ساختمان‌های ساخته شده در طول عمر خود تحت نوعی حرکت قرار می‌گیرند، اما در بیشتر مواقع این حرکات به قدری ریز هستند که قابل تشخیص نیستند. این حرکات می‌توانند به دلایل مختلفی مانند زلزله، تغییرات ناشی از انقباضات و انبساطات، تغییر شکل الاستیک، واکنش‌های شیمیایی در بتن، نقص‌های موجود در ساخت، خرابی پی زیرین و گاهی حتی به دلیل پیری سازه‌ها ایجاد شوند. هنگامی که این حرکات رخ می‌دهند و سازه توانایی مقاومت در برابر آن‌ها را ندارد، احتمال شکل‌گیری ترک‌ها وجود دارد. اگر این ترک‌ها با همان شکل باقی بماند، می‌تواند منجر به شکست سازه و برای ساختمان فاجعه‌آمیز باشد.
به دلیل ماهیت ناهمگن بتن، نمیتوان شکستگی آن را پیش‌بینی کرد که اغلب باعث خطای محاسباتی بار و فشار تحملی و خطای ارزیابی مقاومت سازه می‌شود. تحلیل ترک‌های اتصالات بتن و الگوی آن، یکی از جنبه‌های مهم تحلیل ایمنی سازه است و با استفاده از مدل‌سازی اجزای محدود توسعه یافته (XFEM) انجام می‌شود.
مطالعاتی به منظور نظارت بلند مدت برای ارزیابی فرسایش سنگ‌ها به روش ساده، کارآمد و کم‌هزینه با استفاده از اندازه‌گیری سرعت پالس اولتراسونیک توسعه داده شده است. یک سیستم شبیه‌سازی دریایی که برای مطالعه نمونه‌های اپوکسی در معرض اشعه فرابنفش و محلول نمکی طراحی شده بود، به نمایش گذاشته شد. تحلیل‌ها نشان داده‌اند که اشعه فرابنفش و محلول نمکی می‌توانند تخریب اپوکسی را افزایش دهند. دوغاب‌های سیمانی کاربردهای مهمی در شرایط واقعی مانند تحمل فشار هیدرودینامیکی بالا یا جلوگیری از نفوذ آب دارند. ترک‌های ناشی از نشت آب بهتر است با پلی‌یورتان تعمیر شوند. آب فرآیند چسبیدن پلی‌یورتان را تسریع می‌کند و آن را سریع‌تر منبسط و جامد می‌سازد. از طرفی، پلی‌یورتان دارای مقاومت پایینی است که موجب ضعف در ناحیه بتن می‌شود. افزودن الیاف به بتن نیز به عنوان یک رویکرد امیدبخش برای جلوگیری از ترک‌هایی که در بارگذاری اولیه ایجاد می‌شوند در نظر گرفته شده است.
ترک‌ها باعث نقص در سازه‌ها می‌شوند. ترک‌هایی که در مراحل اولیه شناسایی می‌شوند نسبت به ترک‌هایی که در مراحل بعدی شناسایی می‌شوند، به راحتی قابل اصلاح هستند. اولین قدم در پایش ترک‌ها، درک ماهیت آن‌ها به همراه علت‌های زمینه‌ای از طریق بازرسی بصری است. عرض ترک معمولاً برای ارزیابی میزان خسارت ایجاد شده توسط ترک تعیین می‌شود، در حالی که مقاومت سازه از طریق عمق ترک گسترش یافته سنجیده می‌شود. روش‌های معمول برای یافتن ترک‌ها در سازه شامل بازرسی بصری هسته‌های بتنی، روش اکو ضربه‌ای و روش اندازه‌گیری سرعت پالس اولتراسونیک است. به محض شناسایی ترک‌ها، امکان انجام سریع تعمیرات وجود دارد که می‌تواند از گسترش بیشتر آن‌ها جلوگیری کند. بتن و ملات راه‌حل‌های قابل قبولی برای این ترک‌ها نیستند، زیرا بتن یا ملات جدید به خوبی با بتن قدیمی اتصال برقرار نمی‌کنند.
ترک‌ها نه تنها ظاهر سازه را تحت تأثیر قرار می‌دهند، بلکه در صورت عدم رفع آن، بر یکپارچگی آن نیز اثر می‌گذارند. تعمیر ترک‌ها در مراحل اولیه، از تأثیرات نامطلوبی مانند نفوذ رطوبت و مواد شیمیایی که باعث خوردگی میلگردها، کاهش ظرفیت باربری و موارد مشابه می‌شوند، جلوگیری می‌کند.
در ادامه به بررسی استفاده از چهار ماده مختلف شامل سیمان هیدرولیک، پلی‌یورتان، چسب اپوکسی و ملات اصلاح‌شده با آکریلیک پرداخته شده است. این مواد تحت ترکیب‌ها و شرایط مختلف آزمایش شدند تا میزان کارایی آن‌ها در ترمیم ترک‌های گوناگون تحت شرایط محیطی مختلف تعیین شود.
بر اساس نتایج آزمایش‌ها، نتایج زیر حاصل شده است:
سیمان هیدرولیک به سرعت سخت می‌شود و معمولاً ظرف ۳ دقیقه پس از مخلوط شدن با آب شروع به سخت شدن می‌کند. آب گرم به‌عنوان تسریع‌کننده و آب سرد به‌عنوان کندکننده در فرآیند سخت شدن سیمان استفاده می‌شوند. این ماده حتی در صورت غوطه‌ور شدن در آب، از نظر استحکام دچار ضعف نمی‌شود و میزان جمع‌شدگی آن حداقل است. ترک‌ها را می‌توان حتی هنگام نشتی آب بدون نیاز به توقف نشتی تعمیر کرد.
پلی‌یورتان دارای زمان سخت شدن سریع است و باعث می‌شود که ترک‌ها در مدت کوتاهی کاملاً رفع شوند. چسب اپوکسی از نظر مقاومت فشاری غالباً از بتن قوی‌تر است، به‌طوری که ناحیه تعمیر شده معمولاً مقاوم‌تر از نواحی اطراف می‌شود. زمان سخت شدن اپوکسی حدود ۱۰ ساعت است که به دلیل ویسکوزیته بالا می‌تواند حتی در ترک‌های بسیار ریز جریان یابد و سپس سخت شود. پلی‌یورتان به‌طور مؤثری برای درزگیری ترک‌های غیرسازه‌ای با عرض کم مناسب است.
ملات اصلاح‌شده با آکریلیک بسیار منعطف است. ترکیب آن را می‌توان بر اساس نیازهای مقاومتی تنظیم کرد. چسب اپوکسی گزینه مناسبی برای انواع شرایط محیطی است، اما در مواردی که تزریق اپوکسی ممکن نیست، سیمان هیدرولیک و ملات اصلاح‌شده با آکریلیک برای تأمین مقاومت سازه‌ای ترجیح داده می‌شوند.
اسید هیدروکلریک و اسید سولفوریک به دلیل ماهیت بتن در تماس با سطح سیمان هیدرولیک و ملات اصلاح‌شده با آکریلیک باعث ایجاد ترکیبات شیمیایی جدیدی می‌شوند. پلی‌یورتان در محیط اسیدی به مرور زمان استحکام خود را از دست می‌دهد، در حالی که چسب اپوکسی بیشترین مقاومت را در برابر اسیدها داشته و کمترین میزان تخریب را در میان چهار ماده نشان داده است.
در شرایط فشار هیدرواستاتیک بالا، اپوکسی و پلی‌یورتان کاملاً غیرقابل نفوذ باقی ماندند، در حالی که سیمان هیدرولیک و ملات اصلاح‌شده با آکریلیک نسبت به بتن معمولی نفوذپذیری کمتری دارند.
سیمان هیدرولیک در دماهای بالا دچار ترک‌های سطحی و حفره‌های زیادی شد، در حالی که چسب اپوکسی و پلی‌یورتان در دمای بالا ساختار خود را از دست داده و گزینه مناسبی برای مناطق مستعد آتش‌سوزی نیستند. ملات اصلاح‌شده با آکریلیک بیشترین مقاومت را در برابر حرارت از خود نشان داد.
سیمان هیدرولیک توانایی جذب انرژی ضربه‌ای را نداشته و این انرژی مستقیماً به محل ترک منتقل می‌شد که باعث خرابی زودهنگام می‌شد. پلی‌یورتان به دلیل خاصیت الاستیکی خود می‌تواند ضربه‌ها را تحمل کند، اما تنها برای ترک‌های غیرسازه‌ای توصیه می‌شود. چسب اپوکسی بخش عمده‌ای از انرژی ضربه‌ای را جذب می‌کند و سپس ترک می‌خورد. ملات اصلاح‌شده با آکریلیک بهترین عملکرد را داشت، زیرا بار ضربه‌ای را به طور یکنواخت در نمونه پخش می‌کرد و توانایی تحمل انرژی‌های ضربه‌ای بزرگ را داشت.
ترک‌های بتن، یکی از رایج‌ترین و در عین حال بحرانی‌ترین مشکلات سازه‌ای هستند که می‌توانند عملکرد و ایمنی سازه را به طور جدی تحت تأثیر قرار دهند. شناسایی زودهنگام ترک‌ها و انتخاب راهکار ترمیمی مناسب بر اساس نوع ترک، شرایط محیطی و الزامات سازه‌ای، نقشی کلیدی در حفظ دوام، عملکرد و کاهش هزینه‌های نگهداری ایفا می‌کند. مقایسه چهار ماده‌ی رایج در ترمیم ترک‌ها شامل سیمان هیدرولیک، پلی‌یورتان، چسب اپوکسی و ملات اصلاح‌شده با آکریلیک نشان می‌دهد که:
چسب اپوکسی، با بالاترین مقاومت مکانیکی و شیمیایی، مناسب‌ترین گزینه برای ترمیم‌های سازه‌ای به‌ویژه در شرایط شیمیایی و فشار بالا است، هرچند زمان سخت شدن طولانی‌تری دارد.
پلی‌یورتان، با سخت شدن سریع و خاصیت الاستیکی، گزینه‌ای مطلوب برای ترک‌های غیرسازه‌ای و شرایط نشت فعال است اما مقاومت کمتری در برابر شرایط اسیدی دارد.
سیمان هیدرولیک، راه‌حلی اقتصادی و مقاوم در برابر آب است که برای ترمیم سریع و محیط‌های مرطوب مفید است، اما عملکرد ضعیف‌تری در برابر حرارت و ضربه دارد.
ملات اصلاح‌شده با آکریلیک، با انعطاف‌پذیری بالا و مقاومت مناسب در برابر حرارت و ضربه، گزینه‌ای چندمنظوره و متعادل برای کاربردهای مختلف محسوب می‌شود.
در نهایت، هیچ ماده‌ای به‌تنهایی پاسخ‌گوی تمام شرایط نیست و انتخاب صحیح، باید بر پایه تحلیل دقیق نوع ترک، مکانیزم ایجاد آن، شرایط محیطی و نیازمندی‌های سازه‌ای انجام گیرد. این رویکرد مهندسی نه تنها از تخریب تدریجی سازه جلوگیری می‌کند، بلکه موجب افزایش طول عمر مفید و ایمنی بهره‌برداری از ساختمان خواهد شد. شرایط محیطی مختلف و نوع ترک‌ها بر اساس عرض آن‌ها، نیاز به مواد متفاوتی برای ترمیم دارند تا سازه دوباره به شرایط اولیه قابل بهره‌برداری بازگردد. شناسایی ترک‌ها در مراحل اولیه، میزان خسارت و هزینه‌های تعمیر و بازسازی را به حداقل می‌رساند.
منبع : سایت doi
