مواد افزودنی آب بند و نم بند ، همان طور که از نام آن ها بر می آید موادی هستند که مانع از نفوذ رطوبت به داخل بتن می شوند و یا انتقال آب به داخل بتن را محدود میکنند نامگذاری مواد افزودنی آب بند و نم بند بر مبنای نحوه عملکرد آنها در بتن انجام میشود مواد افزودنی آب بند بند مواد اطلاق می شود که نفوذپذیری بتن را کاهش داده و حرکت آزاد آب را در داخل بتن محدود می کنند این مواد در مواقعی کاربرد دارند که بهتون تحت اثر فشار آب قرار دارد از سوی دیگر مواد افزودنی نم بند موادی دافع آب بوده که تر شدن بتن را که معمولا به واسطه نفوذ منابع مویینه آب ایجاد می شود کاهش می دهند این مواد آمده اند در حالتی که آب با فشار کم به سطوح بتنی اعمال می شود مانند خیس شدن سرتون به واسطه بارش باران به کار می رود
مواد افزودنی نم بند و مواد افزودنی آب بند را می توان در گروه های زیر بر مبنای مشخصات فیزیکی و شیمیایی آنها در گروه های زیر طبقه بندی کرد.
1 - مواد دافع شامل صابون و اسیدهای چرب که با هیدرات سیمان واکنش می دهند
2- در جامعه بسیار ریز خنثی که به عنوان مصالح پرکننده تخلخل بتن استفاده می شود بدون آنکه در فرایند هیدراتاسیون سیمان شرکت کنند
3- ذرات جامد بسیار ریزی که با مواد حاصل از هیدراتاسیون سیمان واکنش شیمیایی انجام می دهند.
مواد افزودنی دسته اول عمده چند خاصیت نم بند دارند در حالیکه افزودنی های دست دوم و سوم برای کاهش نفوذپذیری بتن به کار می روند بنابراین خاصیت آب بندی از خود نشان می دهند همچنین با استفاده مواد افزودنی کاهنده آب نسبت آب به سیمان بتن کاهش یافته و در نتیجه نفوذ پذیری بتن کاهش می آورد .بنابراین در صورت استفاده از مواد افزودنی کاهنده آب به طور غیرمستقیم نفوذ پذیری بتن به دنبال آن دوام بتن به خصوص در برابر چرخه ذوب و یخ افزایش میابد.
ساختار شیمیایی
مواد افزودنی که در زیرگروه شماره 1 قرار می گیرند به طور عمده شامل نمک های کلسیم یا آمونیاک از اسیدهای چرب می باشد مواد افزودنی که بر پایه اسیدهای چرب مایع
از جمله الیک کاپریلیک و کاپریک هستند به عنوان اجزای اصلی در مواد افزودنی بر پایه اسیدهای چرب به کار میرود نمونه ای از ترکیبات این دسته از مواد افزودنی در جدول 8-1 آورده شده است.
این مواد به صورت مستقیم و بدون نیاز به محدود کردن و افزودن به مقدار آب معلم به مخلوط بتن ای افزوده می شود استار ایکس اسید که ای گروه به طور گسترده استفاده می شود را می توان مستقیما به صورت پودر به مخلوط افزوده یا در مرحله پیش آمیختند با مصالح پرکننده مانند تالک یا سیلیس به منظور پراکندگی بیشتر در مخلوط بستنی مخلوط کرده یا به صورت امولسیون به همراه آب به کار برد از سوی دیگر بوتیل استیرات به صورت املوسیون همراه اب به منظور دستیابی به پراکندگی بهتر در مخلوط بتن مورد استفاده قرار می گیرد زیرا این ماده در مقایسه با استاریک اسید واکنش آهسته تری با مواد هیدراته مخلوط می دهد در صورت استفاده از مواد افزودنی برپایه بوتیل استیرات مقدار کمتری نسبت به مواد افزودنی برپایه استاریک اسید به منظور دستیابی به نتیجه یکسان نیاز است چربی برخی از انواع حیوانات و گیاهان نیز می توانند در این دسته به منظور نم بند مورد استفاده قرار بگیرد . این دسته از مواد را هم میتوان هم به صورت امولسیون یا به صورت خمیر به کار برد.
ترکیبات نوع رایج از این مواد در جدول 8-2 نشان داده شده است . این چربی می تواند گریس سفید پیه نهنگ یا روغن سویا باشد .هرچند که اسفاده از این مواد سبب تولید بتنی آب گریز می شود اما از سوی دیگر اثرات متفاوتی روی مقاومت فشاری آن خواهد داشت . امولسیون موم که در این دسته قرار می گیرد ، در اثر حرارت دادن موم تا نقطه ذوب 57-60 درجه سانتی گراد به دست می آید و با عامل امولسیون کننده استفاده می شود که در صورت تماس با محیط قلیایی بتن یک لایه فیر قطبی ایجاد می کند.به طور کلی این دسته از مواد آب بند ، باعث ایجاد لایه ای دافع آب داخل خلل و فرج بتن شده اما این منافذ را مسدود نمی کند . این گروه به طور عمده در مواردی است که هدف استفاده از مواد آب بند جلوگیری از نفوذ آب در منافط موئینه و ورود یون کلر به داخل بتن در شرایطی که بتن تحت فشار هیدرواستاتیک قرار ندارد ، می باشد . در شکل 8-2 و 8-3 این ویژگی نشان داده شده است.
ذرات جامد بسیار ریز می تواند در دو نوع خنثی یا واکنش دهنده به هیدارت سیمان به کار رود . مواد واکنش دهنده با هیدارت سیمان شامل سیلیکات ، خاکستر نرم کوره و پوزولان هایی نظیر خاکستر بادی یا خاک های دیاتومه ای می باشند . ذرات جامد بسیار ریز خنثی شامل گل رختشوی ، تالک ، بتونیت و دیگر پودر های سیلیسی هستند . این نوع از مواد افزودنی آب بند به خصوص مواد برپایه کلسیم و آلومینوم استریت به طور گسترده در صنعت تولید سیمان به کار می رود . کلسیم استریت ها را می توان با آسیاب کردن استاریک اسید با آهک یا سیمان تولید کرد . با این روش ماده ای به دست می آید که دارای 10-30 درصد کلسیم استریت است.
بنابر این این دسته از مواد آب بند به عنوان چگال کننده عمل کرده و به طور فیزیکی راه های نفوذ آب به داخل منافذ و خلال و فرج بتن را محدود میکنند سدیم متیل سیلیکنات به مقدار محدود به منظور بازسازی رویه پل ها در آمریکا و نیز به طور گسترده قابل توجهی کاهش میدهد نخست وزیری را نیز کاهش داده و در زن سبب کاهش مقاومت نمی شود.
نحوه عملکرد
سیمان پورتلند سخت شده بسته به نسبت آب به سیمان اولیه و میزان هیدراته شدن سیمان شامل منافذ و مویینگی در این منابع حرکت می کنند( شکل -8 -5 -الف) مواد افزودنی آب بند و یا نم بند در مواردی که سازه بتنی در معرض رطوبت نمک آب های نمک دار یا فشار هیدرواستاتیک آب قرار دارد استفاده می شود همچنین جلوگیری از مشکلات مربوط به حرکت آب داخل بتن مانند تخریب ناشی از چرخه ذوب و یخ خوردگی کربناتاسیون و شور زندگی با استفاده از مواد افزودنی کاهنده نخست وزیری صورت می گیرد
این حقیقت وجود دارد که با استفاده از مواد افزودنی آب بند و یا نم بند ، سطح بتن در سطوح داخلی منافذ با لایه ای از مولکول های استان اسید و دیگر اسید های چرب( شکل 8-5- ب) و یا ذراتی از موم ها ویا قیر روکش می شود نتیجه در هر دو حالت ایجاد سطحی شده و سبب افزایش زاویه تماس در برخورد آب با آن می گردد استفاده از هر یک از گروههای مواد افزودنی آب بند شرایط بهره برداری سازه بتنی بستگی دارد در صورتیکه سازه بتنی تحت فشار استاتیک آب قرار نداشته باشد و عامل اصلی نفوذ آب به داخل بتن از راه منافذ موئینه باشد از مواد افزودنی دافع آب و در سایر موارد از مواد افزودنی مانند ذرات پرکننده خوانسار و ذرات جامد بسیار ریز که با مواد حاصل از هیدراتاسیون سیمان واکنش شیمیایی انجام می دهند استفاده می شود.
در چه خوری در صورت استفاده از مواد افزودنی آب بند بر پایه مواد شیمیایی دافع آب بتن قادر خواهد بود که در برابر نفوذ آب ناشی از فشار آب هیدرو استاتیک هست تا تا چندین مقاومت کنند اما در عمل به دلیل اینکه مواد افزودنی کلیه منابع را به طور کامل و یکنواخت پوشش نمی دهند و از طرف دیگر وجود منافذ بزرگ در به طور اجتناب ناپذیر است به تنها می توانند در برابر فشار آبی پی استاتیک در حدود چند سانتیمتر مقاومت کنند و در فشار آب زیاد هستند نفوذ آب رخ خواهد داد.
افزایش زاویه تماس به واسطه استفاده از مواد افزودنی نم بندباعث می شود فشار لازم برای نفوذ آب به داخل سر مثبت باشد در نتیجه بالا رفتن آب در منافذ مویینه ناچیز خواهد بود اگر چه در عمل به خاطر پوشش نادرست ممکن است مقداری رطوبت داخل شود البته این مقدار در مقایسه با بتن بدون مواد افزودنی آب بند قابل چشم پوشی است در عمل سطوح بتنی در شرایطی که به طور طولانی مدت در معرض باران و باد قرار بگیرند به دلیل نقص در پوشش آبگریز و نیز حضور حفرات بزرگ با قطر تا حدود یک میلیون متر که به دلیل تراکم ناقص یا طبیعت بتن در فرم بلوک به وجود می آیند جذب رطوبت رخ می دهد.
افزایش زاویه تماس به واسطه استفاده از مواد افزودنی نم بند بتعث می شود فشار لازم برای نفوذ آب به داخل سطح مثبت می باشد. در نتیجه بالا رفتن آب در منافذ موئینه ناچیز خواهد بود. اگرچه در عمل به خاطر پوشش ناقص ممکن است مقداری رطوبت داخل شود.
تاثیر در بتن
مواد افزودنی آب بند به گونه ای فرمول بندی شدند حداقل اثر را بر روی بتن در حال پلاستیک داشته باشد استفاده از مواد افزودنی آب بندی که فقط بر پایه استیریت آلومینیومی و یا کلسیمی اخطاری که اسید در حالت جامد و یا امولسیون قیر و رزینهای هیدروکربن هستند هیچ اثری بر روی حالت پلاستیک بتن در خصوص مقدار هوا کارپذیری و پارامترهای طراحی مخلوط ندارند در صورت استفاده از امولوسیونهای موی به دلیل اثر روغنی ذرات بسیار ریز موی و نوع امولسیون کننده ای که به کار رفته است افزایش مقدار هوا در دام 4-5 % شده و در نتیجه ممکن است بر خاصیت فاز پلاستیک بتن اثر گذارند.همچنین استفاده از این دسته از مواد افزودنی در بتن باعث ایجاد تغییراتی در مشخصات بتن تازه که با توجه به پایه شیمیایی به کار رفته برای آنها اثرات متفاوت خواهند بود در ادامه به بررسی این اثرات پرداخت خواهد شد.
اثر استفاده از مواد افزودنی آب بند بر بتن تازه
بسیاری از اثرات این مواد افزودنی با مواد افزودنی کاهنده آب و مواد حباب ساز مشترک است با این حال برخی از تاثیرات این مواد بر روی خمیر سیمان به شرح زیر می باشد.
آب انداختگی بتن تازه : بنتونیت و اما لوسیون های مومی سبب کاهش چشمگیری در نرخ آب انداختگی و میزان آب انداختگی می شود در شکل نتایج استفاده از این ماده افزودنی در مقایسه با بنتونیت و کائولن آورده شده است هرچند استفاده از امام صیانت مامی به اندازه استفاده از بنتونیت موثر نمی باشد اما از نظر اقتصادی به صرفه تر است.
فرآیند هیداراتاسیون : افزودن مواد افزودنی برپایه کاپریلیک کاپری یا استاریک اسید و یا عمل و سینه های مومی اثری بر روی مشخصات گیره محصولات هیدراتاسیون سیمان ندارد هرچند که اسیدهای چرب غیر اشباع بر روی هیدراتاسیون تری کلسیم سیلیکات (C3S ) اثر ندارد . اثر قابل توجهی بر روی واکنش مونوسولفات و اترینگایت دارد این پدیده در آزمایش گرماسنجی هم دما در شکل نشان داده شده است.
