دستورالعمل تعمیر بتن
ترمیم ترک های سازه ای به روش تزریق رزین اپوکسی
به گزارش کمیته ACI E706
معرفی :
ترک خوردگی از سازه های بتنی غیر قابل پیش گیری می باشد. لذا برای تعمیر نیاز به شناخت کافی و لازم از علل ایجاد ان می باشد. برخی علل ترک خوردگی در سازه های بتنی شامل موارد زیر می شود :
1. جمع شدگی ناشی از خشک شدن
2. جمع شدگی حرارتی یا انبساطی
3. نشست
4. عدم تعبیه مناسب درزها
5. اعمال بار بیش از طرح که باعث ایجاد انواع بارهای خمشی ، کششی و یا برشی می گردد
6. جلوگیری از جابجایی
یک روش کاربردی برای تعمیر ترکها ، تزریق رزین اپوکسی تحت فشار درون ترک می باشد. تزریق اپوکسی درون ترک ها بسته به محل ترک ، افقی یا عمودی بود و عرض ترک دارای روش های مختلفی می باشد. همچنین این امر به ابعاد و دسترسی به ترک نیز بستگی دارد.
می توان از یک یا دو طرف سازه به درون ترک تزریق کرد. در صورتی که فقط امکان تزریق از یک سمت وجود داشته باشد ممکن است نیاز به تغییر پمپ ، ویسکوزیته رزین ، فاصله پکر و … برای اطمینان از پر شدن کامل پکر باشد.
با توجه خصوصیات این روش ، تزریق رزین می تواند باعث بازگرداندن خصوصیات سازه ای ترک و حذف رطوبت در ترکها تا 0.002 اینچ ( 0.05) و بیشتر گردد. با این حال قبل از اجرای ترمیم باید علت آسیب و هدف از تعمیر تعیین شود. اگر بعد از تعمیر امکان جابجایی ترک وجود داشته باشد، اپوکسی روش مناسبی نیست. ترمیم با اپوکسی را در ترک های افقی با عرض کافی را می توان به صورت ثقلی اجرا نمود.
هدف از تعمیر چیست؟
بازگرداندن خصوصیات سازه ای و جلوگیری از نشت رطوبت.
چه زمانی از این روش استفاده کنیم ؟
برای ترمیم ترکهای افقی و قائم سرباز که روش های معمول ترمیم نمی تواند در ترک نفوذ و باعث بازگرداندن ساختار سازه گردد.
قبل از استفاده از این روش باید علت ایجاد ترک و نیاز به تعمیر سازه ای ترک مشخص گردد. اگر ترک غیر سازه ای باشد می توان برای پرکردن آن از تزریق ماستیک پلی یورتان یا ملات های غیر سازه ای استفاده نمود. اگر ترک سازه ای باشد ، پیش از ترمیم باید علت ایجاد کننده ترک رفع گردد. اگر امکان خشک شدن ترک وجود نداشته باشد باید از رزین های اپوکسی آبدوست استفاده نمود. در صورتی که علت ایجاد ترک خوردگی میلگرد باشد تزریق اپوکسی مناسب نیست چرا که با توسعه خوردگی ترک های جدید ایجاد خواهد گردید.
چگونه سطح را آماده سازی کنیم : ( به شکل یک نگاه کنید )
سطح کار باید به عرض 0.5 اینچ ( 13 میلیمتر ) از هر طرف تمیز گردد. این به دلیل اطمینان یافتن از چسبندگی مناسب مصالح مهر و موم ترک به بتن می باشد. برای این کار استفاده از برس سیمی توصیه می شود چرا که استفاده از لوازم مکانیکی ممکن است باعث نفوذ گرد و غبار به درون ترک شود. کلیه آلودگی ها باید با فشار آب ، فشار هوا و یا وکیوم پاکسازی و حذف گردد. هنگامی که برای تمیز کردن ترک از فشار آب استفاده می شود سپس درون ترک باید با هوای فشرده و حرارت خشک شود. در غیر این صورت زمان کافی را بدهید تا رطوبت ترک حذف گردد.
در صورتی که لبه های ترک ضعیف و یا تخریب شده می بایست ترک به شکل V بازگردد. همچنین برای زمانی که تزریق با فشار بالا نیاز است و یا نیاز به مهر و موم بهتر ترک است می بایست ترک را به شکل V باز نمود.
چگونه مصالح مناسب را انتخاب کنیم ؟
ویسکوزیته مناسب بتن به عرض ترک ، ضخامت بتن و دسترسی به ترک بستگی دارد. برای زمانی که عرض ترک 0.01 ( 0.3 میلیمتر ) یا کمتر می باشد باید از اپوکسی با ویسکوزیته پایین (500 cps or less) استفاده نمود. برای زمانی که عرض بیشتر یا به یک طرف ترک دسترسی وجود دارد استفاده از یک رزین با ویسکوزیته ژل مانند مناسب است. در استاندارد ASTM C 881, مشخصات استاندارد برای چسبانده رزین اپوکسی ، براساس موارد اصولی مورد نیاز جهت انتخاب نوع و مشخصات اپوکسی( جدول 1 ) آورده شده است.
برای بتن های با ابعاد بیش از 12 اینج ( 305 میلیمتر ) باید از رزین های با ویسکوزیته پایین و زمان گیرش بیشتر ، مانند ترک های کم عرض استفاده کرد. به جزء موارد ذکر شده در جدول یک برای انتخاب رزین ممکن است موراد ذیل نیز لحاظ گردد.
· مدول الاستسیته
· زمان گیرش
· تحمل رطوبت
· رنگ
· مقاومت فشاری، خمشی و کششی
چه تجهیزاتی مورد نیاز می باشد ؟
تجهیز پمپ تزریق رزین اپوکسی با فشار بالا و فشار پایین ، شامل گان ، دسته کنترل خروج ، موتور ، شلنگ انتقال و مخزن رزین . نوع و ابعاد پمپ بسته به شرایط و ابعاد پروژه تعمیر و محدودیت های اقتصادی می باشد.
موارد ایمنی شامل چه مواردی می شود ؟
رزین های اپوکسی موارد خطرناکی بوده که از برخورد آن به بدن باید خود داری کرد. برای این امر باید از تجهیزات زیر استفاده نمود :
· در اختیار داشتن دیتاشیت ایمنی محصول (MSDS) در سایت
· استفاده از لباس و عینک ایمنی مقاوم
· داشتن دستکش و کرم های محافظتی
· در اختیار داشتن لوازم و محصول شستشوی چشم
· استفاده از ماسک در صورت نیاز
· نصب تجهیز تهویه در محیط های سربسته
· نگهداری امن تحت عنوان مواد خطرناک
· داشتن مواد تمیز کننده دست
· اطلاع رسانی به اشخاص در خصوص روش تعمیر
کاربر باید به روش های ایمنی و بهداشت مصرف آگاهی داشته و آنها را رعایت کند. ACI هیچ مسئولیتی را در خصوص ایمنی ، در ارتباط با این سند ندارد. استفاده کننده باید پیش از مصرف از همه موارد ایمنی و محدودیتها اطلاع داشته باشد.
جلسه هماهنگی پیش از اجرا :
قبل شروع به تعمیر با جلسه ای برگزار گردد. در این جلسه باید کلیه دست اندرکاران شامل پیمانکار ، کارفرما ، ناظر ، تولید کننده و ایمنی شرکت و کلیه مسائل از جمله هدف از تعمیر ، روش ، ایمنی ، ظاهر کار و موارد لازم برای رسید به نتیجه مورد نظ مورد بررسی قرار گیرد.
روش تعمیر :
نصب پکر – پس از آماده سازی سطح باید اقدام به نصب پکر ها نمود. دو نوع پکر برای تزریق وجود دارد.
· پکر های سطحی
· و پکر هم عمقی
پورت یا پکر ورودی رابط بین دستگاه و سازه ها برای تزریق و ورود رزین اپوکسی تحت فشار می باشد. البته گان های مخصوص با نازل واشر دار برای تزریق بدون پکر نیز موجود می باشد. فواصل پکر ها به طور معمول 8 اینچ بر روی مرکز ترک در نظر گرفته می شود و با افزایش عرض ترک ، فواصل نیز بیشتر می شود. فواصل بین پکر هم با ضخامت بتن هم مرتبط می باشد. پکر ها سطحی برای اکثر مواقع مناسب می باشند مگر زمانی که سطح کار مسدود بوده و دسترسی به ترک وجود ندارد. پکر ها می توانند به هم با استفاده از یک شلنگ یا شبکه متصل شوند زمانی که تزریق همزمان در همه پکر ها مناسب باشد.
بستن و آب بندی ترک :
ترک باید به وسیله ملات یا بتونه اپوکسی بسته شود به نحویل که در برابر تزریق تحت فشار مقاوم باشد. در تزریق رزین اپوکسی از نقطه در یک عضو ترک خورده زمانی بهترین نتیجه حاصل می شود که ترک از دو طرف به خوبی بسته شود. فرآیند بستن ترک را می توان به خوبی با اپوکسی ، سیلکون و پلی استر انجام داد. در انتخاب موارد برای مهر و موم ترک در عملیات تعمیر باید به موارد ذیل توجه داشت :
1. بدون شره ( برای سطوح عمودی یا بالای سر )
2. تحمل رطوبت
3. زمان سفت شدن و گیرش
4. سفتی ( مدول الاستسیته )
پس از اجرای بستن ترک و قبل تزریق ممکن دمای بتن تغییراتی داشته باشد بنابراین اگر محصول مهر و موم دارای الاستسیته کافی نباشد آسیب می بیند. در این صورت می بایست پیش از تزریق اپوکسی ، ترمیم گردد. پیش از اجرای مهر و موم کردن ترک باید محل و محدوده اعمال ، با توجه به موارد ذیل مشخص گردد :
1. از مواد استفاده شود که دارای عمر مفید خلیلی زیاد نباشد ( زمان گیرش زیاد نداشته باشد)
2. پیمانه کردن دقیق اجزاء مختلف ترکیب
3. پیمانه های کوچک برای نگهداری محصول آماده شده تازه و دفع حرارت
4. فاصله پکر ها
5. مقدار مصرف برابر 25 میلیمتر در 5 میلیمتر ضخامت در طول ترک به طور پیوسته می باشد
تزریق اپوکسی ( شکل 4 و 5 ):
برای یک تزریق اپوکسی موفق باید اجزا با نسبت مناسب و به طور دقیق براساس توصیح سازنده مخلوط گردند.قبل از شروع تزریق اصلی ، اطمینان یابید که مهر و موم ترک به خوبی انجام و قابلیت تحمل فشار را دارا می باشد.
تزریق را از عریض ترین بخش یک ترک افقی شروع کنید.( این محل ها را – عریض ترین بخش – ابتدا علامت گزاری و بعد نبست به بستن و مهر و موم ترک اقدام نماید ). در ترک های عمودی تزریق از پایین به بالا انجام می گردد.
تزریق را به حد کفایت و پایان رزین خوری و امتناع پمپاژ ( مرحله ای که دیگر امکان پمپاژ وجود ندارد ) ادامه دهید. هرگاه رزین از پورت کناری خارج گردید ، نازل را جدا و به پکر بعد از آن ( پکر کناری ، از پکری که رزین از آن خارج شده ) نصب و به تزریق ادامه دهید. در ترک های مویی گاهی دستیابی به مرحله امتناع پمپاژ مشکل می باشد. در این مواقع سعی گردد تزریق اپوکسی با فشار 200 PSI ( 1.3 مگاپاسکال ) به مدت 5 دقیقه صورت پذیرد. همچنین می توان پکر ها را نزدیک تر در نظر گرفت.زمانی که تزریق در یک پکر تمام می شود بلافصله بسته می شود. از فشارهای بالاتر برای ترکهای بسیار باریک و یا مواقعی که می خواهیم تزریق بیشتری انجام دهیم استفاده می شود. با این حال استفاده از فشار بالا باید با دقت صورت پذیرد تا منجر به تخریب و کنده شدن پکر و بتونه یا مصالح مهر و موم ترک نگردد.
حذف پکر و برداشت مصالح مهر و موم ( به شکل 6 مراجعه شود ) :
پس از اتمام عملیات تزریق ، پکر و مصالح یا بتونه مهر و موم ترک به وسیله پیکور ، ساب و یا حرارت برداشته می شود. اگر شکل ظاهری برای کارفرما اهمیت نداشته باشد می تواند پکر و مصالح مهر و موم در محل خود باقی بماند. اگر حذف کامل مصالح برای ایجاد بستر لازم برای اجرای یک پوشش محافتظی و آرایشی لازم باشد ، باید سطح کار ساب زده شود.
Iاین مواقع سعی گردد تزریق اپوکسی با فشار 200وجود ندارد )ج شده ) نصب و به تزریق ادامه دهید.ارا می باشد.ای الاستسیته لازم باشد.
چگونه تعمیر را چک کنیم ؟
برای اطمینان از اینکه تعمیر و تزریق موفق بوده است باید برای تضمین کیفیت تست کرگیری یا آزمایش های غیرمخرب انجام شود.
تست کرگیری :
· محل کرگیری باید در مکانی در نظر گرفته شود که اطمینان حاصل کرد به شیرآلات و لوله کشی آسیب نمی زند ، در مناطق با حساسیت سازه ای و در مکان های با تراز آب بالا و امکان نشت آب نباشد. در مواقعی که این شرایط وجود داشته باشد مهندس ناظر باید محل کرگیری را تعیین نماید.
· قبل از کرگیری محل تزریق را تعیین نماید.
· دقت شود که کر گیری به طور کامل در محل تزریق ( معمولا با قطر 2 اینچ یا 50 میلیمتر ) انجام شود و اپوکسی در کر نفوذ کرده باشد..
· بازرسی چشمی کر برای اطمینان از میزان نفوذ رزین در ترک.
· برای کنترل بیشتر می توان از تست مقاومت فشاری و کششی دو نیم کردن براساس استاندارد ASTM C 42; and استفاده نمود.
· سپس ، محل کرگیری ها ( بعد از آماده سازی سطح ) با استفاده ملات پایه سیمانی یا گروت اپوکسی ترمیم و پر می گردد.
تست های غیرمخرب :
· • تاثیر اکو (IE)؛
· • سرعت پالس فراصوتی (UPV)؛ و
· • تجزیه و تحلیل طیفی از امواج سطحی (SASW).
Sources for additional information
ACI Committee 224, 1993, “Causes, Evaluation, and Repairs of Cracks in Concrete Structures (224.1R-93),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 22 pp.
ACI Committee 364, 1994, “Guide for Evaluation of Concrete Structures Prior to Rehabilitation (364.1R-94),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 22 pp.
ACI Committee 503, 1998, “Use of Epoxy Compounds with Concrete (ACI 503R-93 (Reapproved 1998)),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 28 pp.
ACI Committee 546, 1988, “Guide for Repair of Concrete Bridge Structures (546.1R-80 (Reapproved 1988)),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 20 pp.
ACI Committee 546, 1996, “Concrete Repair Guide (546R-96),” American Concrete Institute, Farmington Hills,
Mich., 41 pp.
ASTM C 881-90, 1990, “Standard Specification for Epoxy-Resin Based Bonding Systems for Concrete,”
ASTM International, West Conshohocken, Pa., 5 pp. Emmons, P. H., 1994, Concrete Repair and Maintenance Illustrated, R. S. Means Co., Inc., Kingston, Mass., 300 pp.
“Guide for Verifying Performance of Epoxy Injection of Concrete Cracks,” 1998, ICRI Technical Guideline No. 03734.
Murray, M. A., 1987, “Epoxy Injection Welds Cracks Back Together,” Concrete Repair, V. 3.
Promboon; Y.; Olsen, L. D.; and Lund, J., 2002, “Nondestructive Evaluation (NDE) Methods for Quality Assurance,” ICRI Bulletin, V. 15, No. 1, Jan.-Feb., pp. 12-16.
“State-of-the-Art Adhesives for Concrete Construction,” 1998, Construction Canada Magazine, May-June.
Trout, J. F., 1998, Epoxy Injection in Construction, The Aberdeen Group, 80 pp.