سیستم های مراقبت و حفاظت از سطح بتن
سامانه‌های حفاظت از سطح، اصل اساسی فرایند ترمیم و بازسازی بتن است که به منظور افزایش مقاومت، دوام، و عمر مفید بتن در مواجهه با عوامل خوردگی، ترکیدگی، و سایر زیان‌آورها طراحی شده‌اند. این سیستم‌ها باعث بهبود کیفیت و عمر مفید بتن می‌شوند و در مقابل زیان‌های احتمالی مرتبط با شرایط محیطی و بارهای خدمتی محافظت می‌کنند. استفاده از این سیستم‌ها در ساخت و نگهداری سازه‌های بتنی می‌تواند هزینه‌های نگهداری را کاهش داده و ایمنی سازه‌ها را تضمین کند.در ادامه انواع روش‌های حفاظت از سطح را مورد بررسی قرار میدهیم:
انواع روش‌های حفاظت از سطح که به‌وسیله EN 1504-2 پوشش داده‌شده است، به شرح زیر است:
- اشباع سازی آب‌گریز
- اشباع سازی
- پوشش دهی
جدول زیر به‌صورت شمایی این سه نوع سامانه را به همراه توضیحات کوتاه نشان می‌دهد.
استاندارد EN 1504 سامانه‌های کف در ساختمان را که برای محافظت یا بازگرداندن یکپارچگی بتن استفاده نمی‌شوند، پوشش نمی‌دهد. این‌گونه محصولات در (DIN) EN 13813: 2003 استانداردسازی شده‌اند. اما این استاندارد همچنین بیان می‌کند که محصولات و سامانه‌هایی که با این استاندارد مطابقت دارند وقتی در کاربردهای کف‌سازی با بارگذاری مکانیکی شایان توجه به کار می‌روند، باید الزامات استاندارد (DIN) EN 13813: 2003 را نیز برآورده سازند.
بخش بعدی سه روش گوناگون اساسی محافظت از سطح و مواد رایجی که برای هر سامانه حفاظتی استفاده می‌شوند را به‌اختصار شرح می‌دهد
اشباع سازی آب گریز
این روش می‌تواند برای حفاظت از سنگ طبیعی یا سازه‌های بتنی استفاده شود. در این روش یک‌لایه فیلم نازک نامرئی بر روی سطح تشکیل می‌شود و به طرز چشمگیری جذب آب را کاهش می‌دهد.
اصلاح آب‌گریزی سطح معمولاً با استفاده از سیلان‌ها یا سیلوکسان‌ها (رقیق‌شده در آب یا الکل) انجام می‌شود. مواد معمولاً آماده مصرف بوده و هنگام اجرا بسته به ویسکوزیته آن‌ها اسپری یا با قلم‌مو اعمال می‌شوند. ویسکوزیته می‌تواند بین مواد شبه آب تا خامه‌ای باشد.
تمامی مواد پس از اعمال، با تبخیر حلال خشک می‌شوند. سامانه‌های مایع سریع‌تر از سامانه‌های خامه‌ای خشک می‌شود و سامانه‌های خامه‌ای بیشتر روی سطح باقی می‌مانند. این موضوع معمولاً منجر به عمق نفوذ و اثربخشی بیشتری می‌شود، بنابراین سامانه‌های خامه‌ای حفاظت خیلی مؤثرتری از سطح انجام می‌دهند.
خود اصلاح‌کننده آب‌گریز همه خلل و را پر نمی‌شود اما تنها دیواره‌های منافذ را پر می‌کنند. به دلیل افزایش زاویه تماس دیوار منفذ، آب نمی‌تواند به درون زیر لایه نفوذ کند .البته بخارآب و یا آب تحت‌فشار می‌تواند به درون خلل و فرج زیر لایه نفوذ کند.
مزیت استفاده از اصلاح‌کننده آب‌گریز دستیابی به یک سطح آب‌گریز بدون تغییر ظاهر سطح یا تراوایی نسبت به بخارآب است. درصورتی‌که اصلاح‌کننده آب‌گریز به‌صورت ترکیبی با پوشش‌ها به کار رود، عملکرد اصلی ماده آب‌گریز، افزایش استحکام چسبندگی طولانی‌مدت پوشش به سطح است.
اشباع سازی
اشباع سازی در استاندارد EN 1504 به‌منظور کاهش تخلخل سطح استفاده می‌شود و موجب کاهش نفوذپذیری نسبت به مایعات و بخارها می‌شود و مقاومت مکانیکی سطح را افزایش می‌دهد. برخلاف اصلاح‌کننده‌های آب‌گریز، خلل و فرج در این روش به‌طور کامل یا تا حدودی پرشده و یک‌لایه فیلم نازک ناپیوسته روی سطح تشکیل می‌شود. علاوه بر این،ظاهر سطح نیز با استفاده از این روش تغییر می‌کند. بااین‌وجود در اشباع سازی لزوماً یک‌لایه با ضخامت مجزا ایجاد نمی‌شود.
معمولاً اشباع‌سازی بر پایه پلیمرهای آلی مانند اپوکسی‌ها، پلی‌یورتان‌ها یا آکریلیک‌ها انجام می‌شود و هیچ نوع پرکننده یا پیگمنتی نیز در آن‌ها استفاده نمی‌شود. اجرا معمولاً توسط قلم‌مو انجام می‌شود. اگر سطح افقی گستردهی باید اصلاح شود، در سطح‌ها بزرگ افقی منطقه غرقاب می‌شود و سپس توسط یک قطعه لغزنده بر روی سطح پخش می‌شود.
درصورتی‌که اشباع‌سازی بخشی از سامانه حفاظت باشد، این روش باید به همراه شن انجام شود تا از ایجاد چسبندگی مناسب اشباع ساز شده و لایه‌های بعد اطمینان حاصل شود.
سامانه های پوششی بر پایه پلیمرها
پوشش‌ها یک‌لایه محافظتی پیوسته با ضخامت مشخص بر روی سطح بتن ایجاد می‌کنند. این مواد به‌منظور جلوگیری از ورود مواد مضر، افزایش مقاومت مکانیکی بتن و پل زدن بین ترک‌های ثابت و متحرک استفاده می‌شود. ضخامت رایج این پوشش‌ها بین0.1 تا 0.5 میلی‌متر است که ممکن است بسته به شرایط مرزی بیشتر هم بشود.
بسته به کاربرد نهایی، پوشش‌ها می‌توانند از رزین اپوکسی، پلی یورتان، آکریلات‌ها، دیسپرسیون‌های پلیمری یا ترکیبات پلیمری- سیمانی ساخته شوند. پوشش‌ها می‌توانند دارای سنگ‌دانه نیز باشند که معمولاً شن و ماسه کوارتز با اندازه دانه زیر یک میلی‌متر است.
شرکت آبادگران در این زمینه سبد محصولات متنوعی تولید کرده که میتوانید در گروه محصولات رنگ ها و پوشش ها مشاهده نمایید.
همچنین آببند پلیمری ABAFLEX-ECO نوعی پوشش آببند و محافظت کننده دو جزیی بر پایه سیمان و رزین اکریلیکی میباشدکه انعطاف پذیری، دوام طولانی و چسبندگی بسیار زیاد به بتن، لوله های فلزی و سایر مصالح می بخشد.
برای دستیابی به الزامات EN 1504-5، پوشش‌ها معمولاً از بیش از چندلایه تشکیل شده‌اند. هر لایه عملکرد ویژه خود را دارد که عبارت‌اند از:
- اشباع سازی
- لایه هم‌تراز کننده
- لایه اصلی محافظ
- لایه سایشی
- پوشش رویه
این لایه‌های مجزا در EN 1504-2 توصیف نشده است. به‌عنوان نمونه سامانه‌های پوششی بر اساس دستورالعمل آلمانی برای ترمیم و بازسازی بتن (RL-SIB 2001) در پاراگراف‌های بعدی شرح داده‌شده است. تجربه استفاده از سامانه‌های حفاظت از سطح نشان می‌دهد که حضور بیش از یک‌لایه برای حفاظت در برابر خوردگی ضروری است. هنگامی‌که سطح بتن ناهموار و خشن است، لایه هم‌تراز کننده اعمال می‌شود. این لایه وظایف زیر را به عهده دارد:
- تراز کردن سطح بتن
- بستن خلل و فرج، منافذ و نقص‌های کوچک سطح بتن
لایه تراز کننده موردنیاز است زیرا در غیر این صورت امکان اجرای لایه‌های حفاظتی بعدی با ضخامت ثابت وجود ندارد. لایه هم‌تراز کننده معمولاً از ملات سیمانی اصلاح‌شده با پلیمرها با بیشینه اندازه ذرات 0.5 میلی‌متر ساخته می‌شود که در شرایط خاص اندازه ذرات تا 1 میلی‌متر هم می‌رسد. بیشینه ضخامت این لایه حدود 3 میلی‌متر است. پس از اعمال ملات اصلاح‌شده با پلیمر بر روی سطح، سطح هموار می‌شود به‌طوری‌که قله‌ها پوشش داده نمی‌شود و دره‌ها کاملاً با ملات پر می‌شود. لایه محافظ اصلی یک یا چند ویژگی زیر را دارد:
- نفوذناپذیری نسبت به آب و مواد مضر
- نفوذناپذیر نسبت به دی‌اکسید کربن
- قابلیت پل زدن بر روی ترک
- مقاوم به ضربه مکانیکی (سایش‌ها یا تنش‌های ناشی از تغییرات دما)
- مقاوم نسبت به مواد شیمیایی
همانند مواد تزریقی داخل ترک، سامانه‌های حفاظت سطح می‌تواند به یکی از گروه‌های زیر تقسیم‌بندی شود:
- سامانه حفاظت سطح با آب‌بندی
- سامانه حافظت سطح با قابلیت پل زدن بر روی ترک‌ها برای دهانه‌های ترک‌های پویا
- لایه‌های سایشی
بسته به ویژگی‌های اصلی، مواد لازم برای لایه‌های خاص انتخاب می‌شوند. به‌طورکلی، برای سامانه‌های محافظ سطح که باید فقط سطح را آب‌بندی کنند، رزین‌های پلیمری سفت مانند رزین‌های اپوکسی استفاده می‌شوند. ضخامت این لایه‌ها به میزان در معرض بودن آن‌ها بستگی دارد. در سطوح عمودی ضخامت لایه حدود 0.3 میلی‌متر است. سطح‌ها افقی که رفت‌وآمد زیادی دارد به ضخامت 5 میلی‌متر نیاز دارد. بسته به ویژگی‌های مواد، این لایه نه‌تنها سطح را آب‌بندی می‌کند، به‌عنوان لایه سایشی نیز عمل می‌کند. به‌منظور اطمینان از زبری کافی سطح، سطح این لایه با استفاده از شن و ماسه کوارتز آسیاب شده یا سنگ سنباده که مقاومت سایشی بالاتری نسبت به شن و ماسه دارد، زبر می‌شود.
درصورتی‌که سامانه‌های حفاظت سطح باید بر روی ترک‌ها پل بزنند، پلیمرهای انعطاف‌پذیر مانند پلی یورتان ها استفاده می‌شوند. به‌منظور افزایش مقاومت لایه با قابلیت پل زدن بر روی ترک، می‌توان از لایه‌های اضافی تقویت‌کننده ساخته‌شده از منسوجات الیاف شیشه نیز استفاده کرد. ضخامت لایه اصلی محافظت‌کننده بین 1 تا 4 میلی‌متر است. درصورتی‌که این سامانه‌های محافظ سطح در معرض رفت‌وآمد باشند، لایه سایشی باید از جنس پلی یورتان باشد ولی مواد آن به انعطاف‌پذیری لایه با قابلیت پل زدن بر روی ترک نیست. همچنین به‌منظور اطمینان یافتن از دوام بیشتر، این لایه‌ها با شن و ماسه زیادی پر می‌شود. به‌منظور جلوگیری از سایش شن و ماسه، یک‌لایه رویه نیز به سامانه اضافه می‌شود. لایه رویه به‌طورمعمول از جنس همان پلیمر محافظت‌کننده است و برای تأمین خواص موردنیاز با پیگمنت‌های گوناگون پرشده است تا خواص نوری موردنظر را تأمین کند.
ضخامت لایه‌های سامانه محافظ سطح یکی از خواص اصلی موادی است که باید توسط تأمین‌کننده بر اساس الزامات EN 1504-2 بیان شود. ضخامت این لایه‌ها از اهمیت زیادی برخوردار است و تأمین‌کننده خواص نهایی است.
معمولاً منظور از حداقل ضخامت لایه، ضخامت لایه پس از خشک شدن مدنظر است. به دلیل فرایندهای شیمیایی سخت شدن پلیمرهای گوناگون، ضخامت لایه هنگام اعمال بیش تر از ضخامت آن پس از پخت است. در برگه‌های اطلاعات فنی که توسط سازندگان تأمین می‌شود. ضخامت اعمالی موردنیاز برای دستیابی به ضخامت خشک موردنیاز ذکرشده است.
ساختار یک سامانه محافظت از سطوح عمودی بر روی دال بتنی- بتن، لایه هم تراز کننده، ماده آب‌گریزکننده، لایه اساس، دو لایه اصلی محافظتی(دیسپرسیون پلیمری)- غیر قابل راه رفتن، بدون قابلیت پل زدن بر روی ترک برای جلوگیری از خوردگی
سامانه های پوششی بر اساس مواد قیری
سامانه‌های محافظت سطح پلیمری یک‌لایه نازک چند میلی‌متری است که وزن اضافه بسیار کمی دارد. این سامانه‌های حفاظت از سطح برای سطح‌های که رفت‌وآمد روی آن‌ها با سرعت کم صورت می‌گیرد (مانند پارکینگ‌ها) مناسب است. درصورتی‌که یک سطح اصلاح‌شده با پلیمر در معرض رفت‌وآمد بسیار و یا سنگین باشد (مانند رفت‌وآمد کامیون‌ها)، راه‌حل‌های مکانیکی قوی‌تری موردنیاز است.
برای چنین کاربردهایی پوشش‌های بر پایه مواد قیری، معمولاً از ماستیک آسفالت‌ها استفاده می‌شود. در اروپا این آسفالت‌ها بر اساس (DIN)EN 1297:2001 و (DIN)EN13108:2006 بیان‌شده است. اگر جهت حفاظت از سطح ماستیک آسفالت موردنیاز باشد، به دلیل اینکه تخلخل ماستیک آسفالت آب‌بندی مناسب و حفاظت در برابر نفوذ را تضمین نمی‌کند بنابراین نمی‌توان به‌تنهایی استفاده شود.
پیش از اعمال ماستیک آسفالت، یک سامانه محافظت از سطح پلیمری یا صفحه قیری باید بر روی سطح بتن اعمال شود. درصورتی‌که از پلیمرها استفاده شود، تأثیر اعمال ماستیک آسفالت گرم باید بررسی شود و اثر آببند کردن پلیمر نباید تحت تأثیر قرار بگیرد.
ماستیک آسفالت یک‌لایه ضدسایش است که از ماده درزگیر محافظت می‌کند. در پل‌های بزرگراه‌ها، به‌عنوان نمونه در آلمان، ماستیک آسفالت در دولایه و با ضخامت هرکدام 35 میلی‌متر اعمال می‌شود. وجود هر دولایه ضروری است زیرا لایه بالایی در معرض بوده و به‌مرورزمان دچار سایش می‌شود. درصورتی‌که لایه بالایی به تعمیر نیاز داشته باشد، لایه دوم از عامل درزگیر محافظت می‌کند.
