الزامات، کنترل کیفیت و ارزیابی انطباق مواد تزریق در بتن

استانداردهای اروپایی برای ترمیم و حفاظت از بتن

در اروپا، دستورالعمل محصولات ساختمانی (CPD) حداقل های موردنیاز برای فروش کالاها را در بخش ساخت و ساز، تعیین می‌کند. این امر مستلزم آن است که محصولات تأیید شده برای فروش با حداقل استانداردهای عملکرد، ایمنی و کنترل کیفیت مطابقت داشته باشند و از این طریق تجارت آزاد، مواد تأیید شده را در سراسر کشورهای عضو ترویج کنند. قوانین تدارکات عمومی در اروپا به این معنی است که استفاده از این استانداردها و محصولات تایید شده با علامت CE برای بسیاری از بخش های ساخت و ساز اجباری خواهد شد. محصولات و سیستم‌های ترمیم بتن تحت CPD قرار می‌گیرند، به این معنی که هر محصول یا سیستم تعمیری که برای فروش در دسترس قرار می‌گیرد باید از قبل تایید شده باشد تا حداقل استانداردها را رعایت کند.

رویکرد های جدید در حوزه ترمیم و حفاظت از بتن، همواره مورد استقبال متخصصان و شرکت های مقاوم سازی بوده است. کشورهای اروپایی، مانند سایر کشورهای پیشرفته، در تلاش بوده اند تا رویکردی واحد برای تعمیر و ترمیم بتن ایجاد کنند. مانند ACI و ICRI در ایالات متحده، سازمان‌های بریتانیا دستورالعمل هایی را در این حوزه تهیه کرده‌اند، ولی این اسناد پشتوانه قانونی نداشته و یا در کشورهای دیگر پذیرفته نشده‌اند. در نتیجه، محصولات یک کشور اروپایی احتمالاً با روش‌های مختلف آزمایش می‌شوند و مقایسه بین این محصولات در سراسر دنیا را به دلیل یکپارچه نبودن آن، عملاً غیرممکن می‌سازد.

در 19 سال گذشته مجموعه ای از استانداردهای اروپایی تحت عنوان "محصولات و سیستم های حفاظت و ترمیم سازه های بتنی" در حال آماده سازی بوده است. مجموعه استانداردها شامل EN 1504 قسمت های 1 تا 10 است و با مشارکت و توافق همه کشورهای عضو، تهیه شده است که در حال حاضر شامل 18 کشور است. EN 1504 مجموعه ای جامع از دستورالعمل ها، عملکرد و الزامات آزمایشی را برای ترمیم بتن ارائه می دهد و فرصتی را برای بهبود عملکرد بتن فراهم می‌کند. این مجموعه چالشی را برای حوزه ترمیم و نگهداری بتن ایجاد می کند زیرا باید با استانداردهای جدید سازگاری لازم را داشته باشد.

مقدمه

قوانین واحد اروپا در سال 1985 برنامه ای از اقدامات مورد نیاز را برای تکمیل بازار واحد اروپا و در نتیجه حذف موانع دست‌و پاگیر، برای تجارت آزاد در سراسر اروپا آغاز کرد. این برنامه شامل توسعه مجموعه ای از دستورالعمل های "رویکرد جدید" بود. این برنامه برای ارائه چارچوبی برای یک بازار واحد در کالاها و خدمات، بر اساس یک سری مشخصات فنی یا استانداردهای پشتیبان طراحی شدند. قبل از این، هر کشور استانداردهای ملی خود را داشت که سطح قابل درکی از اطلاعات را برای پذیرش محصولات و سیستم های آزمایش شده مطابق با استانداردهای کشورهای دیگر ارائه نمی‌کرد. برای بخش ساخت و ساز حتی توافقی وجود ندارد که آیا مقاومت بتن باید با خرد کردن مکعب یا نمونه های سیلندر ارزیابی شود یا خیر.

دستورالعمل‌هایی که متعاقباً صادر شد منجر به یک برنامه اساسی توسعه استانداردها در CEN  (Comité Européen de Nomalisation)، سازمان استاندارد اروپا شد. پس از تکمیل، این برنامه مجموعه واحدی از استانداردهای مبتنی بر مشخصات را ارائه می دهد که کل بازار ساخت و ساز را پوشش می دهد که در سراسر اتحادیه اروپا و فراتر از آن اعمال می‌شود.

فعالیت جدی در حوزه ترمیم بتن در اروپا به نسبت تاریخچه بتن نسبتاً جدید است و تا سال 1990 استانداردهای کمی وجود داشت که مستقیماً برای محصولات و سیستم های ترمیم بتن اعمال می‌شد. بنابراین بخش ترمیم آسیب بتن، مسیر ایده آلی را برای توسعه استانداردها فراهم می کند. نمایندگان کشورهای عضو CEN در سرتاسر اروپا نمایندگان فنی را معرفی کردند که می توانند از کمیته های راهبری و گروه های کاری که وظیفه تهیه پیش نویس استانداردهای عملکرد و روش های آزمایش مورد نیاز را دارند، پشتیبانی کنند. استاندارد اروپایی EN  (هنجار اروپایی) 1504 "محصولات و سیستم های حفاظت و ترمیم سازه های بتنی" نتیجه این کار است که تکمیل آن نزدیک به 20 سال طول کشیده است.

EN 1504 شامل یک سری از ده قطعه است که عمدتاً استانداردهای عملکرد و نزدیک به 100 روش تست استاندارد پشتیبانی می‌کنند تا امکان ارزیابی محصولات و سیستم‌های ترمیم را از نظر ویژگی‌های عملکردشان فراهم کنند. محدوده EN 1504 شامل حفاظت، تقویت و ترمیم سازه های بتنی مسلح و ساده می باشد. نتیجه نهایی روشی است برای راهنمایی در مورد نیاز به ترمیم، ارائه روش‌های پیشنهادی برای ارزیابی وسعت مشکل و ارائه یک بسته ترمیم و محافظت با استفاده از محصولات و سیستم‌های تست شده با روش‌های استاندارد اروپایی و تایید شده به عنوان حداقل الزامات به عنوان "مناسب برای هدف". ". وسیله‌ای که برای تایید محصول مورد استفاده قرار می‌گیرد، CE-Mark"" (علامت Communauté Européenne) است که نشان می‌دهد محصول یا سیستم مجموعه خاصی از الزامات عملکرد را برآورده می‌کند.

سری EN 1504 و روش‌های آزمایش مربوطه توسط کمیته CEN TC104/SC8 تهیه شده است و استانداردها در 25 کشور عضو اتحادیه اروپا و همچنین سوئیس، نروژ و ایسلند اعمال خواهند شد.

ساختار استاندارد

EN 1504 مبتنی بر کارهایی است که قبلاً در اروپا منتشر شده بود، از جمله کمیته فنیRILEM (اتحادیه بین المللی آزمایشگاه ها و کارشناسان در مواد، سیستم ها و سازه های ساختمانی) در مورد استراتژی ترمیم [Schiessl، 1994] ، دستورالعمل های آلمانی در مورد ترمیم [DAfSTb، 1991] و گزارش‌های مؤسسه تحقیقاتی ساختمان بریتانیا [BRE IP11/97] و انجمن بتن [TR 26، 33، 36، 38 و 50]، در میان دیگران Davies]،  2006[ . EN1504 شامل ده قسمت است که در جدول زیر نشان داده شده است:

 EN 1504 قسمت 5: تزریق در بتن

بخش 5 EN 1504 به محصولات مورد استفاده برای تزریق، ترمیم و حفاظت سازه های بتنی مربوط می شود که برای موارد زیر استفاده می شود:

• پر کردن ترک‌ها، حفره‌ها و فواصل بتن به منظور انتقال نیرو (رده F)؛
• پر کردن شکل‌پذیر ترک‌ها، حفره‌ها و فاصله‌های بتن (رده D)؛
• پرکردن گسترده ترک ها، حفره ها و فواصل بتن (رده S).

این بخش، 2 اصل از 11 اصل را در EN 1504-9 در نظر می گیرد:

اصل 1 (PI) - حفاظت در برابر خطر نفوذ:

• پر کردن ترک ها.

اصل 4 (SS) - تقویت سازه:

• تزریق در شکاف ها، حفره ها یا فاصله ها.
• پر کردن شکاف ها، حفره ها یا فاصله ها.

محصولات تزریقی برای پر کردن ترک ها، حفره ها و فواصل بتن با انتقال نیرو (F):

• محصولاتی که قابلیت اتصال به سطح بتن و انتقال نیرو از طریق آنها را دارند.

ویژگی ها و الزامات عملکرد محصولات تزریقی برای پر کردن ترک ها با انتقال نیرو به شرح جدول زیر است:

• برای تمام مصارف مورد نظر
• برای استفاده های خاص
• پیوندهای هیدرولیکی
• پیوندهای پلیمری انفعالی

* عرض ترک ها: 0.1 میلی متر - 0.2 میلی متر - 0.3 میلی متر: تعیین قابلیت تزریق و آزمایش کشش مستقیم (EN 1771).

عرض ترک ها: 0.5 میلی متر - 0.8 میلی متر یا اگر EN 1771 مناسب نیست: به عنوان عامل چسبندگی از طریق استحکام پیوند کششی در نظر گرفته می شود (EN 12618-2).

محصولات تزریقی برای پرکردن شکل پذیر ترک ها، حفره ها و فواصل در بتن (D):

• محصولات انعطاف پذیر که قادر به پشتیبانی از حرکت متوالی هستند.

ویژگی ها و الزامات عملکردی محصولات تزریقی برای پرکردن شکل پذیر ترک ها، حفره ها و فواصل بتن:

​برای تمام مصارف مورد نظر

1. برای استفاده های خاص

(P) پیوندهای پلیمری انفعالی

* عرض ترک ها: 0.1 میلی متر - 0.2 میلی متر - 0.3 میلی متر: تعیین قابلیت تزریق(P)؛

  عرض ترک ها: 0.5 میلی متر - 0.8 میلی متر یا اگر EN 1771 مناسب نیست: تزریق بین دال های بتنی (P).

محصولات تزریقی برای پر کردن گسترده ترک‌ها، حفره‌ها و فواصل بتن (S):

• محصولاتی در حالت واکنش با قابلیت انبساط مکرر با جذب آب به طوری که مولکول‌های آب به مولکول‌های محصول تزریقی پیوند می‌خورند.

ویژگی ها و الزامات عملکردی محصولات تزریقی برای پر کردن گسترده ترک ها، حفره ها و فواصل بتن:

• برای تمام مصارف مورد نظر
• برای استفاده های خاص
• پیوندهای پلیمری انفعالی

ترجمه جداول در INSO 18330-5

ترمیم ترک های بتن بوسیله اپوکسی

ترک ها در سازه های بتنی همواره تهدید بزرگی بر دوام بتن بوده است. ترک خوردن بتن یک فرآیند تصادفی، بسیار متغیر و تحت تأثیر عوامل بسیاری است. از جمله روش های ترمیم ترک، استفاده از اپوکسی به صورت تزریقی یا پر کردن ثقلی به منظور چسباندن ترک و بازیابی یکپارچگی ساختاری آن است. در یک مطالعه تجربی مشخص شد که ترک ها باعث کاهش مقاومت فشاری در مکعب های بتنی ترک خورده، تا 40.93٪ می شوند در حالی که سیستم اپوکسی، زمانی که به درستی اعمال شود، با کاهش این مقدار به 8.23٪، مقاومت فشاری را بازیابی می کند.

اگر برای بازگرداندن یکپارچگی ساختاری ترک‌هایی با عرض سطح 0.001-0.08 اینچ (0.03-2 میلی‌متر) و امتداد آن از سطوح تقریباً افقی به سمت پایین نیاز به تزریق باشد، باید با جریان گرانشی و با استفاده از سیستم رزین اپوکسی با ویسکوزیته کم ترمیم شوند. اما قبل از تزریق یا آب بندی ترک های سازه ای باید مشخص شود که آیا ترک فعال است یا خیر، و اگر مثبت است، علل آن چیست؟ با این حال، اکثر ترک‌ها غیرفعال هستند و باید اپوکسی فشار کم تزریق شود تا کل فضای خالی را پر کند و بتن را به حالت طراحی یکپارچه اولیه خود بازگرداند. هر چه مقدار ویسکوزیته کمتر باشد، ترک هایی که می توانند پر شوند ریزتر است. یکی از بهترین چسب‌های تزریق اپوکسی ، چسب تزریق اپوکسی ABAINJECT EP-110 است که از مهم‌ترین ویژگی‌های این چسب بدون حلال بودن آن و سازگاری بالا با محیط زیست می‌باشد. این گروه از چسب‌ها دو جزئی بر پایه رزین اپوکسی و هاردنر هستند. رزین و هاردنر اپوکسی در این چسب به گونه‌ای اصلاح شده که باعث تنظیم ویسکوزیته می‌شود و تزریق در ترک به خوبی انجام می‌گیرد که به اتصال مجدد ترک و بازســازی بتن منجر می‌شود. همچنین چسب تزریق اپوکسی ABAINJECT EPW-210 یک چسب تزریق بدون حلال است. این محصول بر پایه رزین اپوکسی و هاردنر ویژه است. ویسکوزیته این محصول با توجه به هاردنر اپوکسی قابل تنظیم و در سه ویسکوزیته زیاد، کم و متوسط عرضه می‌شود که با توجه به نوع ویسکوزیته کاربردهای آن متفاوت است که هر یک جهت تزریق در قسمت‌های مختلف ترک‌های خشک، مرطوب و یا پر از آب طراحی شده و موجب اتصال مجدد ترک سازه‌ای و بازسازی بتن می‌شود.

روش معمول اجرای این محصول به شرح زیر است:

تمیز کردن سطح: آلاینده هایی مانند روغن، گریس، کثیفی یا ذرات ریز بتن از نفوذ و چسبندگی اپوکسی جلوگیری می کنند و اثربخشی ترمیم را کاهش می دهند. ترجیحاً، آلودگی باید با جاروبرقی یا شستشو با آب (واتر بلاست) یا سایر محلول‌های تمیزکننده ویژه مؤثر از بین برود. سپس آب و هوای محبوس با استفاده از هوای فشرده خارج می شود و یک عامل خنثی کننده یا زمان کافی برای خشک کردن هوا در نظر گرفته می شود.

درزگیرهای سطح: روی تمام وجوه ترک یک مهر و موم سطحی ایجاد کنید تا رزین مایع نشت نکند و قبل از ژل شدن و پخت از ترک خارج نشود. یک سطح را می توان با استفاده از ملات اپوکسی، پلی استر یا سایر مواد آب بند مناسب روی سطح ترک و اجازه سفت شدن آن را آب بندی کرد. علاوه بر این، بتن های بسیار متخلخل یا بتن ساخته شده از سنگدانه های بسیار جاذب ممکن است اپوکسی را جذب کنند و خط چسب را از بین ببرد. برای نفوذ در سنگدانه های جاذب، به چنین بتنی باید اولین پوشش از همان چسب اپوکسی اجرا شود. پیشنهاد شرکت آبادگران در این مرحله از انجام کار استفاده از ملات اپوکسی ABADUR MP-25-45 می‌باشد. این ملات با کارایی بسیار مناسب، پیوستگی فوق العاده ای با بتن ایجاد می‌کند.

اختلاط و تناسب: دقیق ترین روش تناسب، استفاده از واحدهای از پیش تهیه شده توسط سازنده است به طوری که کل محتویات هر دو ظرف جزء با هم مخلوط شود. اگر چنین بسته بندی در دسترس نباشد، ممکن است اجزا با نسبت های مشخص شده توسط سازنده با هم مخلوط شوند. جزء B به جزء A اضافه می شود و سپس این دو با یک میکسر با سرعت کم مخلوط می شوند. اگر سرعت اختلاط خیلی سریع باشد، هوا به مخلوط چسب تازه وارد می شود که استحکام نهایی اپوکسی را کاهش می دهد. زمان گیرش ماده وقتی شروع می شود که رزین و سخت کننده با هم مخلوط شوند. در دمای محیط بالا، زمان گیرش کوتاهتر و در دماهای پایین، طولانی تر است. مقدار مخلوط نیز بر زمان کاربری آن تأثیر می گذارد: هر چه مقدار بیشتر باشد، زمان کاربری کوتاهتر می شود. به منظور دستیابی به کارایی طولانی تر در دماهای بالا، چسب مخلوط را می توان به قسمت هایی تقسیم کرد. روش دیگر سرد کردن اجزای A و B قبل از مخلوط کردن است.

کاربرد: رزین را می توان روی سطح ریخته و با جارو، غلتک یا اسکاج پخش کرد. این ماده باید به جلو و عقب بر روی ترک ها کار شود تا حداکثر پر شدن به دست آید زیرا مونومر یا رزین به آرامی به داخل ترک ها فرو می رود. مواد اضافی را باید از روی سطح جدا کرد تا از لغزش و براق شدن نواحی پس از پخت جلوگیری شود. اگر اصطکاک سطح مهم است، ماسه باید روی سطح پخش شود یا قبل از اینکه مونومر یا رزین پخت شود، برای بهبود کشش، یعنی بهبود پخش اپوکسی، با مواد مخلوط شود. اگر ترک ها حاوی مقادیر قابل توجهی سیلت، رطوبت یا سایر آلاینده ها باشند، درزگیر نمی تواند آنها را پر کند. واتر بلاست و به دنبال آن زمان خشک شدن ممکن است در تمیز کردن و آماده سازی این ترک ها موثر باشد. از هسته های گرفته شده در ترک ها می توان برای ارزیابی اثربخشی پر کردن ترک استفاده کرد. عمق نفوذ درزگیر قابل اندازه گیری است. آزمایش های برشی (یا کشش) را می توان با بار اعمال شده در جهتی موازی با ترک های ترمیم شده انجام داد (تا زمانی که فولاد تقویت کننده در هسته در داخل یا نزدیک منطقه شکست وجود نداشته باشد). برای برخی از پلیمرها ترک شکست در خارج از ترک ترمیم شده رخ می دهد.

مراجع:

1. Experimental study of epoxy repairing of cracks in concrete
2. The importance of the European standard EN 1504, on the protection and repair of concrete structures
3. European Standards for Repair and Protection of Concrete
4. Shear repair of RC beams using epoxy injection and hybrid external FRP
5. Evaluation of polyurethane resin injection for concrete leak repair
6. An experimental study of fatigue resistance in epoxy injection for cracked mortar and concrete considering the temperature effect
7. en-1504--protection-and-repair-of-concrete