بتن
بتن نمونه مناسبی برای توصیف یک ماده نفوذ پذیر و متخلخل است. آب به عنوان ویرانگر بزرگ (حلال و واسطه واکنش) مهمترین عامل نابودی مصالح ساختمانی به شمار می‌رود. منافذ و سوراخ‌های داخلی بتن را تخلخل آن می‌نامند که به صورت درصدی از مجموع حجم کل ماده نشان داده میشود. نفوذ پذیری توانایی عبور آب در فشار بین منافذ ماده و مدت زمان نشت از منافذ است. این خاصیت‌ها به کمک یکدیگر، اجازه تشکیل مسیری برای انتقال آب به درون ماده را همراه با ایجاد شکافی که هنگام انقباض بوجود می‌آید، می‌دهد.
برای اینکه بتن را واترپروف کنیم باید از مواد مضاف دیگری که منافذ بتن را به صورت یکنواخت، میکرونیزه استفاده نمود. این مواد باید در واکنش‌های هیدراسیونی و در زمان ژل شدن و فرم گیری سیمان، عامل تولید سیلیکات و کریستاله شدن آن در جدار منافذ باشند. نفوذپذیری با یک مقدار مشخص مثل ضریب نفوذپذیری توضیح داده میشود. عموماً به ضریب دارسی باز می‌گردد. نفوذپذیری آب در یک ترکیب بتنی شاخص خوبی برای سنجش کیفیت کارایی بتن است. ضریب دارسی کم، نشان دهنده غیر قابل نفوذ بودن و کیفیتی بالا برای مصالح است با اینکه بتن ماده‌ای با نفوذپذیری نسبتاً کم است، اما برای دست یابی به بتن با کارایی‌های خاص نیاز به ضد آب کردن برای جلوگیری از نشت میان شکاف‌ها دارد.
تاثیر جریان بخار و رطوبت ناشی از آن در بتن
آب همچنان در قالب بخار همانند رطوبت نسبی انتقال می‌یابد. رطوبت نسبی همان آب موجود در هوا به صورت یک گاز محلول است. زمانی که دمای بخار آب بالا می‌رود، آب زیاد آن فشار بخاری ایجاد می‌کند. آب به صورت بخار نیز به میان بتن انتقال می‌یابد. مسیر جریان از فشار بخار زیاد، به فشار بخار کم با یک فرایند انتشار است. مسیر انتشار بسیار متکی بر شرایط محیطی است. جریان انتشار بخار، زمانی که اجرای ضد آب کردن در مکان‌هایی که فشار بخار آب موجود به صورت غیر یکنواخت بوده، بحرانی است.
چند نمونه از این شامل موارد زیر است.
- استفاده از پوسته‌ایی کدر مقابل بخار بسیار کم نفوذپذیر است، مانند یک پوشش حرکتی روی یک بتن مرطوب در یک روز گرم. در اثر فشار بخار، فشار موجود افزایش یافته و باعث طبله شدن یا تاول زدن بتن میشود.
- بکار بردن یک اندود یا بتونه برای دیوارهای خارجی یک بنا ممکن است در صورت نفوذ پذیر نبودن بتونه در مقابل بخار، رطوبت را به داخل دیوارها انتقال دهد.
- استفاده از کف با قابلیت نفوذ پذیری کم در مقابل بخار روی یک دال شیبدار در محل‌های زیر سطحی در برخورد بار طوبت بالا، ممکن است باعث تورق (لایه لایه شدن) کف شود.
عموماً یک بتونه یا پوشش کم نفوذ در برابر بخار نباید روی سطح داخلی یک بنا یا سازه قرار داده شود. فشار بخار یا فشار آب برای خراب کردن یا طبله کردن اندود عمل خواهد کرد. بعضی از انواع پوشش‌ها و افزودنی‌های کاهنده آب در بتن حرکت بخار آب را به طور قابل ملاحظه‌ای اصلاح می‌کنند و بدین صورت اجازه می‌دهند از آنها در قسمت داخلی استفاده شود. مثال‌های اولیه پوشش‌های ضد آب سیمانی و مواد افزودنی تقلیل دهنده نفوذ آب است.
چگونگی عملکرد فناوری ضد آب کردن کریستالی
ضد آب بودن بر پایه دو واکنش ساده شیمیایی و فیزیکی اتفاق می‌افتد. بتن ماده‌ای شیمیایی است و زمانی که ذرات سیمان هیدراته می‌شوند، واکنش بین آب و سیمان باعث میشود بتن شروع به سختی کند، توده‌ای صلب شود. همچنین واکنشی شیمیایی با مواد پنهان داخل بتن اتفاق می‌افتد. ضدآب کردن کریستالی، مجموعه‌ای از مواد شیمیایی دیگر را در بتن جمع می‌کند. زمانی که مواد شیمیایی اجزاء سیمان هیدراته شده و مواد شیمیایی کریستالی در حضور رطوبت قرار می‌گیرند، واکنشی شیمیایی اتفاق می‌افتد. محصول نهایی این واکنش ساختار کریستالی غیر قابل حلی است. این ساختار کریستالی فقط در مکان‌های مرطوب می‌تواند اتفاق بیفتد و بدین ترتیب در منافذ، شیارهای موئین و ترک‌های ناشی از جمع شدگی بتن شکل خواهد گرفت.
هر جایی نشت آب صورت پذیرد ضد آب کریستالی با پر کردن منافذ و سوراخ‌ها و شکاف‌ها ایجاد خواهد شد. زمانی که ضد آب کریستالی در سطوح همانند یک پوشش یا همانند عملکرد پاشش خشک روی دال بتنی تازه بکار گرفته میشود، فرایندی به نام انتشار شیمیایی رخ می‌دهد. طبق نظریه انتشار، محلول با دانسیته بالا، میان محلولی با دانسیته پائین جا خواهد گرفت تا این دو متعادلشوند.
الهام از برگ گل نیلوفر
تکنولوژی نانوی بکار رفته در تولید بتن کریستالی از مکانیزم برگ گل نیلوفر آبی الهام گرفته شده است.
خاصیت بتن کریستالی
- خود آب گریز و قابلیت تنفس بتن (جلوگیری از نفوذ آب به داخل بتن)
- جلوگیری از یون کلر و سایر مواد شیمیای خورنده به داخل بتن
- جلوگیری از حملات سولفاتی و قلیایی شدن
- مقاوم سازی سازه در برابر نمک‌های یخ زدا
- ممانعت از ایجاد جلبک بر روی سطح بتن
انواع بناها و کاربرد مناسب فناوری کریستالی
فناوری حفاظت و ضدآب کردن کریستالی در دو شکل پودر و مایع وجود دارد. سه روش بکارگیری متفاوت شامل موارد زیر است.
- استفاده کردن بر روی یک ساختار موجود به عنوان مثال یک دیوار سازه‌ای با یک دال کف
- ترکیب مستقیم با مقداری بتن در کارگاه همانند یک افزودنی
- پاشیده مثل یک پودر خشک، کاربرد سبز یا بدون رطوبت ماده خشک روی سطح بتن
فناوری کریستالی دوام و کارایی ساختار بتن را بهبود بخشیده، هزینه‌های نگهداری آن را پائین آورده و با محافظت کردن بتن در مقابل تاثیرات مواد شیمیایی مهاجم، طول عمر آن را افزایش می‌دهد. این کیفیت کارایی بالا از راه کار با فناوری کریستالی منتج میشود.
