ضد آب کردن بتن با فناوری کریستالی

ماده اصلی پرکننده در یک ترکیب بتنی دانه هایسنگی می باشد که ماده چسباننده حاصل از ترکیب آب و سیمان , آنها را به یکدیگرمیدوزد.زمانی که اجزاء سیمان هیدراته می شود ویا با آب ترکیب میگردد , آنها تشکیلسیلیکات کلسیم هیدراته را می دهند که این ترکیب همانند یک توده صلب سخت میگردد.

بتن یک ترکیب آبی است . برای ساخت این ترکیب کارا و پیوسته و یکپارچهاز آبی بیشتر از مقدار لازم برای هیدراتاسیون سیمان استفاده میگردد. این آب اضافیکه برای روانی بتن استفاده می شود از منافذ و شیارهای نازک بتن بیرون می آید. باوجود اینکه بتن ظاهرا یک جسم صلب و سخت شده است , ولی یک جسم متخلخل و نفوذپذیر میباشد.تقلیل دهنده های آب و فوق روان کننده ها به منظور کاهش مقدار آب در مخلوط بتنو افزایش کارایی آن بکار میروند , با این وجود منافذ , سوراخها و مسیر های نفوذی دربتن سالم , باقی می مانند و می توانند آب و مواد شیمیایی مهاجم را به عناصر سازه ایانتقال داده و باعث پوسیدن فولاد مسلح کننده و تخریب بتن گردند. که با این وجود بینقصی 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 وسوراخهای 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 کمکیکدیگر اجازه تشکیل مسیری برای انتقال آب به درون ماده را همراه با ایجاد شکافی کههنگام انقباض بوجود می آید , میدهد.
نفوذپذیری مدت زمان انتشار ازمنافذ , توانایی عبور آب در فشار بین منافذ ماده می باشد.نفوذپذیری با یک مقدارمشخص 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.بااینکه یک بتن با نفوذپذیری کم نسبتا مقاوم می باشد , اما ممکن است هنوز نیاز بهضدآب کردن برای جلوگیری از نشت میان شکاف ها وجود داشته باشــــد.
با وجوددانسیته (تراکم) معلوم آن , بتن یک ماده نفوذ پذیر و متخلخل است که می تواند با جذبآب و برخورد با مواد شیمیایی متجاوز نظیر دی اکسید کربن , مونواکسید کربن , کلرایدها و سولفات ها و دیگر ترکیبات آنها به سرعت تباه شود. اما راه دیگری نیز وجود داردکه هر آبی می تواند به عمق بتن نفوذ پیدا کند .

جریان بخــار و رطوبت ناشی ازآن

آب همچناندر قالب بخار همانند رطوبت نسبی انتقال می یابد . رطوبت نسبی همان آب موجود در هوابه صورت یک گاز محلول می باشد. زمانیکه دمای بخار آب بالا می رود , آب زیاد آن فشاربخاری ایجاد میکند . آب به صورت بخار نیز به میان بتن انتقال می یابد . مسیر جریاناز 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 اجرایضد 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 کهدر مقابل بخار بسیار کم نفوذپذیر است , مانند یک پوشش حرکتی روی یک بتن مرطوب [ ولواینکه پوشش رویی خشک باشد ] در یک روز گرم , در اثر فشار بخار ، فشار موجود افزایشیافته و باعث طبله شدن یا تاول زدن بتن می شود.
- بکار بردن یک اندود یا بتونهبرای دیوارهای خارجی یک بنا ممکن است در صورت بقدر کافی نفوذ پذیر نبودن بتونه درمقابل بخار , رطوبت را به داخل دیوارها انتقال دهد.
- استفاده از کف با قابلیتنفوذ پذیری کم در مقابل بخار روی یک دال شیبدار در محلهای زیر سطحی در برخورد بارطوبت بالا ممکن است باعث تورق (لایه لایه شدن ) کف گردد.

عموما یک بتونه یاپوشش 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 ازانواع پوشش ها و افزودنی های کاهنده آب در بتن حرکت بخار آب را به طور قابل ملاحظهای 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 میباشند.

چگونگی عملکرد فناوری ضد آب کردن کریستالی

فناوریکریستالی دوام و کارایی ساختار بتن را بهبود بخشیده ، هزینه های نگهداری آن راپائین آورده و با محافظت کردن بتن در مقابل تاثیرات مواد شیمیایی مهاجم ، طول عمرآن را افزایش می دهد. این کیفیت کارایی بالا از راه کار با فناوری کریستالی منتج میگردد. زمانیکه فناوری کریستالی در بتن استفاده می گردد ، ضد آب کردن و دوام بتن رابا پر کردن و مسدود ساختن منافذ ، شیارهای موئین ، شکافهای بسیار ریز و دیگرسوراخها بوسیله یک فرم کریستالی بسیار مقاوم حل نشدنی ، اصلاح می کند . این ضد آببودن بر پایه دو واکنش ساده شیمیایی و فیزیکی اتفاق می افتد . بتن ماده ای شیمیاییاست 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 پنهانداخل بتن اتفاق می افتد .

ضدآب کردن کریستالی ، مجموعه ای از مواد شیمیاییدیگر را در [ بتن ]جمع می کند . زمانیکه مواد شیمیایی اجزاء سیمان هیدراته شده ومواد 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 ساختارکریستالی 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 صورتپذیرد ضد آب کریستالی با پر کردن منافذ و سوراخها و شکافها ایجاد خواهدگردید.
زمانیکه ضد آب کریستالی در سطوح همانند یک پوشش یا همانند عملکرد پاششخشک روی دال بتنی تازه بکار گرفته می شود ، فرایندی به نام انتشار شیمیایی رخ میدهد. طبق نظریه انتشار ، محلول با دانسیته بالا میان محلولی با دانسیته پائین جاخواهد گرفت تا این دو متعادل گردند .

بدین سان ، زمانیکه بتن قبل ازاجرای ضد آب کردن کریستالی با آب اشباع می شود ، یک محلول با دانسیته شیمیایی کمبکار برده شده است و زمانیکه ضد آب کریستالی در بتن بکار گرفته می شود ، محلولی بادانسیته شیمیایی بالا روی سطح آن ایجاد می شود که فرایند انتشار شیمیایی را راهاندازی می کند ، ضد آب کریستالی با جابجا شدن میان [ محلول با دانسیته پائین ] بهتعادل می رسد .

مواد شیمیایی ضد آب کریستالی میان بتن پخش شده و در دسترساجزای سیمان هیدراته قرار میگیرد و اجازه می دهد واکنشی شیمیایی اتفاق افتاده ، یکساختار 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 کهترکیب شیمیایی کریستالی آب را تمام کرده و یا آن را از بتن خالی کند ، ادامه مییابد .انتشار شیمیایی ، ترکیب بوجود آمده را در حدود 12 اینچ به داخل بتن انتقال میدهد . چنانچه آب فقط 2 اینچ در عمق بتن جذب شده باشد ، در این صورت ماده شیمیاییکریستالی فقط 2 اینچ پیشرفت خواهد کرد و سپس خواهد ایستاد .در صورت ورود مجدد آب بهبتن از چند نقطه دیگر در آینده ، با واکنش شیمیایی مواد ، قابلیت پیشروی تا 10 اینچدیگر وجود دارد .

بجای کاهش تخلخل بتن همانند تقلیل دهنده های آب و روانکننده ها و فوق روان کننده ها ، ماده کریستالی ، مواد پرکننده و مسدود کنندهسوراخها را در بتن به منظور ایجاد یک بخش بی عیب و پایدار از سازه ، بکار میگیرد.فرم کریستالی در داخل بتن وجود دارد و به صورت نمایان در سطح آن نیست و نمیتواند بتن را سوراخ کرده و یا به صورت های دیگری نظیر اندودها و یا سطوح پوششی آنرا خراب کند .ضد آب کریستالی در برابر مواد شیمیایی با PH بین 3 تا 11 در برخوردهایثابت 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 هیچگونهاثری بر روی توانایی عملکرد محصول ندارد .

ضد آب کریستالی محافظت در مقابلعوامل و پدیده های زیر راایجاد می کند:
مانعی برای تاثیرات CO ، CO2 ،SO2 ، NO2 ، گازهای خورنده و نیز کربناته شدن می باشد. کربناته شدن فرایندی است کهگازهای خارجی پدیده خوردگی را در لایه های بتن ایجاد میکنند.آزمایش کربناتی نشان میدهد که افزایش شکل کریستالی جریان گازهای داخل بتن را کاهش می دهد . کربناتاسیونحالت قلیایی خمیر سیمان هیدراته شده را خنثی نموده و محافظت آرماتورها در مقابلخوردگی 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 گستردهیون 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 کردهو از خرابی های ناشی از اکسیداسیون و انبساط آرماتورها پیش گیری میکند.

بسیاری از روش های سنتی حفاظت بتن نظیر اندودها و دیگر پوشش ها ، ممکناست در دراز مدت مستعد خرابی از آب و ترکیبات شیمیایی گردند در صورتیکه فناوریکریستالی منافذ و شیارهای ناشی از فرایند خودگیری و عمل آوری بتن را بسته و بتن رامقاوم می نماید.