نفوذپذیری بتن به معنای قابلیت عبور و حرکت آب یا سایر مایعات از میان ساختار درونی بتن است. این ویژگی به صورت مستقیم به میزان تخلخل و پیوستگی منافذ موجود در بتن بستگی دارد. به بیان ساده تر، هرچه بتن دارای منافذ بیشتر و پیوسته تری باشد، امکان نفوذ مایعات به درون آن افزایش می یابد و به همان نسبت دوام و عملکرد آن کاهش می یابد. یکی از معیارهای اصلی در ارزیابی کیفیت بتن، میزان مقاومت آن در برابر نفوذ آب و سایر عوامل مخرب محیطی است. بهترین نوع بتن، بتنی است که تا حد امکان غیرقابل نفوذ باشد. بتن با نفوذپذیری پایین می تواند در برابر عوامل مهاجم نظیر یون های کلرید، سولفات ها، کربنات ها و سایر ترکیبات شیمیایی مضر مقاومت بیشتری از خود نشان دهد و در نتیجه عمر مفید سازه های بتنی افزایش خواهد یافت.
از نظر فنی، برای دستیابی به هیدراتاسیون کامل سیمان و پر کردن تمامی منافذ ژلی که در فرآیند هیدراتاسیون به وجود می آیند، به حدود 38 درصد آب نسبت به وزن سیمان نیاز است. چنانچه در ترکیب بتن از آب بیشتری استفاده شود، آب اضافی نه تنها در واکنش های شیمیایی شرکت نمی کند، بلکه با تبخیر شدن پس از گیرش بتن، باعث ایجاد حفرات و فضاهای خالی در ساختار بتن خواهد شد. این امر موجب افزایش تخلخل، کاهش چگالی و در نهایت افزایش نفوذپذیری بتن می شود که می تواند خطرات زیادی برای دوام و پایداری سازه در پی داشته باشد.
در این مقاله، ابتدا به تعریف دقیق نفوذپذیری بتن پرداخته می شود، سپس اثرات مخرب ناشی از نفوذ آب و عوامل محیطی به داخل بتن مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه، عواملی که موجب افزایش یا کاهش نفوذپذیری می شوند تحلیل خواهند شد، از جمله نسبت آب به سیمان، کیفیت مصالح مصرفی، نحوه ی عمل آوری، تراکم بتن و استفاده از افزودنی های مناسب. در پایان نیز راه کارهای علمی و عملی برای کاهش نفوذپذیری بتن معرفی می شوند تا با بهره گیری از آن ها، بتوان دوام و ماندگاری سازه های بتنی را بهبود بخشید و هزینه های تعمیر و نگهداری در بلندمدت را کاهش داد.
در ادامه این مطلب می خوانید
اثرات ناشی از افزایش نفوذپذیری بتن
- در بتن آرمه سیمانی، ورود آب و هوا ناشی از نفوذپذیری، منجر به خوردگی آرماتورهای فولادی و انبساط می شود.
- اگر بتن به دلیل نفوذپذیری از آب اشباع شود، در برابر یخ زدگی آسیب پذیرتر می گردد.
- نفوذ مواد مضر به داخل بتن ممکن است بر دوام آن تأثیر منفی بگذارد.
کنترل نفوذپذیری در هر سازه، مخصوصا سازه های نگهدارنده مایع، مانند سدهای آبی و مخازن بسیار مهم است.
عوامل موثر بر نفوذپذیری
عوامل مختلفی بر نفوذپذیری بتن تاثیر می گذارند که مهمترین آنها به شرح زیر هستند:
- نسبت آب به سیمان
- خواص سیمان
- سنگ دانه ها
- جذب و همگنی بتن
- روش درست کردن
- استفاده از مواد افزودنی
- سن بتن
نسبت آب به سیمان
نفوذپذیری بتن متناسب با نسبت آب به سیمان است. سیمان معمولی به حدود 25 درصد وزنی آب برای هیدراتاسیون نیاز دارد. علاوه بر آن، آب برای پرکردن منافذ ژل هم مورد نیاز است. بنابراین مقدار کل آب مورد نیاز برای هیدراتاسیون سیمان و پرکردن منافذ ژل حدود 38 تا 42 درصد وزنی است. بر این اساس، حداقل نسبت آب به سیمان 0.4 (گاهی اوقات 0.36) مورد نیاز است. اگر نسبت آب بیشتر شود، نفوذپذیری بتن و آسیب به آن افزایش می یابد.
خواص سیمان
خواص سیمان نیز بر نفوذپذیری بتن تأثیر می گذارد. در یک نسبت یکسان آب به سیمان، سیمان درشت تمایل به تولید خمیری با تخلخل بالاتر نسبت به سیمان ریزتر دارد. به طور کلی، اگر مقاومت خمیر سیمان بیشتر باشد، نفوذ پذیری بتن کمتر است.
سنگدانه ها
نفوذپذیری سنگدانه ها نیز بر رفتار بتن تأثیر می گذارد. اگر سنگدانه ها دارای نفوذپذیری بسیار کمی باشند، به کاهش نفوذپذیری کل کمک می کنند، زیرا وجود سنگدانه مانعی برای جریان آب ایجاد می کند.
علاوه بر این، از آنجایی که مسیر جریان آب باید ذرات سنگدانه را دور بزند، با کاهش نفوذپذیری سنگدانه ها مسیر عبور آب به طور قابل توجهی طولانی تر شده و نفوذپذیری کاهش می یابد.
برای نسبت یکسان آب به سیمان، اندازه بزرگ سنگدانه ها سبب افزایش نفوذپذیری بتن می شود. این به خاطر حفره های نسبتاً بزرگی است که بین سنگدانه های بزرگ وجود دارد. دانه بندی خوب باعث کاهش نفوذپذیری می شود.
جذب و همگن بودن
«جذب» با حجم فضای منافذ بتن اندازه گیری می شود. جذب یک فرآیند فیزیکی است که در آن بتن آب را به داخل حفره ها و منافذ خود می کشد. این ویژگی بتن به ترکیب ساختاری بتن بستگی دارد. عدم همگنی نیز بر نفوذپذیری تأثیر می گذارد. افزایش جذب بتن به دلیل ایجاد ترک در سازه، ایجاد لانه زنبوری و یا پوسته پوسته شدن بتن افزایش می یابد.
آماده سازی بتن
هیدراتاسیون مداوم خمیر سیمان منجر به کاهش اندازه حفره ها می شود که به کاهش نفوذپذیری بتن کمک می کند. از طرف دیگر، عمل آوری مناسب بتن نیز به کاهش این فاکتور منجر می شود. نفوذ پذیری بتن عمل آوری شده با بخار (steam-cured concrete) معمولاً بیشتر از سازه هایی است که بتن آنها به شکل مرطوب عمل آوری شده اند (wet-cured concrete).
استفاده از مواد افزودنی
استفاده از افزودنی ضد آب باعث کاهش نفوذپذیری بتن می شود. با این حال معمولاً استفاده از سیمان اضافی در کاهش نفوذپذیری مؤثرتر خواهد بود. در مورد بتن متخلخل، می توانید از روش های سطحی برای کاهش نفوذپذیری استفاده کنید.
سن بتن
سن بتن نیز بر نفوذپذیری آن تأثیر می گذارد. در خمیر بتن تازه، جریان آب توسط اندازه، شکل و غلظت دانه های اصلی سیمان کنترل می شود. نفوذپذیری با افزایش سن بتن کاهش می یابد، زیرا منافذ توسط محصولات هیدراتاسیون پر می شوند.
آموزش صفر تا صد آرماتور بندی
راهکارهای کاهش نفوذپذیری
عملاً غیرممکن است که بتن را کاملاً غیرقابل نفوذ کنیم، اما نفوذپذیری را می توان تا حدی کاهش داد که دیگر تهدیدی برای دوام سازه نباشد. این کار را می توان از طریق بهینه سازی نسبت مخلوط و همچنین فرآیندهای ساخت و پخت خوب به دست آورد. همچنین می توان با استفاده از مواد سیمانی تکمیلی (SCM) یا مواد افزودنی که به پرکردن فضاهای خالی در بتن کمک می کنند، به آن دست یافت. گاهی اوقات به این محصولات، افزودنی های ضد آب (waterproofing admixtures) یا افزودنی های کاهش دهنده نفوذپذیری (permeability reducing admixtures ) یا PRA گفته می شود.
از نظر تئوری، واردکردن سنگدانه با نفوذپذیری کم به خمیر سیمان، نفوذپذیری بتن را کم می کند. اما در عمل، مشاهده می شود که این طور نیست. این سنگدانه ها، به ویژه با اندازه بزرگ تر، نفوذپذیری را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند. استفاده از مواد پوزولانی به نسبت بهینه، باعث کاهش نفوذ پذیری بتن می شود. بدیهی است که این اثر به دلیل تشکیل هیدروکسید کلسیم است.
بتن های عمل آوری شده با بخار فشار بالا همراه با سیلیس خرد شده، نفوذپذیری کمتری دارند. این به دلیل تشکیل ژل C-S-H درشت تر، انقباض کمتر در زمان خشک شدن و تبدیل تسریع هیدروکسید کلسیم به محصولات سیمانی است.
به طور کلی برای کاهش نفوذ پذیری بتن باید مراحل زیر را طی کرد:
- باید از سیمان پوزولانا یا سرباره استفاده کرد.
- سازه های پیش ساخته باید دارای اولویت باشند، پلاسترینگ باید نادیده گرفته شود.
- عدم استفاده از آجر، سنگ آهک نرم یا سایر سنگدانه های متخلخل
- افزایش پوشش روی میلگردها
افزایش خرید فوم لس پس از گرانی یونولیت بسیار قابل توجه شده است!
مشاوره رایگان جهت خرید و یا اجاره قالب های جایگزین یونولیت سقفی
جهت دریافت مشاوره رایگان و اطلاع از آخرین قیمت ها ، با پر کردن فرم زیر مشاورین ما در اولین فرصت با شما تماس خواهند گرفت
سخن آخر
سرعت حرکت مایعات و گازها در بتن با نفوذپذیری آن تعیین می شود که اغلب به عنوان علت اصلی عدم دوام سازه برشمرده می شود. نفوذپذیری بر نحوه مقاومت بتن در برابر حمله خارجی و میزانی که سازه بتنی می تواند دوام بیاورد تأثیر می گذارد. این ویژگی تا حد زیادی به اندازه منافذ، اتصال منافذ، و میزان پیچ در پیچ بودن مسیر برای عبور مایع نفوذ کننده بستگی دارد. منافذی که نفوذپذیری بتن را زیاد می کنند آنهایی هستند که حداقل قطر آنها 120 یا 160 نانومتر است و به هم متصل هستند.
عوامل مختلفی مانند نسبت آب به سیمان، تراکم بتن، عمل آوری و سن بتن بر نفوذپذیری تاثیر می گذارند. بنابراین در طراحی مخلوط و ساخت سازه بتنی باید این عوامل را در نظر گرفت. باری ساخت یک بتن با نفوذپذیری کم، لازم است عوامل متعددی در نظر گرفته شود.