مروری بر استاندارد های افزودنی های بتن

کلینیک بتن ایران :: مقالات علمی بتن

هدف از تدوین این استاندارد مشخصات مصالح...

بتن _ مواد افزودنی شیمیایی ـ روش آزمون سمت اول: بتن و ملات شاهد

1 هدف و دامنه کاربرد

هدف از تدوین این استاندارد مشخصات مصالح، روش ترکیب و اختلاط برای تولید بتن و ملات شاهد جهت آزمون‌های بررسی تاثیر و سازگاری مواد افزودنی مطابق بخش اول میباشد.

2 مراجع الزامی:

مدارک الزامی زیر حاوی مقرراتی است که در متن این استاندارد به آنها ارجاع داده شده است. بدین ترتیب آن مقررات جزئی از این استاندارد محسوب می‌شود. در مورد مراجع دارای تاریخ چاپ و یا تجدیدنظر، اصلاحیه‌ها و تجدیدنظرهای بعدی این مدارک مورد نظر نیست. معهذا بهتر است کاربران ذینفع این استاندارد، امکان کاربرد آخرین اصلاحیه‌ها و تجدیدنظرهای مدارک الزامی زیر را مورد بررسی قرار دهند. در مورد مراجع بدون تاریخ چاپ و یا تجدیدنظر آخرین چاپ و یا تجدید‌نظر آن مدارک الزامی ارجاع داده شده مورد نظر است استفاده از مراجع زیر برای کاربر این استاندارد الزامی است:

2-1) استاندارد ملی ایران به شماره 3203 سال 1371  بتن تازه ـ آزمایش روانی (اسلامپ)

2-2) بتن -  مواد افزودنی شیمیایی ـ ویژگیها

(قسمت اول:تعاریف، الزامات، انطباق، بسته‌بندی ‌وعرضه)

2-3) استاندارد ملی ایران به شماره 1692  سیمان: اندازه گیری عناصراصلی سیمان پرتلند

2-4) استاندارد ملی ایران به شماره 1693 سال 1357  سیمان: اندازه گیری عناصر فرعی سیمان پرتلند

2-5) استاندارد ملی ایران به شماره 1695 سال 1381   سیمان: اندازه گیری اکسید سدیم و اکسید پتاسیم

2-6) استاندارد ملی ایران به شماره 393 سال 1370  سیمان: روش آزمون تاب فشاری و خمش ملات خمیری

2-7) استاندارد ملی ایران به شماره390 سال 1370   سیمان پرتلند: تعیین نرمی

2-8) استاندارد ملی ایران به شماره 391 سال 1370   سیمان پرتلند- تعیین انبساط

2-9) استاندارد ملی ایران به شماره 389 سال 1378  سیمان پرتلند – ویژگیها

2-10) BsEN 480-1:1998Admixtures for  concrete,mortar and  grout-testmethods

Part 1,Reference  concrete  and  reference  mortar  for  testing.

2-11) EN 480-4:1996 Admixtures for concrete, mortar and grout- part4, Determination of bleeding of concrete.

2-12) EN 196-1, Method of testing cement-Part 1: Determination of strength.

2-13) EN 196-2,Methods  of  testing  cement-Part 2:Chemical  analysis of  cement.

2-14) EN 413-2: Masonry cement – Part 2: Test merhods.

2-15) EN V197-1, Cement-composition,specification  and  conformity  criteria-Part 1:common  cement.

2-16) EN 12358: Tesing concrete- Determination of consistency – Flow table test.

3  مصالح

3-1  سیمان : سیمان مصرفی باید سیمان پرتلند مطابق با جدول 1 با C3A بین 7 تا 11 درصد وزنی و سطح ویژه 28000 تا 4000 باشد. برای بررسی اثر مواد افزودنی روی گیرش در حداکثر میزان مصرف توصیه شده در قسمت اول استاندارد، بند 3 جدول 1، می‌توان سه نوع سیمان آمیخته دیگر مطابق بند 3-1-1را انتخاب کرد.

یادآوری: در صورت عدم دستیابی به سیمان فوق، می توان از سیمان پرتلند استاندارد ایران استفاده کرد. بدیهی است ویژگیها باید براساس استاندارد ایران کنترل شود. 

 آزمایشهای شیمیایی و فیزیکی سیمان مطابق  EN196 یا استانداردهای ایران مطابق بند 2-10 تا 2-15 مراجع الزامی می‌باشد.

3-1-1 انواع سیمان

-  سیمان پرتلند

-سیمان پرتلند مخلوط: شامل:سیمان های پرتلند (سرباره ای،میکروسیلیسی،سیمان پرتلند پوزولانی ،خاکستر بادی وآهکی).

- سیمان سرباره ای

- سیمان پوزولانی

الزامات فیزیکی و مکانیکی سیمان مصرفی در جدول 1 ارائه گردیده است.

جدول 1- ویژگیها فیزیکی و مکانیکی سیمان

انبساط

(میلی‌متر)

 
زمان گیرش اولیه (دقیقه)

 
مقاومت فشاری (میلیمتر مربع/نیوتن)
28 روزه
2 روزه
کوچکتر‌یامساوی10
بزرگتریامساوی60
بزرگتریامساوی 5/42 و کوچکتریا مساوی ‌5/62
بزرگتریا‌مساوی10
3-2 سنگدانه

3-2-1 سنگدانه برای بتن : سنگدانه مورد مصرف باید سنگدانه متداول با وزن معمولی (غیر مصنوعی) و جذب آب پایین (کمتر از 2% ) و خشک شده در گرمخانه باشد. دانه‌بندی باید در محدوده تعیین شده در جدول 2 باشد.

 یادآوری 1- محدوده تعیین شده در جدول 2 برای هر دو نوع سنگدانه شکسته و غیر شکسته استفاده میشود.

یادآوری 2- انحراف میزان عبوری از هر الک برای هر دو مخلوط (کنترل و آزمایشی) نباید از 2% ± وزنی بیشتر شود.

جدول2- محدوده دانه‌بندی سنگدانه مورد مصرف در بتن شاهد

درصد عبوری از الک (وزنی)
اندازه الک (میلیمتر)
100
5/37
93 تا 98
25
84 تا 97
19
70 تا 85
5/12
61 تا 77
5/9
44 تا 54
75/4
32 تا 43
36/2
23 تا 33
18/1
13 تا 24
6/0
6 تا 12
3/0
3 تا 5
15/0
3-3 سنگدانه برای ملات شاهد- ماسه مصرفی، ماسه استاندارد طبیعی (غیر مصنوعی) سیلیسی ترجیحاً گردگوشه با مقدار سیلیس حداقل 98 درصد باشد.

دانه‌بندی ماسه باید در محدوده تعیین شده در جدول 3 باشد.

جدول 3- محدوده دانه‌بندی سنگدانه مورد مصرف در ملات شاهد

درصد عبوری از الک (وزنی)
اندازه الک (میلیمتر)
100
36/2
88 تا 98
60/1
72 تا 82
18/1
37 تا 48
6/0
20 تا 30
3/0
8 تا 18
15/0
0 تا 2
075/0
الک کردن ماسه تا زمانی که میزان ماسه عبوری از هر الک کمتر از g/min 5/0 برسد باید ادامه یابد. میزان رطوبت ماسه باید کمتر از 2% وزنی باشد. اندازه‌گیری میزان رطوبت بعد از 2 ساعت خشک شدن ماسه در خشک‌کن با دمای c ْ105 تا cْ 110 باید انجام گیرد.

4 بتن شاهد- برای بررسی عملکرد ماده افزودنی، مقایسه بتن شاهد و بتن حاوی افزودنی، با یک نوع سنگدانه و یک نسبت آب به سیمان باید ساخته شوند. الزامات بتن شاهد مطابق جدول4 می‌باشد.بتن تازه باید کاملاً متراکم شود و میزان هوا در آن از 2% تجاوز نکند.

جدول 4- الزامات بتن شاهد  

روانی (2)

(mm)
اسلامپ (2)

(mm)
مقدار سیمان (4)

(kg/m3)
نوع ماده افزودنی مورد آزمایش
بتن شاهد
 

20± 400
 

10± 70
 

5± 350
کاهنده آب/ روان کننده
 

I
فوق کاهنده آب/ فوق روان کننده
کندگیر کننده
تسریع کننده زمان سخت شدگی
تندگیر کننده
کاهنده جذب آب
20± 450
20± 120
5± 300
نگهدارنده آب (3)
II
10± 350
10± 50
5± 350
حباب هواساز
III
20± 350
10± 30
5± 350
فوق کاهنده آب/ فوق روان کننده
IV
(1)وقتی آزمایش ها در نسبت برابر آب به سیمان انجام می گیرد الزامات روانی فقط برای مخلوط کنترل بکار می‌رود.

(2) یکی از این دو آزمایش می‌تواند انتخاب شود. آزمایش اسلامپ مطابق با بند 2-8 مراجع الزامی و آزمایش روانی مطابق با بند 2-7 مراجع الزامی  انجام گردد.

(3) مقدار آب مطابق استاندارد EN 480-4 ثبت گردد.

(4) فقط برای مخلوط کنترل میباشد: ممکن است مقدار سیمان در مخلوط آزمایشی به دلیل اثرات مواد افزودنی کاهنده آب یا حباب هواساز تغییر ‌کند.

 
4-1 مراحل ساخت بتن شاهد

4- 1- 1 نسبت‌های اختلاط

مقدار سیمان باید مطابق جدول 4  باشد.

سنگدانه باید خشک شده در خشک‌کن باشد در غیر اینصورت باید رطوبت اندازه‌گیری شده و وزنها تصحیح شود.مخلوط آزمایشی نیز باید با همین سنگدانه‌ها ساخته شود و نسبت سیمان هم به اندازه مخلوط کنترل باشد، اما مقدار آب به گونه‌ای تنظیم شود تا اسلامپ یا روانی مطابق جدول 4 باشد. مقدار آب بر اساس مقدار رطوبت سنگدانه و آب اختلاط و مقدار آب مواد افزودنی محاسبه می‌شود.در صورتی که مواد افزودنی روان کننده یا فوق روان کننده و یامواد افزودنی کاهنده جذب آب در نسبت آب به سیمان برابر در بتن استفاده شوند مقدار آب کاهش نمی‌یابد.

4- 1- 2 روش اختلاط

برای اختلاط مصالح باید موارد زیر رعایت شود و اختلاط مطابق با دستور زیر انجام گردد:

- قبل از اختلاط‌ دمای مصالح باید cْ 2 ± 20 باشد([1]). بلافاصله بعد از اختلاط دمای بتن تازه

 cْ 2 ± 20 باشد.(1)

- تیغه مخلوط کن باید نیروی لازم برای مخلوط کردن مصالح از ظرفیت حداقل 50درصد تا حداکثر 90درصد مخلوط کن را داشته باشد.

- ظرف مخلوط کن با پارچه خیس مرطوب شود.

ابتدا تمام سنگدانه و نیمی از آب اختلاط در مخلوط‌کن ریخته ‌شود. پس از 2 دقیقه اختلاط و 2 دقیقه انتظار برای جذب آب، (ضمن پوشش دستگاه مخلوط‌کن برای جلوگیری از تبخیر آب)، سیمان در فاصله زمانی 30 ثانیه و بقیه آب اختلاط نیز در طی 30 ثانیه بعدی افزوده ‌گردد و سپس بتن به مدت 2 دقیقه دیگر مخلوط ‌شود.

در صورتی که ماده افزودنی پودری باشد باید به مصالح خشک بتن اضافه شود مگر تولید کننده روش دیگری را مشخص کرده باشد.آزمایش کارآیی تا حدود 5 دقیقه بعد از کامل شدن عمل اختلاط باید انجام شود.اگر کارآیی خارج از محدوده جدول 4 بود، (بجز مخلوط‌های آزمایشی با نسبت آب به سیمان برابر)، مخلوط مردود میباشد وباید مراحل اختلاط با مقدار آب اصلاح شده تکرار شود.اندازه‌گیری مقدار هوا و ساخت نمونه‌ها تا 30 دقیقه بعد از اختلاط باید انجام شود.

5  ملات شاهد

5-1  مراحل ساخت ملات شاهد

5-1-1  نسبت های اختلاط

نسبت های اختلاط باید بصورت، یک قسمت وزنی سیمان، سه قسمت وزنی ماسه استاندارد مطابق بند 3-3 ، یک دوم قسمت وزنی آب باشد. میزان آب مخلوط آزمایشی باید به گونه ای تنظیم شود که روانی آن برابر روانی مخلوط کنترل باشد، بجز زمانی که ماده افزودنی کاهنده جذب آب با نسبت آب به سیمان برابر مورد آزمایش قرار گرفته است.

5-1-2 روش اختلاط

الزامات و درجه حرارت باید مطابق بند 4-1-2 باشد.

ابتدا ماسه و سیمان به مدت30 ثانیه با سرعت پایین، مطابق جدول 5، مخلوط شوند. در30 ثانیه بعدی همه آب ( باضافه ماده افزودنی در مخلوط آزمایشی ) اضافه شوند. در صورتی که ماده افزودنی پودری و غیر قابل حل باشد به مصالح خشک اضافه گردند مگرتولید کننده روش دیگری را مشخص کرده باشد.عمل اختلاط به مدت60 ثانیه باسرعت پایین ادامه یابد، سپس عمل اختلاط متوقف شود و مصالح مخلوط نشده از لبه‌های تیغه و ته ظرف جدا شوند این عمل باید در مدت30 ثانیه انجام شود. دوباره مخلوط کن روشن شود و اختلاط به مدت60 ثانیه با سرعت بالا، مطابق جدول 5 ، ادامه یابد. اختلاط باید در3 دقیقه و 30 ثانیه تکمیل شود.

جدول 5- سرعت تیغه مخلوط کن

انتقالی

دقیقه/دور
چرخشی

دقیقه/دور
 
5  ±62
5 ±140
سرعت پایین
10  ±125
10 ±285
سرعت بالا
اندازه گیری روانی ملات مطابق بند 2-5 مراجع الزامی بصورت میز روانی یا کارآیی تا حدود 5 دقیقه بعد از پایان اختلاط انجام گردد.اگر روانی مخلوط آزمایشی ( بجز در مخلوط هایی که نسبت آب به سیمان یکسان در نظر گرفته شده است ) بیش از 5% با مخلوط کنترل تفاوت داشت ، مخلوط مردود میباشد و باید با اصلاح میزان آب مخلوط تکرار گردد.

اگر روانی توسط آزمون کارآیی اندازه گیری شود، در صورتی که مخلوط آزمایشی ویژگیهای زیر را بطورکامل برآورده نکند مردود میباشد.

 s 10               s  1 ± = t

s  30 ≤ تا 10 =       s  2 ± = t

 S 30                08/0 ± = t

= کارآیی مخلوط کنترل

 t= کارآیی مخلوط آزمایشی

6 گزارش آزمون

گزارش آزمون باید حاوی اطلاعات زیر در مورد بتن شاهد و یا ملات شاهد باشد.

6-1  برای بتن آزمایشی و کنترل:

6-1-1  سنگدانه

·منبع
·شکسته یا غیر شکسته
        ·نوع

        ·دانه بندی

6-1-2 سیمان

·نام کارخانه تولید کننده
·نتایج تجزیه شیمیایی
·مقدار C3A
·سطح ویژه
·نتایج روانی
·نتایج میزان هوا
·دمای بتن تازه
6-2 برای ملات آزمایشی و کنترل:

· نوع سیمان
·نام کارخانه تولید کننده
·انواع سیمان مصرفی
·رده مقاومت
·نتایج روانی
·دمای ملات تازه
 

آسیب دیدگی بتن در اثر فرسایش یا سایش و کاویتاسیون

سازه‌های بتنی که در نزدیکی آب‌های جاری با محتوای لای، ماسه، شن یا سنگ و یا آب‌های جاری با سرعت بالا قرار دارند، احتمال وقوع فرسایش در آن‌ها وجود دارد. هر چه اندازه‌ی ذرات بزرگ‌تر باشد، آسیب دیدگی شدت بیشتری به خود خواهد گرفت.

سطوح بتنی که تحت سایش با ذرات ریز هستند، به شکل صیقلی و صاف درمی‌آیند. هم‌چنین سنگدانه‌های درشتبتن، بر اثر فرسایش بتن بیرون می‌زنند و آن‌ها هم تحت سایش قرار می‌گیرند. میزان آسیب دیدگی به وسیله‌ی فرسایش یا سایش، به متغیرهای زیادی وابسته است؛ مدت زمان تحت تاثیر بودن، شکل سطوح بتنی، سرعت جریان آب و شکل و جهت آن. بنا بر این، ارائه‌ی نظریه‌های عمومی برای پیش‌بینی این گونه خسارت‌ها، بسیار سخت و تقریباً غیر ممکن است. اگر شرایطی که باعث به وجود آمدن آسیب دیدگی شده، به صورت کامل شناسایی نشود، ترمیم نیز دچار مشکل و آسیب دیدگی خواهد شد. استفاده از مواد ترمیمی با مقاومت بالا می‌تواند آسیب دیدگی را کاهش دهد.

بنا بر تجربه‌های مختلف، دیده شده که بتن‌های با کیفیت بالا، دارای مقاومت بیشتری در برابر سایش هستند (Smoak, 1991). بنا بر این می‌توان گفت که افزایش مقاومت فشاری بتن، باعث افزایش مقاومت آن در برابر سایش می‌شود.

بهترین ترمیم برای بتن آسیب دیده بر اثر سایش، اضافه کردن بتن با دوده‌ی سیلیس یا بتن پلیمری می‌باشد. این مواد در آزمایش‌های میدانی و آزمایشگاهی، بیشترین مقاومت را در برابر این نوع آسیب دیدگی نشان داده‌اند. در تصویر پایین، جایگزینی بتن با دوده‌ی سیلیسی در سازه‌ای در کلرادوی آمریکا را نشان می‌دهد. برای ترمیم، بتن به وسیله فشار آب (هایدرو دیمولیشن) پاکسازی شده است.

آسیب دیدگی برا اثر کاویتاسیون

کاویتاسیون زمانی رخ می‌دهد که سیال جاری با سرعت بالا به سطوح ناهموار بتن برخورد می‌کند. در فشار معمولی محیط، کاویتاسیون با سیالی با سرعت کم‌تر از 40 فیت بر ثانیه (ft/s) رخ نمی‌دهد.

در سرعت‌های بالاتر، نا همواری باعث ایجاد مناطق فشار منفی و در نتیجه ایجاد حباب بخار هوا در آب می‌شود. این حباب‌ها حرکت کرده و به سطح بتن برخورد می‌کنند و می‌ترکند. این برخورد می‌تواند باعث جدایی اجزای بتن از آن و در نتیجه آسیب دیدن بتن شود. 

تاکنون آزمایش‌ها و تحقیقات بسیاری برای کشف مواد مقاوم در برابر کاویتاسیون صورت گرفته است. اما تا به امروز هیچ ماده‌ای که صد در صد در برابر این پدیده مقاوم باشد، پیدا نشده است. بنابراین نخستین اقدام در ترمیم بتنآسیب دیده، رفع عوامل به وجود آورنده‌ی کاویتاسیون می‌باشد.

ترمیم موفق بتن آسیب دیده به وسیله‌ی کاویتاسیون، به تغییرات گسترده‌ای در بتن برای از بین بردن شانس مجدد رخ دادن آن نیاز دارد. همچنین در برخی موارد، عملیات ترمیم خود باعث به وجود آوردن این پدیده می‌شود. مطالعات دقیقی بر روی ویژگی‌های هیدرولیکی سازه باید پیش از ترمیم صورت گیرد. همچنین در ترمیم بتن آسیب دیده بر اثرکاویتاسیون، معمولاً از جایگزینی بتن استفاده می‌شود. زیرا هیچ بتن خاص یا ماده‌ی ترمیمی‌ ای وجود ندارد که در برابرکاویتاسیون کاملا و صد در صد مقاوم باشد.

عوامل آسیب دیدگی بتن در اثر واکنش قلیایی سنگدانه ها

واکنش‌های قلیایی سنگدانه‌ها (AAR) برای بتن‌ریزی‌های بعد از دهه‌ی چهل میلادی، مشکل متدوالی نیستند. قلیا باسنگدانه‌هایی نظیر اوپال، کلدئون، چرت، آندزیت، بازالت و کوارتز واکنش می‌دهد. محصولات این واکنش در حضور آب، افزایش حجم می‌دهند و با ایجاد تنش در بتن ترک ایجاد می‌کنند. وجود ترک‌ها باعث ورود بیشتر آب و رطوبت به بتن و افزایش بیشتر حجم و نتیجتاً آسیب دیدگی بیشترِ بتن می‌شود. این مشکل ابتدا در اوایل قرن بیستم میلادی مشاهده شد، اما مطالعات بر روی آن در دهه 1930 و همزمان با ساخت سد پارکر آغاز شد. در آن زمان، روش‌هایی برای شناساییسنگدانه‌هایی که پتانسیل واکنش داشتند و همچنین مشخص نمودن سیمانی که دارای حداقل 0٫6 درصد سدیم و پتاسیم است، ارائه شد. در دهه 40 میلادی، استفاده از سنگدانه‌هایی با قابلیت واکنش قلیایی در بتن ممنوع شد. با این حال همچنان در برخی سازه‌ها، از این نوع سنگدانه‌ها استفاده می‌شود که منجر به آسیب دیدگی بتن می‌شود.

این واکنش‌ها با وجود سال‌ها مطالعه و مشاهده، همچنان برای درک کامل‌تر به تحقیقات بیشتری نیاز دارند. برخیبتن‌ها که حاوی سنگدانه‌های فعال قلیایی هستند بلافاصله نشانه‌های آن را به نمایش می‌گذارند و باعث افزایش حجم و آسیب دیدگی بتن می‌شوند؛ در حالی که برخی دیگر تا سال‌ها خاموش می‌مانند. بدون شک، وضعیت محیطی بتن و نوع سنگدانه‌ها در آن نقش مهمی دارند. در حال حاضر که این متن در حال نگارش است، هیچ روش کلی و بازدارنده‌ای برای جلوگیری از این واکنش‌ها ارائه نشده است، اگر چه ترمیم با لیتیم در برخی موارد ممکن است مفید باشد. به علاوه، چندین روش برای مشخص نمودن میزان پتانسیل سازه‌ی بتن برای افزایش حجم، ارائه شده است، اما هیچ کدام به صورت کامل و جامع پذیرفته نشده‌اند.

آزمایش‌های پتروگرافی در بتن، نشان دادند که ماده‌ای ژل‌مانند در اطراف سنگدانه‌ی فعال تشکیل می‌شود. این ژل در حضور آب یا بخار آب، افزایش حجم چشمگیری دارد و با ایجاد تنش در بتن، باعث افزایش حجم آن و ترک خوردگی می‌شود (عکس پایین).

در ساخت و سازهای جدید، از سیمان‌هایی با خاصیت قلیایی کم و خاکستر سرباره (پوزولان) برای جلوگیری از این نوع آسیب دیدگی استفاده می‌شود. با این حال، در بعضی موارد، این روش‌ها هم برای جلوگیری جواب نداده است. در چنین مواردی، اثبات شده است که مخلوط لیتیمی می‌تواند مانع افزایش حجم شود.

اگرچه هیچ روش جامعی برای مقابله با آسیب دیدگی ناشی از واکنش‌های قلیایی ارائه نشده است، ثابت شده که خشک نگه داشتن محیط بتن، در کاهش نرخ افزایش حجم و آسیب دیدن آن بسیار موثر بوده است.

ترمیم بتن‌های آسیب دیده به وسیله واکنش‌های قلیایی، معمولاً عمر کوتاهی دارد. بعد از ترمیم، افزایش حجم در بتنادامه پیدا می‌کند و مواد ترمیمی را نیز از بین می‌برد. با این حال، در برخی موارد، همین ترمیم با عمر کوتاه، بهترین گزینه‌ی روی میز است.

در نهایت باید گفت، با وجود این که آسیب دیدگی به وسیله‌ی واکنش‌هیا قلیایی، بیشتر در بتن‌های قدیمی مشاهده می‌شود، اما همچنان می‌تواند در ساخت و سازهای جدید که از مواد غیر مناسب استفاده کرده‌اند نیز رخ بدهد.

مقدمه ای بر رفتار های بتن های معمولی و خود متراکم

مقدمه ای بر رفتار های بتن های معمولی و بتن خود متراکم

بتن پر مصرف‌ترین مصالح ساختمانی است. در سال 1992 میلادی تنها در آمریکا 63 میلیون تن سیمان پرتلند به 500 میلیون تن بتن تبدیل شده است که این از نظر وزنی پنج برابر مصرف فولاد، در مدت مشابه بوده است. در بیشتر کشورهای جهان نسبت مصرف بتن به فولاد از 10 به 1 نیز فراتر رفته است. کل بتنی که در سال 91 میلادی در جهان مصرف شده است بالغ بر 3 میلیارد تن یعنی در زمان خود تقریباً یک تن به ازای هر نفر در جهان تخمین زده می شود. تنها ماده ای که بشر به این میزان مصرف می‌کند، آب است.

میزان مصرف امروز بتن در جهان بیش از 5/5 میلیون تن در سال است. بتن، چه از نظر مقاومت و چه از نظر طاقت، قابل مقایسه با فولاد نیست، اما با این حال بتن پر مصرف ترین مصالح مهندسی است. دلایل متعددی را برای این موضوع می توان ذکر نمود. مقاومت بالای بتن در مقابل آب، بر خلاف بسیاری از مصالح دیگر، از آن ماده ای مناسب برای کنترل و ذخیره کردن و حمل و انتقال آب ساخته است. از دلایل دیگر کاربرد گسترده بتن، شکل پذیری عالی آن است. بتن می‌تواند با استفاده از قالب مناسب، به شکل مورد نظر در‌ آمده، برای ساخت اجزای مختلف سازه به کار رود. علت این امر خاصیت شکل پذیری بتن تازه است که به راحتی به درون قالب‌ها با شکل‌های مختلف ریخته می‌شود. پس از چند ساعت قابل باز شده و در جایی دیگر مصرف می‌شود و بتن به شکل مورد نظر، و به صورت جسم سخت شده و مقام در می آید.

از دلایل دیگر کاربرد وسیع بتن در ساختمان و سازه‌های مختلف، سهولت دسترسی و ارزانی نسبی این مصالح است. مصالح اصلی تشکیل دهنده بتن، یعنی سیمان پرتلندو سنگدانه، امروزه تقریبا در همه جا در دسترس است و نسبتاً ارزان محسوب می‌شود. به علاوه در مقایسه با بسیاری از مصالح ساختمانی، تولید بتن نیاز به انرژی اولیه کمتری دارد، زیرا مقادیر زیادی از مواد زائد و ضایعات صنعتی می‌توانند مجددا به عنوان مواد سیمانی یا سنگدانه در ساخت بتن مصرف شوند. بتن می تواند برای تحمل بارها، محصور کردن فضاها، پوشش سطوح و پر کردن حجم‌ها در عموم سازه‌ها به کار رود. به نظر می‌آید کاربرد بتن به عنوان یک مصالح ساختمانی در آینده گسترش بیشتری داشته باشد.

در عین حال استفاده مناسب از بتن مستلزم آگاهی از مشخصات مواد، واکنش‌های بین تشکیل‌دهنده ها، رعایت نکات فنی مختلف در طرح اختلاط مواد و اجرا می‌باشد، تا ماده ای با مشخصات فنی مورد نظر، با مقاومت، دوام و عملکرد مناسب به دست آید. به این منظور یکی از مواردی که در سازه های بتنی در بیشتر اوقت نیاز است، لرزاندن بتن با روش های مختلف است، تا با کاهش تخلخل و هوای درون بتن، مقاومت لازم به دست آید و از شکل گیری بتن معیوب جلوگیری شود. عملیات لرزاندن (ویبره) از مشکلات اساسی در این صنعت به شمار می رود. با توسعه روزافزون مصرف بتن در انواع ساختمان‌ها و کمبود نسبی کارگران ماهر و یا سهل انگاریهای آنان در کارگاهها و یا به دلیل مزاحمت‌های جسمی و روحی و یا هزینه لرزاندن بتن در هنگام ریختن بتن در قالب، به ویژه در مواضعی که تراکم میلگرد وجود دارد، عمل لرزاندن، به طور کامل و صحیح انجام نگرفته و در نهایت مشخصات مکانیکی مطلوب بتن حاصل نمی شود. بنابراین ساخت بتن بدون نیاز به لرزاندن، هموره هدف مهمی برای تکنولوزیست‌های بتن بوده است. آنها کوشیده‌اند با استفاده از مواد افزودنی شیمیایی مختلف و تغییر در مقادیر مصالح طرح اختلاط به این مهم دست یابند و بتن را از نقص های اجرایی لرزاندن رها سازند.

ابداع بتن خود متراکم [1] یا SCC نتیجه این تلاشها بوده است. امروزه استفاده از بتن خود متراکم نه تنها به مجریان پروژه‌های بزرگ برای حل مشکلات عدم کارایی و یا ضعف اجرایی کارگران کمک می کند، بلکه موجب صرفه جویی‌های چشمگیری در مدت زمان اجرا و هزینه ها می شود. با ابداع فوق روان کننده های نسل جدید که حاصل تلاش پژوهشگران ژاپنی بوده است، امروزه می‌توان ضمن به دست آوردن روانی زیاد، از ایجاد جداشدگی نیز جلوگیری کرد. البته قبل از آن نیز افزایش روانی بتن از طریق مصرف مواد افزودنی روان کننده و فوق روان کننده امکانپذیر بوده است، ولی چنانچه از این طریق روانی بتن بیش از حد معین افزایش یابد، جداشدگی در بتن اتفاق افتاده و به کیفیت بتن صدمه می زند. از آن جایی که احتمال جدایی اجزای بتن با زیاد شدن قابلیت تغییر شکل، افزایش می‌یابد، لازم است تا یک تعادل بین تغییر شکل زیاد و مقاومت زیاد در برابر جداشدگی ایجاد نمود. در واقع دلیل این که همواره برای بتن های رایج، بالاترین قوام یا لزجت قابل کار کردن توصیه می شود، این است که از خطر جدایی اجزای بتن جلوگیری شودف که این به معنای کاهش شکل پذیر است. بنابراین باید ضمن استفاده از انواع مناسب فوق روان کننده ها، لزجت مخلوط را در حد مناسبی حفظ کرد تا از جداشدگی ملات از سنگدانه جلوگیری شود. برای این منظور از مقادیر مناسب پودرها و پرکننده های معدنی و در صورت لزوم از مواد اصلاح کنندهلزجت[2] (VMA) استفاده می شود.

مواد پودری یا افزودنی‌های معدنی، اساسا مواد آسیا شده ریزدانه ای هستند که امروزه در صنعت بتن جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده اند. این مواد برای بهبود خواص بتن تازه،بتن سخت شده و دوام بتن استفاده می‌شوند. مواد افزودنی معدنی را می توان به سه گروه مواد با فعالیت کم، مواد سیمانی یا چسبنده و مواد پوزولانی تقسیم کرد که در جای خود راجع به آن بحث خواهد شد.

از جمله خواص مهم بتن که در اکثر سازه‌ها مورد توجه خاص است، کسب مقاومت لازم در برابر آتش است. اگر چه بتن یک ماده غیر قابل سوختن است، اما این لزوماً به معنای مقاومت زیاد در برابر آتش نیست، زیرا مقاومت در برابر آتش مفهومی متفاوت از قابلیت اشتعال مواد دارد. برای درک بهتر این موضوع، مفاهیم اصلی مربوط به رفتار مواد در برابر آتش و آزمایش‌های آتش در فصل سوم ارائه شده است.

مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش، در واقع به نوعی انعکاس وابستگی خواص آنها به دما است. با بالا رفتن دما، خواص حرارتی و فیزیکی ماده تغییراتی خواهد داشت. این تغییرات، چگونگی انتقال حرارت به داخل ماده، تغییرات ابعادی، چگونگی نیروهای فیزیکی و شیمیایی بین مولکول‌ها و ذرات ماده و در نتیجه مقاومت مکانیکی آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. چگونگی تغییرات خواص مواد با افزایش دما و ارتباط آن با رفتار مصالح در برابر آتش نیز در فصل سوم بحث می شود.

رفتار بتن در برابر آتش موضوع پیچیده ای است. بتن به طور معمول از حدود 25% حجمی سیمان و 75% حجمی سنگدانه تشکیل شده است. هر دوی اینها می‌توانند تاثیر بالایی در رفتار بتن در برابر آتش داشته باشند. همچنین هر یک از مواد افزودنی می توانند بر روی مقاومت و رفتار بتن در برابر آتش موثر باشند. به علاوه، نوع بتن و مقاومت آن، تاثیر بسزایی در خواص بتن در برابر آتش دارد. خواص بتن های نسبتاً جدید مانند بتن‌های مقاومت بالا، بتن های عملکرد بالا و بتن های خود تراکم در برابر آتش بسیار متفاوت از بتن های معمولی است. بویژه چگالی تراکم بالا و کاهش تخلیخل در این بتن ها، پیچیدگی‌های بیشتری را از نظر مقاومت آنها در برابر آتش ایجاد می‌نماید.یکی از پدیده هایی که باعث شکست بتن در برابر آتش می‌شود، پدیده ترکیدن (spalling) بتن در دمای بالا است. در بتن های معمولی، افزایش درصد تخلخل، کمک خوبی به افزایش مقاومت بتن در برابر آتش می‌نماید، اما این موضوع در بتن‌های مقاومت بالا مطلوب نیست، زیرا مقاومت مکانیکی کاهش می یابد. در بتن های توانمند و مقاومت بالا (HSC,HPC) و نیز در بتن خود متراکم (SCC)، زمینه ترکیدن بتن در برابر آتش متفاوت بوده و حتی بیشتر از بتن  معمولی است. در بتن مقاومت بالا، به علت ساختار فشرده بتن، انتقال بخار و رطوبت خیلی سخت‌تر رخ می‌دهد و به این علت فشار بخار زیادی می تواند در لایه‌های نزدیک به سطح ایجاد شود. یعنی بتن مقاومت بالا شرایط مساعد‌تری برای وقوع ترکیدن نسبت به بتن های معمولی دارد. بتن خود متراکم نیز که استفاده از آن در چند سال اخیر رشد بسیار سریعی داشته است، دارای مشکلات مشابهی است. برخی از کارشناسان، بتن SCC را آینده بتن می دانند که از دلایل آن حذف ویبره، کاهش کار کارگری، نمای بسیار صاف و خوب، سرعت بالاتر بتن ریزی، کاهش سر و صدای بتن ریزی (که در مناطق شهری بسیار مزاحم است)، چسبندگی خوب به آرماتور و غیره نام برده می شود. در عین حال مقاومت بتن SCC در برابر آتش و دمای بالا نیز همانند HPC کمتر از بتن معمولی است و بررسی آن جزو پژوهش‌های جدید و مورد علاقه در حال حاضر است.

تعریف بتن خود متراکم و دلایل گسترش آن

تعاریف گوناگونی از بتن خود متراکم توسط محققان مختلف ارائه شده است. طبق تعریف بارتوس، بتن خود متراکم بتنی است که تحت وزن خود جاری شده و بدون نیاز به هر نوع لرزاندن، بطور کامل (حتی با وجود میلگردهای متراکم)، قالبها را پر کرده و حالت همگن بودن خود را حفظ می کند. طبق تعریف اوزاوا بتن خود متراکم تازه باید خواص زیر را داشته باشد:

الف- توانایی پرکنندگی: جاری شدن بتن خود متراکم در تمام فضاهای قالب تحت وزن خود

ب- توانایی عبور: امکان عبور از فواصل تنگ بین میلگردها و قالب تحت وزن خود.

ج- مقاومت در مقابل جداشدگی: ضمن دارا بودن خواص (الف) و (ب) باید شکل و ترکیب یکنواخت خود را در جریان حمل و بتن ریزی حفظ نماید.

امروزه برای بتن خود متراکم مشخصات کلی زیر را پیشنهاد می کنند:

الف- کارایی: از نظر کارایی یک بتن خود متراکم مناسب باید خواص زیر را داشته باشد:

- در حالت معمولی دارای جریان اسلامپ بیش از 600 میلیمتر و بدون جداشدگی باشد.

- روانی خود را به مدت حداقل 90 دقیقه (در صورت نیاز) کند.

- توانایی مقاومت در شیب 3% درس سطح افقی آزاد (در صورت نیاز) داشته باشد.

- قابلیت پمپ شدن در لوله ها به طول حداقل 100 متر و به مدت حداقل 90 دقیقه (در صورت نیاز) داشته باشد.

ب-مشخصات مکانیکی: از نظر مقاومت فشاری دو محدوده زیر برای بتن خود متراکم منظور می‌شود:

- مقاومت فشاری 28 روزه حدود 600-250 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع

- مقاومت فشاری اولیه برای بتن های مصرفی در خانه سازی حدود 200-50 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در 15-12 ساعت اولیه و در دمای 20 درجه سانتیگراد.

ج- دوام: برای بتن خود متراکم ساخت شده نیز مانند بتن های دیگر، انتظار می‌رود تا دوام نسبت به شرایط محیطی، مقاومت در مقابل خوردگی، تهاجم سولفاتها، کلریدها و دیگر عوامل شیمیایی و مقاومت در مقابل انجماد- ذوب بنا به نیاز برآورده شود.

مزایای چشمگیربتن خود متراکم موجب گسترش سریع آن در دنیا شده است. برخی از این مزایا به شرح زیر است:

1- حذف مشکلات لرزاندن و از جمله مشکل کمبود کارگران ماهر بتن‌ریزی ویبره زن.

2- سهولت بتن ریزی و افزایش سرعت اجرای سازه های بتنی

3- اطمینان از تراکم مناسب بتن، به خصوص در مقاطع تنگ و یا دارای میلگردهای فشرده که در آنها عملیات لرزاندن دشوار است.

4- مقاومت خوب در برابر جداشدگی سنگدانه

5- امکان صرفه جویی اقتصادی با توجه به کاهش نیروی انسانی لازم و زمان ساخت، به ویژه در پروژه های بزرگ.

6- امکان ایجاد سطوح تمام شده صاف و زیبای بتنی و در نتیجه تهیه طرح های متنوع معماری در نما.

7- کاهش سر و صدا و آلودگی صوتی محیط کار، به ویژه در صنایع پیش ساخته بتنی.

بعلاوه حدود 7% از دی اکسید کربن تولیدی توسط صنایع، مربوط به کارخانه های تولید سیمان است. بنابراین یکی از راههای کاهش دی اکسید کربن، کاهش مشکلات گرم شدن زمین ناشی از گازهای گلخانه ای، حفظ منابع طبیعی و معدنی و حفظ محیط زیست، استفاده از انواع بتن های با عملکرد بالا و خود متراکم است که در آنها سیمان به طور موثرتری استفاده شده، یا جایگزینی سیمان به وسیله پر کننده ها در آن صورت گیرد. بنابراین این مسائل نیز می‌توانند دلایل بسیار خوبی برای گسترش بتن‌های عملکرد بالا و  خود متراکم در سطوح ملی و بین المللی باشد.

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))