آب بندی سازه های بتنی در برابر سولفات و کلرید و راهکارهای انتخاب واتر پروف و نفوذگر و واتر استاپ

آسیب های ناشی از ورود یون های سولفات و کلرید یکی از جدی ترین تهدیدها برای دوام سازه های بتنی در محیط های خورنده است. این دو یون از طریق خاک خیس، آب های زیرزمینی آلوده، آب دریا و حتی بارش های آلوده وارد بتن میشوند و در صورت نبود یک سیستم آب بندی مطمئن، موجب تورم، پوسته شدن، خردشدگی، زنگ زدگی آرماتور و کاهش عمر بهره برداری سازه میشوند. بسیاری از سازه های بتنی از جمله مخازن، فونداسیون های ساحلی، دیوارهای حایل مرطوب، تصفیه خانه ها، شفت ها، کانال ها و پارکینگ های زیرزمینی همواره در معرض این خطر هستند. از این رو انتخاب و اجرای درست مواد آب بند شامل پوشش های واتر پروف، مواد نفوذگر کریستالی و انواع واتر استاپ نقش بسیار مهمی در کنترل نفوذ، جلوگیری از تهاجم یون های مخرب و افزایش عمر سازه دارد.

در این متن به صورت مفصل و کاربردی به بررسی اصول آب بندی سازه های بتنی در مجاورت سولفات و کلرید پرداخته میشود و روش انتخاب مواد مناسب بر اساس نوع سازه و شدت آلودگی محیطی تشریح میگردد.

شناخت رفتار سولفات و کلرید و تاثیر آنها بر بتن

محیط های حاوی سولفات و کلرید از جمله خاک های مرطوب، آب دریا، محیط های دارای پساب و مناطق ساحلی از مهم ترین عوامل تخریب بتن هستند. سولفات ها با واکنش با ترکیبات موجود در خمیر سیمان موجب ایجاد فاز های متورم شونده میشوند و این تورم نهایتا باعث ترک های عمیق و پوسته شدن بتن میگردد. به ویژه اگر بتن تراکم و دوام کافی نداشته باشد این واکنش بسیار سریع تر اتفاق می افتد. از سوی دیگر کلریدها بعد از نفوذ در بتن، خود را به آرماتور میرسانند و روند زنگ زدگی میلگرد را شروع میکنند. این زنگ زدگی در عمل موجب افزایش حجم میلگرد و ایجاد نیروهای فشاری داخلی در بتن میشود که نتیجه آن ترک، جدایش و در نهایت کاهش ظرفیت سازه است.

درک رفتار این دو یون در بتن کمک میکند تا بدانیم چرا یک سیستم آب بندی کامل باید شامل پوشش های سطحی، مواد نفوذگر فعال و یک درز بند مناسب باشد. هر کدام از این محصولات یک بخش از مسیر حرکت رطوبت و یون های مخرب را مسدود میکنند و در کنار هم میتوانند پوشش حفاظتی موثر و پایدار ایجاد کنند.

انتخاب واتر پروف مناسب برای جلوگیری از نفوذ رطوبت و یون های مخرب

واتر پروف ها نخستین سد دفاعی در برابر ورود رطوبت و آلودگی های محلول به داخل بتن هستند. انتخاب نوع واتر پروف بستگی به سه عامل اصلی دارد که شامل شدت ورود آب، نوع آلودگی اعم از سولفات یا کلرید و نوع سازه است. در محیط های بسیار مرطوب و آلوده مانند کنار دریا لازم است پوشش دارای مقاومت بالای شیمیایی باشد. در مخازن و تصفیه خانه ها نیز پوشش باید توانایی مقاومت در برابر تماس دائمی با آب آغشته به املاح را داشته باشد.

واتر پروف های بتن به طور کلی به دو گروه پوشش های بر پایه سیمان و پوشش های بر پایه مواد پلیمری تقسیم میشوند. نوع سیمان پایه مناسب سطوح مرطوب است و میتواند با بتن ترکیب یکپارچه ای ایجاد کند. این پوشش ها معمولا دو جزئی هستند و پس از خشک شدن لایه ای نفوذ ناپذیر ایجاد میکنند که اجازه عبور آب و یون های مخرب را نمیدهد. نوع پلیمری نیز برای جاهایی که نیاز به انعطاف پذیری بیشتر است و امکان حرکات سازه ای وجود دارد کاربرد دارد. در هر دو نوع هدف اصلی مسدود کردن شبکه مویرگی و کند کردن نفوذ رطوبت است.

در انتخاب واتر پروف باید به نکات مهمی توجه شود. از جمله این نکات میزان چسبندگی پوشش به بتن، مقاومت در برابر سولفات و کلرید، توان تحمل فشار هیدروستاتیک، سرعت خشک شدن، سازگاری با شرایط آب و هوایی و امکان ترمیم پذیری آن است. همچنین اجرا باید توسط افراد مجرب و با دقت انجام شود تا لایه ای پیوسته و بدون ضعف ایجاد گردد.

نقش مواد نفوذگر کریستالی در آب بندی عمیق و افزایش دوام بتن

مواد نفوذگر کریستالی یکی از پیشرفته ترین روش های آب بندی عمیق بتن هستند. عملکرد این مواد بر مبنای واکنش با رطوبت و آهک آزاد در بتن است. پس از استفاده روی سطح، ذرات فعال به داخل بتن نفوذ میکنند و در مجاورت آب، کریستال های نامحلول تولید میکنند. این کریستال ها تمام شبکه مویرگی و ترک های ریز را پر میکنند و یک سد دائمی در برابر عبور رطوبت و یون های مخرب میسازند.

این مواد برای سازه های در تماس با سولفات و کلرید اهمیت ویژه ای دارند زیرا علاوه بر مسدود کردن مسیر نفوذ، توانایی جلوگیری از حرکت موئینه آب در بتن را فراهم میکنند. ویژگی مهم این نفوذگر ها این است که مادام العمر فعال میمانند و هر زمان که رطوبت وارد بتن شود فرآیند تولید کریستال ادامه پیدا میکند و ترک های ریز ترمیم میشوند.

در انتخاب نفوذگر باید مواردی مانند عمق نفوذ، سرعت فعال سازی، سازگاری با نوع واتر پروف سطحی، مقاومت در برابر املاح، امکان اجرا روی سطوح مرطوب و دوام بلند مدت مدنظر قرار گیرد. سازه هایی مانند تونل ها، مخازن آب شرب، شفت های مرطوب و پارکینگ های زیرزمینی از مهم ترین کاربردهای این مواد هستند.

ضرورت استفاده از واتر استاپ در درز های اجرایی و انبساطی سازه

یکی از نقاط حساس سازه های بتنی که بیشترین احتمال نفوذ رطوبت و یون های مخرب در آن وجود دارد درز های اجرایی و انبساطی است. این درزها به علت توقف بتن ریزی، حرکات سازه ای یا تغییر شکل های حرارتی ایجاد میشوند و اگر به صورت اصولی آب بند نشوند مسیر مستقیم برای ورود سولفات و کلرید به داخل سازه فراهم میکنند. برای این منظور از واتر استاپ استفاده میشود که نوارهایی از جنس مواد مقاوم در برابر آب و املاح هستند و هنگام بتن ریزی در درون درز قرار میگیرند.

واتر استاپ ها انواع مختلفی دارند از جمله نوع پلیمر پایه، نوع ساخته شده از مواد مقاوم پایین اور و نوع بنتونیتی. انتخاب نوع مناسب باید بر اساس عرض درز، میزان حرکت سازه، فشار هیدروستاتیک و نوع آلودگی محیطی انجام شود. برای سازه های در تماس با آب دریا یا پساب های صنعتی باید نوعی انتخاب شود که مقاومت شیمیایی بالایی داشته باشد. نصب درست واتر استاپ بسیار مهم است زیرا کوچک ترین پیچ خوردگی یا عدم یکپارچگی موجب نشت آب خواهد شد.

جمع بندی و توصیه های کاربردی برای افزایش عمر سازه در محیط های سولفاتی و کلریدی

دوام سازه های بتنی در محیط های حاوی سولفات و کلرید به شدت وابسته به کیفیت آب بندی است. سازه ای که در ابتدا درست آب بند شده باشد سال ها بدون آسیب کار خواهد کرد اما اگر این مرحله نادیده گرفته شود تنها پس از چند سال نیاز به ترمیم و بازسازی خواهد داشت. تفسیر درست شرایط محیطی، توجه به میزان خورندگی و شناخت مسیر های نفوذ رطوبت کمک میکند تا سیستم آب بندی متناسب با سازه انتخاب شود.

یک سیستم آب بند کامل باید سه جزء اصلی داشته باشد. واتر پروف سطحی که نقش اولیه در جلوگیری از نفوذ رطوبت را بر عهده دارد (مانند واتر پروف مایع بتن میکس)، نفوذگر کریستالی که شبکه داخلی بتن را مسدود میکند و در نهایت واتر استاپ که از ورود آب در درز ها جلوگیری میکند. ترکیب این سه بخش موجب ایجاد یک سپر حفاظتی کامل در برابر سولفات و کلرید میشود و میتواند عمر سازه را به طور قابل توجه افزایش دهد.

در پروژه های مهم مانند مخازن، فونداسیون های ساحلی، تصفیه خانه ها و تونل ها توجه به جزئیات اجرایی بسیار ضروری است. استفاده از مصالح استاندارد، اجرای صحیح و بازرسی دقیق از تمام مراحل آب بندی باعث میشود سازه در برابر آسیب های آینده ایمن باشد. همچنین باید به دوره نگهداری و کیورینگ توجه شود زیرا بتن تازه ریخته شده در روز های اول بسیار آسیب پذیر است.

با انتخاب درست مواد آب بند و اجرای اصولی آنها میتوان خطرات ناشی از نفوذ سولفات و کلرید را به حداقل رساند و از کاهش مقاومت و دوام سازه جلوگیری کرد. این موضوع نه تنها باعث کاهش هزینه های تعمیراتی در آینده میشود بلکه ایمنی و پایداری سازه را تضمین میکند و عمر بهره برداری را افزایش میدهد.