آب بند بتن: انواع و تأثیر افزودنی‌های آب بند و نم بند در بتن

آب‌بند کردن و نم‌بند کردن سازه‌های بتنی، آن‌ها را در برابر آسیب‌های ناشی از آب، رطوبت و سیلاب محافظت می‌کند. به همین منظور باید برای آب‌بند کردن مناسب بتن از افزودنی‌هایی با عنوان آب‌بند کننده‌های بتن یا نم‌بند کننده‌های بتن استفاده ‌شود تا با کاهش نفوذپذیری از نفوذ نم و رطوبت به داخل بتن جلوگیری ‌کنند. در این مطلب از بلاگ رامکا قصد داریم شما را با انواع افزودنی‌های آب بند بتن و تأثیر آن بر بتن آشنا کنیم. پس با ما همراه باشید.

افزودنی‌های نم‌بند و آب بند بتن

مواد افزودنی آب‌بند و نم‌بند بتن، موادی هستند که از نفوذ رطوبت به داخل بتن جلوگیری می‌کنند و می‌توانند حرکت رطوبت یا انتقال آب به داخل بتن را محدود ‌کنند. مواد افزودنی آب‌بند و نم‌بند، بر اساس روش عملکردشان در بتن نامگذاری شده‌اند. افزودنی آب‌بند، نفوذپذیری بتن را کاهش داده و حرکت آزاد آب را داخل بتن محدود می‌کند. آب‌بند‌ها در مواقعی کاربرد دارند که بتن تحت‌تأثیر فشار آب قرار دارد.

مواد افزودنی نم‌بند، مواد دافع آب است که تر شدن و رطوبت بتن را که معمولاً به واسطه نفوذ آب از منافذ مویینه ایجاد می‌شود، کاهش می‌دهد. این مواد عموماً در حالتی که آب با فشار کم به سطوح بتنی اعمال می‌شود – مانند خیس شدن سطح بتن به واسطه بارش باران – به کار می‌رود. نمونه‌ای از عملکرد مواد نم‌بند در کاهش خاصیت تر شوندگی سطح بتن در شکل زیر نشان داده شده است.

افزودنی‌های نم‌بند و آب بند بتن را می‌توان بر مبنای مشخصات فیزیکی و شیمیایی آنها در گروه‌های زیر طبقه‌بندی کرد:

• مواد دافع آب، مثل: صابون و اسیدهای چرب که با هیدرات سیمان واکنش می‌دهند.
• ذرات جامد بسیار ریز خنثی که به عنوان مصالح پُر کننده تخلخل بتن استفاده می‌شود؛ بدون آنکه در فرآیند هیدراتاسیون سیمان شرکت کنند.
• ذرات جامد بسیار ریز که با مواد حاصل از هیدراتاسیون سیمان واکنش می‌دهند.

مواد افزودنی دسته اول خاصیت نم‌بند دارند، در حالی که افزودنی‌های دسته دوم و سوم برای کاهش نفوذپذیری بتن به کار می‌روند و خاصیت آب‌بندی از خود دارند. همچنین با استفاده از انواع افزودنی بتن کاهنده آب، نسبت آب به سیمان بتن کاهش یافته و در نتیجه، نفوذپذیری بتن کم می‌شود. بنابراین با استفاده از مواد افزودنی کاهنده آب، به طور غیرمستقیم نفوذپذیری بتن و به دنبال آن، دوام بتن بخصوص در برابر چرخه ذوب و یخ افزایش می‌یابد.

ساختار شیمیایی افزودنی‌های آب‌بند یا نم‌بند بتن

مواد افزودنی که در زیرگروه شماره ۱ قرار می‌گیرند، به طور عمده شامل نمک‌های کلسیم یا آمونیاک از اسیدهای چرب هستند. این مواد افزودنی که بر پایه اسیدهای چرب مایع، از جمله الیک، کاپریلیک و کاپریک هستند، به عنوان اجزای اصلی در مواد افزودنی بر پایه اسیدهای چرب به کار می‌روند. نمونه‌ای از ترکیبات این دسته از مواد افزودنی در جدول زیر آورده شده است:

نوع اسید چرب	درصد موجود در آب‌بند
C5H11COOH	1.1
C7H15COOH	73.3
C9H19COOH	21.5
C11H23COOH	4.1

این مواد به صورت مستقیم و بدون نیاز به محلول کردن یا افزودن به مقدار آب معین به مخلوط بتنی اضافه می‌شوند. استاریک اسید که از این گروه به طور گسترده استفاده می‌شود را می‌توان به منظور پراکندگی بیشتر در مخلوط بتنی، مستقیماً به صورت پودر به مخلوط اضافه نمود یا در مرحله پیش‌آمیختن با مصالح پر کننده، مانند تالک یا سیلیس مخلوط کرد یا به صورت امولسیون به همراه آب به کار برد.

بوتیل استئارات نیز به منظور دستیابی به پراکندگی بهتر به صورت امولسیون و همراه با آب در مخلوط بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا این ماده در مقایسه با استاریک اسید واکنش آهسته‌تری با مواد هیدراته مخلوط می‌دهد. برای دستیابی به نتیجه یکسان، می‌توان به میزان کمتری از مواد افزودنی بر پایه بوتیل استئارات نسبت به افزودنی بر پایه استاریک اسید استفاده نمود.

چربی بعضی حیوانات و گیاهان نیز می‌تواند به منظور نم‌بند مورد استفاده قرار گیرد. این دست از مواد را هم می‌توان به صورت امولسیون و هم به صورت خمیر به کار برد.

ترکیبات نوع رایج این مواد در جدول زیر نشان داده شده است. این چربی می‌تواند گریس سفید، پیه نهنگ یا روغن سویا باشد. هر چند استفاده از این مواد سبب تولید بتنی آب‌گریز می‌شود، اما تأثیرات متفاوتی نیز روی مقاومت فشاری آن خواهد داشت.

امولسیون سوم – که در این دسته قرارمی‌گیرد – در اثر حرارت دادن موم تا نقطه ذوب ۵۷-۶۰ درجه سانتی‌گراد به دست می‌آید و با عامل امولسیون کننده استفاده می‌شود که در صورت تماس با محیط قلیایی بتن، لایه غیرقطبی ایجاد می‌کند.

 به طور کلی این دسته از مواد آب ‌بند بتن، باعث ایجاد لایه‌ی دافع آب داخل خلل و فرج بتن شده و منافذ را مسدود نمی‌کند. این گروه به طور عمده در مواردی استفاده می‌شود که هدف استفاده از مواد آب‌بند، جلوگیری از نفوذ آب در منافذ موئینه و ورود یون کلر به داخل بتن در شرایطی است که بتن تحت فشار هیدرواستاتیک نیست.

ذرات جامد بسیار ریز می‌تواند در دو نوع خنثی یا واکنش دهنده به هیدرات سیمان به کار رود. مواد واکنش دهنده با هیدرات سیمان که شامل: سیلیکات، خاکستر نرم کوره، پوزولان‌هایی نظیر خاکستر بادی یا خاک‌های دیاتومه‌ای است و ذرات جامد بسیار ریز خنثی که شامل: گل رختشوی، تالک، بنتونیت و دیگر پودرهای سیلیسی است. این نوع مواد افزودنی آب‌بند، بخصوص مواد بر پایه کلسیم و آلومینیوم استریت، به طور گسترده در صنعت تولید سیمان به کار می‌رود.

کلسیم استریت‌ها را می‌توان با آسیاب کردن استاریک اسید با آهک یا سیمان تولید کرد. با این روش ماده‌ای حاصل می‌شود که حاوی ۱۰ تا ۳۰% کلسیم استریت است.

بیشتر بخوانید: آب بندی استخر

اجزای تشکیل‌دهنده	خمیر بر اساس وزن امولسیون	خمیر بر اساس وزن خمیر
سیلیکای ریز شده	۱۱٫۲	۳۰
Ca(OH)2	2	5
CaCI2	2.2	10
CaCO3	1	1
چربی	۲	۲۰
آب	۲۵	۲۰
Mineral spirits	—–	10

این دسته از مواد آب‌بند، به عنوان چگال کننده عمل کرده و به طور فیزیکی حفره‌های نفوذ آب به داخل منافذ و خلل و فرج بتن را مسدود می‌کند. سدیم متیل سیلیکونات، به مقدار محدود به منظور بازساری رویه پل‌ها در آمریکا و نیز به طور گسترده‌تر در روسیه استفاده می‌شود.

هر چند استفاده از این ماده به میزان قابل توجهی مقدار جذب آب را کاهش می‌دهد، اما نفوذپذیری را نیز کم کرده و در ضمن سبب کاهش مقاومت نمی‌شود.

نحوه عملکرد افزودنی‌های آب ‌بند و نم‌بند بتن

سیمان پرتلند سخت شده بسته به نسبت آب به سیمان اولیه و میزان هیدراته شدن سیمان، شامل منافذ و مویینگی پراکنده با اندازه‌های متفاوت است. پراکندگی رایج منافذ در خمیر سیمان بتن سخت شده در شکل زیر نشان داده شده است. در این شکل، قطر بسیاری از منافذ در دامنه ۰٫۵۰ تا ۱ میکرون قرار دارد و آب بر اثر اعمال فشار یا خاصیت مویینگی در این منافذ حرکت می‌کند.

مواد افزودنی آب‌بند یا نم‌بند در مواردی که سازه بتنی در معرض رطوبت، نمک، آب‌های نمک‌دار یا فشار هیدرواستایک آب قرار دارد، استفاده می‌شوند. همچنین جلوگیری از مشکلات مربوط به حرکت آب داخل بتن، مانند تخریب ناشی از چرخه ذوب و یخ، خوردگی، کربناتاسیون و شوره‌زدگی با استفاده از مواد افزودنی کاهنده نفوذپذیری صورت می‌گیرد.

این حقیقت وجود دارد که با استفاده از مواد افزودنی آب‌بند یا نم‌بند، سطح بتن و سطوح داخلی منافذ یا لایه‌ای از مولکول‌های استاریک اسید و دیگر اسیدهای چرب یا ذراتی از موم‌ها یا قیر روکش شود. نتیجه در هر دو حالت، سبب ایجاد سطحی آب‌گریز شده و سبب افزایش زاویه تماس در برخورد آب با آن می‌گردد.

بکارگیری هر یک از گروه‌های مواد افزودنی آب‌بند، به شرایط بهره‌برداری سازه بتنی بستگی دارد. در صورتی که سازه بتنی تحت فشار استاتیک آب قرار نداشته باشد و عامل اصلی نفوذ آب به داخل بتن از راه منافذ موئینه و جذب موئینه باشد، از مواد افزودنی دافع آب و در سایر موارد از مواد افزودنی، مانند ذرات پر کننده خنثی و ذرات جامد بسیار ریز – که با مواد حاصل از هیدراتاسیون سیمان واکنش شیمیایی انجام می‌دهند – استفاده می‌شود.

در تئوری در صورت استفاده از مواد افزودنی آب‌بند بر پایه مواد شیمیایی دافع آب، بتن قادر خواهد بود در برابر نفوذ آب ناشی از فشار آب هیدرواستایک، حتی تا چندین متر مقاومت کند. اما در عمل به دلیل اینکه مواد افزودنی نمی‌توانند کلیه منافذ را به طور یکنواخت پوشش ‌دهند و از سوی دیگر وجود منافذ بزرگ در بتن اجتناب‌ناپذیر است، بتن فقط می‌تواند حدود چند سانتی‌متر در برابر فشار آبی هیدرواستاتیک مقاومت کند. بدین‌ترتیب در فشار آب زیاد، حتماً نفوذ آب رخ خواهد داد.

افزایش زاویه تماس به واسطه استفاده از مواد افزودنی نم‌بند باعث می‌شود فشار لازم برای نفوذ آب به داخل سطح مثبت باشد. در نتیجه، بالا رفتن آب در منافذ موئینه ناچیز خواهد بود. گرچه ممکن است به خاطر پوشش ناقص، مقداری رطوبت داخل شود.

البته این میزان در مقایسه با بتن بدون انواع افزودنی بتن آب‌بند قابل چشم‌پوشی است. در عمل، زمانی که سطوح بتنی به صورت طولانی مدت در معرض باران و باد قرار بگیرند، به دلیل نقص در پوشش آب‌گریز و نیز حضور حفرات بزرگ با قطر حدود ۱ میلی‌متر، جذب رطوبت رخ می‌دهد.

تأثیر افزودنی‌های آب‌بند و نم‌بند در بتن

مواد افزودنی آب‌بند به گونه‌ای فرمول‌بندی شده‌اند که حداقل اثر را روی بتن در حالت پلاستیک داشته باشند. استفاده از مواد افزودنی آب‌ بند بتن که فقط بر پایه استریت‌های آلومینومی‌ یا کلسیمی، استاریک اسید در حالت جامد و یا امولسیون، قیر و رزین‌های هیدروکربن هستند، هیچ اثری روی حالت پلاستیک بتن در خصوص مقدار هوا، کارپذیری و پارامترهای طراحی مخلوط ندارند.

بکارگیری امولسیون‌های مومی به دلیل اثر روغنی ذرات بسیار ریز موم و نوع امولسیون کننده‌ای که به کار رفته است، سبب افزایش مقدار هوا در دامنه ۴ تا ۵% حجم بتن شده و در نتیجه، ممکن است بر خاصیت فاز پلاستیک بتن اثر گذارد. همچنین بکارگیری این دسته از مواد افزودنی در بتن، باعث ایجاد تغییراتی در مشخصات بتن تازه و سخت‌شده می‌شود که این تأثیرات با نتیجه بر پایه شیمیایی به کار رفته برای آنها متفاوت خواهد بود. در ادامه به بررسی این تأثیرات خواهیم پرداخت.

تأثیر استفاده از مواد آب‌بند بر بتن تازه

بسیاری از تأثیرات این مواد افزودنی با مواد افزودنی کاهنده آب و مواد حباب‌ساز مشترک است. با این حال بعضی از تأثیرات این مواد بر خمیر سیمان به شرح زیر است:

• آب انداختگی بتن تازه: بنتونیت و امولسیون‌های مومی، سبب کاهش چشمگیر نرخ و میزان آب انداختگی می‌شوند. در نمودار زیر نتایج استفاده از امولسیون مومی در مقایسه با بنتونیت و کائولن آورده شده است. توجه داشته باشید هر چند استفاده از این محصول ‌به اندازه استفاده از بنتونیت مؤثر نیست، اما از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر است.

• فرآیند هیدراتاسیون: افزودن مواد افزودنی بر پایه کاپریلیک، کاپریک یا استاریک اسید و امولسیون‌های مومی، ‌اثری روی مشخصات گیرش محصولات هیدراتاسیون سیمان ندارد. هر چند اسیدهای چرب غیر اشباع روی هیدراتاسیون تری کلسیم سیلیکات (S و C) اثر ندارد، اما روی واکنش مونوسولفات و اترینگایت اثر قابل توجهی دارد. این پدیده در آزمایش گرمای‌سنجی هم نشان داده شده است.

اثر استفاده از مواد آب‌بند بر ویژگی‌های بتن سخت شده

بر اساس نتایج به دست آمده از آزمایش‌ها، هیچ اطلاعاتی مبنی بر تغییر سختی بتن در اثر استفاده از مواد آب بند بتن وجود ندارد. در حقیقیت ترکیب این مواد افزودنی باعث می‌شود اتصال اجزای سازنده بتن سخت شده بدون تغییر باقی بماند.

• مقاومت فشاری وکششی: مواد افزودنی آب بند بتن، اثر قابل ملاحظه‌ای بر مقاومت ۲۸ روزه بتن ندارد، مگر اینکه افزودنی کاهنده آب نیز در مخلوط بتن به کار رفته باشد. در این صورت به دلیل کاهش نسبت آب به سیمان، مقاومت فشاری افزایش می‌یابد. برخی نتایج مقاومت بتن حاوی امولسیون مومی ‌با عیار سیمان متفاوت به همراه مقدار ناچیزی حباب‌ساز در جدول زیر نشان داده شده است. در جدول زیر نتایج استفاده از استئاریک اسید بر مقاومت فشاری بتن نشان داده شده است.

نوع مخلوط	مقدار سیمان (کیلوگرم بر متر مکعب)	مقاومت فشاری ۲۸ روزه (نیوتن بر متر میلی‌متر مکعب)
نمونه بدون مواد افزودنی آب‌بند	۴۵۰	۶۴٫۹
۳% امولسیون مومی بر اساس وزن سیمان	۴۵۰	۶۲٫۳
نمونه بدون مواد افزودنی آب‌بند	۴۰۰	۵۳٫۶
۳% امولسیون مومی بر اساس سیمان	۴۰۰	۵۴
نمونه بدون مواد افزودنی آب‌بند	۳۶۰	۴۴
۳% امولسیون مومی بر اساس سیمان	۳۶۰	۴۲٫۴
نمونه بدون مواد افزودنی آب‌بند	۳۱۵	۳۳٫۵
۳% امولسیون مومی بر اساس سیمان	۳۱۵	۳۳٫۵
نمونه بدون مواد افزودنی آب‌بند	۲۷۰	۲۱٫۱
۳% امولسیون مومی بر اساس سیمان	۲۷۰	۲۲٫۴
نمونه بدون مواد افزودنی آب‌بند	۲۲۵	امکان عدم نمونه‌گیری
۳% امولسیون مومی بر اساس سیمان	۲۲۵	۱۵٫۲

شماره مخلوط	درصد مواد افزودنی آب‌بند (بر اساس وزن سیمان)	متوسط مقاومت فشاری ۷ روزه (نیوتن بر میلی‌متر مکعب)	متوسط مقاومت فشاری ۲۸ روزه (نیوتن بر میلی‌متر مکعب)
۱	۰	۱۴٫۲	۱۷٫۶
۲	۱	۱۴٫۳	۱۸٫۶
۳	۲	۱۵٫۲	۱۸٫۲

• پایایی و دوام بتن: همان‌طورکه در ابتدا بیان شد، هدف اصلی اضافه کردن این افزودنی به بتن، کاهش میزان ورود آب باران و آب‌های جاری به درون بتن به منظور حفظ زیبایی و آب‌بندی بتن است. این بهبود بتن که در زمینه حفظ زیبایی آن حاصل می‌شود، کوتاه مدت نیست و بر اساس داده‌های به دست آمده برای مواد افزودنی بر پایه ترکیبات استریت، این خاصیت به مدت ۱۰ سال باقی می‌ماند.

به عنوان نمونه نتایج جدول زیر نشان می‌دهد بتن حاوی مواد آب ‌بند بتن بر پایه استاریک اسید، بعد از ۱۰ سال عملکرد بهتری در مقایسه با بتن بدون مواد افزودنی آب‌بند داشته است.

درصد مواد افزودنی آب‌بند بر اساس وزن سیمان	جذب سطحی اولیه	در ۲۸ روز	(BS1881)	توصیف وضعیت بعد از ۱۰ سال استفاده به عنوان رویه سقف
–	۱۰ دقیقه	۳۰ دقیقه	۱ ساعت	–
۰	۰٫۴۸	۰٫۲۸	۰٫۲۰	به دلیل یخبندان دچار شکستگی شده و سطح آن دارای لکه‌هایی از خزه است.
۰٫۱۰	۰٫۴۲	۰٫۲۵	۰٫۱۹	سطح آن دارای لکه‌هایی از خزه است.
۰٫۲۵	۰٫۴۵	۰٫۲۰	۰٫۱۷	سطح آن دارای کمی لکه‌های ناشی از رشد خزه است.
۰٫۵۰	۰٫۴۳	۰٫۱۹	۰٫۱۳	کمی کثیف
۱	۰٫۳۳	۰٫۱۴	۰٫۱۲	نسبتاً تمیز
۲	۰٫۰۷	۰٫۰۴	۰٫۰۳	همانند شرایط اولیه

نتایج به دست آمده از جدول بالا را می‌توان به صورت زیر طبقه‌بندی کرد:

• مقدار ماده آب بند بتن را باید به میزان کافی به کار برد. بدین‌ترتیب میزان جذب سطحی بسیار کاهش می‌یابد.
• بکارگیری مواد آب بند بتن در مخلوط بتن، سبب جلوگیری از رشد جلبک‌ها روی سطح بتن می‌شود.
• بکارگیری مواد آب بند بتن به میزان کم، سبب افزایش دوام بتن در چرخه ذوب – یخ می‌شود.

در شکل زیر جهت آزمایش، چرخه ذوب – یخ قطعه بتنی – که شامل امولسیون مومی ‌است – نشان داده شده است. همچنین در این آزمایش، مقداری مواد حباب‌ هوا ساز بتن نیز در مخلوط بتنی به کار رفته که سبب کاهش نسبت آب به سیمان می‌شود.

نوع مخلوط	مقدار سیمان (کیلوگرم بر متر مکعب)	نسبت آب به سیمان	درصد هوا
بتن شاهد	۲۸۵	۰٫۰۷۰	۰٫۹
مخلوط بتنی دارای مواد افزودنی آب‌بند	۲۸۵	۰٫۶۱	۴٫۲

بکارگیری مواد افزودنی چون استریت‌ها به مقدار زیاد، علاوه بر خاصیت آب‌بندکنندگی، می‌تواند مانع خوردگی میلگردهای فولادی در برابر مقدار متوسط کلر شود. این سری از افزودنی‌های آب‌گریز، امروزه در فرمول‌بندی مواد جلوگیری‌کننده از خوردگی استفاده می‌شوند و به این ترتیب مانع دخول آب به داخل بتن شده و از خوردگی فولادهای داخل بتن جلوگیری می‌کنند.

مواد افزودنی آب بند بتن، باعث تمیز ماندن سطح بتن در دراز مدت شده و هیچ اثر معکوسی بر سایر ویژگی‌های بتن ندارند. همچنین در زمینه مقاومت در چرخه ذوب – یخ، جمع‌شدگی در چرخه خشک و مرطوب شدن بتن و محافظت از آرماتورها، عملکردی سودمند دارند.

استانداردهای آب‌بند کننده

در حال حاضر، استانداردی در زمینه عملکرد و نحوه استفاده از افزودنی‌های آب بند بتن وجود ندارد. دلیل این امر، مشکلاتی است که در به دست آوردن نتایج همسان در آزمایش نفوذپذیری رخ می‌دهد. بنابراین، تعیین میزان اثرگذاری این مواد افزودنی با مشکلاتی همراه است. در نتیجه، روش‌های آزمایش و توصیه‌های کارخانه‌های سازنده این مواد افزودنی به آزمایش‌های ساده جذب یا نفوذپذیری در نمونه‌های شاهد با میزان نفوذپذیری زیاد مربوط است. در ادامه مقاله «آب بند بتن»، به معرفی بعضی آزمایش‌های اندازه‌گیری خاصیت آب‌بندی می‌پردازیم.

روش آزمایش نم‌بند‌ها، تعیین درصد جذب

در این بخش از مقاله به معرفی سه روش پرکاربرد جهت اندازه‌گیری تعیین درصد جذب بتن می‌پردازیم.

• تعیین درصد جذب رطوبت بر اساس بخش ۲ از استاندارد BS.566، چاپ سال ۱۹۷۲: در این روش با اندازه‌گیری تغییرات وزن نمونه غوطه‌ور در داخل آب در زمان‌های مشخص، میزان جذب آب به دست می‌آید. از آن‌جا که در این آزمایش مقدار دقیقی به دست نمی‌آید، این آزمایش فقط زمانی مناسب است که مقادیر مقایسه‌ای مدنظر باشد.
• آزمایش جذب سطحی اولیه، بر اساس بخش ۵ استاندارد BS.1881، چاپ سال ۱۹۷۰: در این روش نرخ نفوذ آب به داخل بتن بر حسب سطح بتن، پس از مدتی از شروع آزمایش تعیین می‌شود.
• آزمایش تعیین درصد جذب آب، بر اساس بخش یک استاندارد انجمن استرالیا: در این آزمایش میزان نفوذ آب یا بخار در بتن اندازه‌گیری می‌شود.

بیشتر بخوانید: مواد درزبندی بتن

روش آزمایش مواد افزودنی کاهنده نفوذپذیری

دو روش رایج مورد استفاده در این آزمایش به شرح ذیل است.

• اندازه‌گیری اثر مواد افزودنی روی تغییر خاصیت نفوذپذیری هیدرولیکی: روش کیفی رایج در این آزمایش، قرار دادن صفحات بتنی خلل و فرج‌دار در معرض افزایش فشار یکنواخت در بازه زمانی کوتاه است. در این روش پس از بارگذاری، فشاری که در آن اولین نشانه‌های رطوبت ظاهر می‌شود را یادداشت کرده و با نمونه شاهد (بتنی که دارای افزودنی نیست) مقایسه می‌کنند.
• اندازه‌گیری ضریب جریان بتن در شرایط اشباع: این روش که در استاندارد ACIتوصیه شده است را می‌توان با استفاده از آزمایش‌های مستقیم و غیرمستقیم تعیین کرد که در ادامه مقاله «آب بند بتن» به معرفی کاربردی‌ترین آزمایش‌های مستقیم و غیرمستقیم می‌پردازیم.

شرکت مهندسی ارتش آمریکا آزمایش اندازه‌گیری نفوذپذیری بتن (CRC C48-92) را – که روش بررسی نفوذپذیری بتن به روش مستقیم است – ارائه نموده است. در این آزمایش، مقاومت در برابر نفوذپذیری تحت فشار آب هیدرواستاتیک تا ۲۸/۱ مگاپاسکال، در آزمونه‌های بتنی اندازه‌گیری می‌شود. پس از اینکه جریان در بتن به حالت پایدار رسید، با استفاده از قانون دارسی، ضریب نفوذپذیری اندازه‌گیری می‌شود.

مشابه این روش در استانداردهای اروپایی DIN 1048-5 و BS EN 12390-8 نیز آورده شده است. در استانداردهای اروپایی، بتن تحت فشار آب برابر با ۵/۰ مگاپاسکال تا ۷۲ ساعت قرار می‌گیرد. سپس نمونه‌ها به دو قسمت تقسیم شده و میزان نفوذ آب اندازه‌گیری می‌شود.

در بعضی مواقع بر اساس استاندارد تغییر یافته اروپایی، آزمونه‌های بتنی تا ۹۶ ساعت تحت فشار۱ مگاپاسکال قرار داده می‌شوند. سپس با استفاده از روابط والنتا، ضریب نفوذپذیری بر اساس عمق نفوذ اندازه‌گیری می‌شود. در این روش به منظور دستیابی به نتایج دقیق، باید حجم نمونه‌ها زیاد باشد تا بتوان نسبت حجمی ‌منافذ گسسته در بتن را به دست آورد. (البته این مورد در استاندارد BS EN 12390-8 بیان نشده است.)

از جمله استانداردهایی که برای اندازه‌گیری نفوذپذیری بتن به روش غیر مستقیم به طور گسترده استفاده می‌شود، استانداردASTM C1202 است. این استاندارد جریان موجود در آزمونه‌های بتنی که در معرض محلول الکترولیت و پتانسیل الکتریکی قرار دارد را اندازه‌گیری می‌کند.

این آزمایش به عنوان آزمایش اندازه‌گیری سریع نفوذ یون کلر به داخل بتن شناخته می‌شود. هر چند این نامگذاری دقیق نیست، زیرا در آن به جای نفوذپذیری بتن، میزان جریان عبوری در نمونه بتن اندازه‌گیری می‌شود. از سوی دیگر، این آزمایش نمی‌تواند بین جریان عبوری در اثر وجود یون کلر و سایر یون‌ها تفاوت قائل شود.

روش انجام این دسته از آزمایش‌ها بر اساس ASHTOO T259 و AASHTOO T260 است. بنابراین، نتیجه به دست آمده از این آزمایش‌ها را می‌توان به منظور محاسبه ثابت نفوذ ظاهری بر اساس ASTM C1556 به کار برد. همچنین روش‌های بررسی نفوذ دیگری بر اساس ASTM C1585 و استاندارد انگلیسی BS EN 1881 بخش ۱۲۲ موجود است.

تفاوت آب‌بند و نم‌بند کننده بتن

تعبیرات آب ‌بند بتن و نم ‌بند بتن، غالباً به جای یکدیگر به کار می‌روند، در حالی که اصطلاح نم‌بندی، به روش‌هایی اطلاق می‌شود که بتن را در مقابل بخار آب یا آب، تحت فشار کم نفوذناپذیر می‌کند؛ اما آب‌بندی به روش‌هایی گفته می‌شود که بتن را در مقابل آب، تحت فشار زیاد نفوذناپذیر می‌سازد.

مواد افزودنی آب‌بند داخل بتن

اگر نسبت‌های اختلاط بتن به نحو صحیح انتخاب شود و مخلوط به طور مناسب جا داده شده و نگهداری گردد، تحت فشارهای به ارتفاع ۳۰ متر کاملاً نفوذناپذیر بوده و نیازی به استفاده از مخلوط‌های تکمیلی یا عملیات سطحی نخواهد بود.

تعداد زیادی مواد خاص به عنوان مخلوط‌های تکمیلی وجود دارند که به منظور استفاده مؤثر از این مواد، تبعیت از توصیه‌های سازندگان آنها ضروری است. از آن‌جا که از مخلوط‌های تکمیلی نمی‌توان انتظار جبران ضعف مخلوط اصلی یا نگهداری نامناسب بتن را داشت، هزینه اضافی ناشی از مصرف این مواد باید در مقایسه با بتن بدون این مواد ولی با مقدار سیمان بیشتر در نظر گرفته شود. تنوع این دسته از مخلوط‌ها بسیار زیاد است که در این بخش به آن اشاره می‌کنیم.

• کلرید کلسیم
• نمک‌های غیرآلی محلول در آب
• مواد پُرکننده منافذ، معلق در آب
• صابون‌های شامل اسیدهای چرب (بیشتر مانند استارات)
• محلول‌های صابون با حلالی قابل تبخیر که با آهک هیدراته شده واکنش می‌دهد
• مواد آسیاب شده ریز
• ترکیباتی از محلول‌های با کاربردهای پی در پی که فعل و انفعال شیمیایی ایجاد می‌کنند
• محلول‌های هیدروکربن‌های جامد در روغن یا پارافین
• پوشش‌های قیری
• سیمان پٌرتلند با ماده‌ی دافع آب

نتیجه مجموعه وسیعی از آزمایش‌های گزارش شده حاصل از بکارگیری افزودنی آب بند بتن نشان می‌دهد مواد پُرکننده ریز آسیاب شده عموماً نفوذپذیری را کاهش داده و سایر مواد آب بند بتن اثرات متنوع دیگری دارند. برای مثال برخی از مواد تکمیلی عملاً باعث افزایش نفوذپذیری می‌شوند.

آب‌بند کننده‌های سطحی

مواد مورد استفاده جهت اعمال آب‌بندی سطح بتن را می‌توان در سه گروه ذیل دسته‌بندی نمود:

• موادی که به سطح بتن نفوذ می‌کنند: مواد نفوذکننده ممکن است موادی خنثی باشند که فقط به طور ساده منافذ را پُر می‌کنند یا طی واکنش شیمیایی با اجزای تشکیل دهنده سطح بتن، ترکیباتی با حجم بیشتر و ظرفیت پُرکنندگی بیشتر تشکیل می‌دهند. این مواد به عنوان سخت‌کننده برای جلوگیری از تجزیه و پودرشدگی سطحی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• موادی که منافذ را پُر می‌کنند: مواد زیادی در این دسته وجود دارد که میزان استفاده از آنها بر کیفیت آب‌بندی مؤثر است. به منظور حصول بهترین نتایج از این مواد، رعایت توصیه‌های سازندگان آنها ضروری است.
• موادی که تشکیل لایه سطحی می‌دهند: مواد آب‌بندکننده سطحی معمولاً بیشترین تأثیر خود را زمانی دارند که روی وجهی از بتن که در تماس با آب است، اعمال شود. این روش آب‌بندی پُرهزینه بوده، اما عموماً رضایتبخش است.
  نتایج آزمایش‌ها نشان داده عوامل آب‌بندکننده سطحی تأثیرات متفاوتی در کاهش نفوذپذیری بتن دارند. در این میان، ملات‌های پٌرتلند که به طور صحیح اعمال و نگهداری شده‌اند، امولسیون‌های آسفالت، نفت سنگین محلول در حلال‌های فرار، عایق سازه‌های نوع آکریلیک و پوشش‌های شفاف بزرگ با روغن چوب چینی، در زمره‌ی مؤثرترین مواد تشکیل دهنده‌ی لایه سطحی هستند. باید بدانید گرچه در معرض عوامل طبیعی بودن، باعث کاهش تأثیر عملکردهای سطحی می‌شود، اما اساساً بکارگیری لایه‌های اضافی ساخته شده، مانند نمدهای پوششی مرغوب، آسفالت داغ یا قیر زغال‌سنگ، باعث ایجاد نفوذپذیری مطلق می‌شود.

نفوذپذیری بتن در برابر هوا و گاز

در نفوذپذیری بتن در برابر هوا و گاز، توجه به یک سری نکات ضروری است که در ادامه مقاله «آب بند بتن»، به صورت گزیده به بیان این نکات می‌پردازیم.

• نفوذپذیری بتن در مقابل هوا و گاز، در انواع تانک‌ها و مخازن تحت فشار اهمیت دارد.
• جریان هوا و بخار آب به فشار هوا یا بخار، ضخامت بتن، خواص بتن و خواص هوا، گاز یا بخار بستگی دارد.
• بتن ساخته شده با نسبت آب به سیمان پایین، سنگدانه‌های خوب دانه‌بندی شده با یک افزودنی پوزولانی و عمل‌آوری صحیح، نسبتاً در مقابل جریان هوا، گازها یا بخار آب نفوذناپذیر خواهد بود.
• خشک شدن شدید باعث افزایش نفوذپذیری هوا می‌شود. دلیل این امر، احتمالاً تشکیل ترک‌های انقباضی است.
• خشک شدن شدید بتن، ظاهراً باعث افزایش نفوذپذیری بخار نمی‌شود.
• رابطه مهمی‌ بین نفوذپذیری هوا و گاز با نفوذپذیری آب در بتن وجود ندارد.

در این مقاله از بلاگ رامکا به ارائه طرحی جامع از افزودنی نم بند و آب بند بتن، در قالب بررسی ساختار شیمیایی، نحوه عملکرد، تأثیر، استانداردها، تفاوت‌ها و… پرداختیم تا از این رهگذر، شما به صورت همه‌جانبه با مفهوم آب بند بتن آشنا شوید و هنگام استفاده از این افزودنی در بتن مشکلی نداشته باشید.