بتن به عنوان جسمی متخلخل، آب جذب می‌کند و تا حدی نفوذپذیر است. میزان نفوذپذیری آن به قدری است که اجازه عبور سیال آب یا بخار را از میان بتن می‌دهد. این عمل که ممکن است تحت فشار یا در اثر ترکیب فشار و جذب مویینگی انجام شود، میزان مقاومت بتن را دستخوش تغییراتی می‌کند. حال سؤال این‌جاست که چه عواملی در میزان نفوذپذیری بتن مؤثرند؟ در این مقاله از بلاگ رامکا با ما همراه باشید تا عوامل مؤثر بر نفوذپذیری بتن را به شما معرفی کنیم.
مصالح از عوامل مؤثر بر نفوذپذیری بتن
در مطالعات انجام گرفته مشخص شد نفوذپذیری خمیرهای سیمان ساخته شده از سیمان‌های پُرتلند با ترکیبات شیمیایی متفاوت، در صورتی که نسبت‌های آب به سیمان اولیه (اصلاح شده برای آب انداختن) یکسان باشد و بخش‌های مساوی از سیمان‌ها هیدراته شده باشند، مشابه یکدیگرند. اما برای سن مشخص و نسبت آب به سیمان یکسان، خمیرهای حاوی سیمان‌های کُندگیر نسبت به سیمان‌های زودگیر نفوذپذیری بیشتری دارند. میزان ریزدانه بودن سیمان نیز حائز اهمیت است و با افزایش آن، نفوذپذیری کاهش می‌یابد.
همان‌گونه که در شکل بالا نشان داده شد، نفوذپذیری مانند مقاومت به نسبت آب به سیمان وابسته است. وقتی نسبت وزنی آب به سیمان از ۰٫۶۵ تجاوز می‌کند، نفوذپذیری بتن با نرخی سریع افزایش می‌یابد. برای مصالح و شرایط مشخص، افزایش نسبت آب به سیمان از ۰٫۴ به ۰٫۸ می‌تواند نفوذپذیری را ۱۰۰ برابر افزایش دهد.
| مصالح | K × ۱۰۱۲ (m/s) | طبقه‌بندی |
| نمونه گرانیت | ۰٫۶ – ۳ | ۱۲ |
| نمونه تخته سنگ | ۰٫۹ – ۲٫۱ | ۱۲ |
| بتن و ملات (w/c = 0.5 – ۰٫۶) | ۰٫۳ – ۹۰ | ۱۲ – ۱۰ |
| نمونه صخره پوسته و محکم | ۶٫۰ | ۱۱ |
| بتن و ملات (w/c = 0.6 – 0.7) | 3 – ۱۹۵ | ۱۱ – ۱۰ |
| نمونه کلسیت | ۶ – ۱۲۰ | ۱۱ – ۱۰ |
| بتن و ملات (w/c = 0.7 – 0.8) | 9 – ۴۲۰ | ۱۱ – ۹ |
| نمونه سنگ آهک | ۹ – ۱۵۰۰ | ۱۱ – ۸ |
| بتن و ملات (w/c = 0.8 – 1.0) | 45 – 750 | 10 – ۹ |
| نمونه دولومیت | ۶۰ – ۱۵۰ | ۱۰ |
| بتن و ملات (w/c = 1.2 -2) | 300 – ۲۱۰۰۰ | ۹ – ۸ |
| بیوتیت گنایس درجا، آزمایش محلی | ۳۰۰ – ۳۰۰۰۰ | ۹ – ۷ |
| نمونه ماسه سنگ | ۲۱۰۰ – ۱۵۰۰۰۰ | ۹ – ۷ |
| مغزه‌های سدهای خاکی | ۳۰۰ – ۳۰۰۰۰۰ | ۹ – ۶ |
| تخته سنگ درجا، آزمایش محلی | ۳۰۰۰ – ۳۰۰۰۰۰ | ۸ – ۶ |
| آجر نما | ۳۰۰۰۰ – ۳۰۰۰۰۰ | ۷ – ۶ |
| خطوط لوله بتنی غیر مسلح، آزمایش محلی | ۳۰۰۰۰ – ۶۰۰۰۰۰ | ۷ – ۶ |
تأثیر اندازه سنگدانه‌ها روی نفوذپذیری در شکل بالا مشهود است. با افزایش حداکثر اندازه سنگدانه‌ها به ازای نسبت آب به سیمان مشخص، نفوذپذیری بیشتر می‌شود. احتمالاً علت آن است که حفره‌های آب موجود در ریز سنگدانه‌های درشت با افزایش حداکثر اندازه سنگدانه‌ها افزایش می‌یابد. سنگدانه‌های متراکم سالم با تخلخل کم و دانه‌بندی صحیح، نقشی مهم در کاهش نفوذپذیری بتن دارند. از این رو، جهت اطمینان از جا دادن بتن بدون کرموشدگی باید به مقدار کافی سنگدانه ریز در مخلوط بتن استفاده نمود.
هوای عمدی در بتن عموماً به دلیل افزایش کارایی، کاهش آب انداختن و تأثیر حفرات مجزا در تغییر ساختار لوله‌های مویینه موجب کاهش نفوذپذیری می‌شود. جایگزینی خاکستر بادی به جای بخشی از سیمان پُرتلند نیز عموماً کاهش نفوذپذیری بتن را در پی دارد.
تأثیر نسبت اختلاط بر نفوذپذیری بتن
نسبت‌های اختلاط بتن به دانه‌بندی، شکل ذرات سنگدانه، شرایط جا دادن بتن و مختصات نفوذپذیری مطلوب بستگی دارد. مقدار صحیح آب نیز باید محاسبه شده و مورد استفاده قرار گیرد. مصرف آب زیاد، دانسیته را کم کرده و روانی را زیاد می‌کند. جا دادن دستی مخلوط بتنی خشک، باعث ایجاد روزنه‌های سوزنی و راه‌های نفوذ بزرگ، بخصوص در مخلوط‌های کم مایه می‌شود.
عموماً مقدار جزئی آب اضافی، قابلیت نفوذ کمتری نسبت به حالت فوق ایجاد می‌کند. برای اکثر بتن‌هایی که با میله زدن متراکم می‌شوند، حداقل اسلامپ لازم بسته به پُرمایگی مخلوط، حداکثر اندازه سنگدانه‌ها، پیچیدگی میلگردها، عرض قالب و میزان مخلوط کردن بتن، از ۵ تا ۱۵ سانتی‌متر متغیر است.
رابطه بین نسبت آب به سیمان و اسلامپ در شکل بالا نشان داده شده است. بدیهی است در مخلوط‌های حاوی نسبت آب به سیمان بیشتر، اسلامپ اهمیت خاصی دارد. برای بتن‌های متراکم شده با ویبراتور، مقادیر اسلامپ از ۱٫۲۵ تا ۵ سانتی‌متر را می‌توان به منظور ساخت بتن با نفوذپذیری کم استفاده نمود.
تأثیر نحوه ریختن و عمل‌آوری بر نفوذپذیری بتن
حمل، جا دادن و تراکم مناسب بتن در قالب، مرحله‌ای مهم در جریان تولید بتن آب بند است. هر گونه تلاش باید جهت جلوگیری از بروز جدایی ناشی از کرموشدگی یا ساختار متخلخل انجام شود. تأثیر طول دوره عمل آوری بتن روی میزان نفوذپذیری بتن در شکل زیر نمایان است. مطابق اطلاعات این شکل، عمل‌آوری طی سنین اولیه بتن، تأثیر ویژه‌ای در کاهش نفوذپذیری دارد.
دوره عمل‌آوری در شکل زیر ارائه شده است. منحنی‌ها مؤید این واقعیت هستند که بتن با نسبت آب به سیمان ۰٫۵ پس از ۷ روز نگهداری مرطوب نفوذناپذیر شده و بتن با نسبت آب به سیمان ۰٫۶۵ جهت حصول نفوذناپذیری ۱۴ روز عمل‌آوری مرطوب نیاز دارد و بتن با نسبت آب به سیمان ۰٫۸، حتی پس از ۲۸ روز عمل‌آوری چنین خاصیتی نخواهد داشت.
بیشتر بخوانید: ضوابط رد و پذیرش بتن
درزهای اجرایی از عوامل مؤثر بر نفوذپذیری بتن
از آن‌جا که درزهای اجرایی مواضعی هستند که غالباً نفوذ آب از آنها صورت می‌گیرد، لذا باید حتی‌الامکان از آنها اجتناب شود. در سازه‌های بتنی حجیم، هنگامی که درزهای انبساط در نظر گرفته می‌شود، بتن‌ریزی بین درزها باید به صورت پیوسته اجرا گردد. در صورت نیاز به درزهای انبساط، پیش‌بینی‌ها و احتیاطات لازم جهت اطمینان به حصول چسبندگی خوب بین بتن جدید و قدیم باید مد نظر باشد. به منظور جلوگیری از تشکیل لایه ضعیف و متخلخل روی سطح بتن قدیم که باعث چسبندگی ضعیف با لایه بعدی می‌شود، استفاده از مخلوط با نسبت‌های اختلاط مناسب و حداقل آب انداختن ضروری است. چسبندگی بین دو لایه بتن را نیز می‌توان با تمهیدات زیر بهبود بخشید:
- تمیز کردن سطح لایه اول بتن، همراه با اینکه پیش از سخت شدن کامل لایه اول و ریختن لایه دوم، سطح بتن با برس سیمی تراشیده شود تا سنگدانه‌های درشت نمایان گردد.
- مرطوب ساختن سطح لایه قبلی بتن
- ریختن یک لایه نازک از دوغاب سیمان پُرتلند خالص روی سطح لایه بتن قبلی
- ریختن چند سانتی‌متر از بتن جدید با سنگدانه درشت کمتر، پیش از رسیدن دوغاب سیمان به گیرش اولیه؛ به منظور ممانعت از تشکیل حفره‌های مرتبط با سنگدانه‌های درشت در قسمت تحتانی لایه جدید.
- بتن‌ریزی پیوسته جهت تکمیل سریع‌تر عملیات اجرایی (تراکم بتن تازه مطلوب است)
آب بند کننده سطح
ملات آب بند پلیمری سیلکس SEALEX
آب‌بند کننده پلیمری دو جزئی، مناسب برای آب‌بندی استخر
عایق کننده‌های مسی یا آهنی گالوانیزه را نیز می‌توان در درزهای اجرایی مخازن به کار برد. این عایق کننده‌ها معمولاً از فلز ورقه ورقه ساخته شده و حدود ۱۷٫۵ تا ۲۰ سانتی‌متر عرض دارند. نصف آنها در لایه اولی بتن تعبیه می‌شود و نیمی دیگر در لایه دوم کار گذاشته می‌شود. انواع مختلف نوارهای آب‌بند لاستیکی و پلاستیکی نیز به طور مؤثر جهت ایجاد درزهای آب‌بند در سازه‌های بتنی به کار گرفته شده است.
همان‌طور که گفته شد ۴ عامل مصالح، نسبت‌های اختلاط، جا دادن، عمل‌آوری و همچنین درزهای اجرایی در میزان نفوذپذیری بتن مؤثرند؛ برای مثال در نسبت‌های اختلاط باید مقدار صحیح آب محاسبه شده و مورد استفاده قرار گیرد. در دوره عمل‌آوری نیز باید به شکل مطلوبی از شیوه‌های عمل‌آوری جهت تراکم بتن استفاده کرد تا میزان نفوذپذیری کاهش یابد. در این مقاله از بلاگ رامکا تلاش شد تا به بررسی ۴ مورد از عوامل مؤثر بر نفوذپذیری بتن به طور کامل پرداخته شود. امیدواریم با مطالعه این مقاله توانسته باشید اطلاعات کافی در این زمینه به دست آورید. خواهشمندیم با ارائه نظرات خود در پایین همین صفحه، ما را در ارتقای کیفیت مقالات یاری کنید.
مهندس آیا آزمایش غیرمخربی وجود داره که بشه از آن جهت تخمین مقاومت و خواص نفوذپذیری بتن در شرایط آزمایشگاهی استفاده کرد؟
آزمایش غیرمخرب در شرایط آزمایشگاهی انجام نشده و در شرایط کارگاهی انجام می‌شود. شما می‌توانید برای تخمین مقاومت از آزمایش چکش اشمیت، اولتراسونیک و… استفاده کنید.
کارتون فوق العاده است👌👌
سپاس از لطف شما