بخشی از مقاله
چکیده - بتن بعنوان یکی از پرکاربردترین مواد در سازه ها همیشه مورد توجه مهندسان قرارگرفته است. انعطاف پذیری که این ماده برای رسیدن به اهداف مختلف از خود نشان داده، اقتصادی بودنش در برابر سایر مواد مصرفی، در دسترس بودن مواد اولیه، شکل پذیری و سازگاری نسبی با طبیعت باعث اهمیت بیشتر آن میشود. یکی از ویژگیهای اصلی بتن قابلیت تغییر در طرح اختلاط و اضافه کردن مواد افزودنی خاص بمنظور دستیابی به اهداف مختلف می باشد که باعث می گردد با در نظر گرفتن تمهیدات خاص، بتن آب بند و انواع دیگر بتن حاصل گردد که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارا میباشند.
در این تحقیق ساختار بتن آب بند بعنوان یک ماده با نفوذپذیری کم مورد بررسی قرار گرفته و عوامل موثر بر طرح اختلاط، نحوه اجرا و برخی افزودنی های بتن بمنظور دستیابی به نتایج مطلوب تفسیر می گردد. محوریت اصلی تحقیق مواد افزودنیست که بمنظور ساخت بتن آب بند مورد استفاده قرار می گیرند. این مواد می توانند هم بصورت ترکیب با اجزا تشکیل دهنده بتن و هم پس از سخت شدن بتن مورد استفاده قرار گیرند. مقدار مصرف این مواد و نوع بکار گیری آنها در بتن های مختلف، متفاوت است.
-1 مقدمه
بتن در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته میشود. این ماده چسبنده عموما حاصل فعل و انفعال سیمانهای هیدرولیکی و آب است. امروزه چنین تعریفی از بتن شامل طیف وسیعی از محصولات میشود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان و نیز پوزولانها، سرباره کورهها، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره تهیه شود. با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژی های فراوان در قرن اخیر، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه شاهد کاربرد انواع مختلف بتن با مصالح مختلف هستیم که هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.
در حال حاضر انواع مختلفی از سیمانها که شامل پوزولانها، سولفورها، پلیمرها و افزودنیهای متفاوتی هستند، تولید می شوند. همچنین میتوان خاطر نشان کرد که تولید انواع بتن با استفاده از حرارت، بخار، اتوکلاو، تخلیه هوا، فشار هیدرولیکی ویبره و قالب انجام میگیرد. بتن به طور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانههای مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی حاصل میشود و دارای ویژگیهای خاص است. در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمانها، سدها، پلها، تونلها و راهها، این ماده را بسیار پرمصرف نموده است. اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده در شرایط خاص مورد استقبال کاربران آن قرار گرفته است.
امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی مشخص شده، که صرف توجه به مقاومت به عنوان یک معیار برای طرح بتن در محیطهای مختلف و کاربردهای مختلف، نمیتواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه های بتنی ایجاد می¬گردد. چند سالی است که مسأله دوام بتن در محیط¬های مختلف مورد توجه قرار گرفته است. مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتنها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشورهای درحال توسعه، افکار و اذهان را به سمت طرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است.
در این راستا در پارهای از کشورها دستورالعملها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعملها گشتهاند. با گسترش دیدگاه و تفکر عصر بتن های سبز فرا صنعتی و تغییر جایگاه نگرش سنتی تک بعدی مقاومتی بتن به سمت و سوی بتن های مقاومتی دوامی، لزوم جانشینی برخوردی کل نگرانه و به عنوان یک سیستم زنده وپویا به جای برخورد قدیمی و جزء نگرانهی از پیش تعیین شده احساس میشود.
در این راستا طبیعت بتن بگونهای است که رفتار آن با رفتار تکتک اجزاء تشکیل دهنده آن و نیز با حاصل جمع رفتار این اجزا متفاوت است. بنابراین، اگر بتن را چه به صورت فیزیکی و چه به صورت نظری به اجزا جدا از هم تفکیک کنیم. مشخصات ماده مخدوش شده، از بین خواهد رفت. لذا دنیای بتن یک دنیای غیرخطی است و در محدوده این رفتار غیر خطی دارای ناپیوستگی و گسستگی هایی نیز میباشد 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 و خود را در یک محدوده کوچک قرار داده ایم.
با در نظر گرفتن این تفکر جدید کل نگرانه به بتن بعنوان یک سیستم زنده و پویا هرگونه تغییر رفتار و ایجاد مشخصات جدید در بتن با استفاده از افزودنیهای دنیای جدید باید بصورت استفاده از افزودنیهای چند منظوره که علاوه بر هدف رفتاری جدید در بتن، مقاومت و دوام آن را نیز در نظر دارد، باشد . یکی از مهمترین مشکلات در ساخت و نگهداری سازه ها، نفوذ آب و اثرات تخریبی آن میباشد. بنابراین ضدآب سازی سازه ها از اهمیت خاصی برخوردار بوده تا جایی که امروزه به یک تخصص تبدیل شده است.
جذب آب صدمات ظاهری و سازه ای متعددی را در سازهها بوجود میآورد. در واقع صدمات ظاهری شامل شورهزدگی، پوسته شدن رنگ، قارچ ها، کپک ها و کثیف شدگی بوده و صدمات سازه ای موجب واکنش سیلیکاتهای قلیایی، یخ زدگی و ذوب شدن پیاپی آب در مصالح، کربونیزاسیون، بارا نهای اسیدی، سولفاته شدن و خوردگی آهن آلات بکار رفته در اسکلت ساختمان میشود که بر روی انعطاف پذیری و کاهش مقاومت آنها تأثیر میگذارد.
[2] هر ساله آمار و ارقام زیادی در مورد تخریب سازه های بتنی منتشر میشود و بدیهی است هزینههای سنگینی در طرحهای عظیم ملی نظیر طرحهای فاضلابی، سازه های دریایی، ساخت اسکله ها و بنادر سدها و پلها و ... صرف میشود. در صورتیکه تمهیدی برای حفظ این سازهها بکار گرفته نشود نه تنها این سرمایه عظیم از بین میرود بلکه ساخت مجدد آنها فوق العاده دشوارتر و پر هزینه تر بوده و رشد و شکوفایی اقتصادی را ناممکن میسازد. یکی از مواردی که در مورد سازه های بتنی بالاخص مواردی که در مجاورت دائم یا غیر دائم با آب و مواد شیمیایی میباشد بسیار با اهمیت است عملکرد مسدود کنندگی در برابرتراوش، نفوذ، فشار یا تهاجم آب حاوی مواد شیمیایی علاوه بر تحمل خوب باربری آن است. در این راستا باید بتنیساخته شود که اصطلاحاً آببند یا ناتراوا گفته میشود .[6]
سازه های بتنی از سه منظر دوام، بهره برداری و زیبایی نیازمند آببندی میباشند. دوام را به قابلیت حفظ توان خدمت رسانی یک محصول تولیدی، جزء سازنده، یا مجموعه اجزایی سرهم شده در مدت زمانی معین تعریف میکنند. توانایی خدمت رسانی، قابلیت سازه برای اجرای کارکردهایی است که به منظور تحقق آنها، در شرایط رخنمایی - در معرض محیطی خاص بودن - طراحی و ساخته شده است. بنابراین، سازه باید توانایی ایستادگی و مقاومت در مقابل کل بارهای منظورشده در عمر خدمت رسانی خود و نیز شرایط محیطی را داشته باشد، بدون آنکه به زوال - فروسایی - سایش یا ریزش پیش از موعد دچار شود.
دوام به مفهوم وسیع خود به ماهیت بتن و به تهاجم در محیط خدمتگیری بستگی دارد. لزوم بتن با کیفیت خوب و تامین پوشش کافی آرماتور برای آن در تعیین مشخصات فنی بتن بادوام اهمیت اساسی دارد. نفوذپذیری کم را عامل کلیدی بتن بادوام تشخیص دادهاند که عوامل مختلفی بر آن تاثیر گذار است. آببندی سازه های بتنی گویای لحاظ تمهیدات لازم برای جلوگیری از نفوذ یا عبور آب یا سایر مایعات از مقطع بتن می-باشد .[6] روش های مختلفی برای آببندی بتن وجود دارد.
دو روش عمده آب بندی سازه های بتنی عبارتند:
آب بندی اولیه آببندی در حین ساخت
آب بندی ثانویه آببندی به روش پوشش های سطحی یا نفوذگر
آب بندی به روش تزریق
باید توجه داشت که آببندی بتن در بسیاری از مواقع با وجود اینکه ما شاهده ورود آب از قسمتی و خروج آن از سمتی دیگر نیستیم به لحاظ دوام سازه دارای اهمیت بالایی می باشد. بدیهی است که مطمئن ترین و کارآمد ترین روش همواره آب-بندی سازه های بتنی با بکارگیری تمهیدات در حین ساخت میباشد. این امر می-تواند با استفاده از کاهش نفوذپذیری بتن، استفاده از افزودنی های بتن آببند کننده و نصب واتراستاپ آببند کننده بتن در قسمت درزها یا استفاده از پوشش های آببندی در جهت فشار مثبت تحقق یابد. اما متاسفانه با این وجود در بسیاری از مواقع مشاهده میشود به دلایل اقتصادی و یا عدم آگاهی کافی سازندگان و تصمیم گیران، این سیستم آب-بندی در سازههای بتنی صورت نمیگیرد.
در این صورت در گام دوم میتوان برای آب-بندی بتن از یکی از دو روش رایج آببندی سازه-های بتنی یعنی آببندی به روش تزریق و یا روش آببندی با استفاده از انواع پوشش های آببند استفاده کرد. لازم به ذکر است که پوشش های آببندی دارای گونه های مختلفی میباشند که هر یک متناسب با شرایط بهره برداری و محدودیتهای مالی و اجرایی، انتخاب و قابل استفاده میباشند. لذا آنچه در این بین میتواند در انتخاب روش آببندی بتن مورد توجه باشد لحاظ حداکثر دوام آببندی سازه-های بتنی می-باشد.
از مزایای استفاده از آببندی به روش تزریق میتوان به امکان اجرای آببندی در فشار مثبت و منفی، حداکثر دوام سازه بتنی به علت جلوگیری از ورود آب به سازه و سرعت بالای اجرا اشاره نمود. از مشکلات عمده این روش آببندی بتن، تخصص بالای مورد نیاز، نیاز به تجهیزات خاص و گرانقیمت و قیمت بالای این روش آب-بندی بتن میباشد. در این تحقیق علاوه بر تحلیل ساختار بتن آببند و روش-های آببندی بتن، انواع مواد افزودنی به منظور آببندی بتن و اعضای بتنی معرفی و تشریح میگردد.
-2 بتن آببند و اصول آببندی بتن
بتن آببند به بتنی گفته میشود که در برابر نفوذ هرگونه عامل بیرونی که به سطح بتن حمله کند مقاوم باشد. بتن آببند بدون هرگونه ترک خوردگی میباشد. از نظر محدود کردن آسیب دیدگی بتن، در حقیقت مناسبتر آن است که از اصطلاح بتن غیر قابل نفوذ استفاده گردد. زیرا امکان آببندی مطلق در مخلوط نامتجانسی همچون بتن به سختی میسر میباشد. 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 به چنین بتنی بتن آببند - آبکیپ یا ناتراوا - گفته میشود. یا به عبارت دیگر زمانی بتن آبکیپ است که تهویه مناسب و دمای کافی برای ادامه تبخیر آب نفوذ یافته در سطح بیرونی در سازه های مخزنی 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.
-3 اصول آببندی سازه های بتنی
آببندی سازه های بتنی به دو صورت کلی دسته بندی می-گردد:
-1-3 آب بندی اولیه - در حین ساخت وبتن ریزی -
این روش با استفاده از مواد افزودنی مناسب و اصلاح طرح اختلاط بتن مصرفی و قراردادن واتراستاپ در درزهای اجرایی یا انبساطی و رعایت نکات مهم اجرایی انجام می¬گردد. لازم به ذکر است که آببندی در این مرحله اقتصادی ترین و بهترین روش محسوب میشود. مواد افزودنی مناسب برای این سیستم دارای خواص زیر هستند: - I با داشتن خاصیت روان کنندگی 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 نفوذپذیری می¬شوند. همچنین خاصیت روان کنندگی باعث بهبود خواص پمپپذیری میشود.
