בטון – החומר החזק, העמיד והרגיש
בכמעט 100% מהמבנים הותיקים והחדשים ביותר נמצא את הבטון, זהו חומר הבנייה הנפוץ ביותר ברחבי העולם. הבטון היה בשימוש כבר בזמנים קדומים מאוד בהרכבים ותערובות שונים מאוד מהחומר המוכר לנו. הבטון של היום הומצא ע"י מהנדס בריטי בשם ג'ון סמיטון בשנת 1756, שערבב מלט, חלוקי נחל ולבנים מפוררות ויצר חומר בנייה חזק ואיכותי.
כמובן שמאז הרכב הבטון השתנה מאוד והיום הוא משופר בהרבה, חזק יותר, עמיד יותר, גמיש יותר, מתאים לעומס גדול יותר וקיימים סוגים רבים ומגוונים המתאימים למטרות שונות.
אבל עם כל הפיתוחים והחומרים החכמים החדשניים, עדיין יש לבטון נטייה להיסדק. הסדקים הם אמנם תכונה של הבטון, אבל לא כל הסדקים נובעים מאותן סיבות.
אז למה בטון נסדק?
הגורמים לסדקים בבטון יכולים להיות דפורמציה (שינוי בצורה), התכווצות הידראולית, התכווצות תרמית או נפיחות. בואו נדבר על ההבדלים ביניהם ומה כל אחד מהם אומר.
סדקים הנגרמים בבטון על ידי שינוי בצורת המבנה (דפורמציה)
על כל מבנה מופעלים כוחות, אם זה לחץ הקשור לשכבות המבנה, מתיחה הנגרמת מתזוזות טבעיות של סביבת המבנה או שברים ושחיקה של המבנה. כוחות אלו יוצרים שינויים בצורת המבנה (דפורמציה) שעלולים להוביל לסדקים. התבוננות בסדקים מלמדת אותנו הרבה פעמים מהן הסיבות להיווצרותם, על פי מיקום הסדק וצורתו ניתן יהיה לדעת מה הגורם לו.
סדק הנגרם בשל דחיסה יהיה סדק מקביל לכוח הדוחס המופעל עליו, סדק הנגרם ממתיחה יהיה מאונך לכוח המופעל וסדק הנגרם משבר יהיה מאונך לכוח המופעל שיצר אותו.
חוזק המתיחה של הבטון מהווה 10% בלבד מחוזק הלחיצה שלו, ולכן כמעט תמיד יוצקים בטון עם חיזוקים. החיזוק הנפוץ ביותר לבטון הוא שילוב מוטות מפלדה באזורים בהם ישנה סכנת חשיפה למתחים מהסוגים שהזכרנו. כשמשלבים מוטות פלדה לחיזוק זה יוצר את מה שאנחנו מכירים כ'בטון מזוין'. ישנן דרכים אחרות לחיזוק בטון כמו שילוב סיבים סינטטיים במהלך הבניה.
סדקי דפורמציה נגרמים בעיקר משינויים בגובה פני הקרקע או בשל עומס גבוה מדי.
סדקים בבטון הנגרמים בשל התכווצות הידראולית
כשהבטון מתקשה באוויר הפתוח הוא לרוב מתכווץ, זו תופעה שנגרמת בשל אידוי חלק מהמים שנמצאים בתערובת הבטון. כאשר כוח הכיווץ גדול יותר מחוזק הבטון, סדקים עלולים להיווצר. דבר דומה קורה בחלקי בטון אשר אינם יכולים לשנות את צורתם על מנת להתאים את עצמם ללחצים המופעלים עליהם וגם אז עלולים להיווצר סדקים. כאשר הבטון מתכווץ, דפורמציה לא יכולה להתרחש, ותנאי המתח הפנימי שנוצרו בבטון מובילים לסדק, כלומר, בעצם כשאין איזון מושלם בין הלחץ המופעל על הבטון והחוזק שלו, יווצר סדק.
לבטון שנבנה באזור עם לחות גבוהה יש פחות נטייה לסדקים.
סדקים בבטון עלולים להיווצר גם במהלך תהליך הייבוש שלו כאשר הוא מאבד נוזלים רבים מהר מדי, תופעה זו מתרחשת במדרכות שנוצקו במזג אוויר חם ויבש, בבטון הממוקם בתנאים בהם יש הבדלי טמפרטורות בין חוץ המבנה לפנים כמו בבניין בו מזג האוויר קר מבחוץ ובחללים הפנימיים שלו מופעל חימום, וגם על בטון שנבנה על בסיס בעל נקבים הסופגים את המים, סדקים אלו יתרחשו באזורי החיבורים והחיזוקים.
סדקי בטון כתוצאה מהתכווצות תרמית
התכווצות תרמית זה נושא שנוגע בעיקר למבנים גדולים. הרטבת הבטון במים מייצרת תגובה של חום המתפזר עם הזמן. שינויי הטמפרטורה בתהליך זה אינם שווים בכל חלקי המבנה וזה יוצר עיוותים שעלולים ליצור סדקים.
סדקים בבטון הנגרמים מנפיחות
התופעה של בטון שמתנפח מוכרת ונפוצה. קיימות מספר סיבות שמשפיעות על התנפחות הבטון:
- סוגים שונים של מלחים שמצויים באדמה ובאים במגע ישיר עם הבטון עלולים לגרום לבטון להתנפח. המלח פוגש את הצמנט והחיבור ביניהם גורם לתגובה כימית שיוצרת התנפחות.
- המים הם חלק מרכזי ביצירת תערובת הבטון ולעיתים הייבוש שלו אורך שנים, גם כשהוא כבר חזק ויבש עד כדי כך שקשה לדעת שהוא עדיין מכיל מים. כאשר המים המצויים בבטון קופאים הנפח שלהם גדל, ממש כמו הקרח במקרר, כתוצאה מהתרחבות נפח המים הקפואים בבטון עלולות להיווצר נפיחויות בבטון.
- החיזוקים הפנימיים של הבטון עשויים להתחמצן וגם תופעה זו עלולה ליצור התנפחויות. ההתנפחויות גורמות לסדקים והימצאות הסדקים מאיצה את התחמצנות המתכות כך שבמקום שיש נפיחות כתוצאה מהתחמצנות המצב עלול להחמיר עם הזמן.
התנפחות מכל סיבה שהיא מביאה לתוצאה דומה – יצירת מתח פנימי שבמקרה והוא חזק מחוזק הבטון הוא יגרום לסדקים.
סדקים הנגרמים בבטון בשל קורוזיה בחיזוקי הפלדה
הבטון הוא בסיסי (כלומר ההיפך מחומצי) לכן הוא מעניק הגנה לחיזוקי הפלדה, תכונה זו הופכת את הבטון המזוין לחומר עמיד במיוחד. עם זאת, בתנאים מסויימים המוטות עלולים להחליד והיווצרות החלודה (קורוזיה) יוצרת נפיחויות על גבי המוטות אשר עלולות להגביר את המתח והלחץ על הבטון. במקרה של קורוזיה מתקדמת הבטון עלול להיסדק ולהתפרק. קורוזיה עלולה להתפתח בסביבה לחה, מפליטות גז של הבטון או מנוכחות של מלחים שונים בבטון וסביב המוטות אשר מושכים לחות ויוצרים את הקורוזיה.
לסיכום
כפי שאתם רואים התופעה של סדקים בבטון נובעת מסיבות רבות ושונות ובמרבית המקרים היא נובעת מתהליך טבעי ומאופיו של הבטון. לסדקים בבטון יש השלכות על חוזק המבנה ועמידותו ונדרש שיפוץ על מנת למנוע את החלשות והתפרקות המבנה. יש גם כמובן דרכים למנוע את היווצרות הסדקים בבטון, כמו יצירת עמידות גבוהה ללחות במוטות הפלדה, יצירת תערובת איכותית וצפופה מאוד של בטון, מיקום מדויק של מוטות הפלדה והקפדה על יציקות איכותיות בחיבורים ועוד.
במהלך העבודה שלנו בניסור וקידוח בטון אנו פוגשים לעיתים קירות בטון סדוקים ואנו שחיים ועובדים בין קירות הבטון חשבנו שהמידע שנכתב במאמר הזה יעניין את מי שפוגש את התופעה בביתו או בסביבתו.
