مبانی و عوامل موثر در انتخاب پوشش محافظتی بتن

انتخاب پوشش

انتخاب پوشش سطحي بسيار مهم است و تابع نيازهاي سازه وشرايط محيطي است. خواص انواع مشابه ژنريك پوشش‌ها ممكن است بسيار متفاوت باشد.بنابراين، اطلاعات راجع به جزئيات پوشش بسيار حايز اهميت است. معيارهاي انتخابپوشش به شرح زير است :

مقاومت درمقابل نفوذ آب

مقاومت درمقابل انتشار دي اكسيد كربن

مقاومت درمقابل نفوذ كلريدها

مقاومت درمقابل انتشار بخار آب

مقاومت درمقابل نور ماوراي بنفش

قابليت پل زدنترك

مقاومت شيميايي

مقاومت سايشي

سهولت در اعمالپوشش

عمر مفيدطولاني

ظاهر مطلوب

براي يك سازه خاص ممكن است نياز به چندين خاصيت ياد شدهباشد كه احتمالاً فقط يك پوشش قادر به تأمين آن نباشد.

مهمترين مرحله براي اعمال پوشش ها، آماده كردن سطح بتناست، كه شامل پاك كردن سطح از تمام موادي است كه بر چسبندگي پوشش ها اثر مي گذارد.عوامل متعددي در عملكرد پوشش ها و چسبندگي آنها مؤثر است كه بعضي از آن عوامل بهشرح زير است :

1 –سن بتن پايه

2 –شرايط رطوبت بتن پايه

3 –دما و رطوبت

4 –شرايط سطح بتن پايه

5 –وجود پوشش بر سطح

سطح بتن، در سنين اوليه بسيار قليايي است و معمولاً رطوبتآن زياد است. بنابراين فشار بخار، اختلاف رطوبت و همچنين فشار هيدرواستاتيك ميتواند سبب تخريب زودرس پوشش گردد. در نتيجه بايد به بتن اجازه داده شود كه به سنمعيني برسد و سپس پوشش اعمال گردد. معمولاً در دماي  C ° 20 ، سن 28 روزه بتن براي اعمال پوشش مناسب است.هر چند اين مدت تابع رطوبت نسبي، ضخامت بتن و سرعت باد مي باشد.

در مورد درزگيرها و پوششها اگر سطح بتن مرطوب است، چسبندگيپوشش ضعيف خواهد بود، بخصوص اگر پوشش از نوع غير تنفسي است (اجازه تنفس به بتن نميدهد). مقدار رطوبت را مي توان با استفاده از الكترودهاي مخصوص يا ورق پلاستيكيتعيين كرد. در روش ورق پلاستيك، بر روي سطح بتن پلاستيك قرار داده مي شود و پس ازمدت معين (بر مبناي مدت عمل آوري پوشش)، مقدار رطوبت در زير ورق پلاستيك قابلمشاهده خواهد بود. زماني كه آب در زير ورق پلاستيك جمع مي گردد، بايد از زمان عمل‌آوريپوشش بيشتر باشد. دماي هوا، سطح بتن و ماده حفاظتي بايد در هنگام اعمال پوشش درنظر گرفته شود. اكثر پوشش‌ها بايد در دماي بين 10 تا C ° 30 اعمال شوند و در هيچ شرايطي نبايد رطوبت نسبي بيشتر از 90 درصد باشد.

شرايط سطح بتن نيز بر عملكرد پوشش ها اثر بسزايي مي گذارد.منافذ بزرگ در سطح بتن بايد با پركننده مناسب ترميم گردد و سپس پوشش بر روي سطحاعمال شود. براي پر كردن منافذ مي توان از ملات با پايه سيماني اصلاح شده با پليمريا رزين هاي پليمري استفاده كرد. بطور كلي تمام حفره ها و ترك هاي موجود در سطحبتن بايد قبل از اعمال مواد حفاظتي تعمير شوند. سطح بتن بايد عاري از گردوخاك،روغن، اسيد و مواد زائد ديگر باشد. اگر پارچه‌اي تيره رنگ بر روي سطح بتن كشيدهشود، پودر باقيمانده بر روي پارچه، نشان دهنده وجود خاك بر روي سطح بتن است.چنانچه بر روي سطح بتن آب پاشيده شود،  درصورت باقي ماندن آب به شكل قطرات، آلودگي سطح بتن به روغن را نشان مي دهد. همچنينبا استفاده از كاغذ معرف pH ، مي‌توان شرايط سطح بتنرا از نظر آلودگي به اسيد بررسي كرد. pH    كمتر از 4 ، نشان دهنده آلوده بودن سطح به اسيداست.

آزمايش مقاومت سطح بتن [1]بخصوص تا عمق  6  ميلي‌متري براي اعمال پوشش ها مانند اپكسي وپلي استر ضروري است. زيرا اين گونه پوشش ها معمولاً به علت كافي نبودن چسبندگيتخريب مي شود. گسيختگي در چسبندگي هنگامي رخ مي دهد كه مقاومت كششي بتن، كمتر ازتنش هاي داخلي مواد پوششي است. مقاومت چسبندگي [2]سطح بتن بايد حدود  N/mm²2/1  باشد و براي سطوح منابع آب حدود N/mm²2 ضروري است.

هنگام استفاده از سيلان و سيلوكسان چون اين مواد برايواكنش نياز به رطوبت دارند بنابراين بايد سطح بتن مرطوب باشد. در هنگام اعمالمسدودكننده‌هاي منافذ و روكش‌ها سطح بتن بايد خشك باشد و بتن دوره عمل‌آوري خود راگذرانده باشد و توصيه مي‌شود سن بتن در هنگام اعمال اين مواد بيش از 28 روز باشد.به طور كلي شرايط رطوبت بتن پايه بايد مطابق با توصيه هاي سازنده مواد باشد.

5-4 -  دستورالعمل‌هاي كلي به منظور انتخاب موادحفاظتي

اين احتمال كاملاً وجود دارد كه مواد حفاظت سطحي با پايهشيميايي يكسان داراي عملكرد متفاوت باشند. به علاوه، روش اعمال، حساسيت به رطوبتسطح بتن و محدوده دماي اعمال در عملكرد مواد اثر مي گذارند. نوع و ضخامت مورد نيازعايق، بسته به شدت تهاجم محيط دارد. انتخاب عايق بايد بر اساس آزمايش و تجربهگذشته انجام گردد. اگر قرار باشد كه آزمايش انجام شود، بايد قبل از در معرض قراردادن نمونه هاي بتني، مواد حفاظتي بر روي آنها به طور كامل اعمال گردد، سپس نمونهها در معرض شرايط واقعي و يا شرايط شبيه سازي شده قرار داده شوند.

نماينده سازنده بايد، مدارك كاملي مبني بر آن كه سيستمانتخاب شده قادر بوده است بتن را در همان شرايط محيطي و يا شرايط مشابه حفاظت كند،ارائه دهد. انتخاب كارخانه سازنده و مجري اعمال پوشش ها به اندازه مواد حفاظتياهميت دارد.

در مورد اين پوششها بايد به ايننكته اشاره شود كه بسياري از آنها در شرايط محيطي با دماي بالا و رطوبت زياد وقرارگيري در معرض تابش اشعه خورشيد و نيز در تماس با كلريدها بلافاصله بعد ازاعمال، خواص خود را از دست مي دهند و عملكرد مطلوبي نخواهند داشت و عدم كاراييمناسب بسياري از اين پوششها كه در منطقه و در مورد سازه هاي بتني انجام گرفته بههمين علت است.  لذا بايد به هنگام مصرف واعمال آنها كليه نكات لازم در عمل‌آوري آنها را رعايت نمود.

قبل از انتخاب و اعمال هر گونهمواد حفاظتي بايد شرايط فعلي سازه، بتن پايه، تاريخچه ساخت و سرويس‌دهي و شرايطرويارويي سازه در محيط و سازگاري آن با عملكرد ماده بطور دقيق مورد بررسي قرارگيرد.

قبل از شروع اعمال مواد حفاظتي،بايد ابتدا محل آسيب ديدگي ناشي از خوردگي آرماتور، واكنش قليايي سيليسي و تهاجمسولفاتي و يا هر گونه خرابي ديگر، بطور كامل تحت تعمير قرار گيرد يا تمهيدات مقتضيبكار گرفته شود. بطوريكه امكان مجدد آسيب‌ديدگي توسط اين عوامل بصورت كامل از بينرفته باشد.

اكثر انواع پوشش‌ها با رطوبتموجود در بتن پايه (بخصوص در انواع سازه‌هاي دريايي) سازگاري ندارد. بنابراين بايدهمواره هنگام انتخاب مواد، از شرايط رطوبت بتن پايه اطلاع دقيق داشت و عملكردمطلوب ماده حفاظتي را هنگام اعمال در اين شرايط در نظر گرفت.

به منظور آماده سازي سطح مورد نظربراي اعمال پوشش بايد به نكات زير توجه كرد :

در صورت آلوده بودن سطح به روغن وچربي بهتر است از روش شيميايي و يا بخاردهي استفاده شود. در روش شيميايي از محلولسود‌سوزآور يا تري‌سديم‌فسفات مي‌توان استفاده كرد. اين مواد بايد همراه با ساييدنبا برس و مالش شديد در سطح بكار روند و بلافاصله با پاشيدن آب مناسب و تميز كرد،ن تمام مواد شوينده و آلودگيها راپاك نمود.

در صورتيكه يك لايه ضخيم از موادسست يا مواد زائد در سطح وجود دارد، بايد براي برداشتن اين لايه از تيغه مكانيكياستفاده نمود و پس از تيغه‌زني، توسط ماسه‌پاشي يا پاشيدن آب با فشار سطح راكاملاً تميز نمود.

در صورتيكه سطح بتن آلوده به شيرهضعيف بتن، گردوخاك، شوره‌زدگي سطحي و يا يك لايه ضعيف در سطح است، مؤثرترين روشماسه‌پاشي است. البته در صورتيكه آلودگي بسيار ناچيز باشد مي‌توان از آب‌پاشي بافشار زياد نيز استفاده كرد. در هر صورت انتخاب هر يك از اين روشها تابع موثر بودنآنهاست.

5-5 – دستورالعمل‌هاي خاص به منظور انتخاب مواد حفاظتيمناسب

حفاظت سطحي بتن فقط تابع نوع مواد حفاظتي نيست بلكه كيفيتبتن نيز نقش مهمي دارد. به عبارت ديگر بتن با كيفيت نامطلوب با نسبت زياد آب بهسيمان حتي با يك نوع ماده حفاظتي مناسب، عملكرد در حد انتظار نخواهد داشت. بايد بهاين نكته توجه داشت كه يك ماده حفاظتي حتي اگر مناسب باشد، قادر به جلوگيري كاملنفوذ مواد زيان آور نيست بلكه شدت نفوذ را كاهش مي‌دهد. همچنين اين نكته قابل توجهاست كه عملكرد مواد در شرايط مختلف محيطي ممكن است به صورت متفاوت باشد.

قابليت تنفسي ماده حفاظتي و اجازهخروج رطوبت از ميان ماده حفاظتي بايد معلوم باشد و يا توسط توليد‌كننده، اسنادمعتبر آن ارائه شده باشد تا در هنگام انتخاب مورد توجه قرار گيرد.

معمولاً اپوكسي‌هاي دو جزئي،عملكرد مناسبي در برابر تابش نور خورشيد ندارند. اما بعضي از انواع پلي‌يوريتان‌هاو آكريليك‌ها و نيز سيلن-سيلوكسان‌ها در برابر اشعه خورشيد مقاومت خوبيدارند.  

معمولاً موادي كه داراي جزء قيريو قطران هستند، در مقابل رطوبت زياد محيط و نيز تابش خورشيد عملكرد مناسبي ندارند.بنابراين بايد هنگام كاربرد اين مواد به شرايط محيطي توجه شود.

در  قسمتهايي از سازه كه بالاي سطح زمين قرار دارندو در معرض آفتاب و رطوبت نباشند، مي‌توان از لاتكس هاي پليمري و مواد سيماني برپايه آب و نيز آلكيدها استفاده نمود.

در قسمت‌ها و قطعاتي از سازه كهدر تماس با خاك و نفوذ آب زيرزميني قرار دارند، پليمرهاي دو جزئي يا تك‌جزئي بستهبه عملكرد آنها مي‌تواند انتخاب مناسبي باشد. در صورتيكه رطوبت خاك در تماس كماست، مي‌توان از لاتكس‌هاي پليمري نيز استفاده نمود. البته بايد توجه داشت كه آبزيرزميني در صورتيكه داراي آلودگي كلر يا سولفات باشد بايد اثرات آن بر عملكردمواد حفاظتي نيز مورد بررسي قرار گيرد.

در صورتيكه بتن با مواد زيان‌آورمهاجم مانند كلريدها آلوده شده باشد و مقدار آلودگي كاملاً عمقي و شديد باشد، ممكناست اعمال ماده حفاظتي بر روي بتن حتي باعث تشديد خرابي در سازه گردد. در اينصورتبايد قبل از اعمال هر گونه پوشش با كارشناسان و متخصصان امر مشورت كرد.

در مقابل نفوذ كلريد و خوردگي آرماتور مواد بشرح زير مي‌توانندمؤثر باشند. اين مواد بر روي بتن با نسبت كم آب به سيمان حدود (4/0) با ميكروسيليسو بدون ميكروسيليس قادر به كاهش نفوذ كلريدها مي‌باشند :

ماده تركيبي سيلن + سيلوكسان همراه با اندود نهايي آكريليك

پلي يوريتان

 اپكسي

در مقابل تهاجم سولفات‌ها، مواد حفاظتي بشرح زير با بتنبدون ميكروسيليس با نسبت آب به سيمان، مساوي و يا كمتر از 4/0، در حد مطلوب عمل مي‌كند.اما در هنگام استفاده از اين مواد بر روي بتن حاوي ميكروسيليس بايد احتياط گردد وآزمايش‌هاي مربوط (آزمايش‌هاي تهاجم سولفات در شرايط خاص محيطي) انجام گردد.

ماده تركيبي سيلن + سيلوكسان همراه با اندود نهايي آكريليك

 پلي يوريتان

اپكسي

 اپكسي – قطران (ماده تركيبي)

با توجه به موارد ذكر شده دراين بخش، در هنگام استفاده ازيك نوع ماده حفاظت سطحي بر روي يك نوع بتن خاص، بايد با مدارك كامل و مستند دال برعملكرد مطلوب آنها، نسبت به اعمال اين مواد بر روي بتن اقدام گردد. در صورت عدموجود چنين مداركي بايد آزمايش هاي مربوط به دوام به منظور تأييد عملكرد اين مواددر همان شرايط محيطي صورت بگيرد.

بايد به ايننكته توجه داشت كه اطلاق لفظ كلي در مورد اين مواد، دليل بر عملكرد مطلوب همه آنهانمي‌باشد. بطور مثال چه بسا نوعي از پلي يوريتان وجود داشته باشد كه در برابر اشعهخورشيد عملكرد خوبي نيز داشته باشد، در صورتيكه اكثر پلي‌يوريتان‌ها در برابر اشعهخورشيد مقاومت مناسبي ندارند.  لذا قبل ازانتخاب مواد بايد از عملكرد آنها كاملاً اطمينان پيدا كرد.