عوامل آسیب دیدن بتن و نقص در ساخت و ساز

یکی دیگر از عوامل معمول و متداول آسیب دیدگی بتن، نقایص و اشتباهاتی است که در هنگام بتن‌ریزی رخ می‌دهد و باعث ایجاد بتن لانه زنبوری، تخلخل، تغییر شکل و اشتباهات ابعادی می‌شود.

بتن لانه زنبوری و تخلخل بتن، به دلیل ایجاد فضاهای خالی به خاطر عمل نکردن مناسب چسب (سیمان) یا پر نشدن فضا به صورت کامل توسط بتن رخ می‌دهد. این نقص و آسیب دیدگی‌ها، اگر کوچک باشند و بیش از 72 ساعت ازبتن‌ریزی نگذشته باشد، به وسیله‌ی ملات سیمان پرتلند قابل ترمیم هستند. اگر زمان بیش از این بگذرد یا آسیب بیشتر و بزرگ‌تر از حد ترمیم با ملات باشد، بتن آسیب دیده باید به صورت کامل برداشته و با مواد ترمیمی مناسب جایگزین شود.

این شکل بتنی را که اصطلاحاً لانه زنبوری نامیده می‌شود را نشان می‌دهد که به دلیل نقص و اشتباه در هنگام ساخت به این شکل در آمده است. این بتن دوام کافی و عمر مناسب نخواهد داشت و باید ترمیم شود.

آسیب دیدگی بتن به دلیل نقص و اشتباه در ساخت و ساز اولیه که باعث به وجود آمدن تخلخل و بتن لانه زنبوری شده است.

برخی آسیب دیدگی‌های کوچک به وسیله‌ی سابیدن سطح نیز قابل ترمیم هستند (در این مورد، در آینده مطالب مفصل‌تری خواهیم گفت). البته احتمال این که مالک با آن کنار بیاید و به همان شکل آن را بپذیرد، نیز وجود دارد؛ زیرا در بلندمدت تاثیر آن‌چنانی بر روی عملکرد بتن نخواهند گذاشت. در غیر این صورت، پیمان‌کار موظف است که بتن آسیب دیده را پاکسازی کند و آن قسمت از سازه را بازسازی کند.

اشتباهات ابعادی نیز می‌تواند در ساخت و ساز و هنگام بتن‌ریزی رخ بدهد. در این جور موارد، بهتر است که با نتیجه‌ی آن کنار بیاید و آن نقص را بپذیرید. در غیر این صورت، بتن باید به صورت کامل برداشته و جایگزین شود.

همچنین اشتباه در عمل‌آوری بتن شامل اضافه کردن آب، سیما یا مواد اضافی دیگر، می‌تواند منجر به آسیب دیدگیسطح بتن بتن شود. این اشتباهات باعث ایجاد تخلخل و پایین آمدن دوام می‌شود.

اشتباه در بتن‌ریزی اولیه، باعث آسیب دیدگی بتن شده است.

اشتباه در عمل آوری بتن، می تواند منجر به آسیب دیدگی سطح بتن شود.

عمل‌آوری ضعیف، می‌تواند منجر به تضعیف سطح بتن و تخریب آن در همان روزهای اولیه‌ی استفاده از آن بشود. برای ترمیم این نوع بتن آسیب دیده، صرفاً کافی است تا بتن آسیب دیده با مواد ترمیمی یا بتن جایگزین شود. اگر آسیب دیدگی زود تشخیص داده شود، با استفاده از برخی مواد که گیرش بتن را بالا می‌برند، می‌توان عمر آن را افزایش داد. البته این مواد در مورد بتن هایی با کیفیت کم معمولاً جواب نمی‌دهند و افزایش عمر نا چیز خواهد بود.

در نهایت باید گفت که آسیب دیدگی سطح بتن، همواره به خاطر عمل‌آوری نا مناسب و ضعیف نیست. بلکه سطح بتنمی‌تواند به دلیل بیرون زدن سنگدانه‌ها، پوسته پوسته شدن به وسیله نمک یا انجماد و ذوب شدن آب در آن نیز دچار آسیب دیدگی شود.

پیرامون بتن آب بند

بتن آب بند بدون هرگونه ترک خوردگی می باشد. برای ساخت بتن آب بند باید به چند نکته توجه کرد بطور مثال در بتن آب بند باید در طرح اختلاط دقت کرد میزان آب به سیمان و یا استفاده مواد افزودنی بتن نا مناسب و دیر مواردی همچون عمل آورنده بتن میزان سیمان و دانه های نا مناسب در ساخت بتن آب بند موثر می باشد. مطالبی که در مورد بتون آب بند بسیار مورد توجه قرار گرفته است و در ساخت بتن آب بند پرداخته شده طرح اختلاط بتن آب بند است، اما نکته دیگری که در ساخت بتن آب بند بسیار مهم می باشد نسبت اختلاط بتن است که می توان مقدار خلل و فرج های ایجاد شده در بتن آب بند را نسبت به موارد مورد نیاز افزایش یا کاهش داد که باعث کمتر مصرف شدن سیمان شود.

خلل و فرج موجود در در بتن آب بند مهم ترین عامل تضعیف آب بند بودن بتن می باشد و باید با کافی این مشکل را حل کرد. در ساخت بتن یا بتن آب بند در ایران چون مقدار سنگدانه های نرم در خاکهای معمولی موجود کم است، این کمبود را با ترمیم کننده جبران می کنند برای ساخت بتن آب بند باید توجه داشت ضعیف ترین و پر خلل و فرج ترین نقطه در بتن، نقطی می باشد ویبره کردن آن نقاط سخت می باشد مثل زیر آرماتور و سنگدانه های درشت. که در این نقاط خلل و فرج از بین نرفته و محبوس می شوند. می توان خود خمیر سیمان را در ساخت بتن آب بند متراکم کرد تا خلل و فرج در بتن از بین برود. این روش خلل و فرجی که در ژل بتن را از بین میبرد. استفاده از ژل میکروسیلیس، موجب ایجاد سیلیکات کلسیم محلول در آب می شود و نفوذ پذیری بتن آب بند را با کم کردن نقاط خالی بصورت بسیار مناسب کم میکند. چون دانه های موجود بسیار کوچک هستند و نقاط خالی را به خوبی پر میکنند و هرچه این خلل و فرج کم تر باشد بتن آب بند بهتری داریم. ژل میکروسیلیس مخصوص بتن آب بند به مقدار زیادی سیلیس دارد. نام دیکر آن ژل سیلیکا فیوم است. دانه های ژل میکروسیلیس بسیار ریز تر از دانه های سیمان است و با استفاده از ژل میکروسیلیس در بتن آب بند فاصله بین دانه های سیمان باهم و سیمان با سنگدانه ها را پر کرده و یک بتن یک دست تولید می شود. استفاده از پودر میکرو سیلیس در بتن آب بند به دلیل ریزی زرات و نرمی بیش از حد آن برایی استفاده کنندگان خطر ناک است. برای حل این مشکل ژل میکروسیلیس به بازار عرضه شده است.

برای ساخت بتن آب بند با کیفیت نانو سیلیس مطرح شد. ژل میکروسیلیس ساخته شده با نانو سیلیس همان فرمول ژل میکرو سیلیس را دارد در حالی که بسیار نرم تر و ریز تر از ژل میکروسیلیس است و واکنش قوی تری با آب دارد پس بتن آب بند بهتری بدست می آوریم. راه دیگر برای ساخت بتن آب بند استفاده از مواد حباب ساز و فیلر است. با افزودن مواد افزودنی حباب ساز به بتن آب بند قطر لوله های موئینه بتن کم می شود، دیواره داخلی آن ها لیز شوده و حالت دمپر ایجاد می شود. ضربات استاتیکی را جذب به خود جذب می کنند. در ساخت بتن بخصوص بتن آب بند هرچه نفوذپذیزی افزایش یابد بتن آب بند مقاومت و استحکام بیشتری می یابد اما الزاما بتن با استحکام بالا یک بتن آب بند و یا نفوذ ناپریز نیست. بتن ها از جنبه آب بند بودن طبقه بندی و رتبه بندی شده اند.

بتن آب بند رتبه یک کمترین نوع آب بندی بتن است که در این نوع بتن آب بند در سطح بتن می توان لکه های آب را دید، مانند قطره های آب که روی بتن به جای مانده باشد. برای تست این درجه آب بندی یک روزنامه خشک را به سطح بتن می چسباینم. اگر روزنامه خشکی و سفتی خود را از دست داد و خیس شد یعنی جسم بتن در آب غوطه ور است. برای از بین بردن این حالت دو گزینه وجود دارد. گزینه منفی این است که آب را از سطح بتن خشک کنیم و گزینه مثبت این است که از داخل بتن یک غشاءجای گذاری کنیم. در این حالت آب روی لایه آب بند فشار می آورد و جلوی ورود آب را می گیرد. عمل پلاستر کاری یعنی از مواد پلیمری یا اپوکسی بتن برای بتن روکش می گذاریم و آن را آب بند می کنیم.

جهت آب بند ساختن سازه های بتنی در درزهای اجرایی بتن آب بند واتر استاپ می گذاریم. 2 نوع واتر استاپ در سازه های بتنی استفاده می شود. واتر استاپ های تخت و واتر استاپ های انبساطی. قرار می دهیم

این روزها تمایل به ساخت بتن آب بند در سازه های بتنی غیر قابل نفوذ با ضخامت کم با رعایت نمودن ذکر شده زیاد می باشد که حداقل ضخامت بتن 15 سانتی متر بوده با شرط محدود نمودن عرض ترک ها. برای اطلاعات بیشتر و مشاوره برای ساخت و تو لید بتن آب بند و یا مواد افزودنی مورد نیاز برای بتن آب بند با کارشناسان کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران تماس حاصل فرمایید.

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

بتن آرمه و تاریخچه آن

• مصالح ساختمانی گوناگونی از دیرباز توسط انسان مورد استفاده قرار گرفته است. در این میان شاید بتوان از چوب، سنگ، فولاد و بتن به عنوان پرمصرف ترین مصالح ساختمانی نام برد. بتون که در حقیقت یک نوع سنگ ساخته دست بشر است، از مقاومت فشاری قابل قبول و مقاومت کششی بسیار پایین (در حدود 10% مقاومت فشاری) برخوردار است. از طرفی در بسیاری از قطعات سازه ای، کشش مستقیم ویا کشش ناشی از خمش ایجاد می شود. به همین جهت برای جبران ضعف مقاومت کششی بتن، ایده ی بتن مسلح ابداع شده است. در این روش، در هر قسمت که قطعه ی سازه ای تحت کشش (کشش مستقیم یا کشش ناشی از خمش) قرار گیرد، از فولاد به عنوان یک ماده ی مقاوم در مقابل کشش ایجاد شده، استفاده میگردد.

• اگرچه ایده ی اولیه در ابداع بتن مسلح، اگذاری نقش مقاومت در مقابل تنش های کششی به فولاد بوده است؛ با این وجود فولاد می تواند به عنوان یک عنصر کمکی در تحمل فشار نیز در کنار بتن قرار گیرد. به همین دلیل میلگردهای مسلح کننده در قطعات فشاری نظیر ستون ها و یا حتی در ناحیه فشاری تیرها به عنوان فولاد فشاری نیز به کار رود.

• توجه شود که در یک مقطع بتن آرمه، ممکن است ترک های کششی در ناحیه کششی بتن و در جهت متعامد نسبت به جهت تنش های کششی ایجاد شوند. این ترک ها ممکن است از میلگردهای کششی نیز عبور کرده و تا نزدیکی های تار خنثی بالا روند. با این وجود، معمولا عرض این ترک ها بسیار محدود بوده (کوچکتر از 3/0 میلی متر) و در عملکرد قطعه بتن مسلح دخالت نمی کنند.

• سازگاری بتن و فولاد

• بتن و فولاد سازگاری قابل توجهی برای تشکیل یک جسم مرکب دارند که در این میان می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• الف- ضریب انبساط حرارتی بتن و فولاد بسیار به هم نزدیک است؛ به همین دلیل تحت تاثیر تغییرات دمای متداول، تنش های قابل توجهی بین آنها ایجاد نمی شود.

• ب- بتن و فولاد چسبندگی بسیار خوبی با یکدیگر داشته و بین آن دو معمولا لغزش اتفاق نمی افتد؛ بنابراین می توانند عملکرد مرکبی با یکدیگر داشته باشند و همانند یک جسم واحد عمل کنند. چسبندگی بسار خوب بین بتن و فولاد، ناشی از چسبندگی شیمیایی بین دو ماده، و نیز ناصافی های سطحی و برآمدگی های آج میلگرد می باشد.

• ج-فولاد ماده ای است که به راحتی در معرض خوردگی شیمیایی قرار می گیرد؛ در حالی که بتن معمولا نفوذ ناپذیری قابل قبولی دارد و می تواند فولاد مسلح کننده را در مقابل خوردگی محافظت نماید.

• د- مقاومت فولاد در مقابل دمای آتش بسیار پایین است؛ در حالی که پوشش بتن که روی میلگرد ها قرار گرفته است، مقاومت بسیار خوبی در مقابل

• اتش سوزی ایجاد می کند.

• پیشینه تاریخی بتن آرمه

• اگر چه گفته می شود سیمان از دیرباز توسط ایرانیان و رومانیان به عنوان یک ماده ساختمانی به کار گرفته می شده است، اما سابقا ثبت سیمان پرتلند به جوزف آسپیدین انگلیسی در سال 1824 بر می گردد. از آن پس بتن غیر مسلح برای سالها به عنوان یک مصالح ساختمانی خوب، تولید شد.

• سابقه استفاده از بتن مسلح به سال 1850 بر می گردد که جوزف لامبوت فرانسوی یک قایق بتنی را که با شبکه ای از سیم های موازی مسلح شده بود، تولید کرد. با این حال اختراع بتن آرمه معمولا به جوزف مونیر فرانسوی نسبت داده می شود. وی در سال 1867، ابداع ساخت حوضچه ها و مخازن بتنی مسلح به شبکه ای از سیم آهنی را برای خود ثبت نمود. از آن به بعد مونیر تا سال 1881،موارد متعددی از کاربرد بتن مسلح را از جمله در ساخت لوله ها و تانک ها، صفحات و دال های مسطح، پل های عابر پیاده، قوس ها، ساختمان ها و اجزاء رابط خطوط آهن به نام خود به ثبت رساند. با این وجود گفته می شود که وی دانش مربوط به رفتار بتن آرمه و یا روش مناسب جهت محاسبات طراحی را نداشته است.

• در آمریکا ویلیام وارد نخستین ساختمان بتن آرمه را در سال 1875 در نیویورک بنا نمود. همچنین تادیوس هیات که در ابتدا یک وکیل بود، در دهه 1850 تجربیاتی را در مورد تیر بتن آرمه انجام داد. وی میله های آهنی را در ناحیه کششی تیر قرار داد و در نزدیکی تکیه گاه آن را به طرف بالا خم کرده و در ناحیه فشاری محار نمود. او همچنین میله های قائمی را در نزدیکی تکیه گاه ها برای تحمل برش به کار برد. هیات در سال 1877 یک کتاب 28 صفحه ای در ارتباط با موضوع تحقیقات خود منتشر کرد.

• همچنین رانسام در دهه 1870 در شهر سانفرانسیسکو مواردی از استفاده از بتن آرمه تجربه نمود. وی در سال 1884، استفاده از میله های آجدار را با پیچاندن میله هایی با سطح مقطع مربعی و به منظور فراهم نمودن چسبندگی بهتر بین فولاد و بتن، به نام خود ثبت کرد. همچنین وی در سال 1890، ساختمان یک موزه دو طبقه به طول 95 متر را به صورت بتن آرمه بنا نمود. این ساختمان در زلزله سال 1906 سانفرانسیسکو و نیز در آتش سوزی متعاقب این زلزله، آسیب جزئی دید که این عملکرد و نیز عملکرد مناسب سایر ساختمان های بتن آرمه در آن زلزله و آتش سوزی متعاقب، منجر به اقبال عمومی به این سیستم جدید ساختمان سازی گردید.

• در سال 1903، تشکیل یک کمیته مشترک از نمایندگان سازمان های علاقه مند در زمینه بتن آرمه در آمریکا، نقطه شروعی برای همگانی کردن دانش طراحی بتن آرمهبود. از آن به بعد در دهه اول قرن بیستم، آزماشات متعددی توسط دانشمندان در آمریکا و اروپا جهت تعیین مقاومت فشاری بتن، و مدول الاستیسیته بتن انجام گرفت. از سال 1916 تا 1935، بیشتر تحقیقات بر ستون های بتن آرمه با بار خارج از محور، شالوده بتن آرمه و نیز مقاومت نهایی تیرها بیشتر مورد توجه محققین قرار گرفت.

• از آن به بعد و تاکنون تحقیقات بسیار زیادی در زمینه رفتار قطعات و سازه های بتن آرمه انجام گرفته است. هزاران رساله کارشناسی ارشد و دکترا در این زمینه در دهه های اخیر به رشته تحریر در آمده است. با این وجود به اعتقاد نگارنده، هنوز ناشناخته های فراوانی در زمینه رفتار اجزاء بتن آرمه وجود دارد. از همین رو در حال حاضر نیز بسیاری از تحقیقات زنده ی دانشگاه های معتبر و مراکز تحقیقاتی دنیا در زمینه اجزاء و قطعات بتن آرمه معطوف می کردد.

• مزایا و معایب بتن آرمه

• مصالح مختلفی مثل فولاد، چوب، مصالح بنایی و بتن ممکن است به عنوان گزینه هایی برای ساخت یک بنا مطرح باشند. این گزینه ها برای بسیاری از سازه های متداول وجود دارند؛ اگر چه در ساخت اسکلت سازه های بلند، ممکن است به فولاد و بتن محدود گردند. با این وجود امروزه بتن آرمه به عنوان یک گزینه قابل اعتماد برای ساخت بسیاری از سازه های کوچک و بزرگ محسوب می گردد؛ به طوری که شاید بتوان از آن به عنوان مهم ترین ماده ساختمانی موجود با کاربردی فراگیر در تمام دنیا نام برد.

• امروزه بسیاری از ساختمان های کوچک و بزرگ، پل ها، سد ها، تونل ها، کانال ها، مخازن و تانک ها، دیوارهای حائل، لوله ها و روسازی ها از بتن آرمه ساخته می شود. موفقیت قابل توجه بتن آرمه نسبت به سایر مصالح ساختمانی و به خصوص فولاد در کاربرد فراگیر آن را می توان مرهون موارد زیر دانست:

1-بتن مقاومت فشاری قابل قبولی در مقایسه با بسیاری از مصالح ساختمانی دیگر دارد.

2-تمامی اجزاء تشکیل دهنده بتن(به جز سیمان) به عنوان مصالح محلیو ارزان قیمت محسوب می شوند. تقریبا در همه جا می توان آب، ماسه و شن را از فواصل نزدیک به محل بتن ریزی حمل نمود که این مساله منجر به سهولت و رغبت بیشتر به بتن، و ارزانتر تمام شدن آن خواهد شد.

3-بتن را می توان به سهولت به هر شکل دلخواه در آورد. با ساختن قالب مناسب، تقریبا هر گونه مقطع سازه ای و شکل معماری را می توان از بتن آرمه تولید نمود. در مقابل، مقاطع فولادی در ابعاد مشخص و در کارخانه تولید می شوند و تولید مقطع خاص از مصالح فولادی گاه مشکل و یا غیر ممکن خواهد بود.

4-بتن مقاومت بسیار خوبی در مقابل آتش دارد.یک ساختمان بتن آرمه می تواند ساعت ها در مقابل آتش سوزی های مهیب مقاومت کند، بدون آنکه فرو ریزد. این مساله فرصت کافی برای مهار آتش و نیز تخلیه ساختمان از نفرات و اموال را فراهم میکند. در مقابل یک ساختمان فولادی در برابر آتش سوزی کاملا ضعیف خواهد بود. فروریزی برج های دوقلوی نیویورک که در واقعه 11 سپتامبر سال 2001 مورد حمله قرار گرفتند، به دلیل اسکلت فولادی آنها بود. چنانچه این برج ها از مصالح بتن آرمهساخته شده بودند، جان هزاران انسان و نیز میلیون ها دلار ثروت موجود در آنها حفظ می شد.

5-بتن همچنین مقاومت خوبی در مقابل رطوبت و آب دارد. اگر آب در تماس با بتن، حاوی بعضی از یون ها از قبیل یون سولفات و یا یون کلرور نباشد، برای بتن و حتی میلگرد های موجود در بتن، مشکلی ایجاد نمی کند ولی در غیر این صورت باعث تخریب می گردد که نیاز به ترمیم و همچنین مقاوم سازی دارد.

6-اجزاء بتن آرمه از صلبیت بالایی برخوردار هستند. به همین دلیل معمولا ساکنان یک ساختمان بتن آرمه در هنگام وزش شدید باد و یا تحرک زیاد همسایگان، لرزه ای را احساس نمی کنند و آرامش آنها حفظ می شود.

7-اجزاء بتنی در مقایسه با سازه فولادی به صورت ذاتی به محافظت و نگهداری کمتری نیاز دارند. به خصوص اگر بتن ریزی به صورت متراکم انجام گرفته باشد و در قسمت های در تماس با هوا از بتن هوادار استفاده شده باشد، پس از شروع بهره برداری از سازه ی بتن آرمه تقریبا نیاز به مراقبت جدی ندارد.

8-بتن در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی، عمر بهره دهی بسیار طولانی دارد اما به شرایطی که در محیطی مطلوب جهت انجام عملیات بتن ریزی باشد قرار گیرد که در صورت نیازها از مواد آب بندی و افزودنی های بتن در صورت نیاز از ترمیم کننده های بتن مورد مصرف قرار گیرد باید در نظر داشت که تحت شرایط مشخص، یک سازه بتن آرمه می تواند برای همیشه بدون کاهش در ظرفیت باربری مورد استفاده قرار گیرد.این مساله مبتنی بر این واقعیت است که بتن در طول زمان نه تنها کاهش مقاومت ندارد، بلکه با گذشت طولانی زمان با تحکیم بیشتر سیمان، افزایش مقاومت نیز داشت. با این وجود، تاثیر عوامل مخرب محیطی و یون های مهاجم ممکن است دوام بتن را در طول زمان به مخاطره بیندازد.

9-بتن در بعضی از اجزاء سازه ای نظیر پی ها، دیواره های زیر زمین و شمع ها، به عنوان تنها گزینه اقتصادی محسوب می شود.

10-اجرای بتن و سازه ی بتن آرمه در مقایسه با سایر مصالح نظیر فولاد و یا حتی چوب، نیاز به نیروهای اجرایی و کارگران با مهارت بالا ندارد.

نویسنده : کلینیک بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

ضد آب کردن بتن با فناوری کریستالی ( آببندی)

مواد شیمیایی کریستالی بتن مقاومت بتن را بهبود بخشیده , هزینه های نگهداری را پایین آورده و دوره استفاده از بنا ر ا افزایش می دهند.

از پی , کف طبقات و پانل های پیش ساخته بتونی خارجی تا بناهای آبی و زیربناهای شهری , بتن یکی از عمومی ترین مصالح مورد استفاده در ساخت و ساز می باشد. هرچند از ترکیب دانه های سنگی , سیمان و آب ناشی می شود, ولی اغلب مستعد خرابی با نفوذ آب و ترکیبات شیمیایی می باشد.

این تاثیرات مخرب را می توان با استفاده از فناوری ضد آب کردن کریستالی دور کرده و پایایی و دوامساختار بتنی را بهبود بخشیده و با این وسیله هزینه های نگهداری دردراز مدت را کاهش داد. این مقاله چگونگی اجرای یک سطح عالی را با مخلوط های بتن , مواد و ترکیبات سبک توضیح داده و چگونگی اقتصادی بودن این روش را به طراحان حرفه ای نشان میدهد.

طبیعت بتن

ماده اصلی پرکننده در یک ترکیب بتنی دانه های سنگی می باشد که ماده چسباننده حاصل از ترکیب آب و سیمان , آنها را به یکدیگر میدوزد.زمانی که اجزاء سیمان هیدراته می شود ویا با آب ترکیب میگردد , آنها تشکیل سیلیکات کلسیم هیدراته را می دهند که این ترکیب همانند یک توده صلب سخت می گردد.

بتن یک ترکیب آبی است . برای ساخت این ترکیب کارا و پیوسته و یکپارچه از آبی بیشتر از مقدار لازم برای هیدراتاسیون سیمان استفاده میگردد. این آب اضافی که برای روانی بتن استفاده می شود از منافذ و شیارهای نازک بتن بیرون می آید. با وجود اینکه بتن ظاهرا یک جسم صلب و سخت شده است , ولی یک جسم متخلخل و نفوذپذیر می باشد.تقلیل دهنده های آب و فوق روان کننده ها به منظور کاهش مقدار آب در مخلوط بتن و افزایش کارایی آن بکار میروند , با این وجود منافذ , سوراخها و مسیر های نفوذی در بتن سالم , باقی می مانند و می توانند آب و مواد شیمیایی مهاجم را به عناصر سازه ای انتقال داده و باعث پوسیدن فولاد مسلح کننده و تخریب بتن گردند. که با این وجود بی نقصی سازه به خطر خواهد افتاد.

خاصیت نفوذپذیری و تخلخل بتن

بتن بهترین نمونه برای توصیف یک ماده نفوذ پذیر و متخلخل است.تخلخل مقدار منافذ و سوراخهای داخل بتن می باشد که با درصدی از مجموع حجم ماده نشان داده می شود. نفوذپذیری نیز بیانی از چگونگی ارتباط میان منافذ می باشد. این خاصیت ها به کمک یکدیگر اجازه تشکیل مسیری برای انتقال آب به درون ماده را همراه با ایجاد شکافی که هنگام انقباض بوجود می آید , میدهد.

نفوذپذیری مدت زمان انتشار از منافذ , توانایی عبور آب در فشار بین منافذ ماده می باشد.نفوذپذیری با یک مقدار مشخص مثل ضریب نفوذپذیری توضیح داده می شود و عموما به ضریب "دارسی" باز می گردد. نفوذپذیری آب در یک ترکیب بتنی شاخص خوبی برای سنجش کیفیت کارایی بتن است . ضریب "دارسی" کم نشان دهنده غیر قابل نفوذ بودن و کیفیتی بالا برای مصالح می باشد.با اینکه یک بتن با نفوذپذیری کم نسبتا مقاوم می باشد , اما ممکن است هنوز نیاز به ضدآب کردن برای جلوگیری از نشت میان شکاف ها وجود داشته باشــــد.

با وجود دانسیته (تراکم) معلوم آن , بتن یک ماده نفوذ پذیر و متخلخل است که می تواند با جذب آب و برخورد با مواد شیمیایی متجاوز نظیر دی اکسید کربن , مونواکسید کربن , کلراید ها و سولفات ها و دیگر ترکیبات آنها به سرعت تباه شود. اما راه دیگری نیز وجود دارد که هر آبی می تواند به عمق بتن نفوذ پیدا کند .

جریان بخــار و رطوبت ناشی از آن

آب همچنان در قالب بخار همانند رطوبت نسبی انتقال می یابد . رطوبت نسبی همان آب موجود در هوا به صورت یک گاز محلول می باشد. زمانیکه دمای بخار آب بالا می رود , آب زیاد آن فشار بخاری ایجاد میکند . آب به صورت بخار نیز به میان بتن انتقال می یابد . مسیر جریان از فشار بخار زیاد , عموما منابع , به فشار بخار کم با یک فرایند انتشار می باشد . مسیر انتشار بسیار متکی بر شرایط محیطی است.

جریان انتشار بخار , زمانیکه اجرای ضد آب کردن در مکان هایی که فشار بخار آب موجود به صورت غیر یکنواخت می باشد , بحرانی است . چند نمونه از این موارد شامل :

- استفاده از پوسته ایی که در مقابل بخار بسیار کم نفوذپذیر است , مانند یک پوشش حرکتی روی یک بتن مرطوب [ ولو اینکه پوشش رویی خشک باشد ] در یک روز گرم , در اثر فشار بخار ، فشار موجود افزایش یافته و باعث طبله شدن یا تاول زدن بتن می شود.

- بکار بردن یک اندود یا بتونه برای دیوارهای خارجی یک بنا ممکن است در صورت بقدر کافی نفوذ پذیر نبودن بتونه در مقابل بخار , رطوبت را به داخل دیوارها انتقال دهد.

- استفاده از کف با قابلیت نفوذ پذیری کم در مقابل بخار روی یک دال شیبدار در محلهای زیر سطحی در برخورد با رطوبت بالا ممکن است باعث تورق (لایه لایه شدن ) کف گردد.

عموما یک بتونه یا پوشش کم نفوذ در برابر بخار نباید روی سطح داخلی یک بنا یا سازه قرار داده شود. فشار بخار یا فشار آب برای خراب کردن و یا طبله کردن اندود عمل خواهد کرد . بعضی از انواع پوشش ها و افزودنی های کاهنده آب در بتن حرکت بخار آب را به طور قابل ملاحظه ای اصلاح می کنند و بدین صورت اجازه می دهند از آنها در قسمت داخلی استفاده شود. مثالهای اولیه پوشش های ضد آب سیمانی و ملات های آب بند و مواد افزودنی بتن تقلیل دهنده نفوذ آب می باشند.

چگونگی عملکرد فناوری ضد آب کردن کریستالی

فناوری کریستالی دوام و کارایی ساختار بتن را بهبود بخشیده ، هزینه های نگهداری آن را پائین آورده و با محافظت کردن بتن در مقابل تاثیرات مواد شیمیایی مهاجم ، طول عمر آن را افزایش می دهد. این کیفیت کارایی بالا از راه کار با فناوری کریستالی منتج می گردد. زمانیکه فناوری کریستالی در بتن استفاده می گردد ، ضد آب کردن و دوام بتن را با پر کردن و مسدود ساختن منافذ ، شیارهای موئین ، شکافهای بسیار ریز و دیگر سوراخها بوسیله یک فرم کریستالی بسیار مقاوم حل نشدنی ، اصلاح می کند . این ضد آب بودن بر پایه دو واکنش ساده شیمیایی و فیزیکی اتفاق می افتد . بتن ماده ای شیمیایی است و زمانیکه ذرات سیمان هیدراته می شوند ، واکنش بین آب و سیمان باعث می شود [ بتن ] شروع به سختی کند ، توده ای صلب گردد.همچنین واکنشی شیمیایی با مواد پنهان داخل بتن اتفاق می افتد .

ضدآب کردن کریستالی ، مجموعه ای از مواد شیمیایی دیگر را در [ بتن ]جمع می کند . زمانیکه مواد شیمیایی اجزاء سیمان هیدراته شده و مواد شیمیایی کریستالی در حضور رطوبت قرار می گیرند ، واکنشی شیمیایی اتفاق می افتد ، محصول نهایی این واکنش ساختار کریستالی غیر قابل حلی می باشد .

این ساختار کریستالی فقط در مکان های مرطوب می تواند اتفاق بیفتد و بدین ترتیب در منافذ ، شیارهای موئین و ترک های ناشی از جمع شدگی بتن شکل خواهد گرفت . هرجایی نشت آب صورت پذیرد ضد آب کریستالی با پر کردن منافذ و سوراخها و شکافها ایجاد خواهد گردید.

زمانیکه ضد آب کریستالی در سطوح همانند یک پوشش یا همانند عملکرد پاشش خشک روی دال بتنی تازه بکار گرفته می شود ، فرایندی به نام انتشار شیمیایی رخ می دهد. طبق نظریه انتشار ، محلول با دانسیته بالا میان محلولی با دانسیته پائین جا خواهد گرفت تا این دو متعادل گردند .

بدین سان ، زمانیکه بتن قبل از اجرای ضد آب کردن کریستالی با آب اشباع می شود ، یک محلول با دانسیته شیمیایی کم بکار برده شده است و زمانیکه ضد آب کریستالی در بتن بکار گرفته می شود ، محلولی با دانسیته شیمیایی بالا روی سطح آن ایجاد می شود که فرایند انتشار شیمیایی را راه اندازی می کند ، ضد آب کریستالی با جابجا شدن میان [ محلول با دانسیته پائین ] به تعادل می رسد .

مواد شیمیایی ضد آب کریستالی میان بتن پخش شده و در دسترس اجزای سیمان هیدراته قرار میگیرد و اجازه می دهد واکنشی شیمیایی اتفاق افتاده ، یک ساختار کریستالی شکل گیرد و همانند ماده شیمیایی ادامه می یابد تا میان آب پخش گردد . این رشد کریستالی ، پشت مواد شیمیایی مهاجم شکل خواهد گرفت . واکنش تا جایی که ترکیب شیمیایی کریستالی آب را تمام کرده و یا آن را از بتن خالی کند ، ادامه می یابد .انتشار شیمیایی ، ترکیب بوجود آمده را در حدود 12 اینچ به داخل بتن انتقال می دهد . چنانچه آب فقط 2 اینچ در عمق بتن جذب شده باشد ، در این صورت ماده شیمیایی کریستالی فقط 2 اینچ پیشرفت خواهد کرد و سپس خواهد ایستاد .در صورت ورود مجدد آب به بتن از چند نقطه دیگر در آینده ، با واکنش شیمیایی مواد ، قابلیت پیشروی تا 10 اینچ دیگر وجود دارد .

بجای کاهش تخلخل بتن همانند تقلیل دهنده های آب و روان کننده بتن و فوق روان کننده بتن ، ماده کریستالی ، مواد پرکننده و مسدود کننده سوراخها را در بتن به منظور ایجاد یک بخش بی عیب و پایدار از سازه ، بکار می گیرد.فرم کریستالی در داخل بتن وجود دارد و به صورت نمایان در سطح آن نیست و نمی تواند بتن را سوراخ کرده و یا به صورت های دیگری نظیر اندودها و یا سطوح پوششی آن را خراب کند .ضد آب کریستالی در برابر مواد شیمیایی با PH بین 3 تا 11 در برخوردهای ثابت و 2 تا 12 در برخوردهای متناوب بسیار مقاوم می باشد. این ماده دمای بین 25 - درجه فارنهایت [ 32- درجه سانتی گراد ] و 265 درجه فارنهایت [ 130 درجه سانتی گراد ] را در یک حالت ثابت تحمل می کند .رطوبت ، نور ماوراء بنفش و میزان اکسیژن هیچگونه اثری بر روی توانایی عملکرد محصول ندارد .

ضد آب کریستالی محافظت در مقابل عوامل و پدیده های زیر راایجاد می کند:

مانعی برای تاثیرات CO ، CO2 ، SO2 ، NO2 ، گازهای خورنده و نیز کربناته شدن می باشد. کربناته شدن فرایندی است که گازهای خارجی پدیده خوردگی را در لایه های بتن ایجاد میکنند.آزمایش کربناتی نشان می دهد که افزایش شکل کریستالی جریان گازهای داخل بتن را کاهش می دهد . کربناتاسیون حالت قلیایی خمیر سیمان هیدراته شده را خنثی نموده و محافظت آرماتورها در مقابل خوردگی از بین میرود.

محافظت کردن از بتن در مقابل واکنش توده های قلیایی [ AAR ] با رد کردن آب به فرایند آنها در نتیجه واکنش توده ها

آزمایش انتشار گسترده یون کلراید نشان می دهد که ساختار بتنی که با ضد آب کریستالی محافظت گردیده است ، از انتشار کلراید ها جلوگیری می کند. این ساختار از فولادهای تقویتی بتن حفاظت کرده و از خرابی های ناشی از اکسیداسیون و انبساط آرماتورها پیش گیری می کند.

بسیاری از روش های سنتی حفاظت بتن نظیر اندودها و دیگر پوشش ها ، ممکن است در دراز مدت مستعد خرابی از آب و ترکیبات شیمیایی گردند در صورتیکه فناوری کریستالی منافذ و شیارهای ناشی از فرایند خودگیری و عمل آوری بتن را بسته و بتن را مقاوم می نماید.

انواع بناها و کاربرد مناسب فناوری کریستالی

فناوری حفاظت و ضد آب کردن کریستالی در دو شکل پودر و مایع وجود دارد. سه روش به کارگیری متفاوت شامل :

استفاده کردن بر روی یک ساختار موجود به عنوان مثال یک دیوار سازه ای یا یک دال کف

ترکیب مستقیم با مقدار بتن در کارگاه همانند یک افزودنی بتن

پاشیدن مثل یک پودر خشک ، کاربرد سبز یا بدون رطوبت ماده خشک روی سطح بتن

نویسنده : کلینیک  بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))