بتن آب بند را میتوان همان بتن معمولی تعریف کرد که به هنگام ساخت، علاوه بر مواد پایه بتن معمولی، برخی مواد افزودنی خاص به آن افزوده می‌شود به‌نوعی آن را در برابر آب نفوذناپذیر می‌کنند. مواد افزودنی که به بتن آب بند اضافه می‌شوند تأثیر منفی بر خواص مکانیکی و طول عمر بتن ندارند و حتی در برخی موارد خصوصیات مکانیکی و استحکام آن را بالا می‌برند. آب بندی بتن با شیوه‌های مختلفی انجام می‌گیرد که برخی از آنها هنگام تولید بتن صورت می‌گیرد و برخی نیز پس از اتمام کار به‌صورت یک لایه اضافی به بتن اضافه می شوند.
بتن آب بند در برابر نفوذ آب و سایر سیالات مقاوم است اما با توجه به روش آب بندی ممکن است نسبت به برخی مواد شیمیایی حساسیت نشان دهد. در حالتی که فرایند آب بندی بتن هم‌زمان با تولید آن انجام می‌گیرد، خود بتن نسبت به مواد خورنده و اسیدها ضعیف می‌شود و باید افزودنی دیگر به آن اضافه شود. در روش دوم که ماده آب بندی پس از ساخت به بتن اضافه می‌شود، این مشکل رخ نمی‌دهد، اما آب بندی آندائمی نیست و پس از مستهلک شدن لایه، باید مجدداً عملیات آب بندی بر روی آن صورت گیرد.
انواع روش های آب بندی بتن
اول این که بتن را از طریق سطح خارجی‌اش آب بندی کنید، راه دوم این است که از طریق سطح داخلی این عمل را انجام دهید و یا از راه سوم استفاده کنید که آن آب بندی بتن از طریق ذرات بتن است. یکی از معمول ترین راه های آب بندی بتن از طریق سطح خارجی استفاده از ورق های آب بندی است، اما این روش محدودیت های بسیاری دارد و هم چنین هزینه‌ی بالایی را نیز در بر می گیرد. از دهه ۱۹۸۰ تا کنون در بسیاری از پروژه های ساخت و ساز در سرتاسر دنیا از افزودنی کریستالی برای آب بندی بتن استفاده کرده و می کنند. این روش در واقع همان روش سوم آب بندی است (از طریق ذرات خود بتن) است که به آن اشاره کردیم. در این شیوه ذرات بتن خودشان سد راه عبور آب از هر جهتی می شوند و در واقع خود بتن به نوعی مانع آب تبدیل می گردد. تا کنون پیشرفت های زیادی در هر دو زمینه‌ی استفاده از ورق های آب بندی و استفاده از افزودنی کریستال صورت پذیرفته است. در این جا به اختصار به مرور به آنها می پردازیم تا انتخاب های موجود برای شما روشن تر شود.
سیستم آب بندی بتن به وسیله ورقه
ورقه های آب بندی ورق هایی هستند که از مواد پلیمری، قیر و پلی اتیلن تشکیل شده‌اند. ترکیب این مواد باعث می شود تا این ورق ها در برابر تغییرات دمایی کم تر حساس باشند و کم تر تغییر شکل بدهند. این ورق ها به صورت خودکار از نزدیک شدن مواد و سموم شیمیایی خطرناک جلوگیری می نمایند و در عین حال باعث افزایش مقاومت کششی، افزایش مقاومت در برابر خاک های اسیدی، انعطاف پذیری، خود ترمیمی و افزایش توانایی پیوند می شود. با وجود پیشرفت هایی که در این نوع سیستم آب بندی بتن صورت پذیرفته، همچنان معایب زیادی در مورد آنها وجود دارد. نصب این ورقه ها می تواند کار بسیار سخت و طاقت فرسایی باشد. خصوصا در اتصال میان ورقه های مختلف باید کارهای زیادی صورت بپذیرد تا آب بندی دچار هیچ گونه مشکلی نشود و این کارها بسیار سخت و زمان بر هستند. همچنین ورقه ها باید به سطوحی متصل شوند که در آن هیچ گونه تخلخلی وجود ندارد و دارای سطح کاملا صافی باشند، از این رو باید تخته های محافظی نیز بر روی بتن نصب گردد. با وجود تمام این مشکلات، استفاده از ورقه های آب بندی در سالیان متمادی جزو معمول ترین روش ها بوده و هم چنان نیز هست.
سیستم آب بندی بتن به روش پوسته های مایع
به وسیله‌ی یک قلم مو، اسپری یا غلتک می توان موادی نظیر اورتان یا آسفالت پلیمریک را بر روی سطح بتن کشید که به این روش آب بندی روش پوسته های مایع گفته می شود. این روش معمولاً بر روی سطح خارجی بتن اجرا می شود. اما پیشرفت های اخیر فناوری باعث شده تا آب بندی سطح داخلی نیز میسر گردد. موفقیت آمیز بودن آب بندی به وسیله‌ی پوسته های مایع بستگی به ضخامت و نحوه‌ی وضع آنها دارد. از این روش تنها زمانی استفاده می شود که استفاده از ورق های پیش ساخته میسر نباشد.
پلیمر اورتان
اسفالت
آب بندی بتن با استفاده از افزودنی های بتن
نوع بسیار جدید و مدرنی از آب بندی بتن که در سال های اخیر بسیار از آن استفاده شده، استفاده از افزودنی های مختلف در مخلوط بتن می باشد. این افزودنی ها در هنگام بتن ریزی به مخلوط بتن اضافه می شود و خود بتن را به یک مانع برای عبور آب تبدیل می کنند. این افزودنی ها انواع مختلفی دارند و به دسته های افزودنی های هوا دهنده بتن، دافع آب و افزودنی های کریستال تقسیم می شوند.
بتن آب بند
روش های نوین آب بندی بتن و اعضای بتنی
- بتن بعنوان یکی از پرکاربردترین مواد در سازه ها همیشه مورد توجه مهندسان قرار گرفته 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 می شود. یکی از ویژگی های اصلی بتن قابلیت تغییر در طرح اختلاط و اضافه کردن مواد افزودنی خاص به منظور 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 می باشند. 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 به منظور دستیابی به نتایج مطلوب تفسیر می گردد. محوریت اصلی تحقیق مواد افزودنی ست که به منظور ساخت بتن آب بند مورد استفاده قرار می گیرند. این مواد می توانند هم به صورت ترکیب با اجزا تشکیل دهنده بتن و هم پس از سخت شدن بتن مورد استفاده قرار گیرند. مقدار مصرف این مواد و نوع به کارگیری آنها در بتن های مختلف، متفاوت است. سازه های بتنی از سه منظر دوام، بهره برداری و زیبایی نیازمند آببندی می باشند. دوام را به قابلیت حفظ توان خدمت رسانی یک محصول تولیدی، جزء سازنده، یا مجموعه اجزایی سرهم شده در مدت زمانی معین تعریف می کنند. توانایی خدمت رسانی، قابلیت سازه برای اجرای کارکردهایی است که به منظور تحقق آنها، در شرایط رخ نمایی (در معرض محیطی خاص بودن) طراحی و ساخته شده است. بنابراین، سازه باید توانایی ایستادگی و مقاومت در مقابل کل بارهای منظور شده 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 خدمت گیری 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 داده اند 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.
روش های آب بندی سازه های بتنی عبارتند از
آب بندی اولیه - آب بندی در حین ساخت
آب بندی ثانویه - آب بندی به روش پوشش های سطحی یا نفوذگر
- آب بندی به روش تزریق
باید توجه داشت که آب بندی 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 باشند. بدیهی است که مطمئن ترین و کارآمدترین روش همواره مواد آب بندی بتن در سازه های بتنی با بکارگیری تمهیدات در حین ساخت می باشد. این امر می تواند با استفاده از کاهش نفوذپذیری بتن، استفاده از افزودنی های بتن آب بند کننده و نصب واتر استاپ آب بند کننده بتن در قسمت درزها یا استفاده از پوشش های آب بندی در جهت فشار مثبت تحقق یابد. اما متاسفانه با این وجود در بسیاری از مواقع مشاهده می شود به دلایل اقتصادی و یا عدم آگاهی کافی سازندگان و تصمیم گیران، این سیستم آب بندی در سازه های بتنی صورت نمی گیرد.
در این صورت در گام دوم میتوان برای آب بندی بتن از یکی از دو روش رایج آب بندی سازه های بتنی یعنی آب بندی به روش تزریق و یا روش آب بندی با استفاده از انواع پوشش های آب بند استفاده کرد. لازم به ذکر است که پوشش های آب بندی دارای گونه های مختلفی می باشند که هر یک متناسب با شرایط بهره برداری و محدودیت های مالی و اجرایی، انتخاب و قابل استفاده می باشند. لذا آنچه در این بین می تواند در انتخاب روش آب بندی بتن مورد توجه باشد لحاظ حداکثر دوام آب بندی سازه های بتنی می باشد.
مزایای استفاده از آب بندی بتن
از مزایای استفاده از آب بندی به روش تزریق می توان به امکان اجرای آب بندی 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 گران قیمت و هزینه بالای این روش آب بندی بتن می باشد.
در این تحقیق علاوه بر تحلیل ساختار بتن آب بند و روش های آببندی بتن، انواع مواد افزودنی به منظور آب بندی بتن و اعضای بتنی معرفی و تشریح می گردد.
بتن آب بند و اصول آب بندی بتن
بتن آببند به بتنی گفته می شود که در برابر نفوذ هرگونه عامل بیرونی که به سطح بتن حمله کند مقاوم باشد. بتن آب بند بدون هرگونه ترک خوردگی می باشد. از نظر محدود کردن آسیب دیدگی بتن، در حقیقت مناسب تر آن است که از اصطلاح بتن غیر قابل نفوذ استفاده گردد. زیرا امکان آب بندی مطلق در مخلوط نامتجانسی همچون بتن به سختی میسر می باشد. بدین معنی که اگر حجم رطوبت نفوذ یافته در جسم بتن درسطح مجاور هوا تبخیر شود و در زمان تجزیه و تحلیل رطوبت هیچ صدمه ای ایجاد نشود در این صورت 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 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.
آب بند نمودن درزهای اجرایی و انبساطی در سازه بتنی
سازه آب بند می بایست در قسمت درزهای اجرایی یا انبساطی دارای شرایط زیر باشد:
الف- درزهای اجرائی تا آنجا که ممکن است موجود نباشد و چنانچه وجودشان اجتناب ناپذیر بود می بایست برای آب بندی درز از واتراستاپ نوع تخت استفاده نمود.
ب – برای آب بندی درزهای اجرایی محل اتصال کف به دیواره از واتراستاپ نوع تخت در داخل پاشنه استفاده شده و توسط گیره کار گذارده شود.
ج – برای آب بندی درزهای انبساطی از واتراستاپ نوع حفره دار که قابلیت انعطاف پذیری تقریبا بالایی را دارا باشد استفاده نمود.
آب بندی ثانویه (پساز بتن ریز)
ماده نفوذگر نوعی مخلوط شیمیایی خاص است که برخی از اجزاء تشکیل دهنده آن خاصیت نفوذی قابل توجهی دارند. حفاظت بتن در اثر واکنش اجزاء گوناگون موجود در محلول هنگامی که با سطح بتن و با مکانیزم فشار اسمزی به عمق بتن نفوذ می کنند، انجام می شود. از واکنش مواد شیمیایی گوناگون با یکدیگر و با آب کریستال هایی تشکیل می شود که باعث انسداد حفره های مویین بتن و ترک های حاصل از جمع شدگی بتن می گردد و رطوبت را به بیرون میراند. این فرآیند بر اثر فشار آب یا در مقابل فشار آب صورت می پذیرد. در صورت فقدان رطوبت اجزا تشکیل دهنده نفوذگر به صورت غیرفعال در محل باقی می مانند. به مجرد نفوذ آب نفوذگر مداوما درزبندی را بنا به طبیعت شیمیایی خود انجام می دهد. رشد کریستال ها و انسداد حفره های بتن تا اعماق نزدیک به یک متر از سطح بتن مشاهده و اندازه گیری شده است.
اصول آب بندی سازه های بتنی
آب بندی سازه های بتنی به دو صورت کلی دسته بندی می گردد:
آب بندی اولیه (در حین ساخت و بتن ریزی)
این روش با استفاده از مواد افزودنی مناسب و اصلاح طرح اختلاط بتن مصرفی و قرار دادن 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 می شود.
شریح روشهای آب بندی ثانویه در قطعات بتنی
روش تزریق برای ترمیم قطعات بتنی
تزریق برای ترمیم بتن های دارای ترک و یا نقاط، درزها و ترکهای آبدار استفاده می شود. دو روش اصلی برای ترمیم بتن با استفاده از تکنیک تزریق بکار گرفته می شود:
تزریق رزین اپوکسی : رزین های اپوکسی عمل آوری شده بصورت جامد با مقاومت بالا و مدول الاستیسیته نسبتا بالا می باشند. چسبندگی رزین های اپوکسی به بتن در حدی می باشد که با اجرای مناسب قابلیت بازگرداندن استحکام سازه ای اولیه بتن ترک خورده را دارند. مدول الاستسیته بالای رزین اپوکسی باعث شده که برای چسباندن بتن های ترک خورده که در آینده دارای احتمال جابجایی هستند مناسب نباشند. از رزین اپوکسی برای آببند نمودن ترک های آبدار استفاده می شود. اما با این حال به علت سرعت پایین عمل آوری رزین های اپوکسی بخصوص در دماهای پایین و نیز در صورت وجود جریان زیاد آب، استفاده از آن برای آب بندی ممکن نیست. ترک هایی که در آنها رزین اپوکسی تزریق می شود باید دارای عرضی بین 005/0 تا 25/0 اینچ باشند. تزریق رزین اپوکسی در ترکهای با عرض کمتر از 005/0 سخت و ناممکن است و همچنین نگهداری از رزین تزریق شده در ترک های عریض تر از 25/0 اینچ کار دشواری است، اگر چه گاهی این امر با استفاده از رزین های اپوکسی با چگالی بالا با موفقیت قابل انجام است. رزین های اپوکسی عمل آوری شده دارای حالت ترد و شکننده، با استحکام چسبندگی بیش از مقاومت برشی و کششی بتن می باشند. اگر این مواد برای اتصال مجدد بتن ترک خورده ی در معرض بارهای بیش از مقاومت برشی و کششی استفاده گردد، باید انتظار داشت که ترک هایی مجددا در کنار خط اتصال اپوکسی نمودار شود. به عبارت دیگر برای ترمیم ترک های فعال نباید از رزین اپوکسی استفاده نمود.
موفقیت در اجرای رزین های اپوکسی برای ترک های مرطوب متفاوت و متغیر است. تعدادی تکنیک های ویژه و در حال توسعه برای چسبندگی مجدد و آببندی ترک های آبدار به وسیله ی رزین اپوکسی وجود دارد. این روش و تکنیک های ویژه بسیار تخصصی و فنی بوده و در جاهای خاصی به کار برده می شوند. این روش ها صرفا زمانی در پروژه های تعمیراتی بکار گرفته می شوند که پس از بررسی و تحلیل به این نتیجه برسیم که سایر روش های موجود و استاندارد برای تعمیر پاسخگو و مناسب نیستند.
تزریق رزین های پلی یورتان : از رزین های پلی یورتان برای آببندی و حذف نشت آب از ترک ها و درزهای بتن استفاده می شود. آنها همچنین می توانند در ترک هایی که امکان جابجایی های کوچک خواهند داشت، تزریق شوند. چنین سیستم هایی، به جز سیستم پلی یورتان دو جزئی جامد، مقاومت کمی داشته و نباید برای چسباندن دوباره ترکها مورد استفاده قرار گیرند. رزین پلی یورتان نباید در ترکهای بتا عرض کمتر از 005/0 اینچ استفاده و تزریق شود. تاکنون برای تزریق رزین های پلی یورتان، هیچ حدی برای حداکثر اندازه ترک مشخص نشده است. رزین های پلی یورتان با تنوع قابل توجهی از منظر خواص فیزیکی دردسترس می باشند. برخی از رزین های پلی یورتان پس از عمل آوری به شکل فوم منعطف در می آیند. سیستم های دیگر رزین پلی یورتان پس از عمل آوری به صورت جامد با انعطاف پذیری نسبی و چگالی بالا درمی آیند که می توانند برای چسباندن مجدد درزهای با امکان جابجایی مورد استفاده قرار گیرند. رزین های پلی یورتان فوم شونده برای شروع عملیات عمل آوری نیازمند آب می باشند به همین دلیل طبیعتی است که از آنها برای تعمیر و ترمیم بتن های در معرض آب یا مرطوب استفاده کرد. تاکنون هیچ استانداردی برای رزین های پلی یورتان مانند آنچه در استانداردهای معتبر برای رزین های اپوکسی وجود دارد، ارائه نشده است. با توجه به فقدان استاندارد از یک سو و از سوی دیگر تغییرات گسترده در خواص فیزیکی رزین های پلی یورتان، لازم است که دقت و مراقبت زیادی در انتخاب این رزین برای تعمیر بتن صورت گیرد. راهنمای کاربردی برای این نوع رزین ها خیلی مفید و موفقیت آمیز نمی باشد. بعضی از مراکز تحقیقاتی و آزمایشگاهی در حال انجام مطالعات و تحقیقات بر روی این نوع ارزشمند از رزین ها می باشند. در صورت نیاز به مشاوره و راهنمایی برای روشهای اجرا می توان از این مراکز کمک گرفت.
از آنجائی که هدف نهایی ساخت مخازن بتنی، حفظ آب و یا فاضلاب برای مدت زمان طولانی جهت انجام فرایندهای تخصصی و استفاده بهینه از آب همچنین استفاده مجدد از فاضلاب برای مصارف گوناگون است، لذا آب بندی بتن و بالا بودن عمر مفید این سازه های بتنی بسیار ضروری می باشد . بدین معنی که اگر مخزن بتنی و یا استخر بتنی پس از ساخت و قرار گرفتن در مدار بهره برداری دارای معضل تراوش (آب دهی) باشد و به اصطلاح آب بند نباشد، می توان گفت کلیه هزینه انجام شده تا حدود زیادی به هدر رفته است و نتیجه دلخواه و مطلوب به عمل نیامده است و مخزن و یا استخر بتنی کارایی مورد نظر را دارا نمی باشد. یکی از فعالیت های اصلی که شرکت آکوا رزین بطور ویژه ای آن را ارائه می دهد، اجرای آب بندی بتن مخازن بتنی و استخرهای آب و اعمال پوشش آب بند بتن می باشد.
