بتن سنگ نیست؛ شبکه‌ای از منافذ ریز دارد که آب از آن‌ها رد میشود. هرچه این منافذ بیشتر و به هم پیوسته‌تر باشند، آب، یون کلرید و سولفات زودتر به میلگرد و دل بتن می‌رسند. آب‌بندی سازه از همین‌جا شروع میشود، نه از قوطی افزودنی.
نفوذپذیری بتن چرا عمر سازه را تعیین میکند؟
نفوذپذیری بتن راهی است که عامل‌های خرابی از آن وارد میشوند. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (ویرایش ۱۳۹۲) علت آغاز خوردگی میلگرد را نفوذ یون کلرید یا گاز دی‌اکسید کربن به داخل بتن می‌داند. حملهٔ سولفاتی هم با نفوذ یون سولفات از خاک و آب مجاور آغاز میشود. بتنی که آب از آن رد نمی‌شود، به این عامل‌ها هم راه نمی‌دهد.
چه عواملی نفوذپذیری بتن را کم میکند؟
بند ۹-۶-۳-۱ مبحث نهم (ویرایش ۱۳۹۲) هفت عامل را برای کاهش نفوذپذیری و افزایش پایایی بتن برمی‌شمارد؛ تقریباً همهٔ آن‌ها پیش از رسیدن تراک‌میکسر یا در هفتهٔ اول پس از بتنریزی تعیین میشوند:
- استفاده از سیمان مناسب
- بهینه‌سازی عیار سیمان
- انتخاب درست نسبت‌های اختلاط
- استفاده از افزودنی‌های شیمیایی مانند روان‌کننده و حباب‌ساز
- کاهش و محدود کردن نسبت آب به مواد سیمانی
- تأمین حداکثر تراکم با وسایل و روش‌های مناسب
- عملآوری دقیق و کافی
افزودنی آب‌بند در این فهرست جایگاه جداگانه‌ای ندارد و فقط یکی از ابزارهای بند چهارم است. بتنی که با آب زیاد ساخته شده، با افزودنی کمنفوذ نمی‌شود.
سقف نسبت آب به سیمان برای بتن کمنفوذ چقدر است؟
سقف نسبت آب به سیمان به شدت محیط بستگی دارد و در محیط‌های سخت تا ۰٫۳۷ پایین می‌آید. جدول ۹-پ۱-۲ پیوست دوام مبحث نهم (ویرایش ۱۳۹۹) برای بتن آرمه در معرض یون کلرید چهار طبقه دارد:
- طبقهٔ ۱ (XCS1 و XCD1)؛ حداقل ۳۲۵ کیلوگرم مواد سیمانی در متر مکعب، حداکثر نسبت آب به مواد سیمانی ۰٫۵۰، حداقل ردهٔ C30
- طبقهٔ ۲ (XCS2، XCD2 و XCD3)؛ ۳۲۵ کیلوگرم، ۰٫۴۵، ردهٔ C35
- طبقهٔ ۳ (XCS3 و XCD4)؛ ۳۵۰ کیلوگرم، ۰٫۴۰، ردهٔ C35، با مواد پوزولانی یا سرباره یا سیمان آمیخته
- طبقهٔ ۴ (XCS4)؛ ۳۷۵ کیلوگرم، ۰٫۳۷، ردهٔ C40، با مواد پوزولانی یا سرباره یا سیمان آمیخته
نمونه‌هایی که جدول ۹-پ۱-۱ همان پیوست برای این رده‌ها آورده، دست خریدار را می‌گیرد: استخر شنا نمونهٔ XCD2 است؛ بخش‌هایی از ساختمان که با خاک مهاجم در تماس‌اند و زیر سطح آب زیرزمینی قرار دارند XCD3؛ دال پارکینگ و جاهای در معرض پاشش آب نمک‌دار XCD4؛ و ناحیهٔ جزر و مد و پاشش آب دریا XCS4. دلیل این سقف‌ها ساده است: آبی که بیش از نیاز واکنش سیمان در بتن بماند، پس از تبخیر جایش منفذ می‌ماند.
کدام سیمان بتن را کم‌نفوذتر میکند؟
سیمان‌های سرباره‌ای و پوزولانی، یا پرتلندی که با پوزولان و سرباره همراه شود. مبحث نهم (ویرایش ۱۳۹۲) دربارهٔ سیمان سرباره‌ای می‌گوید: «بتن ساخته شده با آن، نفوذپذیری کمتر و دوام بیشتری دارد»، و یکی از کارهای پوزولان را «افزایش پایایی بتن از طریق کاهش نفوذپذیری آن» می‌داند. به همین دلیل طبقه‌های ۳ و ۴ جدول ویرایش ۱۳۹۹ مواد پوزولانی، سرباره یا سیمان آمیخته را شرط کرده‌اند.
این سیمان‌ها همه‌جا پیدا نمی‌شوند. در معاملات بورس کالا از ۲۸ شهریور تا ۱۱ مهر ۱۴۰۵ سیمان سرباره‌ای فقط از ۳ کارخانه معامله شد، سیمان پوزولانی از ۱۸ کارخانه و سیمان مرکب از ۱۹ کارخانه. پیش از اینکه طرح اختلاط را روی یکی از این‌ها ببندید، کارخانهٔ نزدیک را در قیمت‌های تفکیکی پیدا کنید. فرق هر کدام با پرتلند معمولی را در راهنمای انواع سیمان ببینید.
سیمان تیپ ۵ جای این‌ها را نمی‌گیرد. انجمن سیمان آمریکا می‌نویسد حتی بتن ساخته‌شده با سیمان بسیار مقاوم در برابر سولفات، اگر نسبت آب به مواد سیمانی‌اش بالا باشد، در برابر سولفات شدید تاب نمیآورد؛ ایستادگی شیمیایی سیمان بدون کم بودن منافذ کار نمی‌کند.
بتن کمنفوذ چند روز عملآوری می‌خواهد؟
دست‌کم یک هفته، و برای سیمان کندگیرتر بیشتر. بند ۵-۸-۳-۴ نشریهٔ ۵۵ (مشخصات فنی عمومی کارهای ساختمانی) برای شرایط معمولی با دمای کمتر از ۱۰ درجه، حداقل زمان عملآوری را برای سیمان نوع ۱ هفت روز، نوع ۲ چهارده روز و نوع ۳ سه روز آورده است. منافذ بتن با پیشرفت واکنش سیمان پر میشوند؛ عملآوری که زود قطع شود، این واکنش را نیمه‌کاره می‌گذارد و همان نسبت آب به سیمان خوب هم نتیجهٔ ضعیفی می‌دهد.
سیمان سرباره‌ای و پوزولانی منافذ را در هفته‌ها و ماه‌های بعد هم ریزتر میکنند، ولی فقط اگر رطوبت داشته باشند. سه روز آب‌پاشی معمول کارگاه، بیشترین مزیت همین سیمان‌ها را دور می‌ریزد.
تراکم، ترک و درز اجرایی چه نقشی در نشت آب دارند؟
آب از ضعیف‌ترین نقطه رد میشود، نه از میانگین بتن. کرمو شدن بتن، که با ویبرهٔ ناکافی پیش می‌آید، راه مستقیم آب است؛ برای همین مبحث نهم «تأمین حداکثر تراکم» را یکی از هفت عامل آورده. ترک‌های جمع‌شدگی و درز اجرایی بین دو نوبت بتنریزی هم مسیرهای جدا هستند و با بهترین طرح اختلاط هم بسته نمی‌شوند؛ این‌ها را باید در اجرا و جزئیات درز حل کرد.
آزمایش نفوذپذیری بتن چطور انجام میشود و حد مجازش چیست؟
نفوذپذیری بتن با نمونهای در سن ۲۸ روز سنجیده میشود. جدول ۹-پ۱-۴ مبحث نهم (ویرایش ۱۳۹۹) سه آزمایش اصلی را با حد مجاز هر طبقه آورده است:
- جذب آب نیم‌ساعته طبق استاندارد ملی ۱۶۰۸-۱۲۲؛ حداکثر ۳٫۵، ۳، ۲٫۵ و ۲ درصد برای طبقه‌های ۱ تا ۴
- عمق نفوذ آب تحت فشار طبق استاندارد ملی ۳۲۰۱-۵؛ حداکثر ۶۰، ۴۵، ۳۰ و ۲۰ میلیمتر
- نفوذپذیری تسریع‌شدهٔ کلرید (RCPT) طبق استاندارد ملی ۲۰۷۹۳؛ حداکثر ۳۵۰۰، ۲۵۰۰ و ۱۵۰۰ کولن برای طبقه‌های ۲ تا ۴
عمق نفوذ آب برای سازهٔ آبی، مثل مخزن و استخر، گویاترین عدد است؛ نمونه زیر فشار آب قرار می‌گیرد و بعد شکافته میشود تا عمق خیس‌شدگی اندازه‌گیری شود. نمونه‌گیری را از همان بتنی بخواهید که در قالب می‌ریزد، نه از بتن جدا.
یک مثال عددی برای بتن استخر چه می‌گوید؟
استخر شنا در جدول مبحث نهم ردهٔ XCD2 است، یعنی طبقهٔ ۲؛ حداقل ۳۲۵ کیلوگرم مواد سیمانی در هر متر مکعب، نسبت آب به مواد سیمانی حداکثر ۰٫۴۵ و ردهٔ C35. با ۳۲۵ کیلوگرم سیمان، آب کل هر متر مکعب حداکثر ۰٫۴۵ ضرب در ۳۲۵، یعنی حدود ۱۴۶ لیتر، میشود؛ و ۳۲۵ کیلوگرم یعنی ۶٫۵ پاکت ۵۰ کیلویی. برای ۱۸ متر مکعب بتن کف و دیوار، دست‌کم ۱۱۷ پاکت سیمان لازم است؛ مقدار دقیق را با محاسبه‌گر سیمان از حجم کار دربیاورید.
حالا اگر کارگر برای راحت‌تر ریختن ۲۰ لیتر آب به هر متر مکعب اضافه کند، آب به حدود ۱۶۶ لیتر و نسبت آب به سیمان به حدود ۰٫۵۱ می‌رسد؛ از سقف طبقهٔ ۲ و حتی سقف ۰٫۵۰ طبقهٔ ۱ بالاتر. اگر بتن سفت است، روان‌کننده راه درست است، نه شلنگ آب.
پیش از بتنریزی مخزن، استخر یا زیرزمین چه چیزهایی را وارسی کنیم؟
- ردهٔ محیطی سازه طبق جدول مبحث نهم و سقف نسبت آب به سیمان همان رده، نوشته‌شده در سفارش بتن
- نوع سیمان؛ برای طبقه‌های سخت‌تر، سیمان آمیخته یا پرتلند همراه با پوزولان و سرباره، با موجودی کارخانهٔ نزدیک
- منع افزودن آب در کارگاه و آماده بودن روان‌کننده
- ویبرهٔ کافی و کنترل کرمو شدن، به‌ویژه پای دیوار و دور میلگردها
- جزئیات درز اجرایی و درزبند پیش از نوبت دوم بتنریزی
- برنامهٔ عملآوری دست‌کم یک هفته، و برای سیمان کندگیر بیشتر
- نمونه‌گیری برای آزمایش عمق نفوذ آب در سن ۲۸ روز
