تاثیر آب بر کیفیت بتن
تاثیر آب بر کیفیت بتن
همه میدانند که فرمول ساخت بتن شامل 1 قسمت سیمان، 2 قسمت ماسه، 4 قسمت سنگدانه و آب است. اما آیا کیفیت آب مهم است؟ علاوه بر کیفیت آب، باید به مقدار آب نیز فکر کنید. رطوبت، دما، نور مستقیم خورشید و نسبت مخلوط بتن همه عواملی هستند که باید در نظر گرفته شوند و جایی برای خطا نیست! به طور کلی، از آب آشامیدنی (شرب) برای ساخت بتن استفاده میشود اما ممکن است تعجب کنید که آیا این امر ضروری است یا خیر. برای پاسخ به این سوال با مقاله ” تاثیر آب بر کیفیت بتن ” با سادات بتن همراه باشید.
کیفیت آب عامل مهمی در واکنشهای شیمیایی و فرآیند گیرش است اما آب چقدر باید خالص باشد؟ آیا میتوانیم فقط از آب دریاچه یا دریا برای ساخت بتن استفاده کنیم؟ برای پاسخ به این سوالات، محققان در سراسر جهان به دنبال جایگزینهای خاصی هستند. به هر حال، آب آشامیدنی در بسیاری از نقاط جهان با کمبود مواجه است.
آیا میتوان از آب دریا برای تولید بتن استفاده کرد؟
سیاره ما از 71 درصد آب تشکیل شده است اما تنها 3 درصد آن برای نوشیدن مناسب است. مقادیر باقی مانده دارای مقادیر زیادی نمک و ترکیبات شیمیایی مانند آب دریا هستند. چنین آبی برای مصرف انسان یا مخلوط کردن بتن مناسب نیست. بنابراین ممکن است تعجب آور باشد زیرا راز بتن رومی آب دریا بود! بسیاری از سازههایی که رومیها با استفاده از این مخلوط ساختهاند، هنوز هم تا به امروز مستحکم هستند. بنابراین، مشکل چیست؟
بتن مدرن با فرمول رومی متفاوت است! ما از خاکستر یا آهک آتشفشانی استفاده نمیکنیم و هنوز هم تمام اجزایی که رومیها استفاده میکردند را نمیدانیم! چند سال پیش دانشمندان ماده معدنی به نام لوسیت را پیدا کردند. این ماده غنی از پتاسیم است و به خوبی با خاکستر پیوند مییابد اما حتی با این کشف، معمولاً از آب دریا برای مخلوط کردن بتن استفاده نمیشود.
در حال حاضر نمک موجود در آب دریا دشمن اصلی بتن است. باعث خوردگی زودرس آرماتورهای فولادی میشود. به همین دلیل است که خلوص آب مهم میباشد. با این حال، آب دریا یک منبع مناسب است، به خصوص اگر ساخت و سازها در نزدیکی ساحل انجام شوند. ژاپن یکی از کشورهایی است که به دنبال راههایی برای استفاده از آب دریا برای مخلوط کردن بتن است زیرا ژاپن با احاطه شدن توسط آب، موقعیت مناسبی برای مهار آب دریا برای بتن دارد. مطالعات نشان میدهند که استفاده از سیمان سرباره کوره بلند (BFS) به جای سیمان پرتلند معمولی (OPC) میتواند راه حل اصلی باشد.
سرباره کوره بلند در مقابل سیمان پرتلند معمولی
20 سال آزمایش نوردهی نشان داده است که سیمان سرباره کوره بلند مخلوط با آب دریا به خوبی در برابر خوردگی مقاومت میکند. این سیمان به مراتب بهتر از هر نوع سیمان دیگری بود که مقاومت بالایی در برابر حملات کلرید داشت. نه تنها این بلکه از تیرهای فولادی در برابر اکسید شدن محافظت میکند! افزودن بازدارندههایی مانند نیتریت سدیم 2 درصد یا نیتریل/کلر با اثر خوردگی مقابله کرد. بهترین بخش از استفاده از این ماده، ارزان بودنش است.
نفوذپذیری و قدرت سرباره نیز مانند سیمان پرتلند معمولی نشان داده شد. این بدان معناست که از آب دریا میتواند برای مخلوط کردن استفاده کرد، حداقل در تئوری. در عمل چطور؟ خب، در عمل بزرگترین مشکل سرباره کوره بلند زمان تنظیم اولیه است. بسیار بالاتر از سیمان پرتلند معمولی است. با طولانی بودن زمان تنظیم، استحکام اولیه نیز کم است که برای کارهای بتن مسلح (RCC) نامناسب میباشد. الزامات ساخت سریع با برنامههای بسیار فشرده هیچ فضایی برای سرباره کوره بلند باقی نمیگذارند. در نتیجه، استفاده از آب دریا فقط روی کاغذ عملی خواهد بود!
آیا میتوان از آب رودخانه یا دریاچه برای تولید بتن استفاده کنید؟
آیا آب شور (آبی که شورتر از آب شیرین است، اما به اندازه آب دریا شور نیست) جایگزین خوبی است؟ از نظر تئوری، این آب میتواند برای شهرکهای صنعتی توسعه یافته که در جوار رودخانهها و دریاچهها قرار دارند سودآور باشد. امکان استفاده از این آب میتواند در زمان، هزینه و آب آشامیدنی صرفه جویی کند. با این حال، چالش اصلی مربوط به ترکیبات شیمیایی مختلف در رودخانهها و دریاچهها است که میتواند بر کیفیت بتن تأثیر بگذارد.
فقط نمیدانیم ترکیبات شیمیایی یا آلایندههای احتمالی در آبهای رودخانهها و دریاچهها چیست. متأسفانه تعداد زیادی مردم در بریتانیا آلوده شدند و این باعث میشود که آب دریاچهها و رودخانهها کمتر برای ساخت بتن مناسب باشد. سلطان نشین عمان یکی از کشورهایی است که برای یافتن راههایی برای استفاده از آبهای شور و نفت سرمایه گذاری کرده است. اولویت اصلی آنها ساخت جادههای جدید یا مخلوط کردن بتن برای کارهای کوچک غیر بتن مسلح است. 630 هزار مترمکعب فاضلاب در روز پساب تولید شده در طول استخراج نفت میتواند نیاز آنها را تامین کند.
آیا میتوان از آبهای زیرزمینی برای تولید بتن استفاده کرد؟
محققان در حال بررسی واکنشهای آبهای زیرزمینی و تولیدی در مخلوطهای سیمان پرتلند معمولی با استفاده از آب لوله کشی به عنوان کنترل هستند. مکعب ملات سیمان با سیمان پرتلند معمولی و نمونههای آب ایجاد شدند. نتایج تا کنون نشان میدهند که نمونههای غیرشیرین در نشان دادن مقاومت فشاری بهتر بودهاند. با این حال، وزن واحدهای تولیدی را نیز افزایش داده است. بتن سنگین میتواند تاثیر زیادی در محاسبات سازهای داشته باشد و باعث افزایش فشار روی فونداسیون ساختمان شود. همچنین نگرانیهایی در مورد دوام چنین بتنهایی مطرح شدند. بنابراین احتمالاً آب زیرزمینی بهترین گزینه برای اختلاط بتن نیست.
آیا میتوان از آب فاضلاب تصفیه شده برای تولید بتن استفاده کرد؟
کار با آب شور دریاها و مصبهای لب شور ممکن است دشوار باشد اما در مورد آب تصفیه شده فاضلاب چطور؟ تصفیه آب فاضلاب در طول سالها بهبود یافته است و بنابراین به فرآیند اصلی دستیابی به آب آشامیدنی تبدیل شده است. با این حال، سؤالاتی وجود دارند که آیا آب باید تمام مراحل تصفیه را طی کند یا خیر.
فاضلاب خانگی حاوی بیش از 99.9 درصد آب خالص و باقیمانده مواد جامد و باکتریهای محلول است. چنین قوطی آب به راحتی قابل درمان و استفاده مجدد است. در کشاورزی، آب تصفیه شده در حال حاضر مورد استفاده قرار میگیرد. برخی از دانشمندان معتقدند که سایتهای ساختمانی میتوانند از آب فاضلاب تصفیه شده استفاده کنند، اما تامین آن نسبت به آب لوله کشی معمولی دشوارتر است.
مطالعات تا کنون نشان دادهاند که کیفیت آب به دست آمده از مرحله سوم تصفیه عالی است. آب تصفیه شده فاضلاب هیچ اثر نامطلوبی بر زمان گیرش اولیه و نهایی ندارد. همچنین الزامات BS 8500 را برآورده میکند که ثابت میکند امکان پذیر است. نتایج برای جذب آب و مقاومت الکتریکی نیز عالی هستند.
آنها بار دیگر ثابت کردند که چنین آبی بر دوام کوتاه مدت تأثیر نمیگذارد. اما جمع شدگی و خزش بتن هنوز آزمایش نشده است. این بدان معناست که ما نمیدانیم بتن در دراز مدت چقدر بادوام خواهد بود. ممکن است پوسته پوسته شود یا کوچکتر شود. جنبه دیگری که باید در نظر گرفت، تدارکات است. با احتمال آلودگی بالا و سایر عوامل انسانی، چگونه کسی آب مذکور را سالم تحویل میدهد؟ کجا آن را در سایت ذخیره میکنید؟ آیا ارزش تلاش را دارد؟ اما آب آشامیدنی تمام خواص مورد نیاز را دارد.
بهترین نوع آب برای ساخت بتن چیست؟
بیایید گزینهها را در نظر بگیریم. از آب دریا فقط میتوان برای مخلوطهای سرباره کوره بلند استفاده کرد. آب تولیدی از نظر شیمیایی بسیار متنوع است. آب فاضلاب تصفیه شده بیولوژیکی انعطاف پذیری کمتری را ارائه میدهد و کامل نیست. آب آشامیدنی بدون شکست باقی میماند و برای اختلاط بتن بهترین است.
گزینههای جایگزین هنوز در مرحله تحقیق هستند. در حال حاضر، آنها تا رسیدن به نتایج قابل قبول برای آزمایش در سایتهای ساختمانی فاصله زیادی دارند. تعادل شیمیایی آب، کلید ایجاد یک مخلوط بتن قوی است. در نتیجه، آب آشامیدنی تنها گزینه مطمئن است. تمام اجزای شیمیایی تنظیم شده و عرضه نظارت و آزمایش میشود. هیچ شگفتی پنهانی وجود ندارد و مخلوط مطابق کتاب رفتار میکند.
تستهای آزمایشگاهی برای بررسی کیفیت آب بتن
آزمایشهای مختلفی بر روی آب برای بررسی کیفیت آن از نظر مناسب بودن ساخت بتن وجود دارند. کیفیت آب برای مصارف ساختمانی در آزمایشگاه تعیین میشود. این آزمایش مطابق بند 3.1.1 استاندارد IS 3025 انجام میشود. در پروژههای مهندسی عمران از مواد مختلفی استفاده میشود و لازم است این مواد با توجه به الگوهای تعیین شده در فرکانس آزمایش مطلوب آزمایش شوند تا کیفیت محصول نهایی نگهداری میشود.
در زیر آزمایشات مورد نیاز برای کیفیت آب برای ساخت و ساز بتن آمده است:
1.تست مقدار PH
2.محدودیتهای تست اسیدیته
3.محدودیتهای آزمون قلیاییت
4.درصد مواد جامد
- کلریدها
- موضوع معلق
- سولفاتها
- جامدات غیر آلی
- جامدات آلی
آب هر منبع باید قبل از شروع کار و پس از آن هر سه ماه یک بار تا پایان کار آزمایش شود. آب از منبع شهری فقط یک بار در شش ماه باید آزمایش شود. تعداد آزمایش برای هر منبع باید سه باشد. آب مورد استفاده برای اختلاط و عمل آوری باید تمیز و عاری از مقادیر مضر قلیایی، اسیدها، روغنها، نمکها، شکر، مواد آلی، رشد نباتی یا سایر موادی باشد که ممکن است برای آجر، سنگ، بتن یا فولاد مضر باشند. آب آشامیدنی به طور کلی برای اختلاط رضایت بخش در نظر گرفته میشود. مقدار PH آب نباید کمتر از غلظتهای زیر باشد که نشان دهنده حداکثر مقادیر مجاز (مواد مضر در آب) است:
- محدودیت اسیدیته: برای خنثی سازی 100 میلیلیتر نمونه آب، با استفاده از فنل فتالئین به عنوان شاخص، نباید به مقدار بیشتری نیاز باشد. بیش از 5 میلی لیتر از 0.02 NaOH طبیعی. جزئیات آزمون باید مطابق استاندارد IS 3025 (بند 22) باشد.
- حدود قلیاییت: برای خنثی سازی 100 میلی لیتر نمونه آب، با استفاده از نشانگر مخلوط، نباید بیش از 25 میلی لیتر H2SO4 0.02 نرمال نیاز داشته باشد. جزئیات آزمایشها باید مطابق استاندارد IS 3025 (بند 23) باشند.
- درصد مواد جامد: حداکثر حد مجاز مواد جامد هنگام آزمایش مطابق با IS 3025 باید به طبق جدول زیر باشد:
| انواع جامدات | محدودیتها |
| مواد جامد آلی | 200 میلی گرم در لیتر |
| جامدات معدنی | 3000 میلی گرم در لیتر |
| سولفاتها | 400 میلی گرم در لیتر |
| کلرید | 2000 میلی گرم در لیتر برای بتن بدون فولاد جاسازی شده و 500 میلی گرم در لیتر برای بتن مسلح |
| مواد معلق | 2000 میلی گرم در لیتر |
خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب زیرزمینی باید همراه با بررسی خاک مورد آزمایش قرار گیرند و در صورت عدم مطابقت آب با الزامات استاندارد IS 456 – 2000، در اسناد مناقصه باید به صراحت مشخص شود که پیمانکار باید ساخت و ساز آب با کیفیتی که نشان دهنده منبع آبی که برای اختلاط رضایت بخش است، برای عمل آوری نیز مناسب است.
آبی که برای عمل آوری استفاده میشود، نباید لکههای نامطلوب یا رسوب ناخوشایندی روی سطح ایجاد کند. آب دریا نباید برای اختلاط یا عمل آوری استفاده شود. آب هر منبع دیگری باید قبل از شروع کار و پس از آن هر سه ماه یکبار تا پایان کار آزمایش شود. در مورد آبهای زیرزمینی نیز باید آزمایش برای نقاط مختلف برداشت انجام شود. آب هر منبع باید در طول فصل خشک قبل از موسمی و دوباره بعد از موسمی آزمایش شود.
منابع: