آب بندی بتن و سازههای بتنی
در صورتیکه عملکرد صحیح سازه ساخته شده به ناتراوا بودن آن وابسته باشد، آب بندی بتن امری است که در تمامی مراحل مطالعات اولیه، طراحی، ساخت بتن و اجرای سازه همواره باید مدنظر بوده و توسط افراد متخصص انجام شود. بسته به استفاد از سازه بتنی آبی (مانند مخازن بتنی آب شرب و تصفیه خانههای آب و فاضلاب) از آنجائی که هدف از طراحی و ساخت چنین سازههایی حفظ آب یا فاضلاب برای مدت زمان طولانی درون آن است و در این مدت فرایندهای تخصصی زیادی بر روی آن انجام خواهد شد، عدم تراوش و عمر مفید بالای سازه موضوعی است که با سطح عملکرد آن رابطه مستقیم دارد. در کل میتوان این گونه بیان کرد که در سازههای بتنی توجه به نحوه عملکرد به هنگام بهرهبرداری در تمامی فازهای طراحی و اجرایی اهمیت ویژهای دارد.
اصول آب بندی بتن
برای آب بندی بتنِ یک سازه اقدامات مختلفی در مراحل اجرا و پس از اجرا صورت میگیرد. برخی از این اقدامات به هنگام تولید بتن و برخی پس اجرا و قبل از بهرهبرداری انجام میشود. تولید بتنی مناسب، استفاده از مواد آب بند پوششی و استفاده از واتر استاپ های داخل بتن از جمله راهکارهای آب بندی بتن به شمار میرود.
تولید بتنی با طرح اختلاط مناسب
تخلخل بتن (وجود خلل و فرج در داخل بتن که اغلب ناشی از دانه بندی گسسته سنگدانه است) پس از اجرا و به اصطلاح گرفتن بتن، از مهم ترین عواملی است که آب بندی بتن را دچار ضعف میکند. لذا یا باید در طرح اختلاط اولیه بتن تمهیداتی برای جلوگیری از به وجود آمدن این گونه تخلخلها اندیشید یا پس از اجرا از مواد آب بند کننده که معمولاً با عنوان ترمیم کننده یا ملات ترمیمی شناخته میشوند سطح بتن را در مقابل نفوذپذیری حفاظت کرد. اصلاح منحنی دانه بندی و استفاده از یک دانه بندی پیوسته و وجود سنگدانههای ریز یا همان فیلر (پرکننده گسستگیهای بین دانههای درشتتر) در طرح اختلاط، نسبت آب به سیمان مناسب و استفاده نکردن از آب جهت افزایش اسلامپ از عمده مواردی است که میتوان برای بهبود نفوذناپذیری و عدم تراوش در طرح اختلاط در نظر گرفت. برای کنترل کفایت میزان ذرات ریز دانه، میزان سیمان، مواد افزودنی پودری ( مثلاً میکروسیلیکا) و نرم دانه مصالح سنگی (عبوری از الک ۱۰۰#) جمعاً در هر متر مکعب حداقل باید ۴۰۰ کیلوگرم باشد. طبق تحقیقات انجام شده افزایش نسبت آب به سیمان باعث افزایش نفوذپذیری بتن خواهد شد که منطقی نیز به نظر میرسد. وجود آب اضافی در بتن که پس از تکمیل فرایند هیدراتاسیون در داخل آن محبوس میشود، پس از تبخیر شدن موجب ایجاد حفره در بتن میشود که مستقیماً عامل افزایش نفوذپذیری است.
استفاده از مواد افزودنی مناسب در اختلاط اولیه بتن
مواد افزودنی مناسب با خاصیت روان کنندگی بالا (روان کننده و فوق روان کننده ها) سبب کاهش نسبت آب به سیمان و افزایش سهولت متراکم سازی بتن میشوند که این امر نیز به نوبه خود باعث کاهش قطر لوله های مویین، افزایش وزن مخصوص و تراکم بتن و در نتیجه سبب کاهش نفوذ پذیری آن میشود. این مواد علاوه بر آن با لغزنده کردن سطوح داخلی لولههای مویین درون بتن سخت شده، بواسطه از میان بردن نفوذ آب از طریق خاصیت اسمزی نفوذ پذیری بتن را کاهش میدهد. ایجاد حبابهای ریز هوا و در نتیجه قطع لولههای مویین نیز فرآیند دیگری است که به هنگام استفاده از مواد افزودنی مناسب در بتن رخ داده و موجب کاهش نفوذ پذیری بتن میشود. استفاده از ژل میکروسیلیس نیز موجب ایجاد سیلیکات کلسیم محلول در آب میشود و نفوذ پذیری بتن را بصورت مناسبی کم میکند. افزودنیهای آب بند کننده بتن در کل باید دارای دو خاصیت کاهش دهندگی نفوذ پذیری آب و دفع کنندگی آب یا آب گریزی باشند.
آب بندی ثانویه بتن پس از بتن ریزی
در این روش با استفاده از انواع خاص ملات، دیوارهها و کفهای بتنی آب بند میشوند. برای آب بندی بتن دیوارههای بتنی، ملات به صورت لایهای آب بند و به صورت غشایی بر روی سطح تمام شده بتن اجرا میشود. ملات مورد استفاده در این روش آب بندی، پایه سیمانی بوده و با مواد پلیمری اصلاح شده است. این ملات در چندین لایه اجرا و ضخامت نهایی آن ۳ تا ۵ سانتیمتر میشود. به دلیل وجود مواد پلیمری و میکروسیلس در این ملات، پس اجرا یک لایه انعطاف پذیر، مقاوم و آب بند بر روی سطح بتن ایجاد میشود.
برای آب بندی کف نیز از نوعی ملات آب بند با اسلامپ پائین به ضخامت حداقل ۱۵ سانتیمتر استفاده میشود. در این روش با توجه به ضخامت لایه اجرا شده محل اتصال کف به دیوار نیز کاملاً آب بند میشود.
در برخی موارد نیز به هر دلیلی طرح اختلاط اولیه دارای مشخصات مورد نظر نبوده و پس از اجرا لوله های مویین زیادی در ساختار بتن ایجاد میشود در این حالت توصیه میشود از مواد پایه سیمانی مخصوصی استفاده شود که پس از اجرا بر روی سطح بتن به داخل آن نفوذ کرده و در داخل لولههای مویین کریستال سازی میکند و در نهایت منجر به آب بندی بتن میشوند.
در صورت استفاده از این نوع مواد همواره باید مشخصات شیمیایی آنها بررسی شده و بسته به محل استفاده نوع مناسب را انتخاب شود، وجود یون کلر، امکان استفاده در سطوح عمودی و سطوح افقی، امکان استفاده در برابر فشار آب منفی و مثبت، مقاومت در برابر مواد خورنده شیمیایی، قابلیت استفاده در تماس با آب آشامیدنی از جمله نکاتی است که اغلب باید در انتخاب مناسب در نظر داشت.
در این روش آماده سازی زیرکار برای رسیدن به یک نتیجه مطلوب ضروری است پیش از اجرای لایه آب بندی، ابتدا تمامی سطوح صاف و صیقلی مضرس میشود و پس از آن ترکها و درزها بصورت وی شکل تا رسیدن به بتن سالم و بی نقص حداقل تا عمق و عرض ۵ سانتیمتر برداشته میشود. لازم است که تمام قسمتهای کرمو شده نیز تا رسیدن به سطح متراکم و یکنواخت تمیز شود. در نهایت نیز باید سطوح کاملاً عاری از گرد و غبار بوده و تمام قطعات سست از سطح بتن جدا شود. همچنین در این روش برای چسبندگی بهتر لایه آب بند به بتن، توصیه میشود از چسب پلیمری استفاده شود. اجرای لایههای نازک و متراکم ملات پلیمری آب بند لحظاتی پس از زدن چسب به سطح دیواره آغاز میشود، در نهایت نیز سطح تمام شده لایه نهائی باید کاملاً لیسهای شود.
مسدود کردن درزهای سازه بتنی
در مراحل اجرا به حداقل رساندن تعداد و طول درز های اجرایی و کرموشدگی بتن در آب بندی بتن نقش به سزایی ایفا میکند ولی با توجه به اصول بتن ریزی و اجتناب ناپذیر بودن ایجاد درز در سازههای بتنی و یکپارچه نبودن بتن در این درزها، تلاش هایی که در تولید بتنی با حداقل نفوذپذیری صورت میگیرد در این قسمت از این سازهها باعث آب بندی بتن نخواهد بود و راه حل دیگری برای آن نیاز است. استفاده از مواد و مصالحی که به طور مستقیم مانند غشا عمل کرده و مانع از حرکت مستقیم آب میشوند (واتر استاپ ها)، اولین و راحت ترین روش در مقابله با این مشکل است. در تمامی بتن ها اغلب لوله های مویینی وجود دارد که آب در آنها حرکت میکند لذا در استفاده از واتراستاپ حرکت آب کلاً متوقف نشده و جهت و طول مسیر جریان آن طولانی خواهد شد تا آب نتواند نشت کند. انتخاب نوع واتر استاپ و ابعاد آن نیز نقش عمده ای در کیفیت آب بندی بتن دارد، چه بسا استفاده از واتر استاپی با عرض کم برای دیوارهای که ضخامت کمتری دارد فرآیند آب بندی بتن را به صورت کامل انجام نخواهد داد.
واتر استاپ های آب بندی بتن
از انواع واتر استاپهای آب بندی بتن دو نوع هیدروفیلیک یا بنتونیتی و پی وی سی بیشترین استفاده را در صنعت ساختمان دارند. با نگاهی اجمالی به مزایا و معایب این دو، به راحتی میتوان مزیت عمده استفاده از آب بند هیدروفیلیک را دریافت. به عنوان مثال در آب بند کردن یک مخزن ذخیره آب، آب بندهای پی وی سی مابین آرماتورها و در وسط دیواره بتنی جایگذاری میشود و بدین ترتیب آرماتورهای سمت مخزن مستقیماً در معرض نفوذ آب قرار میگیرند و به مرور زمان دچار زنگ زدگی و نهایتاً افزایش حجمی به میزان ۶ تا ۱۵ درصد میشوند که این نیز به نوبه خود باعث ترک برداشتن بتن در محل انبساط آرماتور شده و نفوذپذیری بتن را افزایش میدهد و این چرخه ادامه پیدا کرده و عمر سازه بتنی به شدت کاهش پیدا میکند. آب بندهای هیدروفیلیک محدودیت فوقالذکر را ندارد و به علاوه سرعت نصب آن در مقایسه با آب بندهای پی وی سی زیاد بوده و تخصص ویژهای نیاز ندارد.
معمولاً برای آب بندی درز های اجراییِ محل اتصال کف به دیواره از واتر استاپ تخت در داخل پاشنه استفاده شده و با گیره در محل خود ثابت میشود. و برای آب بندی درزهای انبساطی از واتر استاپ حفره دار که انعطاف پذیری بالایی دارد استفاد میشود. واتر استاپهای مرغوب دارای رنگ روشن بوده و سطحی آجدار دارند، نباید زیر تابش مستقیم نور خورشید قرار گیرند و به هیچ وجه نباید سطح آنها چرب باشد.
انواع واتر استاپها از لحاظ محل قرار گیری در مقاطع بتنی
- واتر استاپهای میانی
- واتر استاپهای کفی (کف استخر)
- واتر استاپهای روکار
عوامل موثر در تعیین اشکال و ابعاد واتر استاپها
- نوع و اندازه درز
- محل قرار گیری واتر استاپها در مقطع بتنی
- ضخامت قطعه بتنی که واتر استاپها در آن قرار دارند
- فشار هیدرواستاتیک درون سازه
آب بندی بتن ترک خورده
رایج ترین روش برای آب بندی بتن ترک خورده، تزریق رزین است. از مزایای این روش، سرعت و دوام بالا، امکان اجرا در فشار مثبت و منفی، جلوگیری از خوردگی است. دو نوع رزین مورد استفاده رزین اپوکسی و رزین پلی یورتان است. رزینهای اپوکسی عمل آوری شده، به صورت جامد با مقاومت بالا و مدول الاستسیته نسبتاً بالا هستند. چسبندگی رزینهای اپوکسی به بتن در حدی است که با اجرای مناسب قابلیت بازگرداندن استحکام سازهای اولیه بتن ترک خورده را دارند. مدول الاستسیته بالای رزین اپوکسی باعث شده که برای چسباندن بتنهای ترک خورده که در آینده دارای احتمال جابجایی هستند، مناسب نباشند. اگر این مواد برای اتصال مجدد بتن ترک خوردهی در معرض بارهای بیش از مقاومت برشی و کششی استفاده شود، باید انتظار داشت که ترکهایی مجدداً در کنار خط اتصال اپوکسی نمودار شود. به عبارت دیگر برای ترمیم ترکهای فعال نباید از رزین اپوکسی استفاده نمود. در کل به علت هزینه بالای روش تزریق، معمولاً از این روشها برای ترمیم ترکهای کم عمق و خشک استفاده نمیشود.
