ترمیم و تعمیر بتن: روش‌ها و انتخاب محصول

1-1- تعریف ترمیم و تعمیر بتن

از آنجا که بتن و سازه‌های بتنی در معرض عوامل محیطی و شرایط بهره‌برداری مختلف امکان آسیب‌دیدگی، تخریب و تغییر خواص دارند، به فرآیند اصلاح بتن و سازه بتنی برای دستیابی به شرایط اولیه یا شرایط مطلوب، ترمیم و تعمیر بتن گفته می‌شود. این شرایط می‌تواند از ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی تا شرایط ظاهری و نمای بتن یا سازه بتنی باشد.

1-2- اهمیت ترمیم و تعمیر بتن در سازه‌های بتنی

بتن در یک سازه بتنی هم نقش سازه‌ای و تحمل بار دارد و هم برای میلگردهای داخل بتن نقش محافظ ایفا می‌کند. بنابراین آسیب‌های وارده به بتن می‌تواند باعث نقص در باربری سازه و آسیب به میلگردهای داخل بتن شود. حال با استفاده از ترمیم و تعمیر بتن و بهبود وضعیت موجود بتن تا شرایط مطلوب، هم از ادامه خرابی و آسیب به صورت گسترده جلوگیری می‌شود و هم شرایط باربری و بهره‌برداری به شرایط مطلوب ارتقا می‌یابد. قابل ذکر است که گاهی در مرحله طراحی اولیه یک سازه، از ترمیم و تعمیر بتن پس از یک زمان مشخص به منظور افزایش عمر بهره‌برداری سازه و کاهش هزینه‌های اولیه ساخت، استفاده می‌شود.

1-3- نقش محصولات ترمیم و تعمیر در افزایش عمر سازه

از آنجا که محصولات ترمیم و تعمیر جایگزین بخشی از بتن سازه شده و ممکن است دارای نقش‌های دیگر نظیر ایجاد اتصال و غیره باشند، اهمیت و تاثیر آنها در دوام، پایایی و عمر سازه پس از ترمیم و تعمیر واضح و مشخص می‌باشد.

به عنوان یک اصل کلی، کیفیت محصولات ترمیم و تعمیر باید هم رده با بتن موجود در سازه باشد. البته قاعدتا محصولات مصرفی به علت ساختار تولید و دقت در اجرا، معمولا کیفیت مناسبتری نسبت به بتن موجود خواهند داشت. در هر صورت، انتخاب مناسب محصولات ترمیم و تعمیر و سازگاری آن با بتن موجود، رمز موفقیت یک ترمیم و تعمیر در سازه بتنی و دوام و عمر مناسب سازه ترمیم شده می‌باشد.

2) انواع محصولات ترمیم و تعمیر بتن

محصولات مختلفی به منظور ترمیم و تعمیر بتن و سازه‌های بتنی استفاده می‌شود که گاهی برخی از آنها با محصولات ساخت یک سازه بتنی می‌تواند مشترک باشد. این محصولات معمولا از نظر عملکرد به دو دسته سازه‌ای و غیرسازه‌ای تقسیم می‌شوند. از دیدگاه دیگر این محصولات را می‌توان از منظر نوع ترمیم نیز دسته‌بندی نمود. در این دسته‌بندی محصولات به انواع محصولات ترمیمی اتصال‌زا، ملات‌های ترمیمی با ضخامت زیاد، ملات‌های ترمیمی سطحی (تزئینی)، ملات‌های آنی‌گیر، محصولات ترمیم ترک، و گاهی حتی محصولات مقاوم‌سازی، تقسیم می‌شوند. در این بخش محصولات ترمیمی بجز محصولات ترمیم ترک و محصولات مقاوم‌سازی، معرفی می‌شوند. سایر موارد در بخش‌های ویژه خود معرفی می‌گردد.

2-1- محصولات اتصال‌زا

محصولات اتصال‌زا بصورت رزین خالص یا داخل ملات یا بتن مورد استفاده برای ترمیم استفاده می‌شوند و باعث افزایش اتصال بتن موجود با محصولات ترمیمی مورد استفاده می‌گردند. گاهی نقش جانبی این مواد، آستر (یا پرایمر) نیز می‌باشد تا هم اثر آلودگی‌های باقیمانده سطحی را خنثی کند و هم با مقداری نفوذ، اتصال موردنیاز را تقویت نماید.

این محصولات می‌توانند بصورت رزین خالص (آب پایه یا حلال پایه) یا ملات آماده (پایه سیمانی، پایه اپوکسی و غیره) عرضه شوند که معمولا استفاده از ملات آماده یا ملات و دوغاب کارگاهی اصلاح‌شده با رزین، به علت فرصت کارکرد بیشتر، ارجحیت دارد.

2-2- ملات‌های ترمیمی با ضخامت زیاد

این نوع ملات‌ها معمولا در ضخامت‌های بیش از 3 میلی‌متر و گاهی تا چند سانتی‌متر به منظور جایگزینی بتن قطعه یا سازه یا حفاظت از آن استفاده می‌شوند. معمولا این ملات‌ها پایه سیمانی یا پایه اپوکسی هستند که با توجه به نیازهای موجود، دارای خواص متنوعی هستند. بطور مثال این ملات‌ها می‌توانند خودتراکم، آب‌بند، اصلاح‌شده و غیره باشند. این ملات‌ها با توجه به خواص خود ممکن است نیازمند قالب‌بندی یا عدم نیاز به قالب باشند، یا مناسب برای سطوح افقی، قائم، یا بالاسر طراحی شده باشند.

محصولات پایه سیمانی معمولا در انواع تک جزئی (پودری) یا دو جزئی (پودری + مایع)، و محصولات پایه اپوکسی بصورت دوجزئی یا سه جزئی ارائه می‌شوند.

2-3- ملات‌های ترمیمی تزئینی (سطحی)

این نوع ملات‌های معمولا در ضخامت‌های کم (در حدود 1 تا 2 میلی‌متر) بر روی سطوح بتنی به منظور اصلاح ظاهری سطح یا حفاظت سطحی استفاده می‌شوند. این ملات‌ها معمولا پایه سیمانی اصلاح‌شده با رزین هستند. در مواردی که هدف از استفاده این ملات‌ها، اصلاح ظاهر قطعه یا سطح بتنی می‌باشد، رنگ ملات اهمیت پیدا می‌کند که معمولا یا با ترکیب ملات ترمیمی سفید و خاکستری یا با اضافه کردن رنگدانه مناسب به ملات ترمیمی، رنگ مدنظر حاصل می‌شود.

2-4- ملات‌های آنی‌گیر

در مواردی که نشت فعال آب از بدنه بتنی وجود دارد، ابتدا باید جلوی نشت فعال آب گرفته شود. به عنوان یک راهکار در این رابطه، می‌توان از ملات‌های آنی‌گیر استفاده نمود. این ملات‌ها پس از ساخت در حد چندین ثانیه فرصت اعمال می‌دهند و سپس سخت می‌شوند و می‌توانند نشت آب را بصورت موقت متوقف نمایند و جبهه کار را برای عملیات آب‌بندی اصلی قطعه یا سازه بتنی فراهم نمایند.

3) انتخاب محصولات مناسب ترمیم و تعمیر بتن

طبق تعریف استاندارد EN 1504، محصولات ترمیم، تعمیر و مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی با اهداف مختلفی مانند محافظت در برابر نفوذ، کاهش رطوبت، جایگزینی بتن، مقاوم‌سازی،   بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی، افزایش مقاومت در برابر حملات شیمیایی، محافظت از میلگردها، و نظایر آن بکار گرفته می‌شوند. در هر کاربردی، ویژگی‌ها و شرایط ویژه‌ای از محصول مدنظر انتظار می‌رود که در هر مورد به آنها اشاره‌ای می‌شود. در این بخش تنها به محصولات مرتبط با ترمیم و تعمیر سازه بتنی اشاره می‌شود.

بنابراین برای انتخاب محصول مناسب، علاوه بر مشخصات محصول و ویژگی‌های عمومی آن، باید به مناسب بودن آن برای شرایط اجرایی ترمیم، شرایط بهره‌برداری سازه ترمیم شده، اقتصاد و هزینه‌های ترمیم و همچنین عمر و دوام مدنظر سازه توجه نمود.

3-1- محصولات اتصال‌زا

برای مواد اتصال‌زا (اتصال بتن سخت‌شده به ملات یا بتن جدید) مشخصاتی مانند سطح اتصال (افقی، قائم یا بالاسر)، قابلیت اعمال بر روی سطوح مرطوب، قابلیت کار در شرایط دمایی محیطی، چسبندگی، دوام (در شرایط چرخه‌های دمایی یا رطوبتی)، مدول ارتجاعی، جمع‌شدگی، ضریب انبساط حرارتی، کارایی، و غیره مدنظر قرار می‌گیرند که با توجه به شرایط سطح، میزان اتصال مدنظر، شرایط اجرا، شرایط بهره‌برداری و غیره این مشخصات انتخاب شده یا با مشخصات استاندارد مقایسه می‌گردد.

3-2- ملات‌های ترمیمی

ملات‌های ویژه ترمیم و تعمیر سازه‌های بتنی به منظور جایگزینی بتن موجود، تقویت سازه‌ای و محافظت از سازه استفاده می‌شوند. جایگزینی می‌تواند با روش جایدهی دستی، قالب‌بندی یا پاشش ملات یا بتن انجام شود. محافظت از سازه (بویژه در برابر خوردگی میلگردها) یا با اعمال لایه محافظ (کاور) اضافی و یا با جایگزینی بتن آلوده موجود انجام می‌شود.

بنابر تعاریف مذکور، هدف از استفاده از ملات ترمیمی و همچنین نحوه اجرای آن در انتخاب ملات ترمیمی نقش اساسی دارند. در ضمن مشخصات فیزیکی، مکانیکی و حتی شیمیایی ملات ترمیمی برای سازگاری با بتن موجود و دستیابی به مشخصات مدنظر نیز اهمیت دارد. از این مشخصات می‌توان به مقاومت فشاری، دوام (مقاومت کربناته‌شدن، سازگاری حرارتی، جذب آب و غیره)، مقدار یون کلرید ملات، مقاومت چسبندگی، تغییرشکل حجمی (جمع‌شدگی یا انبساط)، مدول ارتجاعی، ضریب انبساط حرارتی، کارایی، پایه شیمیایی و غیره، اشاره نمود که با توجه به شرایط سازه، هدف از استفاده از ملات ترمیمی، روش اجرا و شرایط رویارویی، این مشخصات مدنظر قرار می‌گیرند و با مشخصات معیار مطرح شده در استاندارد (برای کاربرد سازه‌ای یا غیر سازه‌ای) مقایسه می‌شوند.

بطور مثال برای ترمیم یک کفسازی یا رویه بتنی، مهم‌ترین ویژگی‌ها شامل سازگاری، مقاومت سایشی و چسبندگی، و ظاهر خواهد بود. اما برای ترمیم یک ستون یا تیر بتنی، سازگاری ملات مورد استفاده و همچنین مقاومت فشاری و اتصال مناسب، از مهم‌ترین ویژگی‌ها می‌باشد.

4) مراحل ترمیم و تعمیر اصولی سازه بتنی

به منظور طراحی ترمیم و تعمیر و اجرای اصولی آن، معمولا مراحل زیر برای طی این فرآیند انجام می‌شود.

4-1- بازدید چشمی و برداشت اولیه نقشه خرابی‌ها

اولین گام برای ترمیم و تعمیر یک سازه بتنی، بازدید چشمی توسط یک فرد با تجربه در این زمینه و برداشت اولیه نقشه محل، گستره و نوع آسیب‌ها و خرابی‌ها می‌باشد. در این مرحله تمام آسیب‌ها و خرابی‌ها با جزئیات موردنیاز ثبت و گزارش می‌شود.

4-2- انجام آزمایش‌های در محل و آزمایشگاهی

پس از گام اول و بر اساس نتایج آن، یک برنامه مطالعاتی انجام آزمایش مخرب و غیرمخرب در محل و همچنین مغزه‌گیری و انجام آزمایش‌های آزمایشگاهی بر روی مغزه‌ها تهیه می‌گردد. این برنامه به منظور تعیین و تکمیل علت خرابی‌ها، تعیین وضعیت و مشخصات فعلی سازه، و بطور کلی آگاهی از وضعیت موجود سازه می‌باشد.

در برخی شرایط (مانند ترمیم‌های ساده)، ممکن است این گام فقط با اتکا به مشخصات فنی موجود انجام شود و آزمایش تکمیلی خاصی انجام نشود.

4-3- تحلیل وضعیت خرابی‌ها

پس از انجام مطالعات گام‌های اول و دوم، محل خرابی‌ها، دامنه آنها و همچنین علت آنها بطور کلی مشخص می‌گردد و مشخصات سازه موجود تا حد زیادی تعیین می‌شود. بر اساس این داده‌ها و تحلیل آنها، می‌توان در گام‌های بعدی طراحی روش ترمیم و تعمیر سازه را انجام داد.

4-4- ارائه روش ترمیم و تعمیر سازه

با توجه به شرایط موجود، الزامات سازه و شرایط بهره‌برداری از آن و همچنین محدودیت‌های احتمالی در اجرای ترمیم و تعمیر، روش یا روش‌های امکانپذیر برای ترمیم سازه ارائه می‌شود. پس از آن با توجه به شرایط موجود، حداقل یک روش به عنوان روش نهایی معرفی می‌گردد.

4-5- تهیه مشخصات فنی و روش اجرای ترمیم و تعمیر

پس از تعیین روش یا روش‌های ترمیم و تعمیر سازه، جزئیات عملیات اجرای ترمیم و تعمیر شامل برداشت خرابی‌ها و علامت‌گذاری آنها، روش تخریب نقاط آسیب دیده و نیازمند ترمیم، نحوه آماده‌سازی محل ترمیم، مشخصات مواد و مصالح مصرفی مورد نیاز برای ترمیم، روش ترمیم و تعمیر و همچنین نگهداری و عمل‌آوری آنها با ذکر جزئیات تهیه می‌شود.

4-6- عملیات اجرایی ترمیم و تعمیر

پس از انتخاب مجری و با توجه به مشخصات فنی و روش اجرای ترمیم موجود از گام قبل، عملیات اجرا و کنترل کیفیت مصالح و اجرا، انجام می‌شود.

6) سوالات متداول (FAQ)