نفوذگر

بتن يكي از مقاومترين و ارزانترين مصالح ساختماني است . خصوصا وقتيكه با ميلگرد همراه ميشود و    سازه هاي بتن آرمه را بوجود مي آورد خواص مكانيكي آن جندين برابر تقويت ميشود .
ولي با همه مزايا ، در عوامل خورنده شيميايي مقاومتي ندارد و به مرور خورده شده و از بين مي رود . اسيدها و املاح ( نظير كلرايدها ، سولفاتها و نيتراتها ) و گازها ( نظير اكسيژن ، دي اكسيد گوگرد ، دي اكسيد كربن و غيره ) و هيدروكربنها از عوامل اصلي خوردگي بتن مي باشند . خصوصا در سواحل دريا كه رطوبت و املاح زيادند ، خوردگي بتن به قدري شديد است كه حتي ميلگرد داخل آن را نيز از بين مي برد .  از اين رو در مناطق ساحلي طول عمر سازه هاي بتني بسيار كوتاهتر از نقاط ديگر است .
هر ساله آمار و ارقام زيادي در مورد تخريب سازه هاي بتني منتشر مي شود و بديهي است با توجه به هزينه هاي سنگيني كه در طرحهاي عظيم ملي نظير طرحهاي فاضلاب و سازه هاي دريايي و ساخت اسكله ها و بنادر و سدها و پلهاي بسياري ديگر صرف مي شود ، در صورتيكه تمهيدي براي حفظ اين سازه ها بكار گرفته نشود نه تنها اين سرمايه هاي عظيم از بين مي رود ، بلكه ساخت مجدد آنها در شرايط سخت اقتصادي فوق العاده دشوارتر بوده و رشد و شكوفائي اقتصادي را ناممكن مي سازد  .
از طرف ديگر خلل و فرج سازه هاي بتني باعث مي شود كه در برابر نفوذ آب مقاومت موثري نداشته باشند . در مخازن بزرگ و لوله هاي بتني انتقال آب همواره با هدر رفتن آب ( گاهي تا بيش از 40% ) مواجه هستيم ، يك برآورد اقتصادي نشان ميدهد كه هر متر طول لوله (1000 ميليمتر ) از مرحله  مطالعاتي پروژه تا

تكميل آن چيزي بيش از 5 ميليون ريال براي دولت هزينه بر ميدارد ، در حاليكه حفظ هر متر طول آن به
هزينه اي در حدود 100 هزار ريال نياز دارد . يعني 2% پروژه و تنها همين يك قلم هزينه است كه كاملا توجيه اقتصادي دارد ، چرا كه باعث حفظ كل پروژه مي شود . همچنين جلوگيري از خوردگي سازه هاي بتني  و نيز آببندي كردن آن باعث حفظ سرما  يه هاي عظيم ملي مي گردد .
پوششهاي حفاظتي سازه هاي بتني بر دو نوعند :
پوششهاي سطحي و پوششهاي نفوذي يا دائمي

1- پوششهاي سطحي

اين نوع پوششها ، سطحي پلاستيك و مقاوم بر روي سطح كار تشكيل مي دهند و آن را از محيط خورنده جدا مي كنند . اگر به هر دليلي اين پوششها آسيب ببينند و زخمي شوند يا از سطح كار كنده شوند ، بتني كه در زير آنها قرار گرفته در اثر عوامل خورنده تخريب ميشود . ضمنا اين نوع پوششها از ميلگرد داخل بتن حفاظت نميكنند و اگر رطوبت از سطح ديگر بتن  بداخل  نفوذ كند ميتواند ميلگرد را مورد تهاجم قرار دهد . اين نوع پوششها خود به دو دسته بزرگ تقسيم ميشوند :
الف : پوششهائيكه از طريق پاشش يا قلم مو بر سطح كار اجراء مي شوند و ماده اساسي حافظ سازه بتني رزينهاي ترموست مي باشد . ( رزينهائيكه در اثر حرارت سخت مي شوند ، نظير : پلي استر ، پلي يورتان ، اپوكسي و غيره )

ب- پوششهاي سطحي كه بصورت ورقه پلاستيكي آماده و از جنس ترموپلاست بصورت ساده يا گيره دار مي باشند . ( رزينهائيكه كه در اثر حرارت نرم ميشوند  ، نظير : پي. وي. سي و پلي اتلين و غيره )
2- پوششهاي نفوذي يا دائمي

اين دسته از پوششها بر خلاف دسته اول فعاليت خود را تنها به سطح محدود نكرده و مي توانند از سطح شروع و با نفوذ در عمق بتن بعلت خاصيت اسمزي
لوله هاي موئينه بتن و در اثر واكنشها ي شيميائي با اجزاء تشكيل دهنده آن ، كريستالهاي جامدي را تشكيل دهند و در نتيجه حفره هاي مويين داخل بتن را پر كرده و ضمن جلوگيري از نفوذ آب يا مواد خورنده شيميائي به داخل بتن از ميلگرد داخل آن نيز محافظت  بعمل  آورند . زيرا علاوه بر ضد آب كردن بتن به آن اجازه تنفس مي دهند و با خروج رطوبت از آن ميلگرد  داخل بتن از تهاجم عوامل خورنده ، كه آب محيط مساعدي براي نفوذ اين عوامل فراهم ميكند ، مصون مي ماند و در واقع يك نوع حفاظت كاتوديك نيز انجام مي دهند .
اين پوششها را مي توان بر روي سازه هاي بتني نو يا كهنه اجراء كرد . روش اجراء به طريق پاشش
( اسپري ) يا با استفاده از قلم مو . مي باشد ، ولي در هر حال اجرا اغلب در يك نوبت بوده و احتياجي به آستري ، پوشش مياني و پوشش نهايي نظير اجراي رنگها و پوششهاي ترموست ندارد . خصوصا روش پاشش اجراي اين نوع پوشش را فوق العاده تسهيل
مي كند و در مواردي كه اجراي پوشش سطحي از نوع ترمو پلاست امكان پذيرنيست ( نظير لوله هاي بتني قطر پائين )، پوشش نفوذي تنها راه حل بنظر مي رسد.

نفوذگر چيست و چگونه عمل ميكند ؟

نفوذگرنوعي مخلوط شيميائي خاص است كه برخي از اجزاء  تشكيل دهنده آن خاصيت نفوذي قابل توجهي دارند . حفاظت بتن در اثر واكنش اجزاء گوناگون موجود در محلول هنگاميكه با سطح بتن تماس        مي گيرند شروع مي شود . اين مواد از طريق        حفره هاي مويين بتن و با مكا نيزم فشار اسمزي به عمق بتن نفوذ مي كنند . از واكنش مواد شيميايي گوناگون با يكديگر و آب كريستالهائي تشكيل         مي شود كه باعث انسداد حفره هاي مويين بتن و تركهاي حاصل از جمع شدن ميگردد و رطوبت را به بيرون ميراند . اين فرآيند بر اثر فشار آب يا در مقابل فشار آب صورت مي پذيرد . در صورت فقدان رطوبت اجزاء تشكيل دهنده نفوذ گر بصورت غير فعال در محل باقي مي مانند . به مجرد نفوذ آب ، نفوذگر در تماس مجدد با رطوبت قرار مي گيرد و فعال ميشود و بر هم وا كنش شيميائي و فرآيند درزبندي بطور اتوماتيك تكرار شده  و به عمق بيشتري از بتن پيشروي مي كند . به عبارت ديگر مواد تشكيل دهنده نفوذگر مداوما عمل درزبندي و درزبندي مجدد را بنا به طبيعت شيميائي خود انجام مي دهند .
رشد كريستالها و انسداد حفره هاي بتن تا اعماق نزديك به يك متر از سطح بتن مشاهده و اندازه گيري شده است .
نفوذگر با توجه به ساختار خاص خود با بتن يكپارچه شده و با آن توده مقاوم و با دوامي را تشكيل مي دهد . سيستم حفاظتي و ضد آب كنندگي نفوذ گر 100% با ساختار بتن هماهنگي دارد .
علاوه بر اينكه نفوذگر موثرترين سيستم ضد آب كننده دائمي بتن مي باشد ، حفاظت آن در برابر محدوده وسيعي از عوامل مخرب از جمله سيكل ذوب و يخ ، خوردگي ميلگرد ، آبهاي خورنده زيرزميني ، آب دريا ، كربناتها ، كلرايدها ، سولفاتها و نيتراتهاي محلول به عهده مي گيرد .

نفوذگر را در كجا بايد به كار برد ؟

به طور كلي هر جا كه لازم است سازه اي بتني آب بندي گردد يا از تاثير مخرب مواد شيميائي در امان بماند ميتواند از نفوذگر استفاده كرد . نفوذگر به مرور جزئي از بتن ميشود و بدين ترتيب حفاظت دائمي آنرا در برابر نفوذ آب و مواد شيميائي تضمين مي كند . قابليت كاربرد آن از طرف مثبت ( سطحي كه آب با آن در تماس است ) و يا طرف منفي ( سطحي كه در خلاف جهت نفوذ آب است ) هر نوع پيش نيازي را در مورد آببندي كردن ، حفاظت مواد شيميائي و حفاظت كاتوديك بر آورده مي سازد .

موارد استفاده از نفوذگر:

بطور كلي در مورد سازه هر  بتني كه نياز به آببندي و مقاومت در برابر عوامل شيميائي و نيز ترميم تركهاي موئي يا نشتي آب و فاضلاب داشته باشدميتوان از نفوذگر استفاده كرد :
1- مخازن نگهداري آب ، كلاريفارير ها و مخازن نگهداري املاح فريك ، مخازن سازه هاي بتني جهت تصفيه آب و فاضلاب . لوله هاي بتني خطوط انشعاب و انتقال آب و فاضلاب .
2- سدها و نيروگاههاي هسته اي و آبي .
3- سازههاي دريايي نظير اسكله ها ، شمع ها ، آكواريو مهاي بتني
4- تونلهاي راه زيرزميني مترو و مجتمع هاي مسكوني يا اداري جهت تاسيسات .
5- تاسيسات پتروشيمي : برج هاي خنك كننده ، برج هاي در معرض مواد شيميائي خورنده و غيره .
6- انبارها و زير زمينهاي بتني جهت نگهداري مواد غذايي و غيره .
7- فوندانسيونها ، پلها ، پاركينگها ، كانالها ، تيرهاي بتني چراغ برق ، جداول خياباني و نيز سازه هاي فرودگاهي .
8- تاسيسات بتني ارتش .

طريقه  نگهداري و مصرف نفوذگر:
در هنگام نگهداري و مصرف نفوذگر موارد زير را رعايت فرمائيد :
نفوذگر را در ظرف بسته و مكاني خشك با دماي عادي و در سايه نگهداري نمائيد . در هنگام مصرف فقط به اندازه نياز برداشته و نفوذگر باقيمانده را در ظرف بسته و دور از رطوبت نگهداري كنيد .

الف ) آماده سازي سطح
1- سطح بتني نبايد كثيف باشد . در صورت وجود چربي ( از قالب ) يا وجود گرد وغبار با استفاده از آب داغ سطح را بشوئيد .
2- سطح بتني نبايد شامل قسمتهاي سست و طبله شده باشد . اين قسمتها را با كاردك جدا كرده و با استفاده از سيمان مرمت نمائيد .
3- سطح بتن نبايد صاف و صيقلي باشد . در صورت صيقلي بودن با استفاده از برس  سيمي يا وسايل ديگر سطح را بطور يكنواخت برس زده و مضرس نمائيد و سپس بشوئيد  تا نفوذ نفوذگر بهتر انجام شود  . بطور كلي تميزي و تخلل بتن باعث مي شود كه ماده نفوذگر به نحوه بهتري در سازه هاي بتني نفوذ نمائيد . جهت از بين بردن صافي ميتوان از محلولهاي رقيق اسيدها نيز استفاده كرد ( محلول رقيق اسيد مورياتيك 2% يا اسيد كلريدريك 1% يا اسيد استيك 2% در اين صورت قبل از اجراي نفوذگر بايد سطح را با آب شرب شستشو داد ) .
4-  مدتي قبل از اجراي نفوذگر سطح مورد نظر را كاملا خيس نمائيد تا لايه هاي داخلي بتن نيز رطوبت كافي داشته باشد و حداكثر نفوذ شيميائي نفوذگر در اثر خاصيت اسمزيامكان پذير شود . ولي در موقع اجراي نفوذگر سطح بايستي مرطوب عاري از قطرات آب باشد .

ب ) آماده سازي نفوذگر جهت اجراء
ميزان موادي را كه در عرض 35 دقيقه ميتوانيد مصرف نمائيد توسط پيمانه بداخل ظرفي تميز ( پلاستيكي يا فلزي ) منتقل نمائيد سپس با پيمانه  اي ديگربه نسبت زير آب شرب به نفوذگر اضافه نمائيد و توسط چوبي تميزمخلوط نمائيد تا يكنواخت شده و نظير رنگ لانكس قوام يابد . در هنگام اجراء نيز گاهگاهي مخلوط را بهم بزنيد .

ج ) اجراء
اجرا توسط قلم مو : 2 قسمت حجمي آب در برابر 5 قسمت نفوذگر و رزین
اجرا با پمپ و پاشش : 3 قسمت حجمي آب در برابر 5 قسمت نفوذگر و رزین
ميزان مصرف به ازاء هر متر مربع : بستگي به وضعيت سطح دارد . بطور متوسط Kg  1 نفوذگر به ازاء هر  متر مربع سطح كافي است . در مكانهائي كه بيشتر در معرض نشتي و هجوم آب قرار دارند اين نسبت ميتواند تا حدود Kg/m2 4/1 تغيير يابد و در مكانهائي كه امكان نشتي كمتر سازه وضعيت مطلوبي دارد ميزان مصرف ميتواند تا Kg/m2 8 /0 كاهش يابد .

د ) كيورينگ
بجز در مكانهائيكه  هوا فوق العاده داغ و رطوبت خيلي كم است ، نفوذگر نيازي به كيورينگ ندارد . در شرايط حاد كيورينگ نفوذگر را بمجرد اينكه پوشش نفوذگر به اندازه كافي سخت شدكه در اثر پاشش ملايم آب كنده نشود، بايد آغاز كرد .
در بسياري از شرايط كافيست سطوح نفوذگر زده را در روز اول در سه نوبت به ملايمت مرطوب نمود .
در آب و هواي فوق العاده گرم ممكن است پاشش آب در چند نوبت در روز و به مدت چند روز لازم باشد .

خصوصيات نفوذگر:
1- به سهولت خود جزئي از بتن مي شود . در اثر رطوبت به اعماق آن نفوذ كرده با تشكيل تركيبات كريستالي باعث انسداد حفره هاي مويين و تركهاي حاصل از جمع شدگي ميگردد .
2-  از هر دو سمت مثبت يا منفي قابل اجرا است .
3- اگر سطح بتن دچار شكستگي يا تخريب شود خواص ضد آب و مقاومت شيميائي آن از بين نميرود .
4- در برابر فشار هيدرو استاتيك بالا كاملا مقاومت مي كند .
5- از سيستمهاي ديگر نظير هيدرو ليتيك ، غشا پلاستيكي و پانل رسي موثرتر و با صرفه تر است .
6- اجراء آن از روشهاي ديگر آسانتر است : اغلب يكبار با پمپ اسپري و يا با قلم مو اجراء مي شود
( نياز به آماده سازي سطح نظير پوششهاي ترموست ندارد معهذا  سطح بايد تميز باشد ) و از طرف ديگر چون اجرا آن در مرحله ساخت سازه هاي بتني مداخله نمي كند سرعت توليد سازه را مختل نكرده و نيز اختلالي در سرعت اجراء پروژه به وجود نمي آورد  .
7- خطر كنده شدن، پاره و يا سوراخ شدن منتفي است كه مزيت عمده اي نسبت به ديگر روشهاست .
8- در هنگام پر كردن پشت سازه يا قرار دادن ميلگرد يا شبكه سيمي يا روشهاي معمول ديگر خطري آنها را تهديد نمي كند و در نتيجه نيازي به حفاظت ندارند .
9- تركها را بطور كامل مي بندد و احتياجي به پوشاندن يا پل زدن نيست ( تركهاي موئي و يا تركهاي حاصل از جمع شدن تا 01/1 اينچ ) .
10-  به بتن  اجازه تنفس مي دهد و بدين طريق به خشك شدن آن كمك مي كند .
11-  در برابر تهاجم مواد شيميائي نظير اسيدها             ( دارايpH  بالاتراز 3 در مجاورت دائم و بالاتر از 2 در مجاورت موقت ) بازها ، حلالها ، پاك كننده ها و املاح خورنده مقاوم است .
12-  از تخريب بتن در اثر تكرار ذوب و يخ زدگي      جلوگيري مي كند.
13- مقاومت فشاري ( Compressive  Strength   ) بتن تازه را حدود 5/5% افزايش مي دهد .
14- بر خلاف ميكروسيليس كه باعث تردي و شكنندگي سازه شده و چسبندگي به ميلگرد را كاهش ميدهد نفوذگر نه تنها اين معايب را ندارد بلكه آن را دربرابر طيف وسيعي از مواد شيميائي خورنده محافظت مي كند . علاوه براين باعث افزايش چسبندگي بتن به ميلگرد ميشود .
15-  از نفوذ كليه يونهاي خورنده بداخل سازه بتني جلوگيري مي كند . آزمايش ( بروش آناليز شيميائي ) نشان ميدهد كه وقتي غلظت يون  كلر در كنار ميلگرد داخل بتن از 500 قسمت در ميليون(500 ppm ) تجاوز كند  از ايجاد پوشش هيدروكسيد كلسيم در اطراف ميلگرد جلوگيري شده و خوردگي الكتروليتيك سطح ميلگرد تشديد مي شود استفاده از نفوذگر باعث كاهش غلظت يون كلر در اطراف ميلگرد به ميزاني بسيار پائين تر از 500 قسمت در ميليون شده و به پوشش ياد شده صدمه اي نمي زند و باعث نوعي محافظت كاتوديك ميلگرد درون بتن مي شود .
16-  اگر بتن مرطوب باشد مشكلي در اجراء آن نميشود .
17- غير سمي و فاقد حلال است در نتيجه خطر مسموميت كارگران يا آتش سوزي منتفي است .
18- باعث آلودگي آب شرب نميشود و مورد تائيد سازمانهاي حفظ محيط زيست مي باشد .
19- اين نوع پوشش منبع بتني را صد در صد نفوذ ناپذير مي كند .
عملكرد نفوذگر :

نفوذگر ماده اي پودري شكل است كه پس از آن كه با نسبت معيني آب مخلوط شده تبديل به مايعي غليظ مانند رنگ مي شود  . نفوذگر داراي ماده شيميائي فعالي مي باشد كه با نفوذ بدرون ماتريس بتن با آب موجود در خلل و فرج بتن و خمير سيمان تشكيل كريستال داده ، آنها را كاملا پر كرده و بدين طريق منافذ بتن مسدودشده و نهايتا آببندي مي شود .

مزاياي نفوذگر :

* بعلت دائمي بودن واكنش تشكيل كريستال درون سازه بتني هميشه خشك  باقي مي ماند .
*در محيط خشك ميلگرد ها سالم باقي مي مانند و احتمال خوردگي يا زنگ زدگي از بين مي رود .
* تا فشار 16 اتمسفر  نفوذ ناپذير است .
* در محيط شيميائي در محدوده 11-3 =   PH   مقاوم است .
* لايه اجراء شده داراي چسبندگي زيادي بسطح  زيرين مي باشد بطوريكه تا psi 250 فشار جدا نمي شود .