بتن ترکیبی موثر در صنعت ساخت و ساز محسوب می‌شود. بتن ممکن است در هر شرایط آب و هوایی مورد استفاده قرار گیرد. از بتن می‌توان برای ساخت اعضای سازه‌ای و یا غیر سازه‌ای استفاده نمود. طرح اختلاط بتن باید متناسب با شرایط هر پروژه تعریف گردد. برای مثال بتنی که در معرض آب قرار دارد،باید از طرح اختلاطی برخوردار باشد تا آب نتواند به راحتی به داخل بتن نفوذ کند و با اشباع کردن مواد تشکیل دهنده آن سبب ایجاد خرابی عضو بتنی شود. بنابراین برای اطمینان از تطابق بتن ساخته شده با طرح اختلاط تعریف شده باید بتن مورد نظر آزمایش شود. یکی از آزمایش‌های بتن در این زمینه، تست نفوذپذیری بتن در برابر آب است. در این مقاله به بررسی این آزمایش می‌پردازیم.
تجهیزات تست نفوذپذیری بتن
تجهیزات مورد نیاز تست نفوذپذیری بتن از دو بخش تشکیل شده است:
- دستگاه نفوذپذیری بتن: این دستگاه از یک استوانه فلزی تشکیل شده است که کفه پایینی برای نگه داشتن نمونه، صفحه بالایی و پیچ‌های این دستگاه برای محکم نگه داشتن نمونه تعبیه شده است. همچنین روی صفحه بالایی، قطعه‌ای وجود دارد تا شیلنگ آب به صفحه متصل شود.
- مخزن آب در دستگاه نفوذ پذیری: این مخازن ممکن است از لوله‌هایی فلزی به قطر 50 تا 100 میلی متر و طول تقریبا 500 میلی متر تشکیل شود این نوع از مخازن از گیج درجه بندی شده جهت نمایش نتایج آزمایش تعبیه شده است. همچنین در این دستگاه اتصالات لازم جهت ورود هوا، آب، شیر تخلیه و همچنین شیلنگ‌هایی برای انتقال آب از مخزن به دستگاه نفوذ پذیری تعبیه شده است.
شرح آزمایش نفوذپذیری بتن
مرحله 1: نمونه‌های مورد نیاز آزمایش نفوذپذیری بتن، باید استوانه‌ای شکل بوده و همچنین ارتفاع آن‌ها برابر با قطر نمونه باشد. نمونه استاندارد دارای ارتفاع و قطر معادل 15 سانتی متر است. در نمونه‌هایی که حاوی سنگدانه‌هایی با قطر کمتر از 20 میلی متر است، ممکن است قطر و ارتفاع نمونه مورد آزمایش به 10 سانتی متر کاهش یابد. همچنین در نمونه‌هایی که حاوی سنگدانه‌هایی با قطر بزرگتر از 40 میلی متر است قطر و ارتفاع نمونه مورد آزمایش نباید از 4 برابر قطر اسمی سنگدانه‌ها کمتر باشد. قالب‌ها بنا بر تعداد مورد نیاز آزمایش باید بصورت لایه لایه از بتن تازه پر شود. همچنین برای تراکم‌سازی بتن، باید با استفاده از میله کوبنده به سطح بتن ضربه وارد شود. نمونه‌ها پس از 28 روز آماده آزمایش هستند.
مرحله 2: مقدار فشار استانداردی که باید به مخزن آب وارد شود، 10 است. اما این عدد ممکن است برای بتن‌های نفوذ پذیر به کاهش یافته و یا بلعکس برای بتن‌های با نفوذ پذیری کم به 15 نیز افزایش یابد.
کالیبراسیون دستگاه : در مرحله اول باید دریچه تخلیه مخزن بسته شود، شیر فلکه رابط بین مخزن آب و دستگاه نفوذپذیری بسته شود. سر انجام با باز کردن دریچه تخلیه هوا، مخزن باید با آب پر شود. مخزن آب باید تا نقطه بالای صفر در گیج مندرج پر شود. دریچه تخلیه بسته و سپس فشار هوا وارد شود. شیر تخلیه باید باز شود تا آب به علامت صفر برسد و سریعا بسته شود. سپس آب باید خارج شود و عدد روی گیج مندرج شده قرائت شود این عدد باید 250 میلی لیتر باشد. عدد کالیبراسیون باید بر حسب میلی لیتر بیان شود.
مرحله 3 : مطمئن شوید که سطح نمونه خشک است. نمونه را روی صفحه پایینی دستگاه نفوذپذیری قرار دهید و سپس صفحه بالایی روی دستگاه قرار گرفته و پیچ‌ها و گیره‌ها را محکم کنید. برای محکم‌قرار گرفتن صفحه بالایی روی نمونه، می‌توانید فاصله ی بین نمونه و صفحه بالایی را با نخ یا کنف به عمق 10 میلی متر بصورت مارپیچ بپوشانید. برای اطمینان از عدم نشتی آب از نمونه می‌توان آن را وارونه کرده و مقداری فشار هوا، معادل 1 الی 2 کیلو گرم بر سانتی متر مربع به آن وارد کرد. سپس با ریختن آب روی سطح نمونه، اگر حبابی نمایان شد یعنی نمونه درست آب بندی نشده و باید اصلاح شود. بعد از اطمینان از مهر و موم شدن نمونه باید دستگاه نفوذ پذیری به دستگاه مخزن آب متصل شود. همچنین شیلنگ‌ها به سطح دستگاه نفوذپذیری متصل شود.
مرحله 4 : در این مرحله بعد از پر شدن مخزن و آمادگی کامل دستگاه، باید فشار مورد نظر آزمایش به سیستم وارد شود. این فشار را می‌توان با گیج‌های مندرج روی دستگاه کنترل کرد سپس باید سوپاپ هوا، سوپاپ‌های بین مخزن و دستگاه نفوذپذیری و همچنین شیرهای تخلیه روی دستگاه نفوذپذیری باز شوند. در نهایت آب با فشار هوا به نمونه بتن انتقال یابد. ممکن اسیت ابتدای عملیات میزان آبگیری از خروج آب بیشتر باشد. سپس طی مدت کوتاهی شدت جریان آبگیری و شدت خروج آب باهم برابر شده و سپس جریان خروجی به حداکثر می‌رسد. رفته رفته و با گذشت زمان هم شدت آبگیری و هم خروجی آب افت می‌کند. تست نفوذپذیری بتن باید پس از ثابت شدن جریان آب، در دوره 100 ساعته انجام شود. میزان جریان خروجی از میانگین کلیه جریان‌های خروجی در 100 ساعت بدست می‌آید.
نکته : ترجیها تست نفوذپذیری بتن باید در دمای معادل2 27 درجه سانتی گراد انجام شود. زیرا هر 5 درجه افزایش دما سبب افزایش 10 درصدی ضریب نفوذ پذیری می‌شود.
مرحله 5 : برای بدست آوردن ضریب نفوذ پذیری بتن، می‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:
- Q: نرخ جریان
- A: سطح مقطع نمونه تحت فشار ()
- H/L: نسبت سرفشار به ضخامت نمونه
- T: زمانی که نرخ جریان در آن اندازه گیری می‌شود. بر حسب ثانیه
| کیفیت نفوذپذیری بتن | خیلی ضعیف | ضعیف | متوسط | خوب | خیلی خوب | عالی |
| ضریب نفوذ پذیری (m/s) | بیشتر از 10E-6 | 10E-6 – 10E-7 | 10E-7 – 10E-8 | 10E-8 – 10E-9 | 10E-9 – 10E-10 | 10E-10 |
