نفوذپذیری بتن در برابر آب، خوردگی ناشی از کربناته شدن و … از جمله عوامل بسیار تاثیرگذار در دوام بتن است. منظور از دوام بتن، توانایی آن برای مقابله با عوامل جوی، حملات شیمیایی، سایش، فرسایش و هرگونه فرآیندی که منجر به زوال و خرابی و کاهش طول عمر مفید و بهره دهی آن می‌شود، است.
بتن پایا که به عبارت دیگر نفوذپذیری کمی دارد، در شرایط محیطی مورد نظر، شکل، حداقل کیفیت قابل قبول اولیه و قابلیت بهره برداری موردنظر از سازههای بتنی را حفظ می‌کند.
از جمله پدیده‌هایی که در دوام بتن تاثیرگذار است می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- خوردگی ناشی از کربناته شدن
- خوردگی ناشی از یون‌های کلرید
- حمله‌های سولفاتی
- رویایی با آب دریا
- رویارویی با چرخه‌های یخ زدن و آب شدن
- واکنش قلیایی – سنگدانه
- سایش
روش های کاهش نفوذپذیری بتن
- به کارگیری مواد متشکله مناسب در بتن شامل: سیمان، مصالح سنگی، آب و مواد افزودنی.
- انتخاب طرح مخلوط مناسب بتن به ویژه مقدار مواد سیمانی و نسبت آب به مواد سیمانی.
- دقت در اجرای ساخت بتن شامل: تهیه، ریختن، متراکم کردن و عمل آوری آن.
- بهینه سازی عیار سیمان
- استفاده از نسبت جایگزینی مناسب مواد پوزولانی یا شبه سیمانی.
- استفاده از افزودنی‌های شیمیایی مانند روان کننده‌ها، مواد حباب هواساز و آب بند کننده‌ها، نم بند کننده‌ها و آب گریزها.
- رعایت محدودیت حداکثر دمای بتن در هنگام بتن ریزی.
- دقت در حمل و ریختن و پرهیز از جداشدگی.
- تامین حداکثر تراکم با وسایل و روش‌های مناسب.
- عمل آوری دقیق و کافی با روش‌های مناسب.
- ایجاد پوشش مناسب بر سطح بتن.
درباره افزودنی بتن بیشتر بخوانید: افزودنی بتن چیست و انواع آن کدام است؟
آزمایش های نفوذپذیری بتن در برابر آب
در آیین نامه بتن ایران برای بررسی میزان نفوذپذیری بتن در برابر آب انجام دو آزمایش حداکثر جذب آب نیم ساعته طبق استاندارد ملی ایران به شماره 122-1608 و حداکثر عمق نفوذ آب تحت فشار طبق استاندارد ملی ایران به شماره 5-3201 را توصیه می‌کند.
در ادامه این مقاله به بررسی یکی از این دو آزمایش مرتبط با نفوذپذیری بتن در برابر آب می‌پردازیم.
آزمایش تعیین جذب آب بتن سخت شده
استاندارد ملی شماره 1608 دارای قسمت های مختلفی است که از جمله آن می‌توان به استاندارد شماره 1-1608 بتن سخت شده: شکل، ابعاد و سایر الزامات آزمونه‌ها و قالب‌ها، استاندارد شماره 2-1608 بتن سخت شده: ساخت و عمل آوری آزمونه‌ها برای آزمون‌های مقاومت و استاندارد شماره 3-1608 بتن سخت شده: تعیین مقاومت فشاری آزمونه‌ها اشاره نمود.
در این آزمایش تعیین جذب آب بتن سخت شده (نفوذپذیری بتن در برابر آب) ممکن است در بسیاری از موارد به این استانداردها یا استانداردهای مرجع ارجاع داده شود.
تجهیزات مورد نیاز آزمایش
- ترازو با ظرفیت بیش از 5 کیلوگرم و دقت 0.001 گرم
- گرم خانه دارای تهویه
- حوضچه عمل آوری با عمق حداقل 125 میلی متر
- ظرف هوابندی شده خشک
- قالب های مکعبی یا استوانهای
نمونه گیری از بتن
الف- نمونه‌های مغزه گیری؛ ترجیحا باید فاقد میلگرد باشد.
ب- نمونه‌های قالب گیری شده؛ توصیه می‌شود از روغن رهاساز قالب استفاده نشود.
بعد از خارج کردن آزمونه‌ها از قالب و تمیزکردن آن‌ها باید تا زمان انجام آزمون در حوضچه عمل آوری در دمای 2±20 درجه سلسیوس نگهداری شود.
تعیین چگالی
چگالی آزمونه‌ها باید مطابق استاندارد BS EN 12390-7 اندازه گیری شود. فرایند اشباع کردن برای آزمونه های قالب گیری شده استفاده شود و همچنین فرایند اشباع کردن برای آزمونه‌های غیر اشباع دریافتی یا آزمونه‌های مغزه گیری شده دریافتی به کار گرفته می‌شود.
اندازه گیری ابعاد نمونه‌ها برای انجام آزمایش نفوذپذیری بتن در برابر آب نیز باید مطابق با استاندارد ملی 1608-1 انجام شود.
سن نمونه‌ها در هنگام انجام آزمایش جذب آب
آزمایش جذب آب باید زمانی که نمونه‌ها در سن 28 تا 33 روزه هستند انجام شود، مگر اینکه سن دیگری مشخص شده باشد. بنابراین خشک کردن نمونه‌ها باید در سن 24 تا 28 روزه آغاز شود.
نکته بسیار مهم درباره آزمایش نفوذپذیری بتن در برابر آب این است که اگر این آزمایش برای بتنی با سن کمتر از 28 روز انجام شود، نتایج جذب آب (نفوذپذیری در برابر آب) به مقدار قابل توجهی بالاتر به دست می‌آید و در مقابل جذب آب نمونه‌های با سن بیشتر از 28 روزه ممکن است به مقدار قابل توجهی کمتر بدست آید. این تغییرات به عوامل متعددی مانند سرعت هیدراسیون سیمان وابسته است.
روش انجام آزمایش جذب آب
- سه نمونه را با فاصله بیشتر از 25 میلی‌متر از صفحه های حرارتی و از یکدیگر داخل گرمخانه قرار دهید طوریکه هوا در بین تمامی سطوح آن‌ها جریان یابد.
- نمونه‌ها را تا 72 ساعت در گرم خانه خشک کنید.
- بعد از خارج کردن آن‌ها از گرم خانه، به مدت 24 ساعت آن‌ها را در ظرف خشک کن هوابندی شده خنک کنید.
- بعد از خنک شدن هر نمونه را وزن کنید. (M1)
- هر نمونه را کاملا در حوضچه غوطه‌ور نمایید به طوریکه محور طولی آن به صورت افقی قرار گیرد و 25 میلی‌متر آب روی سطح آن وجود داشته باشد.
- غوطه‌ور کردن را تا 30 دقیقه انجام دهید.
- بعد از خارج کردن نمونه‌ها، آن‌ها را تکان داده و با سرعت با یک پارچه خشک کنید تا همه آب اضافی روی سطح آن حذف شود.
- حالا هر نمونه را وزن کنید و مقدار آن را ثبت کنید. (M2)
محاسبات آزمایش نفوذپذیری بتن
جذب آب اندازه گیری شده هر نمونه، باید بر اساس افزایش وزن ناشی از غوطه وری در آب (M2-M1) و بر حسب درصد جرم آزمونه خشک، بیان شود.
ضریب تصحیح بر اساس نسبت سطح به حجم آزمونه باید با استفاده از رابطه زیر بدست آید:
در شرایطی که قظر مغزه‌ها 75 میلی‌متر است و طول آن کمتر یا بیشتر از 75 میلی‌متر است ضریب تصحیح باید از نمودار زیر محاسبه شود:
گزارش کار آزمایش نفوذپذیری بتن در برابر آب
گزارش باید شامل اطلاعات زیر باشد:
- ارجاع به این استاندارد ملی ایران
- مشخصات نمونه
- نوع نمونه: مغزه یا قالب مکعبی یا استوانهای
- شرایط نمونه در هنگام دریافت (شامل تراکم ناقص، کرموشدگی و …)
- جزییات آرماتورهای موجود در مغزه (در صورت وجود)
- جهت نمونه‌ها نسبت به سازه (مقطع بتنی)
- تاریخ و ابعاد نمونه‌ها
- شرایط نگهداری و عمل آوری تا زمان انجام آزمایش
- تاریخ شروع آزمایش (قرار دادن در گرمخانه)
- چگالی نمونه‌ها
- جرم هر نمونه خشک شده در گرمخانه
- جرم هر نمونه پس از غوطه وری در آب در زمان مشخص شده
- جذب آب اندازه گیری شده
- جذب آب تصحیح شده و مقدار میانگین آن‌هاهرگونه انحراف مشخص شده از روش آزمایش
برای بررسی میزان نفوذپذیری بتن در برابر آب، آزمایش دیگری نیز تحت استاندارد ملی ایران به شماره 5-3201 قابل انجام است که فایل آن از طریق این لینک قابل دانلود است.