آب بتن در طرح مخلوط بتن چه ویژگی هایی باید داشته باشد؟

آب یکی از اجزای مهم بتن است و به‌طور فعال در واکنش شیمیایی با سیمان شرکت می‌کند. آب در شکل‌گیری و استحکام مخلوط بتن نقش مهمی دارد. بنابراین کمیت و کیفیت آب بتن موردنیاز برای مخلوط باید مورد بررسی بسیار دقیق قرار گیرد. اما در عمل، اغلب به خواص سیمان و سنگ‌دانه اهمیت داده می‌شود. در حالی که از کنترل کیفیت آب مصرفی در بتن غفلت می‌کنند. از آنجایی که کیفیت آب در کنار انواع افزودنی بتن بر استحکام نهایی سیمان تاثیر می‌گذارد. پس لازم است که به سمت بررسی پاکی، کیفیت و مشخصات فیزیکی آب برویم.

نقش آب در بتن

آب را باید کم‌هزینه‌ترین و در عین حال مهم‌ترین عنصر در اختلاط بتن به‌حساب آورد. این ماده حیاطی نقش بسیار مهمی در اختلاط، تراکم، گیرش و سخت شدن سیمان دارد. بنابراین مقاومت مخلوط نهایی تا حد زیادی به کیفیت و کمیت آب مصرفی در آن بستگی خواهد داشت. نقش، عملکرد و کیفیت اختلاط آب در طرح مخلوط بتن به شرح زیر خواهد بود.

• آب به‌عنوان روان‌کننده برای سنگ‌دانه‌های ریزودرشت عمل می‌کند و از این طریق باعث کارایی مخلوط می‌شود.
• با سیمان به‌صورت شیمیایی واکنش نشان می‌دهد و به شکل‌گیری خمیرمایه اتصال مخلوط می‌انجامد.
• برای مرطوب کردن سطح سنگ‌دانه‌ها به‌منظور جلوگیری از جذب آب از طریق واکنش شیمیایی کاربرد دارد.
• پخش سنگ‌دانه‌ها در سرتاسر مخلوط را تسهیل می‌کند.
• به روان شدن مواد سیمانی روی سطح سنگ‌دانه کمک می‌رساند.
• مخلوط نهایی را قادر می‌سازد تا به آسانی در قالب موردنظر جریان یابد.

کیفیت آب مصرف‌شده در بتن

اولین قانون آب مصرفی در طرح مخلوط بتن این است که اگر (H‌2O) برای آشامیدن مناسب باشد برای استفاده در بتن هم مناسب خواهد بود. البته این قانون در همه شرایط یکسان نیست. زیرا آب حاوی مقدار کمی شکر برای نوشیدن مناسب است. اما برای مخلوط کردن بتن به درد نمی‌خورد. بنابراین اگر این مایع برای ساخت بتن قابل‌استفاده باشد لزوما برای آشامیدن مناسب نخواهد بود.

توجه به این نکته را نباید فراموش کرد که مشخصات فیزیکی آب باید به‌گونه‌ای باشد که انگار از منبعی رضایت‌بخش به دست آمده است. برای این کار می‌توان مقاومت ملات ساخته‌شده با آب مشکوک را با ملات مشابه ساخته‌شده با آب خالص مقایسه کرد.

به‌طور کلی، اگر pH آب بین 6 تا 8 باشد، برای مخلوط بتن قابل قبول خواهد بود. روشی وجود دارد که برای تشخیص اینکه آیا منبع خاص برای ساخت بتن مناسب است یا خیر، کمک‌کننده است. برای این کار می‌توان با آب موردنظر یک نمونه ساخت و مقاومت ۷ روزه و ۲۸ روزه آن را اندازه گرفت. اگر مقاومت فشاری نمونه تا 90 درصد باشد منبع پذیرفته می‌شود. گاهی اوقات مشخصات فیزیکی آب زیرزمینی برای اختلاط یا حتی برای پخت بتن نامناسب است. بنابراین کیفیت آب زیرزمینی را هم باید بررسی کرد.

آنالیز شیمیایی آب بتن

کربنات‌ها و بی‌کربنات‌های سدیم و پتاسیم بر زمان گیرش سیمان اثر می‌گذارند. کربنات سدیم ممکن است باعث گیرش سریع شود. اما بی‌کربنات‌ها می‌توانند گیرش را تسریع کنند یا به تاخیر بیاندازند. وجود غلظت‌های بالاتر این نمک‌ها در آب باعث کاهش مقاومت در بتن خواهد شد.

اگر در آنالیز شیمیایی آب مشخص شود که بیشتر از 1000 ppm از این نمک‌ها در آن‌ وجود دارد باید آزمایش‌هایی برای زمان گیرش و استحکام 28 روزه سیمان صورت پذیرد. اما استفاده از آب دارای غلظت‌های پایین‌تر انواع نمک، بدون انجام آزمایش استحکام، بلامانع است.

آب شور، حاوی کلراید و سولفات است. اما در آنالیز آب میزان کلراید نباید از 10 هزار ppm و سولفات از 3000 ppm تجاوز کند. در این صورت استفاده از آب در سیمان کاملا بی‌ضرر خواهد بود. البته آب با محتوای نمک حتی در عمل رضایت‌بخشی بیشتری نشان می‌دهد.

به‌طور کلی، وجود نمک‌های منگنز، قلع، روی، مس و سرب در آنالیز آب مصرفی باعث کاهش محسوس مقاومت در بتن خواهد شد. از سوی دیگر، وجود یدات سدیم، سدیم فسفات و بورات سدیم می‌تواند مقاومت اولیه سیمان را به‌میزان فوق‌العاده‌ای کاهش دهد. از سولفید سدیم به‌عنوان نمک دیگری نام می‌برند که برای بتن مضر است و حتی مقدار 100 پی‌پی‌ام آن هم می‌تواند عدم استحکام بتن را تضمین کند.

مشخصات فیزیکی آب بتن

وجود سیلت‌ها و ذرات معلق در آب مصرفی در بتن نامطلوب است. زیرا با گیرش، سخت شدن تداخل دارند. بنابراین کدورت آب پیشنهادشده برای آب مصرفی در حد 2000 ppm خواهد بود. در کل، زمان گیرش اولیه نمونه آزمایشی ساخته‌شده با سیمان و آب پیشنهادی در صورت عدم استفاده از انواع روان کننده بتن نباید 30 دقیقه بیشتر از زمان گیرش اولیه نمونه ساخته‌شده با سیمان مشابه و آب مقطر باشد. دستورالعمل‌های زیر هم باید درمورد کیفیت آب در نظر گرفته شوند.

• برای خنثی‌سازی (تنظیم pH) 100 میلی‌لیتر نمونه آب با استفاده از فنول فتالئین به‌عنوان شاخص نباید به بیش از 5 میلی‌لیتر از 0.02 NaOH نرمال نیاز باشد.
• در جریان خنثی‌سازی 100 میلی‌لیتر نمونه آب با استفاده از نشانگر مخلوط، نباید بیش از 25 میلی‌لیتر H₂SO₄ نرمال 0.02 به کار بیاید.
• وجود جلبک‌ها در آب اختلاط بتن ممکن است به کاهش چسبندگی یا ایجاد مقدار زیادی هوا در مخلوط بیانجامد که باعث کاهش قابل‌توجه مقاومت در سیمان می‌شود. جلبک‌های موجود بر روی سطح سنگ‌دانه‌ها نیز همان اثری را دارند که در آب اختلاط شاهد آن هستیم.

استفاده از آب دریا در بتن

آنالیز آب دریا نشان می‌دهد که شوری آن حدود 3.5 درصد است. به این ترتیب که حدود 78 درصد آن را کلرید سدیم و 15 درصد را کلرید و سولفات منیزیم تشکیل می‌دهد. همچنین حاوی مقادیر کمی نمک سدیم و پتاسیم است. این امر می‌تواند با سنگ‌دانه‌ها به همان شیوه قلیایی‌ها در سیمان واکنش دهد. بنابراین اگر سنگ‌دانه‌ها به‌طور بالقوه واکنش قلیایی دارند از آب دریا حتی برای PCC یا بتن سیمانی ساده هم نباید استفاده کرد.

درنهایت، استفاده از آب دریا برای اختلاط بتن، مقاومت آن را به‌میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. اگرچه در موارد خاص ممکن است به خوردگی آرماتورها منجر شود. برخی محققان پس از آنالیز شیمیایی آب دریا، درمورد خطر خوردگی آرماتورها به‌ویژه در مناطق آب‌وهوایی گرمسیری هشدار داده‌اند.

پژوهشگران متفق‌القول هستند که آب دریا را می‌توان در بتن غیرمسلح یا توده‌ای استفاده کرد. زیرا استحکام اولیه آن را اندکی تسریع می‌بخشد. اما مقاومت 28 روزه بتن را حدود 10 تا 15 درصد کاهش خواهد داد. با این حال، این کاهش قدرت را می‌توان با طراحی مجدد ترکیبات جبران کرد. مقادیر زیاد کلراید در آب دریا ممکن است باعث شکوفایی و ماندگاری مخلوط شود. البته هنگامی که ظاهر سیمان اهمیت دارد، بهتر است از آب دریا اجتناب شود.

محتوای آب و جمع شدگی ناشی از خشک شدن

مهم‌ترین عامل موثر بر میزان جمع شدگی ناشی از خشک شدن و در نتیجه پتانسیل ترک‌خوردگی مخلوط، محتوای آنالیز شیمیایی آب یا مقدار آب در هر مترمکعب بتن خواهد بود. اساسا، جمع شدگی بتن با محتوای آب بیشتر افزایش خواهد یافت. در واقع حدود نیمی از آب بتن در واکنش شیمیایی هیدراتاسیون مصرف می‌شود و نیمی دیگر کارایی آن را تامین خواهد کرد.

به جز آبی که به‌مرور تبخیر خواهد شد یا توسط مواد پایه جذب می‌شود، آب باقی‌مانده که در فرآیند هیدراتاسیون به مصرف نمی‌رسد به جمع شدگی خشک شدن مخلوط کمک خواهد کرد. بنابراین با پایین نگه داشتن محتوای آب تا حد ممکن می‌توان جمع شدگی ناشی از خشک شدن و پتانسیل ترک‌خوردگی را به حداقل رساند.

جمع‌بندی

آب مصرفی در بتن باید تازه و تمیز، عاری از ناخالصی‌های آلی، مقادیر مضر اسیدها یا قلیایی‌ها و مواد چرب و روغنی باشد. همچنین نباید حاوی آهن، مواد گیاهی یا هر ماده دیگری باشد که احتمال دارد بر بتن یا آرماتور اثر نامطلوب بگذارد. به‌طور کلی، آب مطلوب و مناسب مصارف نوشیدنی و دارای PH بین 6 تا 8 برای استفاده در مخلوط بتن مناسب خواهد بود.

شرکت تولید کننده مواد شیمیایی ساختمانی کپکو (همگرایان تولید) در خدمت شرکت‌ها و پیمانکاران عزیز است تا انواع خدمات مربوط به بتن از جمله فروش افزودنی بتن و انواع روان کننده بتن را به آن‌ها ارائه کند.