על תכונות מבניות של מבני בלוקים

מאמר מאת: שלומי רוזנברג

תאריך: מרץ 17


חשיבות הידע לתכנון נכון

בחתירה לקבלת איכות בנייה גבוהה יש לבחון תכונות פיזיקליות של רכיבי הבניה השונים ולבחור מוצרים שיבטיחו את התכונות המבניות המספקות והתואמות למבנה. תכונות אלה ביחד חייבות להילקח בחשבון כבר בשלב המוקדם של הפרויקט אצל המתכננים, היזמים, הקבלנים ובעלי הנכס.

קירות הבלוקים מהווים לרוב מעל ל – 70% משטח מעטפת הבניין החיצונית ואף יותר ממעטפת החללים הפנימית. למערכות המתכננות יש כאן תפקיד חשוב בבחירת המוצרים הנכונים. החוק בישראל קובע ש"מתכנן שלד" הבניין ו"האחראי לביקורת" הם האחראים שתכן המבנה ייעשה על-פי הנחיות התקינה. האחריות על השלד חלה על בעלי מקצוע המוסמכים לכך כלומר, עליך המתכנן.

התקינה מתייחסת לשני מצבים גבוליים של מבחן למבנים: מצב גבולי של הרס ומצב גבולי של שירות.

  • מצב גבולי של הרס – מייצג מצב שהמבנה קרוב להתמוטטות או מאבד את כושר תפקודו.
  • מצב גבולי של שירות – מתייחס למצב שמעבר לו המבנה אינו עומד בדרישות התפקוד שהוא נועד להם כגון: היסדקות הפוגעת בהופעתו החיצונית או בקיים שלו ונזקים הגורמים לאי-נוחות למשתמשים במבנה.

הבנייה בבלוקים בישראל היא לקירות מילוי לא-נושאים ולכן נהוג לחשוב בטעות שהשפעת הקירות למצב הגבולי של הרס פחות חשובה ויש להתחשב בקירות אלה רק למצב גבולי של שירות. למה בטעות? פגיעה במבנה מאירוע קיצוני חריג כגון רעידת אדמה או אירוע מלחמתי עלולה לגרום נזק מקומי לרכיב או למספר רכיבים נושאים. המצב הביטחוני בארץ מחייב לקחת בחשבון מצבים קיצוניים בהם יש פגיעה בחלקים מסוימים של המבנה. פגיעה, אף אם היא מקומית בלבד, עלולה לגרום להתמוטטות מלאה בשרשרת של המבנה.

פגיעה בעמוד המהווה חלק ממסגרת הבטון הנושאת את הבניין משמיטה את תמיכתו במסגרת השלד שעלולה לגרום להתמוטטות המסגרת ובכך להרחיב את הנזק המקומי לנזק כולל רחב היקף. באירוע כזה, בכוחו של קיר הבנוי מבלוקים של בלוקל-רביד לפתח מערכת חלופית להעברת העומסים החדשים שמתפתחים ולרסן בתנאים מסוימים את התפתחות הנזק.

גם באירוע של רעידת אדמה יכול להתקיים שיתוף פעולה של קירות בלוקים עם מסגרת בטון מזויין. כוחות אופקיים הפועלים במשורי התקרות הכבדות גורמים לתנודות אופקיות של המסגרת. קירות מילוי מבלוקים חזקים עשויים לרסן את התזוזות האופקיות של המסגרת ולהקטין הסיכוי לנזק.

במחקר שנערך במכון הלאומי לחקר הבניה בנושא: תרומת קירות מילוי מבלוקים לצמצום סכנת ההתמוטטות של בניינים עם שלד מסגרתי מבטון מזוין, השתמשו בין היתר בבלוקים שסופקו ע"י בלוקל-רביד. עיקרי הממצאים שנתקבלו היו שקירות מילוי מבלוקים הגדילו באופן משמעותי את התסבולת של מסגרות הבטון המזוין ושלסוג הבלוקים יש השפעה רבה על התסבולת ועל מיקום הכשל במסגרת. לקירות במילוי בלוקי בטון חלולים שיוצרו ע"י בלוקי-רביד נמצא עמידות גדולה בעשרות אחוזים מתסבולת דגמים זהים מבלוקי איטונג. בניסיונות בקירות בלוקי הבטון החלולים של בלוקל-רביד לא התפתחו סדקים בזמן העמסה ולכן לא התפתחו כוחות משמעותיים על העמוד, לעומת זאת בקיר עם מילוי בלוקי איטונג הכשל היה בקריעת הזיון האורכי בעמוד המועמס.


חוזק בלוקים להעמסה אנכית

חוזק בלוקים להעמסה אנכית הוא חוזק הלחיצה המינימלי של הבלוקים שאליו מתחייב יצרן הבלוקים. הבדיקה נעשית במכבש ייעודי כאש בודקים את חוזק הלחיצה בגיל 28 יום של הבלוק ובנוסף בודקים בלוקים חדשים בני מספר ימים בלבד. הבלוקים מועמסים במכבש עד קריסתם ולאחר מכן מחשבים את חוזק הלחיצה של הבלוק על-ידי חלוקת עומס השבר שהתקבל (בניוטון) בשטח הפאה שנלחצה. התוצאות המתקבלות הן ביחידות מגפ"ס (1 מגפ"ס = 1 ניוטון לממ"ר » 10 ק"ג לסמ"ר).

תקן ישראלי מספר 5 חלק 1, של בלוקי הבטון לסוגיהם קובע מספר מדרגות חוזק מינימליים נדרשים: 3, 4, 5, 7.5 ו-10 מגפ"ס. יצרן הבלוקים מצהיר את החוזק שבחר לבלוק הספציפי, מתוך דרגות החוזק הנ"ל וזה החוזק אליו הוא מחויב.

תקן ישראלי מספר 268 החדש לבלוק תאי מאושפר אוטוקלב (המכונה איטונג) קובע שהחוזק של הבלוקים לא יהיה קטן מהחוזק אליו הצהיר היצרן. בתקן זה אין דרישות לחוזק מינימאלי.

בלוקל-רביד מייצרת בלוקים במדרגות חוזק מינימלית שנייה ושלישית, 4.0 מגפ"ס ו- 5.0 מגפ"ס בהתאמה. אלה הם כאמור דרגות חוזק מינימליות נדרשות. בפועל החוזקים נעים בים 4.5 מגפ"ס לבין 8 מגפ"ס. לשם השוואה, בבלוקי האיטונג לקירות מסוג 045 החוזק נע בין 2.5 ל- 3.5 מגפ"ס.


חוזק בלוקים למתיחה

בתקני הבלוקים בישראל לא קימות דרישות לחוזק המתיחה. ניתן למצוא את הדרישות הנ"ל בתקנים הישראליים הדנים במערכות חיפויים על קירות בהם נדרש חוזק הדבקה מינימלי.

התקן לטיח דורש בדיקות חוזק ההידבקות של הטיח על גבי שלושה סוגי קירות שונים: בטון, בלוקי בטון ובלוקי איטונג. את חומרי החיפוי מדביקים לקירות ולאחר 28 יום מפעילים כוח מתיחה בניצב למישור הנבדק באמצעות מכשיר ייעודי עד להתנתקות. חוזק ההתנתקות הנדרש מהמערכות צריך להיות כדלקמן:

  • ממערכות טיח: בסביבה רגילה לפחות 0.3 מגפ"ס (= 3 ק"ג לסמ"ר)
  • בקרבה לים 0.4 מגפ"ס
  • להדבקת חיפויים קשיחים 0.5 מגפ"ס

התקן לקירות המחופים באבן טבעית בשיטת ההדבקה המשלבת קיבוע מכני דורש חוזק הדבקות של 0.7 מגפ"ס.

התקן לחיפוי חוץ בפסיפס או אריחי קרמיקה דורש חוזק הדבקות של  0.3-0.7 מגפ"ס וזאת בתלות בגודל האריחים.

במסגרת עבודת מחקר שבוצעה על-ידי המכון הלאומי לחקר הבנייה על אבני חיפוי המיושמות בהדבקה נבדק חוזק ההדבקה של טיח לסוגי בלוקים שונים. להלן התוצאות:


שינויי נפח ואורח הגורמים לסדיקה

שינויי נפח ומידות של בלוקים וקירות הבנויים מהם מתרחשים לכול אורך חייהם וזאת משינויי תכולת לחות, משינויי טמפרטורה ומקרבונציה. בזמן ההצטמקות או ההתרחבות נוצרים מאמצים פנימיים בבלוקים עצמם ובקירות הבנויים מהם. הגורם העיקרי לשינויי הנפח ולהצטמקות הוא השינוי בתכולת הרטיבות הפנימית במהלך ההתייבשות, תופעה זו מתגברת בימי יובש ו/או חום קיצוניים. הסדקים נוצרים במספר מקומות: במישקים שבין יחידות הבלוקים ודבק ההדבקה שלהם, בנקודת ההשקה בין הקיר לקירות הגובלים ובתוך הבלוקים עצמם. הצטמקות מיבוש צריכה להיות אחת התכונות העיקריות הנלקחות בחשבון בבנייה במדינות חמות עם תנאי יובש כמדינת ישראל.

לסדיקה השפעה שלילית מידית על התכונות התרמיות והאקסטטיות של הקיר, על תכונות חוזק הקיר עקב האפשרות לחדירת מזהמים כימיים מרחפים באוויר לליבת הקיר. מעקב אחרי התופעה מראה שבחלוף תנאי הסביבה האופפים הקיצוניים, חלק מהסדקים נעלמים מהעין וחלקם לא. הסיבה לכך היא התפשטות מחודשת בליבת הבלוקים. אבל, גם סדקים שנעלמו מהעין נשארים כסדקים ומתגלים מחדש בתנאי אקלים הרבה פחות קיצוניים לדוגמא, יום או מספר ימים של חמסין.

מניסיון מצטבר של עשרות שנים ניתן לומר שתופעת ההצטמקות ביבוש בבלוקי בלוקל-רביד לא מפתחת סדקים כלל. הסיבה לכך היא ההצטמקות הקטנה יחסית והחוזק הגבוה של בטון הבלוקים אל מול כוחות המתיחה המתפתחים בזמן ההתמצקות. החוזק הגבוה למתיחה מרסן את כוחות ההצטמקות ומונע את הנזקים. מעולם לא נתקבלה בבלוקל-רביד תלונה בנושא. להלן נתוני ההצטמקות של בלוקי בלוקל-רביד:

  • הבלוקים הרגילים כ- 0.2 מ"מ למטר ממצב רווי במים עד למצב יבש באוויר ועוד 0.2 עד למצב יבש לחלוטין.
  • הבלוקים מפומיס – כושר הצטמקות כולל של עד 0.6 מ"מ למטר. הצטמקות זו לא מייצרת סדקים בבלוקים ובקירות.

לעומתם לבלוק התאי מאושפר באוטוקלב הצטמקות גבוהה יותר. ממצב רווי ועד מצב יבש באוויר, כלומר עד 6% תכולת רטיבות טבעית ההצטמקות היא כ – 0.2-0.4 מ"מ למטר. אבל ממצב יבש באוויר למצב יבש כמעט לחלוטין, מצב בתנאי יובש קיצוניים, ההצטמקות הנוספת גבוהה בהרבה ומגיעה עד כדי 0.6 מ"מ למטר. מספרים אלה מוכרים ממחקרים מפורסמים בעולם. וכמובן שהצטמקות גבוהה זו בתנאי יובש קיצוניים מייצרת סדיקה.

תופעת סדיקה זו אובחנה לאחרונה בנובמבר 2016 בעשרות מבנים בישראל, כשהלחות היחסית באוויר באזורים רבים בארץ ירדה מתחת ל-10% למשך כשלושה ימים. באותה תקופה אובחנה תופעת סדיקה דומה גם בקירות הבנויים מבלוקי גבס. חשוב לציין כי לגבי קירות הבנויים מבלוקי בלוקל-רביד לא נתקבלה ולו תלונה אחת בנושא.