كيفية تصميم واختيار خطة إصلاح الشقوق الخرسانية الصحيحة

أحيانًا نحتاج إلى إصلاح الشقوق، ولكن الخيارات كثيرة، فكيف نصمم ونختار الحل الأمثل؟ الأمر ليس صعبًا كما تظن.
بعد فحص الشقوق وتحديد أهداف الإصلاح، يصبح تصميم أو اختيار أفضل مواد وإجراءات الإصلاح أمرًا في غاية السهولة. يتضمن هذا الملخص لخيارات إصلاح الشقوق الإجراءات التالية: التنظيف والحشو، الصب والإغلاق/الحشو، حقن الإيبوكسي والبولي يوريثان، المعالجة الذاتية، و"عدم الإصلاح".
كما هو موضح في "الجزء الأول: كيفية تقييم شقوق الخرسانة واستكشاف أخطائها"، فإن فحص الشقوق وتحديد سببها الجذري هو مفتاح اختيار أفضل خطة لإصلاحها. باختصار، العناصر الأساسية اللازمة لتصميم خطة إصلاح مناسبة للشقوق هي متوسط ​​عرض الشق (بما في ذلك الحد الأدنى والحد الأقصى للعرض) وتحديد ما إذا كان الشق نشطًا أم خامدًا. وبالطبع، فإن هدف إصلاح الشق لا يقل أهمية عن قياس عرض الشق وتحديد احتمالية تحركه مستقبلًا.
الشقوق النشطة متحركة ومتنامية. ومن الأمثلة عليها الشقوق الناتجة عن هبوط الأرض المستمر، أو الشقوق الناتجة عن فواصل الانكماش/التمدد في العناصر أو الهياكل الخرسانية. أما الشقوق الخاملة، فهي مستقرة ولا يُتوقع أن تتغير مستقبلًا. عادةً، تكون الشقوق الناتجة عن انكماش الخرسانة نشطة جدًا في البداية، ولكن مع استقرار نسبة الرطوبة فيها، ستستقر في النهاية وتدخل في حالة خمول. بالإضافة إلى ذلك، إذا مرت كمية كافية من قضبان الفولاذ (حديد التسليح، أو ألياف الفولاذ، أو الألياف الاصطناعية العيانية) عبر الشقوق، فسيتم التحكم في الحركات المستقبلية، وقد تُعتبر الشقوق خاملة.
للشقوق الخاملة، استخدم مواد إصلاح صلبة أو مرنة. تتطلب الشقوق النشطة مواد إصلاح مرنة واعتبارات تصميمية خاصة للسماح بحركة مستقبلية. عادةً ما يؤدي استخدام مواد إصلاح صلبة للشقوق النشطة إلى تشقق مادة الإصلاح و/أو الخرسانة المجاورة.
الصورة 1. باستخدام خلاطات طرف الإبرة (رقم 14 و15 و18)، يمكن حقن مواد الإصلاح منخفضة اللزوجة بسهولة في الشقوق الدقيقة دون الحاجة إلى توصيل الأسلاك. Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
بالطبع، من المهم تحديد سبب التشققات وما إذا كانت ذات أهمية إنشائية. فالتشققات التي تشير إلى أخطاء محتملة في التصميم أو التفاصيل أو البناء قد تُثير قلق الناس بشأن قدرة تحمل الهيكل وسلامته. هذه الأنواع من التشققات لها أهمية إنشائية. قد يكون سبب التشققات الحمل، أو قد يكون مرتبطًا بتغيرات حجم الخرسانة، مثل الانكماش الجاف والتمدد الحراري، وقد تكون ذات أهمية. قبل اختيار خيار الإصلاح، حدد السبب وفكّر في أهمية التشقق.
إصلاح الشقوق الناتجة عن أخطاء التصميم والتفاصيل وأخطاء البناء يتجاوز نطاق مقال بسيط. عادةً ما يتطلب هذا الوضع تحليلًا إنشائيًا شاملًا، وقد يتطلب إصلاحات تقوية خاصة.
استعادة الاستقرار الهيكلي أو سلامة مكونات الخرسانة، ومنع التسربات أو سد المياه والعناصر الضارة الأخرى (مثل مواد إزالة الجليد)، وتوفير دعم لحواف الشقوق، وتحسين مظهرها، هي أهداف إصلاح شائعة. بناءً على هذه الأهداف، يمكن تقسيم الصيانة تقريبًا إلى ثلاث فئات:
مع شيوع استخدام الخرسانة المكشوفة والخرسانة الإنشائية، يتزايد الطلب على إصلاح الشقوق التجميلية. أحيانًا يتطلب إصلاح السلامة وسد الشقوق/ملؤها إصلاحًا للمظهر أيضًا. قبل اختيار تقنية الإصلاح، يجب توضيح هدف إصلاح الشقوق.
قبل تصميم إصلاح الشق أو اختيار إجراء الإصلاح، يجب الإجابة على أربعة أسئلة رئيسية. بعد الإجابة على هذه الأسئلة، يمكنك بسهولة اختيار خيار الإصلاح.
الصورة ٢. باستخدام شريط لاصق، وثقوب حفر، وأنبوب خلط برأس مطاطي متصل بمسدس يدوي ثنائي الماسورة، يمكن حقن مادة الإصلاح في الشقوق الدقيقة تحت ضغط منخفض. كيلتون جلووي، شركة رودوير.
أصبحت هذه التقنية البسيطة شائعة، خاصةً في إصلاحات المباني، نظرًا لتوفر مواد إصلاح ذات لزوجة منخفضة جدًا. ولأن هذه المواد تتدفق بسهولة إلى الشقوق الضيقة جدًا بفعل الجاذبية، فلا حاجة إلى توصيل الأسلاك (أي تركيب خزان مانع تسرب مربع أو على شكل حرف V). ونظرًا لعدم الحاجة إلى توصيل الأسلاك، فإن عرض الإصلاح النهائي يكون مساويًا لعرض الشق، وهو أقل وضوحًا من شقوق التوصيل. كما أن استخدام الفرش السلكية والتنظيف بالمكنسة الكهربائية أسرع وأكثر توفيرًا من التوصيل.
أولاً، نظّف الشقوق لإزالة الأوساخ والحطام، ثم املأها بمادة إصلاح منخفضة اللزوجة. طوّرت الشركة المصنعة فوهة خلط صغيرة جدًا بقطر مناسب، متصلة بمسدس رش يدوي ثنائي الماسورة لتثبيت مواد الإصلاح (الصورة 1). إذا كان طرف الفوهة أكبر من عرض الشق، فقد يلزم إجراء بعض عمليات توجيه الشقوق لإنشاء قمع سطحي يتناسب مع حجم طرف الفوهة. تحقق من اللزوجة في وثائق الشركة المصنعة؛ حيث يحدد بعض المصنّعين حدًا أدنى لعرض الشق للمادة. تُقاس اللزوجة بوحدة السنتيبواز، ومع انخفاض قيمة اللزوجة، تصبح المادة أرق أو أسهل في التدفق داخل الشقوق الضيقة. يمكن أيضًا استخدام عملية حقن بسيطة منخفضة الضغط لتثبيت مادة الإصلاح (انظر الشكل 2).
الصورة ٣. تتضمن عملية التوصيل والختم قطع عبوة مانع التسرب بشفرة مربعة أو على شكل حرف V، ثم ملئها بمادة مانعة للتسرب أو حشوة مناسبة. كما هو موضح في الشكل، يُملأ شق التوجيه بالبولي يوريثان، وبعد المعالجة، يُخدش ويُصبح مستويًا مع السطح. كيم باشام
هذا هو الإجراء الأكثر شيوعًا لإصلاح الشقوق المعزولة، الدقيقة والكبيرة (الصورة 3). وهو إصلاح غير هيكلي يتضمن توسيع الشقوق (تمديد الأسلاك) وملؤها بمواد مانعة للتسرب أو مواد مالئة مناسبة. وحسب حجم وشكل خزان مانع التسرب ونوع مانع التسرب أو مادة المالئة المستخدمة، يمكن إصلاح الشقوق النشطة والشقوق الخاملة عن طريق تمديد الأسلاك والسد. تُعد هذه الطريقة مناسبة جدًا للأسطح الأفقية، ويمكن استخدامها أيضًا للأسطح الرأسية مع مواد إصلاح غير مترهلة.
تشمل مواد الإصلاح المناسبة الإيبوكسي، والبولي يوريثان، والسيليكون، والبولي يوريا، وملاط البوليمر. بالنسبة لبلاطة الأرضية، يجب على المصمم اختيار مادة ذات مرونة وصلابة أو صلابة مناسبة لاستيعاب حركة الأرضية المتوقعة وحركة التشققات المستقبلية. مع زيادة مرونة مانع التسرب، يزداد تحمل انتشار التشققات وحركتها، لكن تنخفض قدرتها على تحمل الأحمال ودعم حافة التشقق. مع زيادة الصلابة، تزداد قدرتها على تحمل الأحمال ودعم حافة التشقق، لكن تنخفض قدرتها على تحمل حركة التشقق.
الشكل 1. مع زيادة قيمة صلابة شور للمادة، تزداد صلابتها أو صلابتها وتقل مرونتها. ولمنع تقشر حواف الشقوق المعرضة لحركة المرور ذات العجلات الصلبة، يلزم أن تكون صلابة شور 80 على الأقل. تُفضل كيم باشام مواد إصلاح أكثر صلابة (حشوات) للشقوق الخاملة في أرضيات حركة المرور ذات العجلات الصلبة، لأن حواف الشقوق أفضل كما هو موضح في الشكل 1. أما بالنسبة للشقوق النشطة، فتُفضل المواد المانعة للتسرب المرنة، إلا أن قدرة تحمل المادة المانعة للتسرب ودعامة حافة الشق تكون منخفضة. ترتبط قيمة صلابة شور بصلابة (أو مرونة) مادة الإصلاح. فمع زيادة قيمة صلابة شور، تزداد صلابتها (صلابتها) وتقل مرونتها.
بالنسبة للكسور النشطة، فإن عوامل حجم وشكل خزان مانع التسرب لا تقل أهمية عن اختيار مانع تسرب مناسب يمكنه التكيف مع حركة الكسر المتوقعة في المستقبل. عامل الشكل هو نسبة العرض إلى الارتفاع لخزان مانع التسرب. بشكل عام، بالنسبة لمانعات التسرب المرنة، فإن عوامل الشكل الموصى بها هي 1:2 (0.5) و1:1 (1.0) (انظر الشكل 2). سيؤدي تقليل عامل الشكل (عن طريق زيادة العرض بالنسبة للعمق) إلى تقليل إجهاد مانع التسرب الناتج عن نمو عرض الشق. إذا انخفض أقصى إجهاد مانع التسرب، تزداد كمية نمو الشق التي يمكن أن يتحملها مانع التسرب. سيضمن استخدام عامل الشكل الموصى به من قبل الشركة المصنعة أقصى استطالة لمانع التسرب دون فشل. إذا لزم الأمر، قم بتركيب قضبان دعم رغوية للحد من عمق مانع التسرب والمساعدة في تشكيل شكل "الساعة الرملية" المطول.
يتناقص الاستطالة المسموح بها للمادة المانعة للتسرب مع زيادة معامل الشكل. للوحة بسمك 6 بوصات وعمق إجمالي 0.020 بوصة. معامل الشكل لخزان متشقق بدون مادة مانعة للتسرب هو 300 (6 بوصات / 0.020 بوصة = 300). وهذا يفسر فشل الشقوق النشطة التي تُسد باستخدام مادة مانعة للتسرب مرنة بدون خزان مادة مانعة للتسرب. في حالة عدم وجود خزان، وفي حال انتشار أي شقوق، سيتجاوز الإجهاد بسرعة قدرة المادة المانعة للتسرب على الشد. بالنسبة للشقوق النشطة، استخدم دائمًا خزان مادة مانعة للتسرب بمعامل الشكل الموصى به من قِبل الشركة المصنعة.
الشكل ٢. زيادة نسبة العرض إلى العمق تزيد من قدرة مانع التسرب على تحمل لحظات التشقق المستقبلية. استخدم عامل شكل يتراوح بين ١:٢ (٠.٥) و١:١ (١.٠) أو حسب توصية الشركة المصنعة لمانع التسرب للشقوق النشطة لضمان تمدد المادة بشكل صحيح مع ازدياد عرض الشق مستقبلًا. كيم باشام
حقن راتنج الإيبوكسي يربط أو يلحم الشقوق الضيقة التي يصل قطرها إلى 0.002 بوصة، ويعيد للخرسانة قوتها وصلابتها. تتضمن هذه الطريقة وضع غطاء سطحي من راتنج الإيبوكسي غير المترهل للحد من الشقوق، وتركيب منافذ حقن في البئر على مسافات متقاربة على طول الشقوق الأفقية والرأسية والعلوية، وحقن راتنج الإيبوكسي تحت الضغط (الصورة 4).
تتجاوز قوة شد راتنج الإيبوكسي 5000 رطل/بوصة مربعة. ولذلك، يُعتبر حقن راتنج الإيبوكسي إصلاحًا هيكليًا. مع ذلك، لن يُعيد حقن راتنج الإيبوكسي قوة التصميم، ولن يُعزز الخرسانة التي تكسرت بسبب أخطاء في التصميم أو الإنشاء. ونادرًا ما يُستخدم راتنج الإيبوكسي لحقن الشقوق لحل مشاكل تتعلق بقدرة تحمل الأحمال ومشاكل السلامة الهيكلية.
الصورة ٤. قبل حقن راتنج الإيبوكسي، يجب تغطية سطح الشق براتنج إيبوكسي غير مترهل للحد من ضغط راتنج الإيبوكسي. بعد الحقن، يُزال غطاء الإيبوكسي بالطحن. عادةً ما تترك إزالة الغطاء علامات تآكل على الخرسانة. كيم باشام
حقن راتنج الإيبوكسي هو إصلاح صلب وعميق، والشقوق المحقونة أقوى من الخرسانة المجاورة. في حال حقن الشقوق النشطة أو الشقوق التي تعمل كفواصل انكماش أو تمدد، من المتوقع أن تتشكل شقوق أخرى بجانب الشقوق المُصلَحة أو بعيدًا عنها. يُنصح بحقن الشقوق الخاملة فقط أو الشقوق التي تحتوي على عدد كافٍ من قضبان الفولاذ المارة عبر الشقوق للحد من حركتها مستقبلًا. يلخص الجدول التالي أهم ميزات اختيار هذا الخيار الإصلاحي وخيارات الإصلاح الأخرى.
يمكن استخدام راتنج البولي يوريثان لسد الشقوق الرطبة والمتسربة التي يصل قطرها إلى 0.002 بوصة. يُستخدم هذا الخيار الإصلاحي بشكل رئيسي لمنع تسرب الماء، ويشمل ذلك حقن راتنج تفاعلي في الشق، والذي يتحد مع الماء لتكوين هلام منتفخ، يسد التسرب ويسد الشق (الصورة 5). تطارد هذه الراتنجات الماء وتخترق الشقوق الدقيقة الضيقة ومسام الخرسانة لتكوين رابطة قوية مع الخرسانة الرطبة. بالإضافة إلى ذلك، يتميز البولي يوريثان المُعالج بالمرونة والقدرة على تحمل حركة الشقوق المستقبلية. يُعد هذا الخيار الإصلاحي إصلاحًا دائمًا، ومناسبًا للشقوق النشطة أو الشقوق الخاملة.
الصورة ٥. تشمل عملية حقن البولي يوريثان الحفر، وتركيب منافذ الحقن، وحقن الراتنج تحت الضغط. يتفاعل الراتنج مع رطوبة الخرسانة لتكوين رغوة ثابتة ومرنة، تُغلق الشقوق، وحتى الشقوق المتسربة. كيم باشام
بالنسبة للشقوق التي يتراوح عرضها الأقصى بين 0.004 و0.008 بوصة، تُعدّ هذه العملية الطبيعية لإصلاح الشقوق في وجود الرطوبة. تحدث عملية الشفاء نتيجة تعرض جزيئات الأسمنت غير المُرطبة للرطوبة، مُشكّلةً هيدروكسيد الكالسيوم غير القابل للذوبان، والذي يتسرب من ملاط ​​الأسمنت إلى السطح ويتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون في الهواء المحيط مُنتجًا كربونات الكالسيوم على سطح الشق. 0.004 بوصة. بعد بضعة أيام، يُمكن أن يلتئم الشق العريض، 0.008 بوصة. قد تلتئم الشقوق في غضون بضعة أسابيع. إذا تأثر الشق بسرعة تدفق المياه والحركة، فلن يحدث التئام.
أحيانًا يكون عدم الإصلاح هو الخيار الأمثل. ليست كل الشقوق بحاجة إلى إصلاح، وقد يكون رصدها هو الخيار الأمثل. إذا لزم الأمر، يمكن إصلاحها لاحقًا.