مقدمه
واتراستاپهای هیدروفیلی یکی از مؤثرترین روشهای آببندی درزهای اجرایی و محل قطع بتنریزی هستند. این محصولات با جذب آب متورم شده و فضای خالی اطراف خود را پر میکنند و از عبور آب تحت فشار جلوگیری مینمایند. با وجود مزایای فراوان، یکی از نگرانیهای رایج مهندسان، پیمانکاران و ناظران این است که آیا واتراستاپ هیدروفیلی هنگام بتنریزی و در تماس با آب موجود در بتن تازه، قبل از سخت شدن بتن متورم میشود؟
اگر چنین اتفاقی رخ دهد، ممکن است واتراستاپ قبل از آنکه سازه در معرض نفوذ آب قرار گیرد، ظرفیت انبساط خود را از دست بدهد و در آینده عملکرد مناسبی نداشته باشد. این دغدغه در نگاه اول منطقی به نظر میرسد، اما واقعیت علمی و تجربیات میدانی نشان میدهد که در اغلب شرایط، این نگرانی پایه علمی محکمی ندارد.
مکانیسم عملکرد واتراستاپ هیدروفیلی
واتراستاپهای هیدروفیلی از پلیمرهایی ساخته میشوند که قابلیت جذب آب را دارند. این پلیمرها هنگام تماس با آب آزاد، مولکولهای آب را جذب کرده و حجم آنها افزایش مییابد. میزان تورم بسته به نوع پلیمر میتواند بین ۳۰۰ تا بیش از ۹۰۰ درصد حجم اولیه باشد. (ورود به صفحه محصول PYRAMID 900، واتراستاپ هیدروفیلی وارداتی شرکت بتنشهر)
اما نکته بسیار مهم این است که هر نوع آبی باعث تورم سریع واتراستاپ نمیشود. برای آنکه فرآیند تورم آغاز شود، شرایط مشخصی لازم است؛ مهمترین آن وجود آب آزاد با قابلیت نفوذ به داخل ساختار پلیمر است.
بتن تازه منبع نامحدود آب آزاد نیست
بسیاری تصور میکنند چون بتن تازه حالت خمیری دارد، واتراستاپ در میان حجم زیادی از آب قرار گرفته است. در حالی که از دیدگاه علم بتن، این تصور صحیح نیست.
در بتن تازه بخش عمده آب به سه صورت وجود دارد:
- آب مصرف شده در واکنش هیدراتاسیون سیمان
- آب جذبشده توسط ذرات سیمان و سنگدانهها
- مقدار محدودی آب آزاد در منافذ خمیر سیمان
در واقع نسبت آب به سیمان در بتن معمولاً بین 0.35 تا 0.50 است؛ یعنی آب موجود دقیقاً به اندازهای است که واکنش هیدراتاسیون انجام شود و کارایی بتن تأمین گردد.
بنابراین بتن تازه مشابه یک مخزن آب نیست که واتراستاپ بتواند به سرعت حجم زیادی آب جذب کند.
هیدراتاسیون سیمان رقیب اصلی واتراستاپ است
پس از اختلاط بتن، واکنش هیدراتاسیون تقریباً بلافاصله آغاز میشود. در این واکنش، سیمان به سرعت آب را مصرف میکند و محصولات هیدراتاسیون مانند ژل C-S-H تشکیل میشوند.
در ساعات اولیه:
- بخش قابل توجهی از آب در واکنش شیمیایی مصرف میشود.
- بخش دیگری در ساختار ژل سیمان محبوس میشود.
- میزان آب آزاد به تدریج کاهش پیدا میکند.
در نتیجه، قبل از آنکه واتراستاپ فرصت جذب مقدار زیادی آب را پیدا کند، بخش عمده آب بتن وارد فرآیند هیدراتاسیون شده است.
نفوذ آب به داخل واتراستاپ فرآیندی زمانبر است
تورم واتراستاپ یک واکنش لحظهای نیست.. حتی اگر یک واتراستاپ را داخل ظرف آب قرار دهیم، افزایش حجم آن طی چند دقیقه اتفاق نمیافتد. در بیشتر محصولات:
- آغاز تورم محدود است.
- افزایش حجم به تدریج انجام میشود.
- رسیدن به حداکثر تورم ممکن است چندین ساعت تا چند روز زمان نیاز داشته باشد.
در حالی که بتن معمولاً طی چند ساعت اولیه شروع به گیرش میکند و واتراستاپ در داخل یک ماتریس نسبتاً سخت محصور میشود.
گیرش بتن حرکت واتراستاپ را محدود میکند
با شروع گیرش اولیه، خمیر سیمان به تدریج سخت میشود. در نتیجه واتراستاپ در میان بتن محصور شده و فضای کافی برای انبساط آزاد ندارد.
اگر مقدار بسیار کمی تورم نیز در ساعات اولیه ایجاد شود، این تورم بسیار محدود بوده و نمیتواند به اندازه تورم کامل محصول در تماس با آب آزاد برسد. به عبارت دیگر، بتن در حال سخت شدن همانند یک قالب مقاوم اطراف واتراستاپ را در بر میگیرد.
فشار اسمزی بتن تازه با آب خالص تفاوت دارد
عامل مهم دیگر، ترکیب شیمیایی آب موجود در بتن است. آب داخل بتن تازه حاوی مقادیر زیادی یونهای محلول مانند:
- کلسیم
- سدیم
- پتاسیم
- هیدروکسیدها
است.
این محلول دارای pH بسیار بالا (حدود ۱۲ تا ۱۳) است و رفتار آن با آب خالص کاملاً متفاوت است. وجود غلظت بالای یونها باعث کاهش اختلاف فشار اسمزی بین پلیمر و محیط اطراف میشود و سرعت جذب آب توسط پلیمر را کاهش میدهد. به همین دلیل، سرعت تورم واتراستاپ در بتن تازه معمولاً بسیار کمتر از زمانی است که مستقیماً در آب تمیز قرار گیرد.
بسیاری از واتراستاپهای حرفهای دارای تورم تأخیری هستند
تولیدکنندگان معتبر جهان از این موضوع آگاه هستند. به همین دلیل بسیاری از واتراستاپهای باکیفیت به گونهای طراحی میشوند که دارای تورم کنترلشده یا تأخیری باشند. این ویژگی باعث میشود:
- در زمان بتنریزی تقریباً پایدار باقی بمانند.
- پس از سخت شدن بتن و در صورت ورود آب از بیرون، فرآیند تورم اصلی آغاز شود.
- عملکرد آببندی در طول عمر سازه حفظ گردد.
آیا اگر کمی تورم ایجاد شود، واتراستاپ دیگر کار نمیکند؟
پاسخ کوتاه خیر است. یکی از تصورات اشتباه این است که واتراستاپ تنها یک بار قابلیت تورم دارد.
در حقیقت بسیاری از واتراستاپهای هیدروفیلی باکیفیت قابلیت چرخههای متعدد تورم و جمعشدگی را دارند.
یعنی:
- در تماس با آب متورم میشوند.
- در شرایط خشک بخشی از حجم خود را از دست میدهند.
- با ورود مجدد آب دوباره متورم میشوند.
به همین دلیل حتی اگر مقدار محدودی تورم اولیه نیز ایجاد شود، معمولاً ظرفیت عملکرد محصول از بین نمیرود. البته کیفیت پلیمر و فرمولاسیون محصول در این موضوع نقش بسیار مهمی دارد.
چه عواملی ممکن است باعث تورم زودهنگام شوند؟
اگرچه در شرایط عادی این مشکل رخ نمیدهد، اما در برخی شرایط خاص احتمال تورم زودرس وجود دارد:
- قرار گرفتن واتراستاپ زیر باران قبل از بتنریزی
- غوطهور شدن در آب برای مدت طولانی پیش از اجرا
- تأخیر زیاد بین نصب واتراستاپ و بتنریزی
- استفاده از محصولات بیکیفیت با تورم بسیار سریع
- اجرای نامناسب و عدم پوشش سریع بتن
بنابراین رعایت دستورالعمل نصب اهمیت زیادی دارد.
راهکارهای جلوگیری از تورم قبل از بتنریزی:
برای دستیابی به بهترین عملکرد توصیه میشود:
- واتراستاپ در زمان مناسب نصب شود.
- پس از نصب، بتنریزی در کوتاهترین زمان ممکن انجام شود.
- از تماس مستقیم محصول با باران یا آب جلوگیری گردد.
- از محصولات دارای استاندارد و برند معتبر استفاده شود.
- دستورالعمل سازنده به دقت رعایت گردد.
جمعبندی
نگرانی درباره متورم شدن واتراستاپ هیدروفیلی در تماس با بتن تازه، یکی از پرسشهای متداول در پروژههای عمرانی است. با این حال، بررسی رفتار بتن و مکانیزم عملکرد این محصولات نشان میدهد که این نگرانی در اغلب شرایط عملی واقعیت ندارد.
بتن تازه دارای آب آزاد فراوان نیست، واکنش هیدراتاسیون به سرعت آب را مصرف میکند، محیط قلیایی بتن سرعت جذب آب را کاهش میدهد و فرآیند گیرش نیز قبل از ایجاد تورم قابل توجه، واتراستاپ را در داخل بتن محصور میکند. علاوه بر این، بسیاری از واتراستاپهای مدرن با تورم کنترلشده طراحی شدهاند تا عملکرد اصلی خود را زمانی آغاز کنند که سازه واقعاً در معرض نفوذ آب قرار گیرد.
بنابراین، اگر از یک واتراستاپ هیدروفیلی باکیفیت استفاده شود و اصول صحیح نصب و بتنریزی رعایت گردد، احتمال تورم مؤثر در اثر آب بتن تازه بسیار ناچیز است و محصول همچنان توانایی آببندی خود را در دورههای خشک و تر و در طول عمر سازه حفظ خواهد کرد.
منابع مقاله:
برای آشنایی بیشتر با واتراستاپ هیدروفیلی، اطلاع از قیمت و خرید محصول وارد لینک زیر شوید:
ورود به صفحه محصول واتراستاپ هیدروفیلی
