بتن نفوذ ناپذیر

طبیعت بتن به گونه ای است که رفتار آن با رفتار تک تک اجزاء تشکیل دهنده آن و نیز با حاصل جمع رفتار این اجزاء متفاوت است بنابراین، اگر بتن را چه به صورت فیزیکی و چه به صورت نظری به اجزاء جدا از هم تفکیک کنیم. مشخصات ماده مخدوش شده و از بین خواهد رفت لذا دنیای بتن نیز همانند دنیای انسان ها غیر خطی است و در محدوده این رفتار غیر خطی دارای ناپیوستگی و گسستگی هایی نیز هست و اگر چنانچه این دانش را محدود به برداشت خود ازیک معلول منفرد نماییم و استنباطمان فاقد هرگونه کل نگری باشد انگار که این معلول همه چیز است، خود را در یک محدوده کوچک قرار داده ایم.

با در نظر گرفتن این تفکر جدید کل نگرانه به بتن به عنوان یک سیستم زنده پویا هرگونه تغییر رفتار و ایجاد مشخصات جدید در بتن با استفاده از افزودنی های بتن دنیای جدید باید بصورت استفاده از افزودنی های بتن چند منظوره (Multi-Functional) که علاوه بر هدف رفتاری جدید در بتن، مقاومت و دوام آن را نیز در نظر دارد، باشد.

یکی از مواردی که در مورد سازه های بتونی بالاخص مواردی که در مجاورت دائم یا غیر دائم با آب و مواد شیمیایی است بسیار با اهمیت است عملکرد مسدود کنندگی در برابرتراوش، نفوذ فشار یا تهاجم آب حاوی مواد شیمیایی علاوه بر تحمل خوب باربری آن می باشد. در این راستا باید بتنی ساخته شود که اصطلاحاً آب بند یا ناتراوا (Watertight) گفته می شود.

از نظر محدود کردن آسیب دیدگی بتن، در حقیقت مناسبتر آن است که از اصطلاح بتن غیر قابل نفوذ استفاده گردد. زیرا امکان آب بندی بتن در مخلوط نامتجانسی همچون بتن به سختی میسر می باشد. بدین معنی که اگر حجم رطوبت نفوذ یافته در جسم بتن در سطح مجاور هوا تبخیر شود و در زمان تجزیه و تحلیل رطوبت هیچ صدمه ای ایجاد نشود در این صورت طبق استاندارد کاربردی ساختمان (ASTM) به چنین بتنی بتن آب بند ( آب کیپ یا ناتراوا) گفته می شود یا به عبارت دیگر زمانی بتن آب کیپ است که تهویه مناسب و دمای کافی برای ادامه تبخیر آب نفوذ یافته در سطح بیرونی در سازه های مخزنی بتنی و سطح دور از آب در سازه های آبی وجود داشته باشد و قطرات تعریق بر روی سطح دور از آب در محل موجود نباشد. تعریف فوق در عمل نیز کاربرد دارد و در جدول زیر مندرج است :

تعریف خصوصیات رطوبتی درجه آب بندی

– سطح پرداختی کاملاً آب کیپ بوده و اثری از رطوبت برروی سطح خارجی مشهود نیست کاملاً خشک می باشد.

– سطح پرداختی به اندازه کافی آب کیپ است بطوریکه فقط در اثر اندکی رطوبت لکه های تغییر رنگ داده در نقاط مختلف سطح خارجی مشاهده می شود عمدتاً خشک می باشد.

– بوسیله کف دست رطوبت در نقاط مختلف روی سطح بتن احساس می شود و با قرار گرفتن کاغذ یا روزنامه تغییر شکل و رنگ روی می دهد اما قطره آبی روی سطح بتن مشاهده نمی شود. خلل وفرج بتن مرطوب می باشند.

آب بندی سازه های بتنی را می توان به دو صورت زیر انجام داد:

آب بندی اولیه ؛ در حین ساخت و بتن ریزی

این روش با استفاده از مواد افزودنی بتن مناسب و اصلاح طرح اختلاط بتن مصرفی و قرار دادن واتر استاپ در درز های اجرایی یا انبساطی و رعایت نکات مهم اجرایی انجام می گردد. لازم به ذکر است که آب بندی در این مرحله اقتصادی ترین و بهترین روش محسوب می شود.

مواد افزودنی بتن مناسب برای این سیستم دارای خواص زیر هستند:

1. با داشتن خاصیت روان کنندگی بتن سبب کاهش نسبت آب به سیمان و افزایش سهولت متراکم سازی بتن شده که این مورد خود باعث کاهش قطر لوله های مویینه، افزایش وزن مخصوص و تراکم بتن و در نتیجه سبب کاهش نفوذ پذیری بتن می شود.

2. با لغزنده نمودن سطوح داخلی لوله های مویینه درون بتن سخت شده، بواسطه از میان بردن نفوذ آب از طریق خاصیت اسمزی نفوذ پذیری بتن را کاهش می دهد.

3. با ایجاد حباب های ریز هوا و در نتیجه قطع لوله های مویینه موجب کاهش نفوذ پذیری بتن می گردد.

4. از نفوذ سولفاتها و املاح خورنده در بتن جلوگیری کرده و یون کلر فعال موجود در آن را غیر فعال نماید.

5. بدلیل عملکرد چند کاره (Multi Functional) بر مقاومت فشاری و دوام بتن می افزاید.

6. بهبود خواص پمپ پذیری بدلیل خاصیت روان کنندگی بتن آن از دیگر خواص استفاده از این نوع افزودنی های بتن می باشد.

نتیجه آنکه برای آب بندی یک سازه بتنی در حین ساخت دو کار اساسی را بایستی انجام داد.

آب بند نمودن ساختار جسم بتن

آب بند نمودن درزه ها (اجرایی و انبساطی) در سازه بتنی

آب بند نمودن ساختار جسم بتن

اصلاح ساختار بتن جهت آب بندی شامل تراکم، توسعه دوام و ایجاد مقداری حباب هوا می باشد که با رعایت نکات زیر حاصل می گردد :

1. اصلاح منحنی دانه بندی و کنترل میزان ذرات ریز دانه به این معنی که میزان سیمان، مواد افزودنی بتن پودری (میکروسیلیکا) و نرم دانه مصالح سنگی (عبوری از الک 100#) جمعاً در هر متر مکعب حداقل 400 کیلوگرم باشد

2. کاهش نسبت آب به سیمان

3. افزایش نرخ هیدراتاسیون

4. دقت در مراحل اجرا (جلوگیری از ایجاد درز های اجرایی و کرموشدگی بتن)

امروزه تمایل به ساخت سازه های بتنی غیر قابل نفوذ با ضخامت پایین با رعایت نمودن شرایط فوق زیاد می باشد که حداقل ضخامت بتن 15 سانتی متر بوده با شرط محدود نمودن عرض ترک ها.

قوام یا کار پذیری را نیز می توان با اضافه نمودن مواد افزودنی شیمیایی بتن و پودر سیلیکا فیوم اصلاح نمود. کیفیت بتن آب کیپ را می بایست در زمان اختلاط مناسب مورد بررسی قرار داد.لایه نهایی بتن به منظور آب کیپ بودن بسیار حائز اهمیت است که بطور کامل هیدراته شده و متخلخل باقی نماند و تحت شرایط نرمال عمل آوری شود از طرف دیگر به دلیل قطع شدن لوله های مویینه توسط حباب های هوا امکان عبور و انتقال رطوبت و آب بسیار کم می شود و بتن آب کیپ (آب بند) یا ناتروا بوجود می آید.

در این مرحله افزودنی های آب بند کننده می بایست دارای خواص کلی ذیل باشد:

الف- دارای خاصیت کاهش دهندگی نفوذ پذیری آب (Permeability Reducer)

ب- خاصیت دفع کنندگی آب یا آب گریز / دور کننده آب (Water Repellent)

آب بند نمودن درزه های اجرایی و انبساطی در سازه بتنی:

سازه آب بند می بایست دارای شرایط زیر باشد:

1. درز های اجرائی تا آنجائیکه ممکن است موجود نباشد و چنانچه وجودشان اجتناب ناپذیر باشد می بایست برای آببندی درز از واتر استاپ نوع تخت استفاده نمود.

2. برای آببندی درز های اجرایی محل اتصال کف به دیواره از واتر استاپ نوع تخت در داخل پاشنه استفاده شده و توسط گیره کار گذارده شود.

3. برای آببندی درز های انبساطی از واتر استاپ نوع حفره دار که قابلیت انعطاف پذیری تقریبا بالایی را دارا باشد استفاده نمود.

4. آب بندی ثانویه (پس از بتن ریزی)

اساس این روش اجرای لایه آب بندی غشائی با ملات خاص پایه سیمانی، اصلاح شده با مواد پلیمری می باشد. در این روش ملات حاوی امولسیون پلیمری در چند لایه با ضخامت نهائی 3 تا 5 سانتیمتر با رعایت نکات فنی بر روی دیوار ها اجرا می شود. این ملات دارای طرح اختلاط مخصوصی بوده و تشکیل فیلم پلیمری درون آن و واکنش های پوزولانی ناشی از میکروسیلیکای موجود در این مواد باعث ایجاد یک پرده انعطاف پذیر و مقاوم آب بند بر روی سطح بتن می گردد.

برای آب بندی کف نیز از نوعی بتن آب بند با اسلامپ پائین به ضخامت حداقل 15 سانتیمتر استفاده می شود.

در این روش با اتخاذ تدابیری خاص محل اتصال کف به دیوار، کنج دیوار ها و همچنین محل درز های اجرائی که معمولاً یکی از حساس ترین نقاط از لحاظ آب بندی می باشند کاملاً آببند گشته و همچنین لایه کف و دیواره نیز به یکدیگر متصل می گردند.

یکی از پیش نیاز های اساسی این سیستم آماده سازی زیرکار می باشد که با مضرس کردن کلیه سطوح صاف و صیقلی آغاز می گردد. سپس باید کلیه ترک ها و درز های اجرائی از قبیل محل های قطع بتن ریزی بصورت جناقی (V) تا رسیدن به یک بتن سالم و بی نقص (Virgin Concrete) حداقل با عمق و عرض 5 سانتیمتر شکافته شود.

لازم است که تمام قسمت های کرمو شده نیز تا رسیدن به سطح بتنی متراکم و یکنواخت تخلیه گردد.

پیش از اجرای لایه آب بندی ضمن شستشوی کامل سطوح از گرد و غبار موجود، تمام قطعات سست و لق از سطح بتن باید جدا گردند. همچنین در این روش برای چسبندگی بهتر لایه آب بند به سطح زیر کار استفاده از چسب رابط پلیمری الزامی می باشد. اجرای لایه های نازک و متراکم ملات پلیمری آببند لحظاتی پس از زدن چسب رابط به سطح دیواره آغاز گشته و تا لایه نهائی که باید کاملاً لیسه گردد ادامه پیدا می کند.

در این روش درخاتمه عملیات با کمک چسب اپوکسی اطراف لوله های ورودی و خروجی و کلیه قطعات فلزی الحاقی درون مخزن نیز آب بند می گردد.