ضد آب کردن بتن با فناوری کریستالی (آببندی)

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1396/10/09
 از پی، کف طبقات و پانل های پیش ساخته بتونی خارجی تا بنا های آبی و زیربنا های 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 دوام ساختار بتنی را بهبود بخشیده و با این وسیله هزینه های نگهداری در دراز 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 می دهد.

طبیعت بتن
ماده اصلی پرکننده در یک ترکیب بتنی دانه های سنگی می باشد که ماده چسباننده حاصل از ترکیب آب و سیمان، آن ها را به یکدیگر می دوزد. زمانی که اجزاء سیمان هیدراته می شود ویا با آب ترکیب می گردد، آن ها 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 می گردد. 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 می روند، با این وجود منافذ، سوراخ ها 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 سوراخ های 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، می دهد.
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 ضد آب کردن برای جلوگیری از نشت میان شکاف ها وجود داشته باشد.
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 می کند. 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 دیوار های خارجی یک بنا ممکن است در صورت بقدر کافی نفوذ پذیر نبودن بتونه در مقابل بخار، رطوبت را به داخل دیوار ها انتقال دهد.
- استفاده از کف با قابلیت نفوذ پذیری کم در مقابل بخار روی یک دال شیبدار در محل های 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. مثال های 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 پایین 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، شیار های مویین، شکافهای بسیار ریز و دیگر سوراخ ها 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 اجزا ی 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، شیار های مویین و ترک های ناشی از جمع شدگی بتن شکل خواهد گرفت. هرجایی نشت آب صورت پذیرد ضد آب کریستالی با پر کردن منافذ و سوراخ ها و شکاف ها 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 پایین 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 پایین) به تعادل می رسد.
مواد شیمیایی ضد آب کریستالی میان بتن پخش شده و در دسترس اجزای سیمان هیدراته قرار می گیرد 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 سوراخ ها 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 اندود ها و یا سطوح پوششی آن را خراب کند. ضد آب کریستالی در برابر مواد شیمیایی با PH بین 3 تا 11 در برخورد های ثابت و 2 تا 12 در برخورد های 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 را ایجاد می کند:
مانعی برای تاثیرات CO ، CO2 ، SO2 ، NO2 گاز های خورنده و نیز کربناته شدن می باشد. کربناته شدن فرایندی است که گاز های خارجی پدیده خوردگی را در لایه های بتن ایجاد می کنند. آزمایش کربناتی نشان می دهد که افزایش شکل کریستالی جریان گاز های داخل بتن را کاهش می دهد. کربناتاسیون حالت قلیایی خمیر سیمان هیدراته شده را خنثی نموده و محافظت آرماتور ها در مقابل خوردگی از بین می رود.

محافظت کردن از بتن در مقابل واکنش توده های قلیایی (AAR) با رد کردن آب به فرایند آن ها در نتیجه واکنش توده ها
آزمایش انتشار گسترده یون کلراید نشان می دهد که ساختار بتنی با ضد آب کریستالی محافظت گردیده است، از انتشار کلراید ها جلوگیری می کند. این ساختار از فولاد های تقویتی بتن حفاظت کرده و از خرابی های ناشی از اکسیداسیون و انبساط آرماتور ها پیش گیری می کند.
بسیاری از روش های سنتی حفاظت بتن نظیر اندود ها و دیگر پوشش ها، ممکن است در دراز مدت مستعد خرابی از آب و ترکیبات شیمیایی گردند در صورتیکه فناوری کریستالی منافذ و شیار های ناشی از فرایند خودگیری و عمل آوری بتن را بسته و بتن را مقاوم می نماید.

انواع بنا ها 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
- پاشیدن مثل یک پودر خشک، کاربرد سبز یا بدون رطوبت ماده خشک روی سطح بتن        
 
سایر مقالات
دوام بتن
دوام بتن
پایایی یا دوام بتن ساخته شده از سیمان پر تلند ، به توانایی بتن برای مقتبله باع عموامل جوی ، حملات شیمیایی ، سایش ، فرسایش و هرگونه فرآیند منجر به تخریب اطلاق می شود .
ادامه مطلب
پودر سخت کننده ( ضد سایش ) بتن
پودر سخت کننده ( ضد سایش ) بتن
معرفی پودر سخت کننده ( ضد سایش ) و کاربرد و اجرای آن.
ادامه مطلب
درمان سطح های بتنی آسیب دیده
درمان سطح های بتنی آسیب دیده
درمان سطح شامل اعمال هر ماده به سطح بتن به قصد محافظت از بتن است. مواد و روند مورد بحث در این بند، همه اجزای مهم سیستم حفاظت است و تنها محدود به اجزایی که تحت برنامه ترمیم ارزیابی می شوند، نیست. تمام شاخص های مورد بحث در بند 7-4 باید با روش مناسبی مطابق با کاربرد آنها، ارزیابی و اقدام شود. اکثر سیستم های محافظتی که برای ترمیم بتن مورد نیاز است حداقل یک یا چند حالت درمان سطحی برای آنها مشخص و بحث شده است.
ادامه مطلب