اصول و روش‌های طراحی برپایه EN1504 حفاظت بتن در برابر نفوذ

عملکرد بتن در محیط‌های خورنده و چگونگی مکانیزم خرابی‌های بتن مبین این حقیقت است که نفوذپذیری بتن مهمترین عامل تعیین کننده دوام طولانی مدت آن می‌باشد. استاندارد EN1504-9 شامل طراحی و انتخاب روش‌ها و محصولات متناسب برای حفاظت و بازسازی سازه‌ها در برای انوع خوردگی‌ها می‌باشد.

حفاظت یا بازسازی بتن می‌بایست بر اساس دو عامل زیر انجام شود:

1. تخریب ناشی از خوردگی بتن
2. تخریب ناشی از خوردگی میلگرد

در این مقاله به تخریب ناشی از خوردگی بتن با اصل "حفاظت بتن در برابر نفوذ" می‌پردازیم.

اصل 1: حفاظت بتن دربرابر نفوذ

منظور از خوردگی، حفاظت بتن در برابر نفوذ، کاهش و یا جلوگیری از نفوذ عوامل مخرب از جمله آب و مایعات دیگر، گاز، مواد شیمیایی، عوامل بیولوژیکی و یا دیگر عوامل مضر متدوال مثل CO₂، کلریدها یا سولفات‌ها است.

روش 1-1: اشباع آب گریز

در این روش ابتدا می‌بایست تمامی‌ترک‌های بتن با عرض بیشتر از 0.1 میلی متر بسته و تمامی‌ناحیه‌های شن نما ترمیم شوند.

محصولات مورد استفاده در این روش می‌توانند به سه روش پاشیدن، غلتک یا غرقاب نمودن موقت سطح اجرا شوند. بتن باید در مدت اجرا خشک باشد تا به عامل آب گریز کننده اجازه نفوذ عمیق به درون بتن را بدهد.

تحقیقات نشان می‌دهند که بسته به ویژگی‌های بتن و عامل آب گریز کننده، عمق نفوذ چند میلی متری، عمدتا در محدوده  5 میلی متر، برای دستیابی به حفاظت بلندمدت لازم است.

همانطور که در شکل زیر مشخص است، سطح بتن پس از اجرای عامل آب گریز کننده در برابر نفوذ مایعات حفاظت شده است. باید توجه داشت که عامل‌های آبگریز کننده نسبت به عبور گازها قابل نفوذ بوده و به بخار اجازه تبخیر شدن از بتن (تنفس) را می‌دهد ولی حفاظتی در برابر نفوذ CO₂ ایجاد نمی‌کند.

روش 1-2: اشباع سازی

هدف از این روش، پر کردن منافذ سطحی بتن برای جلوگیری از انتقال مایعات و گازها از سطح بتن می‌باشد. برای اشباع سازی مناسب سطح بتن ابتدا باید تمام ناحیه‌های بتن که دارای کیفیت نامناسب می‌باشند ترمیم ترک بتن نیز می‌بایست گرفته شوند. یکی از بزرگترین مشکلات اشباع کننده‌ها این است که انعطاف پذیر نیستند. بدین معنا که اگر عرض ترک‌ها در بتن افزایش یابد، مثلا در زمستان و در اثر دماهای پایین، ماده اعمال شده قادر به پل زدن بر روی ترک‌ها نیست. بنابراین اشباع کننده‌ها تنها زمانی که جایجایی ترک‌ها مد نظر نباشد یا ترک‌ها بحرانی نباشند، کاربرد دارند.

روش 1-3: پوشش

پوشش‌ها برای محافظت بتن در برابر نفوذ عوامل گوناگون به کار می‌رود. در مقایسه با عمل آب گریز کننده یا اشباع سازی، پوشش‌ها می‌توانند در مواقعی که انتظار جایجایی‌های چشمگیر ترک‌ها را داریم، به کار روند. همچنین اغلب برای کاهش سرعت کربناته شدن به مقدارهای ناچیز به کار گرفته می‌شود. این یک اقدام پیشگیرانه جالب برای زمانی است که عمق کربناته شدن به میلگرد  نرسیده است. مقاومت پوشش‌ها در برابر کربناته شدن بسیار بالاست.

روش 1-4: بانداژ سطحی ترک‌ها

بانداژ سطحی ترک‌ها برای جلوگیری از نفوذ عوامل مخرب به درون ترک‌های بتن به کار می‌رود و به صورت منعطف و همانند یک پوشش موضعی، از ترک محافظت می‌کند.

این روش معمولا برای ترمیم ترک‌های منفرد یا جابجایی‌های غیر طبیعی ترک که بر اساس روش 1-3 با پوشش‌ها غیر قابل اجرا باشد، اجرا می‌گردد.

چنانچه تعداد ترک‌ها زیاد باشد، پوشش دادن پیوسته تمام سطح با روش پوشش اقتصادی تر است.

روش 1-5: پرکردن ترک‌ها

این روش مکمل روش‌های 1-4 و 1-6 برای جلوگیری از نفوذ عوامل مخرب به ترک‌های بتن است. ترک می‌بایست به گونه ای پر شود که آب و مواد مخرب محلول در آن، نتواند به ترک یا از طریق ترک نفوذ کند. عمدتا  پر کردن ترک بتن می‌تواند تحت فشار از طریق تزریق یا بدون فشار با استفاده از قلم مو باشد. ترک‌های آب بندی شده الزامات حفاظت بتن در برابر نفوذ را خواهند داشت.

برای پر شدن کامل و تمیز، ترک‌ها باید توسط فرز باز شود. ترک تا عمق مناسبی میب ایست خشک باشد تا ماده پرکننده با قابلیت انعطاف ویژه اجازه نفوذ به عمق کافی را داشته باشد. دوام این روش معمولا وابستگی زیادی به جابجایی واقعی ترک‌ها دارد.

روش 1-6: تبدیل ترک به درز

این روش جایگزین سوم برای ترمیم ترک‌ها با هدف از نفوذ عوامل مخرب می‌باشد. ترک با استفاده از فرز عریض تر شده و با ماده آب بند پر می‌شود تا درزها را آب بند نماید.

باید اطمینان داشت که برش ترک اثر نامطلوبی بر بروی رفتار سازه ای نداشته و میلگرد برش داده نشود.

روش 1-7: نصب صفحات خارجی

حفاظت بتن در برابر نفوذ عوامل مخرب با به کارگیری غشاها در مقایسه با روش قبل سخت نیستند اما انعطاف پذیر و اغلب شکل پذیر می‌باشند. برای افزایش مقاومت مکانیکی، غشاها را می‌توان با الیاف یا شبکه‌ها (توری) تقویت شوند. به عنوان حفاظت مکانیکی اغلب لایه‌های قیری یا سایر لایه‌های حفاظتی بر روی غشاها اعمال می‌شوند.

ضخامت خشک شده این غشای ویژه بین 3 و 5 میلی متر است و حتی در دماهای منفی 20 درجه سانتی گراد نیز نرم و شکل پذیر باقی مانده و قابلیت پل زدن بر روی ترک را دارد. پس از سخت شدن می‌توان روی آن پیاده روی کرد، اما برای کاربرد مورد نظر نیازمند یک لایه حفاظتی است. با ترکیب روش‌های اشباع سازی و لایه حفاظتی قیری، روش آب بندی جدید دارای ده‌ها سال طول عمر است.

نتیجه گیری:

فصل ششم از کتاب ترمیم بتن آبادگران بر اساس EN1504  به 11 مورد از اصول و روش‌های طراحی پرداخته است که در این مقاله اولین اصل یعنی حفاظت سازه در برابر نفوذ به طور کامل در 8 روش متفاوت توضیح داده شد.

منبع :

1. صنایع شیمی‌ساختمان آبادگران، ترمیم بتن براساس EN1504 عیب یابی، طراحی، اصول و کاربرد
2. www.en-standard.eu/din-en-1504-9