در حال بارگزاری ...
در حال بارگزاری ...
سازههای حجیم نظیر پلها و سدهای بتنی در طول عمر بهرهبرداری خود همواره تحت تأثیر تغییرات دمایی، خزش و جمعشدگی بتن، بارهای ترافیکی و نیروهای لرزهای قرار دارند. این عوامل منجر به تغییر شکلهای قابلتوجه طولی و عرضی در سازه میشوند.
برای کنترل این تغییرات و جلوگیری از ایجاد تنشهای مخرب، درزهای انبساطی در فواصل مشخص طراحی و اجرا میگردند. با این حال، همین درزها بهصورت بالقوه مسیر نفوذ آب به داخل سازه محسوب میشوند.
درز انبساطی باید امکان حرکت آزاد سازه را فراهم کند، در حالی که همزمان کاملاً آببند باقی بماند؛ چالشی که در پلها و سدها بهمراتب پیچیدهتر از ساختمانهای معمولی است
مطابق راهنمای ACI 224.3R، سیستم آببندی درزهای انبساطی باید چند عملکرد حیاتی را بهطور همزمان تأمین کند:
جلوگیری کامل از نفوذ آب و رطوبت
محافظت از بتن در برابر خوردگی آرماتور و تخریب شیمیایی
تحمل جابجاییهای نسبی و بارهای دینامیکی بدون افت عملکرد
حفظ پیوستگی آببند در سیکلهای حرارتی و لرزهای
مقاومت در برابر شرایط محیطی مخرب مانند:
تابش UV
یخبندان و ذوب
یونهای مهاجم (کلرید و سولفات)
یک سیستم آببندی نامناسب میتواند به کاهش دوام، افزایش هزینههای تعمیراتی و افت ایمنی سازه منجر شود.
این نوع درزها معمولاً در سازههای کوتاهتر یا ساختمانهای متعارف استفاده میشوند که دامنه تغییر شکل قابل پیشبینی و محدود است.
در این شرایط، استفاده از پروفیلهای الاستومری با ظرفیت تغییر شکل کم کفایت میکند، مشروط بر آنکه طراحی و اجرا بهدرستی انجام شود.
❗ انتخاب نادرست حتی در این نوع درزها میتواند موجب نشت آب و ترکخوردگی موضعی شود.
در پلهای طویل، سدها، تونلها و سازههای حجیم، درزهای انبساطی با حرکات چندمحوره، خمش و حتی برش مواجه هستند. در این حالت، درز یک ناحیه فعال سازهای محسوب میشود.
سیستم آببندی در این درزها باید:
تحمل جابجاییهای بزرگ را داشته باشد
در برابر خستگی مکانیکی مقاوم باشد
در بلندمدت دچار پارگی یا جداشدگی نشود
استفاده از سیستمهای ساده در این شرایط یک خطای طراحی جدی تلقی میشود.
استاندارد ASTM C920 یکی از مراجع اصلی در طبقهبندی درزگیرهای الاستومری مورد استفاده در درزهای انبساطی است. این استاندارد، درزگیرها را بر اساس تعداد اجزا، قابلیت تحمل حرکت، مدول الاستیسیته و شرایط بهرهبرداری طبقهبندی میکند و بهعنوان مبنای انتخاب مصالح آببندی در درزهای انبساطی با تغییرشکلهای قابلتوجه مورد استفاده قرار میگیرد.
Type S (Single-component):
درزگیرهای یکجزئی که آماده مصرف بوده و اجرای سادهتری دارند. این نوع درزگیرها عمدتاً برای پروژههایی با کنترل کیفی مناسب و درزهایی با ابعاد محدود استفاده میشوند.
Type M (Multi-component)
درزگیرهای چندجزئی که پس از اختلاط اجزا فعال میشوند و به دلیل کنترل بهتر خواص مکانیکی، برای درزهای بزرگ و حرکات قابلملاحظه مناسبتر هستند. در سازههای حجیم، این نوع درزگیرها معمولاً عملکرد پایدارتر و قابلاعتمادتری ارائه میدهند.
مناسب درزهای فعال با تغییر شکل زیاد، کاهش تنش در لبه بتن
مناسب درزهای با تغییر شکل محدود و کنترلشده
نوارهای آببند از متداولترین و در عین حال حیاتیترین سیستمهای آببندی درزهای انبساطی در سازههای حجیم بهویژه سدها و سازههای آبی محسوب میشوند. این نوارها معمولاً از جنس PVC، لاستیک طبیعی، EPDM یا ترموپلاستیکهای ویژه تولید میشوند و در محل درز، همزمان با بتنریزی یا بهصورت الحاقی نصب میگردند.
در درزهای انبساطی بزرگ، استفاده از واتراستاپهای مرکزی با قابلیت تغییر شکل بالا ضروری است. این نوع واتراستاپها باید توانایی تحمل حرکات طولی، عرضی و در برخی موارد حرکات برشی را داشته باشند. انتخاب پروفیل مناسب (نظیر پروفیلهای حبابدار یا بالدار) نقش کلیدی در جلوگیری از تمرکز تنش و پارگی واتراستاپ ایفا میکند. در سازههای تحت فشار آب بالا، نظیر بدنه سدها، کیفیت جوشهای حرارتی، نحوه مهار واتراستاپ در بتن و کنترل دقیق اجرا اهمیت دوچندان دارد.
درزگیرهای الاستومری شامل موادی نظیر پلییورتان، پلیسولفید و سیلیکونهای مهندسیشده هستند که عمدتاً برای آببندی سطحی یا ثانویه درزهای انبساطی مورد استفاده قرار میگیرند. این سیستمها بهویژه در پلها و عرشهها که دسترسی برای تعمیر و نگهداری فراهم است، کاربرد گستردهای دارند.
در درزهای با تغییرشکل زیاد، استفاده از درزگیرهای با مدول پایین مطابق ASTM C920 توصیه میشود تا از انتقال تنش بیش از حد به لبههای بتن جلوگیری گردد. طراحی صحیح عرض و عمق درز، استفاده از بکرراد (Backer Rod) مناسب و آمادهسازی دقیق سطوح از الزامات اساسی عملکرد مطلوب این سیستمها محسوب میشود. در غیر این صورت، حتی مرغوبترین درزگیرها نیز در مدت کوتاهی دچار گسیختگی یا جداشدگی خواهند شد.
در پروژههای حساس و با اهمیت بالا، بهویژه در سدهای بزرگ و پلهای استراتژیک، معمولاً از سیستمهای ترکیبی استفاده میشود. این سیستمها ترکیبی از واتراستاپ داخلی و درزگیر سطحی یا نوارهای مکانیکی هستند که عملکرد چندلایهای ایجاد میکنند.
بهعنوان مثال، یک واتراستاپ مرکزی بهعنوان خط دفاع اولیه در برابر فشار آب عمل میکند و یک درزگیر الاستومری سطحی، نفوذ رطوبت سطحی و عوامل مخرب محیطی را کنترل مینماید. این رویکرد افزونگی (Redundancy) باعث افزایش ایمنی و دوام سیستم آببندی در طول عمر بهرهبرداری سازه میشود.
در برخی پلها و عرشههای خاص، از سیستمهای درز انبساطی مکانیکی شامل پروفیلهای فولادی همراه با عناصر الاستومری استفاده میشود. این سیستمها علاوه بر آببندی، وظیفه انتقال بارهای ترافیکی و تأمین پیوستگی عملکردی سطح عبور را نیز بر عهده دارند.
هرچند این سیستمها از نظر هزینه اولیه بالاتر هستند، اما در شرایط بارگذاری سنگین و حرکات مکرر، عملکرد قابلاطمینانتری نسبت به درزگیرهای ساده ارائه میدهند. طراحی نادرست یا عدم نگهداری مناسب این نوع درزها میتواند به نفوذ آب، خوردگی اجزای فلزی و آسیبهای گسترده منجر شود.
صرف انتخاب مصالح مناسب، تضمینکننده عملکرد مطلوب آببندی نیست و اجرای صحیح نقش تعیینکنندهای دارد. درز باید بهطور کامل تمیز، خشک و عاری از ذرات سست باشد. تراز بودن لبههای درز، کنترل ابعاد واقعی درز نسبت به مقادیر طراحی و رعایت شرایط دمایی حین اجرا از جمله عوامل حیاتی موفقیت سیستم آببندی هستند.
در سازههای حجیم، کنترل کیفیت اجرا و انجام آزمونهای آببندی پیش از بهرهبرداری (نظیر تست آب یا تست فشار) توصیه میشود. تجربه نشان داده است که بخش قابلتوجهی از نشتهای آب در سدها و پلها ناشی از ضعف اجرایی و نه نقص ذاتی مصالح بوده است.
منابع:
ACI Committee 224, ACI 224.3R – Joints in Concrete Construction
ASTM C920, Standard Specification for Elastomeric Joint Sealants