نوآوری در ساخت بتن
کاربرد نانو مواد در صنعت بتن :
مقدمه مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد آن (طول، عرض، ضحامت) زیر 100nm باشد تعریف شده اند، یک نانومتر یک هزارم میکرون یا حدود 100000برابر کوچکتر از موی انسان است. به طور کلی، در یک تقسیم بندی عمومی، محصولات نانومواد را می توان به صورت های زیر بیان کرد: فیلم های نانو لایه (Nano Layer Thin Films) ) برای کاربردهای عمدتا الکترونیکی، نانو پوشش های حفاظتی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی و نانو ذرات به عنوان پیش سازنده(precursor ) یا اصلاح ساز(Modifier ) پدیده های شیمیایی و فیزیکی. منظور از یک ساختار (Nanostructured Solid ) یا واضح تر یک بدنه نانوساختار جامدی است که در آن انتظام اتمی، اندازه کریستال های تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد. خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو (در شکل و فرم های متعددی که وجود دارند از جمله ذرات، الیاف، گلوله و…)در مقایسه با مواد میکروسکوپی تفاوت اساسی دارند. تغییرات اصولی که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی ای اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می باشد. هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی باعملکرد بالا می باشد، که آنها را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره به شمار آورد. منظور از عملکرد چند منظوره، ظهور خواص جدید و متفاوت نسبت به مواد معمولی می باشد به گونه ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند. 1- مواد نانو کامپوزیت
مواد نانو کمپوزیت بر پایه پلیمر (ماتریس پلیمری) اولین بار در سال های 70 معرفی شده اند که از فناوری sol-gel جهت انتشار (Disperse ) دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است. هر چند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت تویوتا در ژاپن صورت گرفته است، ولی رشته نانو کمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می باشد. در این شرایط نانو آلومینا، بهترین ساختار نانویی است که افق جدیدی را در صنعت سرامیک نوید می دهد، زیرا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر مکانیکی، الکتریکی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف کاربرد دارد. از جمله می توان به چند نمونه اشاره کرد: تکنولوژی نانو فلز آرتوناید که اخیرا الیاف تجاری نانو آلومینا را تولید کرده است و ذرات نانویی غیر فلز مانند: نانوسیلیکا، نانو زیرگونیا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها. 2- بتن با عملکرد بالا یکی از چالش هایی که در رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است، بتن با عملکرد بالا (HPC) می باشد. این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح کامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده می باشد. خواص، رفتار و عملکرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد که چسبندگی، پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد. بنابراین، مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها اهمیت دارد.روش معمولی برای توسعه بتن با عملکرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلفی از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می باشد. در مورد بتن به طور خاص، علاوه بر عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر، بتن با عملکرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص اضافه دیگری را دارا می باشد، از جمله می توان به خاصیت الکترو مغناطیسی و قابلیت بکار گیری در سازه های اتمی (محافظت از تشعشعات) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمان ها و … را نام برد.
3- نانو سیلیس آمورف در صنعت بتن، سیلیس یکی از معروفترین موادی است که نقش مهمی در چسبندگی و پر کنندگی بتن با عملکرد بالا (HPC) ایفا می کند. محصول معمولی همان سلیکیافیوم یا میکرو سیلیکا می باشد که دارای قطری در حدود0.1 تا 1 میلیمتر بوده و دارای اکسید سیلیس حدود 90% می باشد. می توان گفت که میکروسیلیکا محصولی است که برای افزایش عملکرد کامپوزیت مواد سیمانی به کار برده می شود. محصولات نانو سیلیس متشکل از ذراتی هستند که دارای گوله ای شکل بوده و با قطر کمتر از 100nm یا بصورت ذرات خشک پودر یا به صورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می باشند، که مایع آن معمول ترین نوع محلول نانوسیلیس می باشد، این نوع محلول آزمایشات مشخص در بتن خود تراکم ([2] SCC ) به کار گرفته شده است. نانو سیلیس معلق کاربردهای چند منظوره از خود نشان می دهد مانند: خاصیت ضد سایش ضد لغزش ضد حریق ضد انعکاس سطوح آزمایشات نشان داده اند که واکنش مواد نانو سیلیس (Colloidal Silica) با هیدرواکسید کلسیم در مقایسه با میکروسیلیکا سریع تر انجام گرفته و مقدار بسیار کم این مواد همان تاثیر پوزالانی مقدار بسیار بالای میکروسیلیکا را در سنین اولیه دارا می باشد. تمام کارهای انجام یافته بر روی کاربرد مواد نانو سیلیس کلوئیدی (Colloidal Nano Silica )در بخش اصلاح مواد ریولوژی، کارپذیری و مکانیکی خمیر سیمان بوده است. آنچه که در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده 5 تا 100nm می باشد. 4- نانو لوله ها همان گونه که در مقدمه مقاله مطرح شد معمولا الیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکاربرده می شوند. امروزه از الیاف فلزی، شیشه ای، پلی پرویلین، کربن و … در بتن برای مسلح کردن استفاده می شود و لیکن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله کربنی (Carbon Nan otubes )انتشار نیافته است تا بتوان از نتایج برای مسلح کردن بوسیله نانولوله ها استفاده کرد.
نانو لوله کربنی توسط LIJIMA در سال 1991 کشف شده است و کارهای بسیاری بر روی ساختار نانو در بخش فیزیک کوآنتم انجام یافته است بطوری که تحقیقات نوین روی تکنولوژی و مهندسی نانو در سطح جهانی نقش اساسی و اصلی بازی می کند. کربن 60 و نانو لوله های نوین دارای ساختاری هستند که آنها را از فولاد قوی تر و بسیار سبک می کند بطوریکه می توانند خمیدگی و کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف کربن خواهند شد که در کامپوزیت ها بکار برده می شوند. نانو لوله ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مرکز تحقیقات بتن (وابسته به موسسه ACI شاخه ایران) دارای مقاومت کششی بیش از هر نوع الیاف بتنی شناخته شده می باشند و نیز نانو لوله ها خواص ویژه قابل ملاحظه حرارتی و الکتریکی از خود نشان می دهد، بطوریکه هادی بودن حرارت آنها بیش از دو برابر الماس و هادی بودن الکتریکی آنها 1000برابر مس است. نانو لوله ها طبقه جدیدی از محصولات می باشند که انقلابی جدید در زمینه مصالح و مواد نانو کامپوزیت های چند منظوره بوجود آورده اند ومی توانند به عنوان نانو لوله های کربنی در نقش الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین نانو لوله های کربنی از اجزای کلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق به عنوان مسالح ساختمانی با عمکرد بالای چند منظوره، بازی می کنند.
بلوک های بتنی بدون ملات:
مهندس محمد هادی زنجانی در مقاله ای به بررسی ویژگی های بلوک بتنی بدون ملات پرداخته اند. وی در این مقاله می نویسد: سیستم همبندی بلوک ها ( Intralock System ) یک نوع سیستم بلوک های ساختمانی بدون ملات است که شامل شش نوع ترکیب مختلف از بلوک ها می باشد.وی در ادامه می افزاید ، هر بلوک به سه قسمت توخالی جدا از هم با جداره هایی با صخامت کم تقسیم شده است.گفتنی است این نوع بلوک های بدون ملات روی هم قرار می گیرند و قسمت توخالی مرکزی آن با دوغاب سیمان پر می شوند وبه صورت صلب بتنی در می آیند. مهندس زنجانی در ادامه خاطر نشان کرد دوغاب سیمان در میان و اطراف بلوک ها جریان یافته سبب پیوند بلوک به بلوک های کناری می گردد و همه بلوک ها و دیوارها بدون استفاده از ملات در اتصالات شبکه ای همانند شبکه تیر هاو ستونها تشکیل می دهند. شایان ذکر است دو فضای تو خالی دیگر بلوک با ایجاد کانال های هوای داخلی و خارجی در امتداد قائم و افقی سبب عایق بندی و ایجاد خاصیت ضد صدا و ضد آتش بلوک ها می گردد. همچنین وی اشاره کرد می توان لوله ها وسیم کشی درون ساختمان را از آنها عبور داد و نیز سیستم های اعلام خطر را در این بلوک ها تعبیه کرد. گفتنی است این بلوک دارای مزایای منحصر به فردی است ، از جمله می توان به سرعت ساخت ، دیوار های محکمتر و کاربرد های متنوع تر آن اشاره کرد.به دلیل اینکه در این سیستم نیازی به ریختن ملات در میان بلوک ها نیست سرعت ساخت افزایش یافته و کیفیت کار به آسانی کنترل می شود. مهندس زنجانی در ادامه افزود، فضای تو خالی میانی که به وسیله سیمان پر می شود دیوارهای سخت همانند دیوارهای بتنی ایجاد می کند. همچنین در نوعی از آنها پروفیل های فولادی را نیز می توان در فضای خالی بلوک ها جای داد و اطراف آن را با دوغاب سیمان همانند دفن فولاد بتن پر کرد. .
:بتون و سیمان ضد آب
از گذشته ها تاکنون دیوارهای بتونی و سنگی و شالوده های ساختمان می بایست دارای جدار ضد آب باشند تا از نفوذ آب به داخل آن تاحد امکان بتوان جلوگیری کرد چراکه همانطور که می دانیم نم و رطوبت می تواند خسارات جبران ناپذیری را به ساختمان وارد کند. شرکت "کویکرت" (QUIKRETE) توانسته است محصولاتی را در این زمینه تولید کند که شامل بتون مقاوم ضد آب "کویکرت"، بتون معمولی ضد آب، بتون و مصالحی که دارای رنگ ثابت در برابر آب هستند، می باشد. تمامی این محصولات قابل مصرف در بخش های داخلی و خارجی دیوارهای منزل می باشد. البته این مصالح در کف سازی سطوح کاربرد ندارد. استحکام بتون مقاوم ضد آب "کویکرت" و بتون معمولی ضد آب بوسیله مواد معدنی افزایش می یابد و در برابر آب نفوذ پذیری کمتر و در نتیجه دام بیشتری خواهد داشت. رطوبت شالوده دیوارها ممکن است در اثر ایجاد میعان در فضای داخلی ساختمان و یا نفوذ آب از بیرون ساختمان به درون دیوارها پدید آمده باشد. برای اینکه مطمئن شوید این رطوبت نتیجه میعان در داخل ساختمان نیست بهترین راه این است که یک ورقه آلومینیومی مربع شکل طوری بر روی دیوار قرار داده و بچسبانید که هوا از هیچ یک از اضلاع آن وارد نشود. بگذارید 2 روز ورقه آلومینیومی به همین شکل باقی بماند. پس از 2 روز آن را بردارید اگر قسمت بیرونی نوار آلومینیومی نمناک است مشکل از میعان داخل ساختمان می باشد. این مشکل را می توان از طریق نصب یک دستگاه رطوبت زا و یا یک دستگاه تهویه در زیر زمین حل کرد. اگر بخشی ا ورقه آلومینیومی که با دیوار در تماس بوده است نمناک شد، مشکل از بیرون ساختمان است.
چگونگی تعمیر و لکه گیری نقاطی که از آنها آب به دیوار نفوذ می کند. 1- دیوارها را به درستی بررسی کنید و محل نشتی آب و نقاطی که دارای درز و شکاف هستند را شناسایی کنید. این نقاط می توانند طرفین بالایی سقف که به ناودانی منتهی می شوند و یا زیر تاق بالکن باشد. در صورت امکان نگذارید مسیر آب به سمت دیوارها باشد. 2- شکاف های بزرگ و سوراخ ها می بایست قبل از جدار بندی و رنگ کردن تعمیر شوند. برای این منظور می توانید از سیمان آبی استفاده کنید. جداربندی برای استفاده از جدار بتونی مقاوم آماده ساختن دیوار پیش از جداربندی بسیار مهم است. 1- اگر سطح دیوار نو است آن را با برس سیمی بسایید و سپس با آب بشویید. اگر دیوار از ابتدا صاف و هموار بود مثلا دیوار از ابتدا بتونی بود آن را با محلول 20% تا 50% اسید هیدروکلریک شسته و سپس با آب شستشو دهید و یا اینکه بتون غنی شده با آکریلیک را به مخلوط اضافه کنید(در شماره 4 به آن خواهیم پرداخت) 2- اگر سطح دیوار کهنه است و یا اینکه بوسیله رنگ یا دیگر پوشش ها پوشانده شده باید تمام پوشش ها قبل از استفاده از این جدارها از سطح دیوار پاک شوند. با یک برس سیمی رنگ، گل و آهک و کثیفی ها و هر آنچه به دیوار چسبیده را جدا کنید. در نهایت می بایست 75% دیوار اولیه باقی مانده و باقی ساییده شود. همچنین مواد زائد روی دیوار را می توان بوسیله انواع زدایشگر های آسفالت از بین برد و سپس دیوار را با آب شستشو داد. 3- بتون مقاوم ضد آب در کیسه های بزرگ و سترده است که باید برای استفاده آن را با آب سرد و تمیز مخلوط کرد. بطور تقریبی برای هر کیسه 18 کیلو گرمی از این بتون 8/3-6/4 لیتر آب لازم است و همچنین می توان گفت برای هر سطل 9 کیلویی از بتون معمولی ضد آب 8/3-6/4 لیتر آب لازم است.
4- اگر دیواری را که می خواهید جدار بندی کنید یک دیوار صاف و بدون شکاف است در مایع شستشو از مایع بتون آکریلیک دار مقاوم کننده استفاده کنید. به جای استفاده از 2 لیتر آب در بتون مقاوم ضدآب و یا بتون استاندارد از 2 لیتر مایع بتون آکریلیک دار استفاده کنید. 5- این مخلوط به تدریج رقیق تر می شود، بنابراین بیسشتر از اندازه ای که ذکر شد بدان آب نیافزایید. به اندازه کافی از این مخلوط درست کنید چون تا حداکثر 2 ساعت پس از درست کردن مخلوط می توان از آن استفاده کرد. 6- اجازه دهید این مخلوط 20 دقیقه قبل از مصرف همین طور باقی بماند. درست قبل از شروع کردن به کار آن را هم بزنید و این کار بطور مداوم در طول مدت کار انجام دهید. 7- دیوارهای دارای درز و نفوذ پذیر را قبل از شروع به کار کمی مرطوب کنید. اما اگر دیوار صاف و بدون درز است از این کار خودداری کنید. 8- در هنگام استفاده از این مخلوط از یک برس الیافی با عرض 15 سانتی متر برای کشیدن بر روی دیوار استفاده کنید و آن را به صورت مدور بر روی دیوار بکشید. 9- اگر هوا گرم و خشک است چندین بار با اسپری بر روی دیوار آب بپاشید. 10- از 2 لایه جدار استفاده کنید. لایه دوم 12 تا 48 ساعت پس از لایه اول بر روی دیوار کشیده می شود. قبل از مرحله دوم جداربندی با اسپری بر روی دیوار آب بپاشید. پس از انجام مرحله دوم جداربندی دوباره بر روی دیوار جداربندی نکنید و از نمناک کردن دیوار بپرهیزید.
تولید بتن سبک از پسمانده های هسته ای برای کاهش تشعشعات
محققان و پژوهشگران ایرانی موفق شدند از پسمانده های هسته ای بتن سبک تولید کنند. طبق گزارش دبیرخانه نخستین همایش سبک سازی ساختمان به نقل از حمیدرضا وثوقی فر ، عضو انجمن مهندسان عمران امریکا ، با توجه به حرکت کشورهای جهان برای دستیابی به تکنولوژی صلح آمیز هسته ای برای تولید انرژی مفید، پسمانده های هسته ای حاصل از فعالیت های هسته ای نیز افزایش می یابد. وی افزود: محققان و پژوهشگران ایرانی تحقیقات خودشان را بر روی کاهش اثرات منفی پسمانده های هسته ای متمرکز کرده و موفق شدند با همکاری یکی از دانشگاه های صنعتی انگلستان بتن های سبک را از پسماند ه های هسته ای تولید کنند. وی اظهار داشت: گروه محققان ایرانی با کاربرد پسمانده های هسته ای در ساخت بتن خاص با مقاومت های مناسب دریافتند ترکیبات هیدراتاسیون وسایر واکنش های شیمیایی بتن تا حدود قابل توجهی از تشعشعات این مواد می کاهد و راهکار بسیار مناسبی برای استفاده مجدد از پسمانده های هسته ای است. دبیر اولین همایش زلزله وسبک سازی ساختمان گفت: نتایج تحقیقات موید این مطلب است که این مطلب می تواند تشعشعات را تا حدود 60 درصد کاهش دهد که برآیند این تحقیق می توان در ارتباط با کاهش خطر آفرینی پسماند ه های دیگر حاصل از فعالیت های شیمیایی مواد وغیره استفاده کرد. وی کاربرد بتن سبک تولیدی از پسمانده های هسته ای را با توجه به ویژگی های خاص آن در ساخت دیوارهای برثی و تیرهای فرعی در بخش های مختلف سازه های عمرانی عنوان کرد. مهندس وثوقی فر اشاره کرد: با این حال با وجود محقق شدن تمامی تحقیقات صورت گرفته در این زمینه می توان امیدوار بود که محیط زیستی عاری از هر نوع آلودگی هسته ای را در کنار توسعه این صنایع داشته باشیم
:استفاده از لاستیکهای فرسوده در بتن
در هر سال فقط در ایالات متحده ۲۵۰ میلیون تایر فرسوده به وزن بیشاز ۳ میلیون تن جمع آوری می شود. همچنین یکی از بزرگترین چالشهای محیط زیستی موجوددر اطراف کلان شهرها در جهان نحوه بازیافت و حذف مواد لاستیکی زائد از چرخه زیستمحیطی می باشد. یکی از راه حلهای که برای حل این مشکل پیشنهاد شده است استفاده ازذرات لاستیک تایر بعنوان یک ماده افزودنی در مصالح بر پایه سیمان است. اگرچه بتن یکماده محبوب و پراستفاده در مصالح ساختمانی است اما دارای تقطه ضعفهایی نیز می باشد . همانند مقاومت کششی پایین ، شکل پذیری پایین ، جذب انرژی کم، انقباض و جمع شدگی بتن (shrinkage) و در پی آن ترک خوردگی ناشی از آن و در نهایتترکهای ناشی از عمل آوری نامناسب و سخت شدگی بتن (hardening and curing cracking). یافته های جدید نشان می دهد که استفاده از ذرات تایرهایفرسوده به میزان زیادی می تواند این نقاط ضعف بتن را برطرف کند. هر چند استفاده ازلاستیک در آسفالت بیشتر از یک دهه است که صورت می گیرد اما کاربرد آن در بتن بتازگیصورت گرفته است و تحقیقات زیادی بر امکان سنجی آن انجام شده. هرچند این تحقیقاتهنوز کامل نشده است اما روشهای آزمایشی مختلفی برای کاربرد این لاستیک ها حاصلگردیده است . معمولا جایگزینی کامل سنگدانه های درشت دانه(شن) و سنگدانه های ریزدانه(ماسه ) با لاستیک بدلیل کاهش مقاومت شدید مناسب بنظر نمی رسد. ولی با جایگزینینسبت کمی از آن با سنگدانه ها کاهش مقاومت ناچیزی صورت می گیرد که قابل صرفنظر کردناست. مطالعات نشان می دهد که میزان لاستیک نباید از ۲۰-۱۷ درصد کل حجم سنگدانهها بیشتر شود . همچنینآزمایشهانشان می دهد کهاستفاده از لاستیک در مخلوط بتن سیمانی میزان انقباض و ترکیدگی بتن در اثر از دستدادن آب (drying shrinkage) ،شکنندگی و مدول الاستیسته بتن را کاهش می دهد و بطورکلی پایایی و دوام ( durability) و سرویس دهی بتن سیمانی را افزایش میدهد. بتازگیدکتر زاوو (Dr. Zhu) استاد دانشگاه آریزونا در آمریکاتلاشهایی را برای کاربرد بتن لاستیکیدر پروژه های مسکونی و تجاری آغاز کرده است. او در نمونه خود در حدود ۸ درصد وزنسیمان از لاستیکهای فرسوده ریزشده استفاده کرده است
:ضد آب کردن بتن با فناوری کریستالی
طبیعت بتن ماده اصلی پرکننده در یک ترکیب بتنی دانه های سنگی می باشد که ماده چسباننده حاصل از ترکیب آب و سیمان , آنها را به یکدیگر میدوزد.زمانی که اجزاء سیمان هیدراته می شود ویا با آب ترکیب میگردد , آنها تشکیل سیلیکات کلسیم هیدراته را می دهند که این ترکیب همانند یک توده صلب سخت می گردد. بتن یک ترکیب آبی است . برای ساخت این ترکیب کارا و پیوسته و یکپارچه از آبی بیشتر از مقدار لازم برای هیدراتاسیون سیمان استفاده میگردد. این آب اضافی که برای روانی بتن استفاده می شود از منافذ و شیارهای نازک بتن بیرون می آید. با وجود اینکه بتن ظاهرا یک جسم صلب و سخت شده است , ولی یک جسم متخلخل و نفوذپذیر می باشد.تقلیل دهنده های آب و فوق روان کننده ها به منظور کاهش مقدار آب در مخلوط بتن و افزایش کارایی آن بکار میروند , با این وجود منافذ , سوراخها و مسیر های نفوذی در بتن سالم , باقی می مانند و می توانند آب و مواد شیمیایی مهاجم را به عناصر سازه ای انتقال داده و باعث پوسیدن فولاد مسلح کننده و تخریب بتن گردند. که با این وجود بی نقصی سازه به خطر خواهد افتاد. خاصیت نفوذپذیری و تخلخل بتن بتن بهترین نمونه برای توصیف یک ماده نفوذ پذیر و متخلخل است.تخلخل مقدار منافذ و سوراخهای داخل بتن می باشد که با درصدی از مجموع حجم ماده نشان داده می شود. نفوذپذیری نیز بیانی از چگونگی ارتباط میان منافذ می باشد. این خاصیت ها به کمک یکدیگر اجازه تشکیل مسیری برای انتقال آب به درون ماده را همراه با ایجاد شکافی که هنگام انقباض بوجود می آید , میدهد.
نفوذپذیری مدت زمان انتشار از منافذ , توانایی عبور آب در فشار بین منافذ ماده می باشد.نفوذپذیری با یک مقدار مشخص مثل ضریب نفوذپذیری توضیح داده می شود و عموما به ضریب "دارسی" باز می گردد. نفوذپذیری آب در یک ترکیب بتنی شاخص خوبی برای سنجش کیفیت کارایی بتن است . ضریب "دارسی" کم نشان دهنده غیر قابل نفوذ بودن و کیفیتی بالا برای مصالح می باشد.با اینکه یک بتن با نفوذپذیری کم نسبتا مقاوم می باشد , اما ممکن است هنوز نیاز به ضدآب کردن برای جلوگیری از نشت میان شکاف ها وجود داشته باشــــد. با وجود دانسیته (تراکم) معلوم آن , بتن یک ماده نفوذ پذیر و متخلخل است که می تواند با جذب آب و برخورد با مواد شیمیایی متجاوز نظیر دی اکسید کربن , مونواکسید کربن , کلراید ها و سولفات ها و دیگر ترکیبات آنها به سرعت تباه شود. اما راه دیگری نیز وجود دارد که هر آبی می تواند به عمق بتن نفوذ پیدا کند . جریان بخــار و رطوبت ناشی از آن آب همچنان در قالب بخار همانند رطوبت نسبی انتقال می یابد . رطوبت نسبی همان آب موجود در هوا به صورت یک گاز محلول می باشد. زمانیکه دمای بخار آب بالا می رود , آب زیاد آن فشار بخاری ایجاد میکند . آب به صورت بخار نیز به میان بتن انتقال می یابد . مسیر جریان از فشار بخار زیاد , عموما منابع , به فشار بخار کم با یک فرایند انتشار می باشد . مسیر انتشار بسیار متکی بر شرایط محیطی است. جریان انتشار بخار , زمانیکه اجرای ضد آب کردن در مکان هایی که فشار بخار آب موجود به صورت غیر یکنواخت می باشد , بحرانی است .
چند نمونه از این موارد شامل : – استفاده از پوسته ایی که در مقابل بخار بسیار کم نفوذپذیر است , مانند یک پوشش حرکتی روی یک بتن مرطوب [ ولو اینکه پوشش رویی خشک باشد ] در یک روز گرم , در اثر فشار بخار ، فشار موجود افزایش یافته و باعث طبله شدن یا تاول زدن بتن می شود. – بکار بردن یک اندود یا بتونه برای دیوارهای خارجی یک بنا ممکن است در صورت بقدر کافی نفوذ پذیر نبودن بتونه در مقابل بخار , رطوبت را به داخل دیوارها انتقال دهد. – استفاده از کف با قابلیت نفوذ پذیری کم در مقابل بخار روی یک دال شیبدار در محلهای زیر سطحی در برخورد با رطوبت بالا ممکن است باعث تورق (لایه لایه شدن ) کف گردد. عموما یک بتونه یا پوشش کم نفوذ در برابر بخار نباید روی سطح داخلی یک بنا یا سازه قرار داده شود. فشار بخار یا فشار آب برای خراب کردن و یا طبله کردن اندود عمل خواهد کرد . بعضی از انواع پوشش ها و افزودنی های کاهنده آب در بتن حرکت بخار آب را به طور قابل ملاحظه ای اصلاح می کنند و بدین صورت اجازه می دهند از آنها در قسمت داخلی استفاده شود. مثالهای اولیه پوشش های ضد آب سیمانی و مواد افزودنی تقلیل دهنده نفوذ آب می باشند. چگونگی عملکرد فناوری ضد آب کردن کریستالی فناوری کریستالی دوام و کارایی ساختار بتن را بهبود بخشیده ، هزینه های نگهداری آن را پائین آورده و با محافظت کردن بتن در مقابل تاثیرات مواد شیمیایی مهاجم ، طول عمر آن را افزایش می دهد. این کیفیت کارایی بالا از راه کار با فناوری کریستالی منتج می گردد. زمانیکه فناوری کریستالی در بتن استفاده می گردد ، ضد آب کردن و دوام بتن را با پر کردن و مسدود ساختن منافذ ، شیارهای موئین ، شکافهای بسیار ریز و دیگر سوراخها بوسیله یک فرم کریستالی بسیار مقاوم حل نشدنی ، اصلاح می کند . این ضد آب بودن بر پایه دو واکنش ساده شیمیایی و فیزیکی اتفاق می افتد . بتن ماده ای شیمیایی است و زمانیکه ذرات سیمان هیدراته می شوند ، واکنش بین آب و سیمان باعث می شود [ بتن ] شروع به سختی کند ، توده ای صلب گردد.همچنین واکنشی شیمیایی با مواد پنهان داخل بتن اتفاق می افتد . ضدآب کردن کریستالی ، مجموعه ای از مواد شیمیایی دیگر را در [ بتن ]جمع می کند . زمانیکه مواد شیمیایی اجزاء سیمان هیدراته شده و مواد شیمیایی کریستالی در حضور رطوبت قرار می گیرند ، واکنشی شیمیایی اتفاق می افتد ، محصول نهایی این واکنش ساختار کریستالی غیر قابل حلی می باشد . این ساختار کریستالی فقط در مکان های مرطوب می تواند اتفاق بیفتد و بدین ترتیب در منافذ ، شیارهای موئین و ترک های ناشی از جمع شدگی بتن شکل خواهد گرفت . هرجایی نشت آب صورت پذیرد ضد آب کریستالی با پر کردن منافذ و سوراخها و شکافها ایجاد خواهد گردید. زمانیکه ضد آب کریستالی در سطوح همانند یک پوشش یا همانند عملکرد پاشش خشک روی دال بتنی تازه بکار گرفته می شود ، فرایندی به نام انتشار شیمیایی رخ می دهد. طبق نظریه انتشار ، محلول با دانسیته بالا میان محلولی با دانسیته پائین جا خواهد گرفت تا این دو متعادل گردند .
بدین سان ، زمانیکه بتن قبل از اجرای ضد آب کردن کریستالی با آب اشباع می شود ، یک محلول با دانسیته شیمیایی کم بکار برده شده است و زمانیکه ضد آب کریستالی در بتن بکار گرفته می شود ، محلولی با دانسیته شیمیایی بالا روی سطح آن ایجاد می شود که فرایند انتشار شیمیایی را راه اندازی می کند ، ضد آب کریستالی با جابجا شدن میان [ محلول با دانسیته پائین ] به تعادل می رسد . مواد شیمیایی ضد آب کریستالی میان بتن پخش شده و در دسترس اجزای سیمان هیدراته قرار میگیرد و اجازه می دهد واکنشی شیمیایی اتفاق افتاده ، یک ساختار کریستالی شکل گیرد و همانند ماده شیمیایی ادامه می یابد تا میان آب پخش گردد . این رشد کریستالی ، پشت مواد شیمیایی مهاجم شکل خواهد گرفت . واکنش تا جایی که ترکیب شیمیایی کریستالی آب را تمام کرده و یا آن را از بتن خالی کند ، ادامه می یابد .انتشار شیمیایی ، ترکیب بوجود آمده را در حدود 12 اینچ به داخل بتن انتقال می دهد . چنانچه آب فقط 2 اینچ در عمق بتن جذب شده باشد ، در این صورت ماده شیمیایی کریستالی فقط 2 اینچ پیشرفت خواهد کرد و سپس خواهد ایستاد .در صورت ورود مجدد آب به بتن از چند نقطه دیگر در آینده ، با واکنش شیمیایی مواد ، قابلیت پیشروی تا 10 اینچ دیگر وجود دارد . بجای کاهش تخلخل بتن همانند تقلیل دهنده های آب و روان کننده ها و فوق روان کننده ها ، ماده کریستالی ، مواد پرکننده و مسدود کننده سوراخها را در بتن به منظور ایجاد یک بخش بی عیب و پایدار از سازه ، بکار می گیرد.فرم کریستالی در داخل بتن وجود دارد و به صورت نمایان در سطح آن نیست و نمی تواند بتن را سوراخ کرده و یا به صورت های دیگری نظیر اندودها و یا سطوح پوششی آن را خراب کند .ضد آب کریستالی در برابر مواد شیمیایی با PH بین 3 تا 11 در برخوردهای ثابت و 2 تا 12 در برخوردهای متناوب بسیار مقاوم می باشد. این ماده دمای بین 25 – درجه فارنهایت [ 32- درجه سانتی گراد ] و 265 درجه فارنهایت [ 130 درجه سانتی گراد ] را در یک حالت ثابت تحمل می کند .رطوبت ، نور ماوراء بنفش و میزان اکسیژن هیچگونه اثری بر روی توانایی عملکرد محصول ندارد . ضد آب کریستالی محافظت در مقابل عوامل و پدیده های زیر راایجاد می کند:
CO ، CO2 ، SO2 ، NO2 مانعی برای تاثیرات ، گازهای خورنده و نیز کربناته شدن می باشد. کربناته شدن فرایندی است که گازهای خارجی پدیده خوردگی را در لایه های بتن ایجاد میکنند.آزمایش کربناتی نشان می دهد که افزایش شکل کریستالی جریان گازهای داخل بتن را کاهش می دهد . کربناتاسیون حالت قلیایی خمیر سیمان هیدراته شده را خنثی نموده و محافظت آرماتورها در مقابل خوردگی از بین میرود. محافظت کردن از بتن در مقابل واکنش توده های قلیایی [ AAR ] با رد کردن آب به فرایند آنها در نتیجه واکنش توده ها آزمایش انتشار گسترده یون کلراید نشان می دهد که ساختار بتنی که با ضد آب کریستالی محافظت گردیده است ، از انتشار کلراید ها جلوگیری می کند. این ساختار از فولادهای تقویتی بتن حفاظت کرده و از خرابی های ناشی از اکسیداسیون و انبساط آرماتورها پیش گیری می کند. بسیاری از روش های سنتی حفاظت بتن نظیر اندودها و دیگر پوشش ها ، ممکن است در دراز مدت مستعد خرابی از آب و ترکیبات شیمیایی گردند در صورتیکه فناوری کریستالی منافذ و شیارهای ناشی از فرایند خودگیری و عمل آوری بتن را بسته و بتن را مقاوم می نماید.
انواع بناها و کاربرد مناسب فناوری کریستالی فناوری حفاظت و ضد آب کردن کریستالی در دو شکل پودر و مایع وجود دارد. سه روش به کارگیری متفاوت شامل : استفاده کردن بر روی یک ساختار موجود به عنوان مثال یک دیوار سازه ای یا یک دال کف ترکیب مستقیم با مقدار بتن در کارگاه همانند یک افزودنی پاشیدن مثل یک پودر خشک ، کاربرد سبز یا بدون رطوبت ماده خشک روی سطح بتن
موضوع های مرتبط در وب سایت ها :
تصاویر :
بتون شفاف1
بتون شفاف 2
بتن انعطاف پذیر