آزمایش های نفوذپذیری بتن در برابر آب (Depth of Penetration) از گذشته دور براساس رابطه دارسی انجام می شده است.
ارتش آمریکا و USBR آزمایش هایی را برای تعیین ضریب نفوذپذیری بتن در برابر آب ارائه کرده اند که بسیار مشکل است. در روش ارتش آمریکا (CRD-C48) فشار حدود 14 اتمسفر و در روش USBR4913 فشار 5/28 اتمسفر بکار می رو. برای هر دو آزمایش مقدار k با بعد L/T بدست می آید. در هر پروژه مقدار حداکثر k مشخص می شود و لازم است بتن مورد نظر این خواسته را برآورد کند.
بتن هایی که در حال حاضر برای پروژه های آبی ساخته می شوند دارای نفوذپذیری پایینی هستند. عملاً انجام این آزمایش و تعیین k بصورت مستقیم غیرممکن گشته است. بدین دلیل سعی شده است با اندازه گیری عمق نفوذ آب در این آزمایش و با استفاده از روابط تجربی بر اساس فرضیات مختلف، از عمق نفوذ (Depth of Penetration) مقدار k را بدست آورد.
همچنین روش های درجا و آزمایشگاهی معروف دیگری نیز وجود دارند که به جای ارائه ضریب نفوذپذیری، شاخص های نفوذپذیری را بدست می دهند. از جمله این آزمایش ها می توان به آزمایش فیگ (Figg) و یا آزمایش Autoclam اشاره کرد. این آزمایش ها در ایران رایج نیست و ممکن است به ندرت در کارهای تحقیقاتی استفاده شوند. به هرحال محققین بر اساس این آزمایش ها معیارها و طبقه بندی هایی را برای کیفیت بتن ارائه کرده اند.
آزمایش نفوذ آب در بتن طبق استاندارد BS EN 12390-8:
نفوذپذیری بتن و سرعت انتقال مواد از میان بتن بستگی به ساختار بتن دارد.
برای مشخص کردن نفوذپذیری بتن یک ساختار، باید ضریب نفوذپذیری بتن تأیین گردد.ضریب نفوذپذیری بتن عبارت است از میزان جریان مایع یا گاز عبوری (معمولاَ بر حسب لیتر) در واحد زمان از میان واحد سطح مقطع، تحت یک گرادیان هیدرولیکی واحد (نسبت هد، یک متر آب، به مسیر عبور، واحد ضخامت بتن بر حسب متر) که معمولاً بطور کمی نفوذپذیری بتن با ضریب نشت مایع (سیال) مشخص می شود که با عوامل نفوذ گاز یا آب با یک شاخص قراردادی تعیین شده و محاسبه می گردد.
تعریف:
نفوذپذیری بتن یکی از خواص مهم بتن در رابطه با دوام بتن است. این خاصیت، تسهیلاتی را فراهم می کند که آب یا سیالات دیگر بتوانند از میان بتن جریان پیدا کرده و مواد مضر و آسیب رسان را با خود به درون بتن حمل نمایند.
تخلخل و نفوذپذیری بتن:
بتن بهترین نمونه برای توصیف یک ماده نفوذپذیر و متخلخل است. تخلخل بتن مقدار منافذ و سوراخهای داخل بتن می باشد که با درصدی از مجموع حجم ماده نشان داده می شود. نفوذپذیری بتن نیز بیانی از چگونگی ارتباط میان منافذ می باشد. تخلخل و نفوذپذیری بتن به کمک یکدیگر اجازه تشکیل مسیری برای انتقال آب به درون ماده را همراه با ایجاد شکافی که هنگام انقباض بوجود می آید، می دهد.
نفوذپذیری بتن مدت زمان انتشار از منافذ، توانایی عبور آب در فشار بین منافذ ماده می باشد. نفوذپذیری بتن را با یک مقدار مشخص مثل ضریب نفوذپذیری بتن توضیح می دهیم. که عموما به ضریب «دارسی» باز می گردد. 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 می باشد. با اینکه یک بتن با نفوذپذیری کم نسبتاً مقاوم می باشد، اما ممکن است هنوز نیاز به ضدآب کردن برای جلوگیری از نشت میان شکاف ها وجود داشته باشــــد.
با وجود دانسیته (تراکم) معلوم آن، بتن یک ماده نفوذ پذیر و متخلخل است که می تواند با جذب آب و برخورد با مواد شیمیایی متجاوز نظیر دی اکسید کربن، مونواکسید کربن، کلراید ها و سولفات ها و دیگر ترکیبات آنها به سرعت تباه شود. اما راه دیگری نیز وجود دارد که هر آبی می تواند به عمق بتن نفوذ پیدا کند.
ضریب نفوذپذیری بتن:
ضریب نفوذ پذیرى مشخصهاى از بتن است که بوسیله آن می توان اطلاعات مناسبى از ریز ساختار و کیفیت بتن بدست آورد. با توجه به اینکه در مطالعات مربوط به پایائى بتن نظیر بررسى پایائى بتن در برابر نفوذ یون کلر و حملات سولفاتى، در اغلب موارد سیال مهاجم از خارج بتن به داخل بتن نفوذ می کند، بنابراین میزان نفوذپذیری بتن، قابلیت بتن را براى سهولت ورود سیال به داخل محیط متخلخل بتن مشخص می نماید. به این ترتیب در بسیارى از منابع معتبر نفوذپذیری بتن به عنوان کلید پایائى بتن قلمداد می شود.
قانون دارسی در این مورد:
نفوذپذیری بتن یک ویژگى زیر ساختارى بتن است که میزان قابلیت بتن را براى عبور سیالى با ویسکوزیته مشخص تحت گرادیان فشار نشان می دهد.
قانون دارسی هنوز به عنوان حاکم درباره نفوذپذیری بتن محیط هاى متخلخل مطرح می باشد. با این حال این رابطه فقط وقتى براى اندازه گیرى نفوذپذیری بتن معتبر است که:
- در قانون دارسی برای نفوذپذیری بتن جریان آرام (لایه اى) باشد: نیروهاى مربوط به ویسکوزیته در برابر نیروهاى اینرسى غالب باشند.
- در قانون دارسی برای نفوذپذیری بتن سیال نفوذ کننده در برابر محیط متخلخل، خنثى باشد و واکنشى از حیث شیمیایى یا فیزیکى (جذب، موئینگى) ما بین محیط متخلخل و سیال وجود نداشته باشد.
- در قانون دارسی برای نفوذپذیری بتن، سیال غیر قابل تراکم باشد. نفوذپذیرى بتن در برابر آب و گاز ضریب نفوذپذیرى بتن که در اندازه گیری ها بکار می رود، یک ویژگى ذاتى مصالح است که براى بکارگیرى قانون دارسی برای نفوذپذیری بتن، تأمین شرایط زیر ضرورى مىباشد:
1– مصالح بوسیله آب بدون هوا اشباع شده است.
2– دماى آب ثابت است.
3– اندرکنش فیزیکى یا شیمیایى مابین آب و مواد متشکل بتن وجود ندارد.
دستگاه اندازه گیری نفوذپذیری بتن:
دستگاه اندازه گیرى نفوذپذیرى بتن در حال حاضر در مراکز تحقیقاتى بتن در بسیارى از کشورهاى اروپایى وجود دارد. که در پروژههاى تحقیقاتى و مشاورهاى خصوصاً در سازههاى آبى و همچنین سازه هاى در معرض عوامل خورنده محیطى مورد استفاده قرار می گیرد.
این دستگاه براى بتن هاى با عـیار سیـمان حـدود 200 تـا 450 کیلوگرم بر مترمکعب نتایج قابل قبولى مى دهد. اندازه گیرى ضریب نفوذپذیرى بتن به سادگى با دستگاه اندازه گیرى نفوذپذیرى بتن و در مراکز تحقیقاتى معتبر بتن قابل اندازه گیرى می باشد و در صورت نیاز امکان تخمین ضریب نفوذپذیرى بتن در برابر آب نیز وجود دارد.
مطالب مرتبط:
