روش ساخت بتن ضد آب چگونه است | آلندر

تاریخچه و ضرورت توسعه بتن ضد آب

تلاش برای ضد آب کردن بتن به دوران باستان بازمی‌گردد. رومی‌ها در ساخت سازه‌هایی مانند قنات‌ها و بندرها از مخلوطی از آهک، پوزولان طبیعی (خاکستر آتشفشانی) و آب استفاده می‌کردند که تا حدی نفوذپذیری را کاهش می‌داد. این سازه‌ها، مانند پانتئون در رم، هنوز پس از دو هزار سال پابرجا هستند و گواهی بر اهمیت دوام در برابر رطوبت‌اند. در قرن نوزدهم، با توسعه سیمان پرتلند، مهندسان به دنبال روش‌هایی برای بهبود خواص بتن بودند، اما نفوذپذیری همچنان یک چالش باقی ماند.

در قرن بیستم، با پیشرفت علم شیمی و مواد، افزودنی‌های شیمیایی مانند لیگنوسولفونات‌ها و نفتالین سولفونات‌ها معرفی شدند که تا حدی کارایی بتن را بهبود دادند. با این حال، این مواد محدودیت‌هایی داشتند و نیاز به راه‌حل‌های پیشرفته‌تر احساس شد. در دهه ۱۹۸۰، فناوری‌هایی مانند فوق روان کننده‌های پلی کربوکسیلات، رزین‌های اپوکسی و مواد کریستالی وارد صنعت شدند و انقلابی در ساخت بتن ضد آب ایجاد کردند. امروزه، با افزایش ساخت‌وساز در مناطق ساحلی، زیرزمینی و صنعتی، و همچنین توجه جهانی به پایداری زیست‌محیطی، ضرورت توسعه و استفاده از بتن ضد آب بیش از هر زمان دیگری برجسته شده است. این نیاز نه‌تنها به حفاظت از سازه‌ها، بلکه به کاهش هزینه‌های بازسازی، صرفه‌جویی در منابع طبیعی و کاهش اثرات زیست‌محیطی ناشی از تخریب زودهنگام سازه‌ها مرتبط است.

روش‌های ساخت بتن ضدآب

روش ساخت بتن ضدآب شامل چندین رویکرد علمی و عملی است که هر یک با استفاده از مواد و تکنیک‌های خاص، نفوذپذیری بتن را کاهش می‌دهند یا به‌طور کامل حذف می‌کنند. سه روش اصلی عبارتند از: استفاده از افزودنی‌های بتن، کاربرد رزین‌های اپوکسیو فرآیند کریستالیزه شدن. در ادامه، هر روش با جزئیات گسترده و مثال‌های عملی تشریح می‌شود.

•  استفاده از افزودنی‌های بتن

افزودنی‌های بتن یکی از رایج‌ترین، اقتصادی‌ترین و انعطاف‌پذیرترین روش‌ها برای ساخت بتن ضد آب هستند. این مواد با تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی بتن، تخلخل و نفوذپذیری آن را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهند. انواع اصلی افزودنی‌های ضد آب شامل موارد زیر است:

• فوق روان کننده‌ها:

محصولاتی مانند ALEN-PCE400 از شرکت سخت بتن بهین اترک (موجود در سایت  (alender.ir با کاهش نسبت آب به سیمان تا ۲۵ درصد، نقش مهمی در ضد آب کردن بتن دارند. این کاهش آب، منافذ موئینه را به حداقل می‌رساند و چگالی بتن را افزایش می‌دهد. مقدار مصرف فوق روان کننده در بتن معمولاً بین 0.1 تا 0.6 درصد وزن سیمان است. به‌عنوان مثال، در یک مخلوط با ۴۰۰ کیلوگرم سیمان در هر مترمکعب، مقدار مصرف ALEN-PCE400 بین 0.4 تا 2.4 کیلوگرم خواهد بود که با آزمایش کارگاهی تنظیم می‌شود. این افزودنی با حفظ کارپذیری (اسلامپ ۱۶۰ تا ۲۰۰ میلی‌متر)، نیاز به آب اضافی را حذف می‌کند و نفوذپذیری را تا ۵۰ درصد کاهش می‌دهد.

مقاله مرتبط: معرفی فوق روان کننده بتن

• مواد آب‌بند (Hydrophobic Agents):

این افزودنی‌ها، مانند سیلیکون‌ها، سیلیکات‌های محلول، یا اسیدهای چرب (مانند استئارات کلسیم)، سطح داخلی منافذ بتن را آب‌گریز می‌کنند. این مواد با ایجاد یک لایه دافع آب، از نفوذ رطوبت جلوگیری می‌کنند و در محیط‌های مرطوب (رطوبت بالای ۸۰ درصد) بسیار مؤثرند. مقدار مصرف این مواد معمولاً ۰.۱ تا ۰.۵ درصد وزن سیمان است.

• پرکننده‌های ریزدانه (Fillers):

موادی مانند میکروسیلیس، خاکستر بادی، سرباره کوره آهنگدازی یا نانوسیلیس با پر کردن منافذ ریز بتن، ساختار متراکم‌تری ایجاد می‌کنند. میکروسیلیس با واکنش پوزولانی، ژل سیلیکات کلسیم هیدراته (C-S-H) بیشتری تولید می‌کند که تخلخل را کاهش می‌دهد و مقاومت فشاری را تا ۲۰ درصد افزایش می‌دهد. مقدار مصرف میکروسیلیس معمولاً ۵ تا ۱۵ درصد وزن سیمان است.

•  افزودنی‌های کاهش‌دهنده

نفوذپذیری: موادی مانند پلیمرهای مایع (لاتکس یا اکریلیک) یا نانوذرات سیلیس با پر کردن منافذ نانومتری، نفوذپذیری را به‌طور چشمگیری کم می‌کنند. این افزودنی‌ها همچنین انعطاف‌پذیری بتن را بهبود می‌بخشند و از ترک‌خوردگی ناشی از تنش جلوگیری می‌کنند.

– روش اجرا: افزودنی‌ها در مرحله اختلاط به بتن اضافه می‌شوند. برای مثال، ALEN-PCE400 باید پس از افزودن ۷۰ تا ۸۰ درصد آب اختلاط وارد مخلوط شود و به مدت ۶۰ تا ۹۰ ثانیه با سرعت متوسط (حدود ۳۰ دور در دقیقه) هم‌زده شود تا یکنواختی کامل حاصل گردد. در صورت استفاده از چندین افزودنی (مثلاً فوق روان کننده و میکروسیلیس)، باید ابتدا فوق روان کننده اضافه شود و پس از مخلوط شدن کامل، پرکننده وارد شود.

مثال عملی: در ساخت فونداسیون یک ساختمان در منطقه‌ای با سطح آب زیرزمینی بالا، استفاده از ALEN-PCE400 با دوز ۱ درصد و میکروسیلیس با دوز ۱۰ درصد، نفوذپذیری را تا ۶۰ درصد کاهش داد و مقاومت ۲۸ روزه را به ۴۰ مگاپاسکال رساند.

• کاربرد رزین‌های اپوکسی

رزین‌های اپوکسی به‌عنوان پوشش سطحی یا افزودنی مستقیم در بتن، یکی از قوی‌ترین و مطمئن‌ترین روش‌ها برای ضد آب کردن بتن هستند. این مواد پلیمری با خواص چسبندگی و مقاومت شیمیایی بالا، سدی نفوذناپذیر ایجاد می‌کنند.

•  پوشش اپوکسی:

پس از سخت شدن بتن، سطح آن با لایه‌ای از رزین اپوکسی پوشانده می‌شود. این لایه معمولاً با ضخامت ۱ تا ۳ میلی‌متر اعمال می‌شود و با استفاده از قلم‌مو، غلتک یا دستگاه اسپری اجرا می‌گردد. رزین اپوکسی پس از خشک شدن (۲۴ تا ۴۸ ساعت)، یک سد کامل در برابر آب، مواد شیمیایی (اسیدها، بازها، نمک‌ها) و حتی فشار هیدرواستاتیکی تا ۵ بار ایجاد می‌کند. این روش برای مخازن آب آشامیدنی، کانال‌های فاضلاب، سطوح صنعتی و سازه‌هایی که در معرض مواد خورنده هستند، بسیار مناسب است.

•  افزودنی اپوکسی:

در موارد خاص، رزین‌های اپوکسی مایع (به همراه سخت‌کننده) به مخلوط بتن اضافه می‌شوند. این روش منافذ داخلی را پر می‌کند و بتن را به‌طور کامل آب‌بند می‌کند. مقدار مصرف معمولاً ۱ تا ۳ درصد وزن سیمان است، اما به دلیل هزینه بالا (تا ۵ برابر افزودنی‌های معمولی) و پیچیدگی اختلاط (نیاز به هم‌زدن دقیق و سریع)، بیشتر در پروژه‌های تخصصی مانند سازه‌های شیمیایی، آزمایشگاهی یا سازه‌های با نیاز به مقاومت فوق‌العاده استفاده می‌شود.