آب انداختگی بتن چیست و چه معایبی دارد؟

بتن مخلوطی از سیمان، سنگدانه‌های ریز و آب است. همواره مشکلات وجود دارند و این مشکلات می‌توانند برا اثر نوع اختلاط، عمل آوری و تناسب نامناسب ایجاد شود. یکی از این مشکلات آب انداختگی بتن است که قصد داریم در این مطلب بررسی کنیم که منظور از آب انداختگی بتن چیست و علت، عوامل موثر و نحوه آزمایش آب انداختن بتن را بررسی کنیم.

فرآیند آب انداختن بتن چگونه رخ می دهد؟

طراحی مخلوط بتن، علمی بسیار دقیق برای دستیابی به مقاومت بتن است. اگر مواد تشکیل دهنده بتن به درستی مخلوط نشوند، بسیاری از مشکلات مربوط به بتن می‌تواند به وجود آمده و بر مقاومت و دوام بتن تأثیر بگذارد. آب انداختگی بتن یکی از مشکلات مربوط به بتن است. بیشتر در یک مخلوط بسیار مرطوب و ترکیبات بتن با تناسب بد مشاهده می‌شود.

پس از قرار دادن بتن تازه، آب آزاد در مخلوط به دلیل نشست ذرات جامد در اثر گرانش، به سمت سطح بتن بالا می‌رود. این فرآیند به عنوان آب انداختگی شناخته می‌شود.

در شرایط خاص، اگرچه آب انداختن به سطح نمی‌آید اما این مشکل اتفاق می‌افتد. آب در قسمت زیرین سنگدانه‌های درشت یا تقویت کننده به دام می‌افتد. این مشکل به عنوان آب انداختگی داخلی شناخته می‌شود. به دلیل نسبت آب به سیمان بالاتر، بر پیوند بین خمیر سیمان سخت شده و سنگدانه‌ها یا فوق روان کننده افزودنی بتن تأثیر می‌گذارد. این بتن به راحتی در معرض ترک خوردگی ریز ناشی از تنش‌های انقباضی ناشی از اتلاف گرمای هیدراتاسیون و انقباض خشک شدن است.

بنابراین آب انداختن در بتن برای بتن مضر نیست. اما اگر این مشکل خیلی طولانی یا خیلی سریع باشد، می‌تواند مشکلات زیادی ایجاد کند. این مشکل به خواص سیمان بستگی دارد. با افزایش ظرافت سیمان، آب انداختن کاهش می‌یابد زیرا ذرات ریزتر زودتر هیدراته می‌شوند و همچنین سرعت ته نشینی آن‌ها کمتر است.

خواص سیمان تنها عامل موثر بر این مشکل نیست. وجود سنگدانه‌های ریز و نسبت آب به سیمان بالاتر نیز منجر به این اتفاق می‌شود. نرخ بالاتر نسبت آب به سیمان می‌تواند منجر به آب انداختگی بیش از حد شود و اگر تبخیر آب از سطح بتن سریعتر از میزان آن باشد، ممکن است ترک خوردگی ایجاد شود.

آزمایش آب انداختن بتن

مقدار نسبی آب اختلاط را می‌توان با آزمایش آب انداختن بتن تعیین کرد که از مخلوط بتن تازه خارج می‌شود.

دستگاه های مورد نیاز

ادوات و لوازم مورد نیاز برای آزمایش آب انداختن بتن به شرح زیر می‌باشد:

• ظرف استوانه‌ای: ظرف استوانه‌ای مورد استفاده برای این آزمایش از فولاد ساخته شده و دارای ظرفیت ۰.۰۱ متر مکعب می‌باشد. قطر داخلی و ارتفاع داخلی سیلندر به ترتیب ۲۵۰ میلی متر و ۲۸۰ میلی متر است.
• مقیاس وزن: مقیاس توزین دیجیتال با دقت ۰.۰۰۵ برای توزین نمونه مورد نیاز است.
• پیپت: از پیپت برای خارج کردن آب خروجی از نمونه استفاده می‌شود.
• میله کوبشی: میله کوبشی مورد استفاده در این آزمایش یک میله فولادی گرد به قطر ۱۶ میلی متر و طول ۶۱۰ میلی متر است.
• استوانه مدرج: استوانه مدرج ۱۰۰ سانتی متر مکعب برای اندازه گیری مقدار آب مورد نیاز است.

روش تست

• ابتدا مقدار کافی بتن تازه مخلوط شده با محتوای آب مصرف کنید.
• ظرف استوانه‌ای را با مخلوط بتن در ۵ لایه از هر ۵۰ میلی متر پر کنید.
• هر لایه باید با زدن حداقل ۶۰ ضربه با استفاده از میله کوبشی پس از پر کردن، فشرده شود.
• پس از متراکم شدن لایه نهایی، سطح رویی با ماله صاف شود.
• بلافاصله پس از ماله کشی، زمان را یادداشت کرده و ظرف را وزن کنید.
• پس از توزین، ظرف را در سطحی صاف و بدون لرزش قرار دهید.
• روی ظرف باید با درب بسته شود یا برای جلوگیری از تبخیر آب پوشیده شود.
• این آزمایش باید در دمای ۲۵ تا ۲۹ درجه سانتی گراد انجام شود.
• به ازای هر ۱۰ دقیقه، آب انباشته شده روی سطح بتن را با استفاده از پیپت خارج کرده و در استوانه مدرج جمع آوری کنید. این کار باید در ۴۰ دقیقه اول انجام شود.
• بعد از ۴۰ دقیقه، هر ۳۰ دقیقه آب جمع آوری کنید و تا پایان آب انداختن ادامه دهید.
• اگر برداشتن آب روی سطح صاف سخت است، ظرف را کمی کج کرده و آن را جمع کنید.
• در نهایت وزن آب جمع آوری شده در شیشه مدرج را یادداشت کنید.

عوامل موثر در آب انداختن بتن

عوامل موثر در آب انداختن بتن را به صورت زیر می‌توان عنوان کرد:

• خواص سیمان مصرفی: سیمانی با محتوای قلیایی و C3A بالا باعث آب انداختگی کمتر می شود. همچنین سیمان ریزتر نیز آب انداختن کمتری ایجاد می کند.
• محتوای آب در مخلوط بتن
• دمای بالاتر میزان آب انداختن را افزایش می دهد اما ظرفیت کل آن ثابت می ماند.
• مخلوط غنی در مقایسه با مخلوط های ضعیف باعث آب انداختن بیشتر می شود.
• افزودن نفوذگر بلورساز پودری می تواند این مشکل را کاهش دهد.
• حباب هواساز نیز این مشکل را کاهش دهد.

اثرات منفی آب انداختن بتن

در ادامه به شرح اثرات منفی آب انداختن بتن می‌پردازیم:

۱.تشکیل تخلخل سطحی

همانطور که در بالا توضیح داده شد، هنگامی که آب انداختگی رخ می‌دهد، آب به بالای سطح می‌آید. گاهی اوقات، ذرات سیمان نیز به سطح می‌آیند. همچنین این مشکل ممکن است زمانی اتفاق بیفتد که ماله و شناور در حین تکمیل بتن روی سطح سیمانی کار می‌کنند. در این مدت، سنگدانه‌ها در اثر فشار ماله به سمت پایین رانده می‌شوند و سیمان و آب در سطح باقی می‌مانند. این رخداد خمیر سیمان در سطح به عنوان «تشکیل تخلخل سطحی» نامیده می‌شود.

وجود مقدار زیادی آب همراه با کمبود سنگدانه‌ها باعث افزایش ترک‌های انقباض و انواع ترک در بتن می‌شود.

۲.تشکیل سطح سایش ضعیف

آب که در بالای سطح جمع‌آوری می‌شود، اگر در حین تکمیل سطح بالایی مخلوط شود، یک سطح سایش ضعیف ایجاد می‌کند.

۳.افزایش نفوذپذیری بتن

همانطور که می‌دانیم در هنگام بروز این مشکل آب به سمت بالا حرکت می‌کند. برای این منظور آب کانال‌های پیوسته‌ای را در بتن تشکیل می‌دهد. اگر نسبت آب به سیمان استفاده شده بیشتر از ۰.۷ باشد، کانال‌ها فقط پیوسته خواهند ماند. آن‌ها حتی پس از تشکیل باقی می‌مانند. بنابراین این کانال‌های پیوسته باعث افزایش نفوذپذیری بتن می‌شود.

۴.تشکیل حفره ها

در حالی که آب به سمت بالا حرکت می‌کند، سنگدانه‌ها ممکن است مسیر آن را مسدود کنند. در نتیجه، آب در زیر سنگدانه جمع می‌شود و یک فضای خالی آب تشکیل می‌شود. چنین پدیده‌ای در سنگدانه‌های پوسته پوسته نمود بیشتری دارد.

۵.کاهش استحکام

عبور آب نیز ممکن است توسط میله‌های تقویت کننده مسدود شود. همانطور که آب در زیر میله‌ها جمع می‌شود، پیوند بین آرماتور و بتن را کاهش می‌دهد.

۶.ریزش شیب های جانبی روسازی

اگر کار سنگفرش برای ساخت روسازی پذیرفته شود، آب انداختن یک مسئله بسیار جدی است. با تجمع آب در سطح، به طرفین روسازی جریان یافته و باعث ریزش آن می‌شود. همچنین این مشکل باعث تاخیر در تکمیل سطح روسازی می‌شود.

علت آب انداختن بتن

علت آب انداختن بتن در ادامه به طور مختصر بیان شده است:

• مخلوط بسیار مرطوب؛
• تناسب نامناسب مخلوط بتن؛
• اعضای نازک مانند سقف یا دال؛
• بتن ریزی در هوای آفتابی.

روش های کاهش آب انداختگی بتن

1. حداقل مقدار آب را در مخلوط بتن اضافه کنید، از افزودنی‌های شیمیایی برای کاهش تقاضای آب برای کارایی مورد نیاز استفاده کنید.
2. مخلوط بتن را به درستی طراحی کنید.
3. از خاکستر بادی یا سایر مواد سیمانی مکمل استفاده کنید.
4. استفاده از مواد افزودنی حباب هواساز در کاهش این مشکل بسیار موثر است.
5. سیمان بیشتری به مخلوط اضافه کنید.
6. اگر ماسه درشت‌تر است (مدول ظرافت ۲.۵ تا ۲.۸ مناسب تر) در مخلوط، مقدار سنگدانه ریز را افزایش دهید و به نسبت آن را کاهش دهید.

در هنگام آماده‌سازی مخلوط و روش اختلاط باید اقدامات مناسب برای کاهش این مشکل انجام شود زیرا ممکن است منجر به ساختار ضعیف و تاخیر در چرخه ساخت شود.