عوامل مؤثر بر نفوذ پذیری در بتن

خاصیت و عملکرد مفید و کارآمد میزان نفوذ پذیری در بتن، سنگدانه های آن بستگی دارد. اگر کمی بر روی این جمله تأمل کنیم، متوجه اهمیت بسیار زیاد مقاومت نفوذی بتن در برابر عوامل خارجی همچون آب، رطوبت، هوا و مواد فرسایشی دیگر به منظور سال ها عمر مفید داشتن در ساختار سازه ها خواهیم شد.

در بتن هایی همچون بتن آرمه که دارای میلگردهای فاصله بندی شده با انواع اسپیسرها است، عدم نفوذ پذیری ساختار بتن به جهت زنگ نزدن فولاد بسیار ضروری است.

عوامل متعددی در کاهش نفوذ پذیری بتن مؤثر واقع می شوند. این عوامل در واقع از صفر تا صد ساخت بتن را در بر می گیرند، لذا بایستی بسیار دقیق و استاندارد اجرا شوند. استفاده از مصالح باکیفیت و هزینه ای که برای هر یک در نظر گرفته می شود، به طور کلی در کاهش نفوذ پذیری بتن نسبت به هر ماده ای مؤثر است.

طبقه بندی نفوذ پذیری بتن ها

• بتن با نفوذ پذیری زیاد: بتن با سیمان بالای 6/0 و شار عبوری بزرگ تر از 4000
• بتن با نفوذ پذیری متوسط: بتن با سیمان بین 5/0 و 4/0 و شار عبوری بین 4000 و 2000
• بتن با نفوذ پذیری کم: بتن کم نفوذ با شار عبوری بین 1000 و 100
• بتن با نفوذ پذیری خیلی کم: بتن با سیمان بالای 6/0 و شار عبوری بزرگ تر از 4000
• بتن با نفوذ پذیری قابل صرف نظر: بتن نفوذ ناپذیر با شار عبوری کمتر از 100

در ادامه به بررسی هر یک از عوامل تأثیر گذار بر نفوذ پذیری بتن نسبت به آب به صورت مختصر و مفید پرداخته ایم:

1. درصد سنگدانه بتن

طبق سال ها تجربه در تهیه انواع ملات سیمان بتن، سازندگان به این نتیجه رسیده اند که میزان سنگدانه درون خمیر سیمان با خاصیت نفوذ پذیری مایعی بتن رابطه عکس دارد. در واقع به کار گیری یا عدم به کار گیری سنگدانه های ریز و درشت به عنوان مواد اولیه بتن، تأثیر به سزایی در نفوذ پذیری بتن دارد.

2. عمل آوری بتن

دیگر عامل مؤثر نفوذ پذیری آب در بتن، مدت زمان و نحوه عمل آوری بتن است. بدین ترتیب هر چه دوره نگهداری و عمل آوری آن به دلیل افزایش درجه هیدراسیون طولانی تر باشد، از نفوذ پذیری بتن نسبت به این ماده کاسته خواهد شد.

3. ضخامت قالب های بتن

ضخامت بتن نیز جزو آن دسته از عواملی است که با میزان نفوذ پذیری رابطه معکوس دارد. واضح است هر چه قطعات بتنی ضخیم تر قالب گیری شوند، راه نفوذ آب به داخل آن ها طولانی تر و پر پیچ و خم تر خواهد شد، به خصوص اگر در ساختار آن ها از سنگدانه ها نیز بهره برده شده باشد.

4. مواد افزودنی شیمیایی

امروزه مواد افزودنی شیمیایی به منظور بالا بردن خاصیت های مثبت در بتن از جمله عدم نفوذ پذیری، بسیار استفاده می شوند. مهم ترین افزودنی های مؤثر بر نفوذ پذیری در بتن عبارت اند از:

• مواد افزودنی حباب زا: این ماده سبب ایجاد منافذی بدون ارتباط با یکدیگر و راه در رو در داخل سیمان می شود، بدین ترتیب میزان نفوذ ناپذیری بتن نسبت به آب افزایش پیدا می کند.
• مواد افزودنی پولوزانی: استفاده از این مواد مقرون به صرفه، سبب کاهش حرارت هیدراسیون، جلوگیری از ترک بتن و در نتیجه افزایش مقاومت نفوذی بتن می شود.

5. ضد آب نمودن بتن با مواد کریستالی

پوشش دارای مواد کریستالی، فناوری جدیدی است که می تواند به طور کامل و مؤثری شکاف ها و منافذ بتن را پر کند و بتن را ضد آب و نفوذ ناپذیر نماید.

عوامل مؤثر بر نفوذ پذیری بتن نسبت به هوا

اکسیژن یکی از اصلی ترین مخرب های بتن ها، به خصوص بتن های آرمه به حساب می آید، چرا که فولاد دارای خاصیت اکسید شدن یا همان زنگ زدن است و آسیب به فولاد بتن مساوی است با اختلال در عملکرد کل بتن!

در ادامه به هر یک از عواملی که بتن را از آسیب های فرسایشی هوا در امان نگه می دارد، اشاره نموده ایم:

• نسبت آب به سیمان بتن

آن دسته از افرادی که همیشه با فرآیند تولید سیمان و بتن سر و کار دارند، خوب می دانند که هر چه نسبت سیمان به آب در مخلوط بتن بیشتر باشد، میزان نفوذ هوا به داخل بتن در آینده کمتر خواهد بود.

• دانه بندی یا تخلخل بتن

هر چه نسبت سنگدانه های ریز و درشت در داخل سیمان بتن بیشتر باشد، تخلخل بتن بیشتر و در نتیجه مقاومت آن در برابر نفوذ هوا بیشتر خواهد بود. معمولاً بتن با تخلخل بالا، دارای انواع سنگدانه ها در جنس و ابعاد است.

• نحوه عمل آوری بتن

این عامل که در مورد قبلی نیز به آن اشاره شد، در کاهش میزان نفوذ هوا به بتن نیز مؤثر واقع می شود. خشک شدن سریع بتن، باعث ایجاد ترک های ریز غیر قابل مشاهده در سطح بتن و در نتیجه افزایش پتانسیل فرسودگی خواهد شد.

• وجود رطوبت در قسمت خشک بتن

وجود رطوبت در بتن همیشه بد نیست! چرا که باعث کاهش منافذ و کاهش نفوذ هوا به داخل سیمان خواهد شد.

• استفاده از پوشش نانو

پوشش نانو از آن جایی عاملی مثبت در نفوذ پذیری بتن نسبت به هر عامل فرسایشی به حساب می آید که می تواند منافذ سطح و داخل بتن را پر کند.

عوامل مؤثر بر نفوذ پذیری بتن نسبت به خورنده ها

غیر از شرایط آب و هوایی، مواد شیمیایی همچون سدیم کلرید نیز در تخریب بتن ها نقش بسزایی را ایفا می کنند. برای حفاظت بتن در برابر این عوامل، از مواد و روش های زیر بهره برده می شود:

• کاور

پوشش های محافظت کننده بتن در برابر زنگ زدگی، به سه شکل پودر، روغن یا گریس و رنگ، تولید و عرضه می گردند.

پودرهای خشک از جمله اورتان، آکریلیک، پلی استر، نایلون، وینیل و اپوکسی و یا روغن، بر روی سطح میلگردها، لایه نازک حفاظت کننده ای را ایجاد می نمایند. همچنین رنگ کردن میلگردها، پوششی تأثیرگذار در برابر اکسیژن را به وجود می آورد.

• محافظ کاتدی

اگر از آلیاژهای آلومینیومی و فلزاتی همچون منیزیم و روی در ساختار آرماتورها بهره برده شده است، استفاده از محافظ های کاتدی بهترین پیشنهاد جهت جلوگیری از زنگ زدن فولاد در بتن است.

• ایجاد لایه محافظ با روش ترمکس

ترمکس از روش های تولید میلگردهای ذوب آهن اصفهان به حساب می آید که در آن از کربن و منگنز در ساختار میلگرد استفاده می شود. لایه اکسیدی که با این روش بر روی فولادها ایجاد می شود، نه تنها آن ها را در برابر عوامل خوردگی محافظت می نماید، بلکه خاصیت شکل پذیری آن ها را نیز کاهش می دهد.

• گالوانیزه

ورق های فلزی گالوانیزه، لایه محافظتی بسیار مقاومی در برابر قوی ترین عوامل خورنده شناخته می شوند.

عوامل افزاینده نفوذ پذیری در بتن

نمک ها، از اصلی ترین عوامل خوردگی فولاد در بتن محسوب می شوند. احتمال زنگ زدگی فولاد در بتن در محیط های نزدیک به دریا و دریاچه بسیار بیشتر است. همچنین ایجاد ترک چه بزرگ و چه کوچک در بتن، باعث نفوذ اکسیژن، رطوبت و دیگر عوامل خورنده به داخل فولاد خواهد شد.

آیا عوامل فرسایشی همچون رطوبت می توانند به داخل اسپیسرها نیز نفوذ کنند؟

اسپیسرهای پلاستیکی، تقریباً غیر قابل فرسایش توسط هرگونه رطوبت و هوا می باشند.

ورق های گالوانیزه چگونه تولید می شوند؟

این ورق ها با روش هایی همچون غوطه وری در استخر روی و یا الکترولیت تولید می شوند.

آیا تمام بتن هایی که امروزه تولید می شوند نفوذ ناپذیر اند؟

میزان نفوذ پذیری در بتن با توجه به هدفی که برای آن در نظر گرفته شده است، متفاوت می باشد.