چسب بتن – مخلوط شود تا ملات یکنواخت، همگن و بدون گلوله حاصل گردد. اختلاط بهتر است با همزن مکانیکی با دور پایین انجام شود تا از ورود حباب هوا به داخل ملات تازه جلوگیری شود.
در مورد ترمیم کننده اپوکسی Superfix 30، که به صورت دو جزئی (رزین و هاردنر) یا سه جزیی (رزین، هاردنر و فیلر) تولید میشود، لازم است اجزا دقیقاً طبق نسبت تعیینشده ترکیب شوند. پس از اختلاط کامل و یکنواخت شدن رنگ و بافت، ملات آماده مصرف است و باید در مدت زمان مجاز (پاتلایف) استفاده شود.
در هنگام اجرای ملات ترمیمی، مجری باید سطح آمادهشده را بسته به نوع محصول، برای ترمیم کنندههای سیمانی (مرطوب) وبرای مواد اپوکسی (کاملاً خشک) نگه دارد. سپس ملات آماده را با کاردک یا ماله فولادی روی سطح اعمال کرده و با فشار کافی فشرده و یکنواخت میکند تا پیوستگی کامل بین لایهی ترمیمی و بستر آسیب دیده — مانند ترکهای مویی بتن، یا درز سرد در بتن ریزی کف استخر، فونداسیون و سایر سازههای بتنی — برقرار شود.
در صورت نیاز به ترمیمهای عمیقتر، اجرای چند لایهی متوالی با ضخامت ضخامت کنترلشده توصیه میشود تا از جمعشدگی، ترکهای انقباضی و ضعف پیوستگی در مرحله عملآوری جلوگیری گردد.
نگهداری و عملآوری بتن ترمیمی
پس از اجرای ملات ترمیمی، مرحلهی نگهداری و عملآوری (curing) مطابق دستورالعملهای مندرج در برگههای مشخصات فنی هر محصول از اهمیت ویژهای برخوردار است؛ زیرا نقش تعیینکنندهای در دستیابی به مقاومت فشاری، چسبندگی و تضمین دوام نهایی عملیات ترمیم دارد. هدف اصلی در این مرحله، جلوگیری از تبخیر سریع آب و ایجاد شرایط پایدار برای تکمیل فرآیند هیدراسیون در مواد پایه سیمانی یا واکنش پلیمری در ترمیم کننده های رزینی است.
برای ترمیمکنندههای پایه سیمانی، سطح باید بلافاصله پس از اجرا در برابر تابش مستقیم آفتاب، باد و تغییرات شدید دما محافظت شود. مرطوب نگه داشتن سطح در ۲۴ تا ۷۲ ساعت نخست یا اجرای پوششهای عملآوری با استفاده از مایع کیورینگ کامپاند توصیه میشود. در محیطهای گرم یا خشک، تداوم عمل آوری مرطوب برای مدت طولانیتر ضرورت دارد.
در مقابل، ترمیمکنندههای اپوکسی نیازی به مرطوبسازی یا آبدهی ندارند، اما باید در دمای کنترلشدهی محیط (معمولاً بین ۱۰ تا ۳۰ درجه سانتیگراد) و بهدور از گردوغبار و لرزش نگهداری شوند تا فرآیند پخت بهطور کامل انجام گیرد. هرگونه بارگذاری یا تنش مکانیکی زودهنگام، ممکن است چسبندگی لایه ترمیمی را تضعیف کند.
ترمیم بتن فونداسیون
علل گوناگونی در ایجاد ترکهای بتن فونداسیون مؤثرند؛ از جمله نشست خاک، بارگذاری نامناسب و استفاده از بتن با کیفیت پایین. صرفنظر از علت ترک خوردن بتن پس از بتن ریزی، در صورت عدم توجه به ترمیم بتن فونداسیون، این ترکها میتوانند به آسیبهای جدیتری مانند کاهش استحکام سازه، نفوذ رطوبت و خوردگی آرماتورها منجر شوند.
برای رفع این آسیبها معمولاً از ملاتهای سیمانی ترمیم کننده بتن جهت اصلاح ترکهای سطحی و متوسط استفاده میشود، در حالی که در مورد ترکهای فعال در بتن فونداسیون، ترمیم کننده اپوکسی عملکرد مؤثرتری دارند. همچنین برای افزایش مقاومت در برابر بارهای وارده، بهسازی خاک زیر فونداسیون و مقاوم سازی فونداسیون با frp از راهکارهای مؤثر و متداول محسوب میشوند.
ترمیم بتن ترک خورده کف سوله
کفسازی بتنی سولههای صنعتی به دلیل تحمل بارهای سنگین، تردد مداوم ماشینآلات و تغییرات دمایی در معرض ترکخوردگی قرار دارد. این ترکها علاوه بر تأثیر منفی بر ظاهر کف، میتوانند منجر به کاهش کارایی سیستم کفپوش، نفوذ رطوبت و مواد شیمیایی، افت ایمنی محیط کار و حتی آسیب به تجهیزات شوند. ترمیم بهموقع این آسیبها نقش مهمی در حفظ بازدهی خط تولید کارخانهها و تضمین عملکرد مطلوب سالن تولید دارد.
برای ترمیم ترکهای کف سوله معمولاً از روشهای زیر استفاده میشود: تزریق رزین اپوکسی یا پلییورتان برای پر کردن ترکهای عمیق و جلوگیری از نفوذ آب و مواد شیمیایی؛ استفاده از ملاتهای ترمیمی ویژه با مقاومت بالا در برابر سایش برای ترکهای سطحی و متوسط؛ و در نهایت، اجرای کفپوشهای اپوکسی یا پلییورتان بهمنظور ایجاد لایهای مقاوم و تاحدی انعطافپذیر روی سطح بتن.
روش ترمیم بتن ستون با frp
تقویت ستونها و تیرهای بتنی آسیبدیده بر اثر زلزله یا بارهای سنگین با اف آر پی، افزایش ظرفیت باربری ستونها در پروژههای بازسازی یا تغییر کاربری، و ترمیم ستونها و فونداسیونهای دچار خوردگی آرماتور یا ترکخوردگی شدید، از جمله دلایلی است که مهندسان مجری پروژههای ساختمانی را به سمت استفاده از الیاف پلیمری تقویتشده (FRP) به عنوان یکی از روشهای مدرن و مؤثر برای ترمیم و مقاوم سازی سازههای بتنی ترغیب میکند.
در این روش، ورقها یا پارچههای FRP با استفاده از رزین اپوکسی روی سطح آمادهشده ستون چسبانده میشوند تا مقاومت فشاری، برشی و خمشی عضو سازهای بهطور چشمگیری افزایش یابد. این روش بهدلیل سرعت اجرای بالا، سهولت نصب، وزن کم، مقاومت در برابر خوردگی و انعطافپذیری، جایگزینی مناسب برای روشهای سنتی ژاکت بتنی یا فولادی بهشمار میرود.
روش ترمیم بتن کرمو با گروت
بتنهایی که دچار کرموشدگی، شن زدگی یا خردشدگی موضعی شدهاند را میتوان با استفاده از انواع گروت سیمانی و اپوکسی بهطور مؤثری ترمیم کرد. گروت به دلیل ویژگیهایی مانند چسبندگی مناسب، مقاومت فشاری بالا، دوام و قابلیت پر کردن حفرهها و ترکهای درشت بدون نیاز به ویبره، یکی از مصالح ایدهآل برای ترمیم نواقص بتن سازهای محسوب میشود.
مراحل ترمیم بتن کرمو با گروت بهطور خلاصه شامل موارد زیر است:
- پاکسازی کامل سطح بتن از گرد و غبار، چربی و بخشهای سست؛
- آمادهسازی سطح با پرایمر (ترکیبی از آب و چسب بتن آببندی بتن)؛
- اختلاط پودر گروت سیمانی با آب و چسب بتن استحکامی؛
- تزریق یا ریختن گروت در نواحی آسیبدیده تا پرشدن کامل حفرهها؛
- نگهداری و عملآوری مناسب برای پیشگیری از تبخیر سریع آب و تضمین کیفیت نهایی.
مقاوم سازی ساختمان چیست
مقاوم سازی (به انگلیسی: Retrofitting) به معنای افزایش ظرفیت باربری اجزای سازهای کم مقاومت مانند ستون، تیر، دال بتنی، دیوار حمال سفالی و سقف تیرچه بلوک برای تحمل بارهای وارده، بهویژه بارهای لرزهای، است.
این فرآیند در مواردی مانند تقویت ساختمانهای قدیمی یا نشست کرده، سازههای بدون شناژ، تغییر کاربری بنا یا اصلاح خطاهای طراحی بتن ضرورت پیدا میکند.
از جمله روشهای در اجرای مقاومسازی المانهای سازهای میتوان به استفاده از الیاف اف آر پی (frp)، ژاکت فولادی و ژاکت بتنی اشاره کرد.
روش های مقاوم سازی ساختمان و سازه های بتنی
راه های مقاوم سازی ساختمانها و سازههای بتنی شامل مجموعهای از تکنیکهای اجرایی و مواد تخصصی است که هدف آن افزایش ظرفیت باربری، دوام و ایمنی سازه در برابر عوامل مخرب مانند زلزله، خوردگی و بارگذاریهای سنگین میباشد.
از جمله روش های متداول میتوان به مقاومسازی با الیاف اف آر پی، ژاکت فلزی و ژاکت بتنی، و همچنین استفاده از چسب کاشت میلگرد و سایر مواد مقاومسازی بتن اشاره کرد.
در ادامه، تقویت ستون با ژاکت فولادی، نحوه افزایش مقاومت بتن فونداسیون و تیر بتنی به روش FRP، و تکنیکهای مقاوم سازی گودبرداری، سقف طاق ضربی و کاربرد جداسازهای لرزهای و میراگرها بهصورت گامبهگام بررسی میشود تا انتخاب و مناسبترین روش برای هر نوع سازه ممکن گردد.
تفاوت مقاوم سازی و بهسازی
اگرچه «مقاومسازی» و «بهسازی» هر دو به بهبود عملکرد سازهها مربوطاند، اهداف، روشها و دامنهٔ کاربردی آنها متفاوت است. در بسیاری از پروژهها، صرفاً ترمیم سطح بتن کرمو و ترک خورده با انواع ملاتهای ترمیم پایه سیمانی یا اپوکسی کافی نیست؛ زیرا هدف تنها اصلاح ظاهر یا بازگرداندن سازه به شرایط اولیه نیست، بلکه بیشتر افزایش ظرفیت باربری و پایداری لرزهای سازه مدنظر است.
در چنین شرایطی، بهجای بهسازی ظاهری اجزای غیر سازه ای مانند سنگ نما، نمای ساختمان یا دیوار حائل، باید به مقاومسازی سازهای پرداخت؛ یعنی تقویت المانهایی مانند تیرهای بتنی، دال وافل و سقف تیرچه بلوک، پی یا فونداسیون، ستون های فولادی، تیر بتنی کف بالکن، و حتی خاک زیر پی.
به عنوان نمونه، در آپارتمان قدیمی با سقف طاق ضربی، ساختمان های بنایی کلنگی یا خانه های خشتی که بارهای مرده و زنده توسط دیوارهای آجری، بلوکی یا کاهگلی باربر (حمال) منتقل میشوند، بازسازی ظاهری کافی نیست. در این موارد، لازم است با نصب تجهیزات لرزه ای یا تقویت اسکلت سازه های بتنی و فلزی ظرفیت کلی اسکلت سازه افزایش یابد تا ایمنی آن در برابر زلزله و نشست خاک تضمین شود.
مقاوم سازی با الیاف frp
مقاومسازی با الیاف FRP (Fiber Reinforced Polymer) یکی از کارآمدترین و مدرنترین روشها برای ترمیم و تقویت اعضای بتنی مانند ستون، تیر و دال است. در این روش، الیاف پلیمری تقویتشده از نوع کربن، شیشه یا آرامید با استفاده از رزین اپوکسی به سطح عضو سازهای چسبانده یا بهصورت نواری به دور ستون پیچیده میشوند.
این شیوه نهتنها مقاومت ازدسترفتهی ستون را بازیابی میکند، بلکه موجب افزایش ظرفیت باربری، دوام سازه و مقاومت در برابر زلزله نیز میگردد.
از جمله مزایا و کاربردهای کلیدی سیستم FRP میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- مقاومت کششی بسیار بالا در کنار وزن کم و انعطافپذیری زیاد.
- نصب سریع و آسان بدون نیاز به تجهیزات سنگین یا توقف طولانی بهرهبرداری.
- افزایش مقاومت برشی ستونها تا بیش از ۵۰٪ در برابر بارهای جانبی.
- افزایش مقاومت فشاری و ظرفیت باربری محوری ۲۰ تا ۴۰٪ در ستونهای آسیبدیده.
- بهبود عملکرد لرزهای سازه در پروژههای بازسازی، تغییر کاربری یا اصلاح خطاهای طراحی.
مقاوم سازی با ژاکت بتنی و فلزی
ژاکت بتنی و فلزی دو روش کارآمد برای افزایش مقاومت، سختی و دوام سازههای بتنی هستند. در این روشها، با افزودن لایههای جدید جدید بتنی یا فولادی در اطراف ستونها، تیرها یا دیوارهای بتنی آسیبدیده یا نیازمند تقویت، میتوان ظرفیت باربری و پایداری سازه را بهطور قابل توجهی افزایش داد.
ژاکت بتنی برای پروژههایی که نیاز به افزایش مقاومت فشاری و دوام بلندمدت دارند گزینهای مناسب است. در این روش، یک لایه بتن جدید که با میلگردهای طولی و عرضی مسلح شده است، به دور عضو سازهای موجود اجرا میشود. این کار موجب افزایش سختی و مقاومت سازه در برابر نیروهای لرزهای و جانبی میگردد.
ژاکت فولادی زمانی بهکار میرود که سرعت اجرا، وزن کم و شکلپذیری بالا اهمیت داشته باشند. در این شیوه، پس از آمادهسازی سطح، اطراف ستون یا تیر موجود با ورق یا پروفیلهای فولادی پوشانده میشود. سپس فضای خالی بین فولاد و بتن با استفاده از پمپ تزریق گروت پر مقاومت یا ملات اپوکسی پر شده و پیوستگی کامل بین دو مصالح ایجاد میگردد.
| معیار | ژاکت بتنی | ژاکت فولادی |
|---|---|---|
| مواد اصلی | بتن و میلگرد | ورقها یا پروفیلهای فولادی |
| افزایش مقاومت | بالا | بالا |
| افزایش شکلپذیری | متوسط | بالا |
| سرعت اجرای کار | پایین (نیاز به زمان عملآوری) | بالا (اجرا سریع) |
| هزینه | متوسط | متوسط تا بالا |
| دوام و طول عمر | بالا | متوسط (نیاز به محافظت در برابر خوردگی) |
| کاربرد اصلی | ستونها، تیرها و دیوارهای بتنی | ستونها و المانهای بتنی |
| نیاز به فضای اضافی | بله | خیر |
| مقاومت در برابر خوردگی | بالا (در صورت استفاده از بتن با کیفیت) | پایین (در صورت عدم محافظت) |
| انعطافپذیری در طراحی | متوسط | بالا |
مقاوم سازی بتن با چسب و خمیر کاشت میلگرد
در حالت کلی، این گروه از محصولات مقاومسازی بر پایه رزین اپوکسی و به صورت دو جزئی تولید میشوند. انواع چسب و خمیرهای کاشت بولت و میلگرد با ایجاد پیوندی بسیار مقاوم میان میلگرد جدید و سازه بتنی موجود، امکان افزایش ظرفیت باربری، تغییر کاربری سازه یا اجرای اصلاحات سازهای را بدون نیاز به تخریب گسترده فراهم میکنند.
این محصولات به طور کلی به دو گروه اصلی چسب کاشت میلگرد و خمیر کاشت آرماتور تقسیم میشوند که هر یک، بسته به نوع پروژه، حجم عملیات مقاومسازی، شرایط محیطی و الزامات اجرایی و آییننامهای، ویژگیها و کاربردهای متفاوتی دارند.
چسب کاشت میلگرد نوعی رزین اپوکسی با ویسکوزیته نسبتاً پایین است که توسط برندهای شناختهشدهای مانند فیشر (Fischer)، هیلتی (Hilti)، مموهات، کالم، آبادگران و سایر شرکتهای آلمانی و ایرانی تولیدکننده میشود. این چسب برای پر کردن سوراخهای کاشت و ایجاد اتصال شیمیایی و مکانیکی بسیار قوی میان میلگرد جدید و بتن موجود به کار میرود.
از انواع چسب کاشت میلگرد معمولاً در کاشت میلگردهای عمودی و افقی، نصب بولت و صفحه ستون، و اتصال المانهای جدید به سازهی موجود استفاده میشود.
ویژگیهای برجسته این چسب شامل سهولت استفاده، قدرت چسبندگی بالا و مقاومت زیاد در برابر لرزش، رطوبت و مواد شیمیایی است که آن را به یکی از مهمترین مصالح مقاومسازی و بازسازی سازههای بتنی تبدیل کرده است.
خمیر کاشت میلگرد (یا خمیر کاشت آرماتور) محصولی دو جزئی یا سه جزیی متشکل از رزین، هاردنر و فیلرهای معدنی است که با ایجاد چسبندگی بسیار قوی و سرعت اجرای بالا، گزینهای اقتصادی و مناسب برای پر کردن حفرههای بزرگتر و کاشت میلگرد در پروژههای مقاومسازی حجیم محسوب میشود.
این خمیر، علاوه بر مقاومت بالا و پرکنندگی عالی، در برابر حرارت، رطوبت و تغییرات شدید دمایی پایدار بوده و برخلاف روشهای مکانیکی مانند انکر بولت و رول بولت، باعث آسیب جانبی، ترکخوردگی یا تمرکز تنش در بتن نمیشود.
مقایسه مزایا و معایب هر روش
هر یک از روشهای مقاومسازی — شامل الیاف FRP، ژاکت بتنی و فلزی، و کاشت میلگرد با چسب و خمیر اپوکسی — مزایا و چالشهای خاص خود را دارند و بر اساس نوع آسیب، محدودیتهای اجرایی و نیاز سازه انتخاب میشوند.
کاربرد FRP در مقاوم سازی ستونها و تیرهای بتنی با مزایایی مانند وزن سبک، سرعت بالای اجرا و عدم افزایش ابعاد سازه همراه است؛ به همین دلیل برای فضاهای محدود مناسب است. با این حال، در برابر آتش نیاز به محافظت دارد و قیمت خرید نسبتاً بالای آن هزینه اولیه بالایی را ایجاد میکند.
مقاوم سازی به روش ژاکت بتنی و فولادی سختی و مقاومت فشاری بالاتری ایجاد میکنند و برای سازههای بسیار آسیبدیده یا نیازمند افزایش ظرفیت قابل توجه مناسباند. اما وزن زیاد، نیاز به فضای آزاد و زمان اجرای طولانیتر از محدودیتهای آنهاست.
در مقابل، چسب و خمیر کاشت میلگرد و بولت راهکاری انعطافپذیر و کمتخریب برای اتصال المانهای جدید، تغییر کاربری و افزایش ظرفیت برشی یا خمشی موضعی سازه است. با این وجود، وابستگی زیاد به کیفیت اجرا و ضرورت کنترل دقیق سوراخکاری و تزریق از چالشهای این نحوهی مقاومسازی محسوب میشود.
| معیار | FRP | ژاکت بتنی | ژاکت فلزی | کاشت میلگرد |
|---|---|---|---|---|
| وزن | سبک | سنگین | متوسط | سبک |
| سرعت اجرا | بالا | پایین | متوسط | بالا |
| افزایش ابعاد سازه | ندارد | دارد | دارد | ندارد |
| مقاومت در برابر آتش | پایین (نیاز به محافظت) | بالا | متوسط | متوسط |
| مقاومت فشاری | متوسط | بالا | بالا | متوسط |
| انعطافپذیری | بالا | پایین | بالا | بالا |
| هزینه | متوسط تا بالا | متوسط | متوسط تا بالا | متوسط |
| نیاز به فضای آزاد | ندارد | دارد | دارد | ندارد |
| وابستگی به کیفیت اجرا | متوسط | بالا | بالا | بالا |
| کاربرد اصلی | تقویت ستونها، تیرها، و دالها | تقویت ستونها، تیرها، و دیوارها | تقویت ستونها و المانهای بتنی | اتصال المانهای جدید، افزایش ظرفیت برشی |
مقاومسازی ستون
مقاوم سازی ستون های بتنی و فلزی با روشهایی مانند FRP، ژاکت فولادی و ژاکت بتنی، و همچنین ترمیم ستون در مواردی مانند بتن ترک خورده و اصلاح کرمو شدن آن پس از بتنریزی، با استفاده از انواع محصولات ترمیم کننده بتن سیمانی الیاف دار، پلیمری و اپوکسی، همگی با هدف افزایش مقاومت، پایداری و دوام سازه انجام میشوند.
مقاومسازی سقف
ترمیم و تقویت انواع سقف های تیرچه بلوک، وافل، دال بتنی و طاق ضربی معمولاً با هدف رفع ترک ها، افزایش ظرفیت باربری و اصلاح مشکالات بتن ریزی — مانند بتنریزی در هوای سرد و یخبندان — انجام میشود. انتخاب روش مناسب بسته به نوع سقف و شدت آسیب متفاوت است و میتواند با روشهایی که تاکنون بررسی شدهاند، انجام شود.
مقاومسازی فونداسیون
نحوه مقاوم سازی و ترمیم فونداسیون متناسب با علت ایجاد آسیب، میتواند شامل اضافه کردن شمع، تعمیر سطوح بتنی، افزایش ابعاد پی یا بهسازی و تثبیت خاک زیر فونداسیون باشد. این اقدامات با هدف رفع ترکها، افزایش پایداری سازه و جلوگیری از نشستهای آتی انجام میشود.
افزودن المانهای سازهای جدید
اضافه کردن اعضای سازهای جدید و اصلاح المانهای فلزی و بتنی موجود — مانند نصب صفحه ستون، تیر بتنی یا فولادی بالکن، ایجاد دیوار برشی یا بادبند به اسکلت ساختمان برای مقابله با نیروهای جانبی، افزودن راه پله، یا نصب تجهیزات مورد نیاز در سازههایی نظیر تونل و پل — زمانی انجام میشود که ظرفیت فعلی نتواند نیازهای بهرهبرداری را برآورده کند. استفاده از انواع چسب و خمیر کاشت میلگرد، انتقال مطمئن بار و ایجاد عملکرد سازهای قابل اعتمادتر را فراهم میکند.
نکات کلیدی در انتخاب مواد ترمیم و مقاومسازی بتن
پیش از انتخاب مصالح مناسب برای ترمیم و مقاوم سازی اجزای سازه های بتنی، بررسی دقیق نوع آسیب، شرایط محیطی و الزامات اجرایی سازه ضروری است. در مواردی مانند کرمو شدگی یا شن زدگیهای سطحی، استفاده از انواع ملاتهای ترمیم کننده بتن بر پایه سیمان یا مواد پلیمری عملکرد مطلوبی دارد. اما برای ترکهای سازهای یا نصب اتصالات فلزی، محصولات دارای بنیان شیمیایی اپوکسی گزینهای مطمئنتر محسوب میشوند.
برای افزایش دوام در محیطهای مرطوب، خورنده یا در معرض عوامل مخرب محیطی، بهکارگیری چسبهای آببندی و پوششهای محافظ بتن پس از اجرای عملیات ترمیم توصیه میشود. همچنین در مقاوم سازی ساختمان به روش کاشت بولت و میلگرد، چسب کاشت انتخابی باید دارای تأییدیه فنی معتبر، مقاومت لرزهای کافی و چسبندگی استاندارد باشد.
سؤالات متداول: پرسشهایی درباره ترمیم و مقاومسازی بتن
تفاوت این دو عیب در بتنریزی سازههای بتنی در علت وقوع و شکل ظاهری آنهاست.
- بتن کرمو (Honeycombing):
- شکل ظاهری: تشکیل حفرههای درشت و لانه زنبوری (اغلب در نزدیکی سطوح خارجی یا گوشهها) که فاقد دوغاب کافی است.
- علت: این مشکل ناشی از عدم متراکمسازی کافی (عدم ویبره مناسب یا تراکم بالای آرماتور) است.
- بتن شن زده (Segregation):
- شکل ظاهری: جدا شدن سنگدانههای درشت از خمیر سیمان و آب (سنگدانهها در یک نقطه و شیره بتن در نقطه دیگر جمع میشوند).
- علت: معمولاً به دلیل طرح اختلاط نامناسب، انتقال یا جابهجایی بیش از حد بتن به وجود میآید.
بتن خودترمیمشونده نوعی بتن است که قادر به بستن ترکهای کوچک تا عرض ۰.۵ میلیمتر به طور خودکار میباشد. هدف اصلی آن افزایش دوام و طول عمر سازه با جلوگیری از نفوذ آب، یونهای کلرید و اکسیژن است که باعث خوردگی میلگرد میشوند.
این بتن معمولاً با استفاده از باکتریهای کپسولهشده طراحی میشود که هنگام ایجاد ترک و ورود آب فعال شده و با مصرف مواد مغذی، کربنات کلسیم تولید کرده و ترک را پر میکند. مزایای این روش شامل کاهش هزینههای نگهداری و ترمیم، افزایش پایداری و کاهش مصرف منابع در طول عمر سازه است.
دلایل اصلی ترکخوردگی بتن به دو دسته تقسیم میشود:
- ترکهای ناشی از جمعشدگی در حالت خمیری (Plastic Stage): این ترکها معمولاً در ساعات اولیه پس از بتنریزی به دلیل تبخیر سریع آب یا نشست سنگدانهها در اطراف آرماتورها ایجاد میشوند.
- ترکهای پس از سخت شدن و عوامل خارجی (Hardened Stage): این ترکها در طول زمان به دلیل جمعشدگی ناشی از خشک شدن (Drying Shrinkage)، بارگذاری بیش از حد، خوردگی میلگردها و واکنشهای شیمیایی مانند واکنش قلیایی-سیلیسی یا حمله سولفاتی به وجود میآیند.
نکته کلیدی: انواع ترمیمکنندههای پایه سیمانی و اپوکسی، راهکارهای ویژهای برای بازیابی مقاومت و انسجام بتن در اثر ترکهای سطحی تا عمقی ارائه میدهند.
فرآیند ترمیم موفق بتن شامل سه مرحله کلیدی است که به منظور تضمین دوام و کارایی ترمیم ضروری میباشند:
- تشخیص و ارزیابی عیب:
شناسایی علت وقوع و عمق آسیب (نه فقط ظاهر آن) با استفاده از تستهای غیرمخرب (NDT) برای انتخاب بهترین روش ترمیم. - آمادهسازی سطح:
حذف بتن آسیبدیده و پاکسازی کامل تا رسیدن به بتن سالم و آمادهسازی میلگردها (در صورت وجود خوردگی)، با هدف ایجاد سطحی کاملاً تمیز و زبر برای اتصال قوی مواد ترمیمی. - ترمیم و حفاظت نهایی:
اعمال مواد ترمیمکننده بتن با خواص مکانیکی مناسب و استفاده از سیستمهای حفاظتی مانند پوششهای ضد کربناسیون برای جلوگیری از آسیبهای بعدی و افزایش طول عمر ترمیم.
شیوههای مقاومسازی ساختمانها به منظور افزایش مقاومت یا بهبود عملکرد لرزهای و با توجه به محدودیتهای پروژه انتخاب میشوند. روشهای نوین که بر کاهش وزن، افزایش سرعت اجرا و بهبود عملکرد لرزهای تمرکز دارند شامل موارد زیر هستند:
- استفاده از الیاف FRP: با وزن کم، مقاومت کششی بالا و عدم خوردگی، برای تقویت خمشی و برشی ستون، فونداسیون و تیر بتنی.
- میراگرها (Dampers): برای جذب و مستهلک کردن انرژی لرزهای بدون افزایش سختی (جلوگیری از آسیبهای داخلی).
- جداسازهای لرزهای (Isolators): برای جدا کردن سازه از حرکت زمین، کاهش انتقال لرزش و حفاظت سازههای حیاتی (مانند بیمارستانها) استفاده میشوند.
در کنار این موارد، روشهای رایج مقاوم سازی شامل ژاکت بتنی برای افزایش سختی و شکلپذیری، ژاکت فلزی یا فولادی برای تقویت در فضاهای محدود و افزایش محصورشدگی ستونها با کمترین افزایش ابعاد، و بتن پاششی (Shotcrete) با سرعت اجرای بالا، برای ترمیم و تقویت سریع سازهها هستند.
هدف نهایی: تمامی این روشها با هدف کاهش بار مرده، افزایش دوام و بهبود عملکرد لرزهای در پروژههای ساختمانی به کار میروند.
هزینه نهایی مقاومسازی ساختمانهای قدیمی به عوامل متعددی بستگی دارد که مهمترین آنها عبارتند از:
- میزان آسیب و قدمت سازه: هرچه میزان آسیب و فرسودگی بیشتر باشد، حجم و پیچیدگی عملیات و هزینه ترمیم و مقاوم سازی نیز افزایش مییابد.
- روش مقاومسازی انتخابی: روشهای نوین مقاومسازی مانند FRP نیز معمولاً هزینه مواد بالاتری دارند اما اجرای سریعتری را امکانپذیر میسازند.
- شرایط و الزامات کارگاهی: محدودیتهای فضای کارگاهی و نیاز به توقف استفاده از ساختمان، بر هزینه کلی تأثیر مستقیم میگذارد.
- هزینههای طراحی، نظارت و ارزیابی فنی: شامل هزینههای تستهای تخصصی و حقالزحمه تیم مهندسی.
نکته کلیدی: برای تخمین دقیق هزینه، ارزیابی تخصصی و تستهای فنی لازم است تا بر اساس آن، مناسبترین روش مقاومسازی انتخاب شود و با توجه به قیمت های خرید و فروش مواد و مصالح مصرفی، برآورد دقیقی از هزینههای ترمیم و مقاوم سازی به کارفرما ارائه گردد.
