آب بند چیست و مناسب ترین نوع آن کدام است؟

آب بند چیست و مناسب ترین نوع آن کدام است؟
سالهاست استفاده از آب بند (واتر استاپ) به منظور آب بندی درزهای اجرایی و محل های قطع بتن (Construction Joint) متداول است. امروزه تمامی کشورهای توسعه یافته و پیشرفته از آب بندهای هیدروفیلیک یا بنتونیتی برای آب بندی درزهای اجرایی استفاده می کنند نه نوع P.V.C آن، زیرا محل ثابت سازی آب بندها در بین آرماتورها می باشد و با گذشت چند سال از عمر سازه و بررسی شرایط آرماتورها و بتن مشاهده می کنیم آرماتورهای طولی و عرضی که در سمت آبگیر سازه قراردارند به واسطه عبور آب از طریق درز سرد موجود بین مقاطع بتن ریزی شده و لوله های موئین ناشی از تبخیر آب بتن، دچار زنگ زدگی شده که در برخی از موارد با انبساط 6 الی 15 درصدی حجم آرماتورها، بتن دچار ترک خوردگی می گردد. این نقصان عاملی جهت تشدید نفوذپذیری و کاهش شدید طول عمر سازه بتنی می باشد. آب بندهای هیدروفیلیک یا بنتونیتی علاوه بر سهولت و سرعت بسیار زیاد در نصب تمامی نواقص فوق الذکر را رفع می کنند.

برای آب بندی یک سازه بتنی باید دو کار اساسی صورت بگیرد:
    •  آب بندی خود بتن توسط بتن مناسب
    •  آب بندی درزهای بتن توسط واتراستاپ

که هر دو صورت می بایست برقرار باشد.
اصول آب بندی بتن اصلاح منحنی دانه بندی و کنترل میزان فیلر (FILLER) بتن یعنی بیشتری نسبت به سایر مواد داشته باشد و تغییر نسبت مصالح درشت به ریز (در بتن های معمولی شن بیشتر است ولی در اینجا نسبتها برابر باید باشد)، نسبت آب به سیمان حداقل است، از دیگر عوامل موثر ویبره ی مناسب است و برای افزایش ضریب اطمینان لزوما همه بتن ها نیاز به افزودنی ندارند البته اگرخوب اجرا شود.
اصول آب بندی درزها
    • واتر استاپ
    • درزگیر که به عنوان مکمل استفاده می شود نه به عنوان جایگزین
کاربرد واتراستاپ ها برای آب بندی درزهای اجرایی و درزهای انبساط در سازه های بتنی آبی استفاده می شود. اهمیت واتر استاپ ها را در سازه های آبی می توان به مانند بادبند ها در سازه ها عنوان نمود. واتر استاپ طول مسیر جریان و حرکت آب را طولانی می کند تا آب نتواند نشت کند. ضخامت بتن بر اساس میزان نفوذ پذیری از آن جهت اهمیت دارد که اگر ضخامتش بیشتر از میزان نفوذ پذیری آب باشد تا آب از آن عبور نکند. یکی از نکات در طراحی، عرض واتر استاپ است، که عمق نفوذ بیشتر از یک دور رفت و برگشت باشد.
انواع درزها 1- درزهای ثابت: در این درزها آرماتور قطع نمی شود.
    الف) درزهای اجرایی (مثل قطع بتن ریزی و عدم پیوستگی)
    ب) ترک
2- درزهای حرکتی:
    الف) انبساط حرارتی
    ب) انقباض
    ج) فرعی ترکیبی
بنا به نوع درزها 2 نوع واتر استاپ داریم که شامل تخت که در وسطش حفره نمی باشد. همه واتر استاپ ها آج دارند که باعث چسبندگی و افزایش طول مسیر آب می باشند و نوع آنها با توجه به نوع درز تعیین می شوند. در واتر استاپ هایی که در وسطش حفره دارند، حفره دقیقا وسط درز حرارتی انبساطی می افتد که جلوگیری از بازی کردن درز میشود . انواع واتر استاپ ها از لحاظ محل قرار گیری در مقاطع بتنی به انواع زیر تقسیم می شوند:
    الف) واتر استاپ های میانی
    ب) واتر استاپ های کفی (کف استخر)
    ج) واتر استاپ های روکار

نکته: در درزهای انبساطی واتر استاپ ها مستقیما با آب در تماس هستند ولی در درزهای اجرائی اینگونه نیست.
عوامل موثر در تعیین اشکال و ابعاد واتر استاپ ها
    • نوع و اندازه درز
    • محل قرار گیری واتر استاپ ها در مقطع بتنی
    • ضخامت قطعه بتنی که واتر استاپ ها در آن قرار دارند
    • فشار هیدرواستاتیک درون سازه

نکته 1: دو گوه انتهایی واتر استاپ ها نقش بسیار مهمی در جلوگیری از عبور آب دارد،چون گوه های وسطی که در کشش قرار می گیرند تخت می شوند ولی انتها هیچ تغییری نمی کند. نکته 2: واتر استاپ به هیچ وجه خم یا سوراخ نمی شود. این واتر استاپ ها را باید از بالا و پایین کاملا مهار شود.

ساده ترین راه همپوشانی (Overlap) هرچقدر که Overlap زیاد باشد به خاطر آج ها دو سر کاملا بر هم منطبق نمی شوند. بهترین راه Overlap توسط جوش لب به لب توسط دستگاه مخصوص هویه برقی می باشد به این صورت است که دو سر واتر استاپ را ذوب می کنند و به هم می چسبانند.

نکته: دقت شود که واتر استاپ باید ذوب شود نه اینکه بسوزد. نکته: دقت شود که در هنگام ذوب گاز سمی متصاعد می شود و باید در فضای باز و از ماسک استفاده شود.

مراحل کار: هنگام ذوب کردن هر دو لبه به طور همزمان توسط المانی که وسطش می گذاریم و با گرما می شود. واتر استاپ در محل عمود بر درز در کشش است و ما در مورد مقاومت کششی این محل اتصال نداریم.
آزمایش کنترل کیفیت واتر استاپ دو قطعه I شکل از واتر استاپ در هر دو جهت آنها بریده می شود و مورد بررسی قرار می گیرد. نکته: افزایش طول در زمان بریدگی و مقاومت مهم است. در سالهای گذشته ار واتر استاپ های مسی استفاده می شد که راحت پاره می شدند و در جوش دادن آنها به مشکل بر می خوردند و در ضمن گران بودند و استفاده از آنها به صرفه نبود. واتر استاپ های P.V.C در مقابل اشعه ماوراء بنفش خشک و شکننده می شوند.
از ویژگی های واتر استاپ های مرغوب می توان به موارد زیر اشاره کرد:
    • دارای رنگ روشن باشد (چون رنگ تیره از جنس مواد کهنه می باشد)،
    • سطح آنها حتما آجدار باشد
    • زیر تابش مستقیم نور خورشید قرار نگیرد.
    • به هیچ وجه سطح آن چرب نباشد.

تصویر زیر مقاطع برخی از انواع آب بند را نشان می دهد:

مهمترین عامل تعیین ضخامت دیوار دیافراگمی (Diaphragm wall) حداکثر بار هیدرولیکی وارد شده به آن است. اما محاسبه این مقدار برای یک سد در حالات استاتیکی کافی نیست زیرا پس از ساخت سد و مخصوصاَ در چند ماهه اول بهره ‌برداری و آب گیری سد که فشار زیادی به سازه وارد می‌شود ممکن است بر اثر این فشار و یا روان گرایی خاک پی سد و یا حتی زلزله‌های خفیف یا بزرگ تغییر شکل‌های نا همگن در مجموعه پی ‌سازه اصلی سد و یا در دیواره آب بند به وجود آید که باعث نشت آب از آن شود. برای جلوگیری از این مسئله باید ضخامت دیواره آّب بند به نحوی انتخاب شود که بتواند تغییر شکل های غیر یکنواخت را تحمل کند. معمولاَ ضخامت این دیواره‌ها را بین 5/0 تا 5/1متر در نظر می‌گیرند. برای ساخت دیواره آب بند با ضخامت بیش از 5/1 متر نیاز به ماشین آلات خاصی است که سعی می‌شود در پروژه ‌های معمولی به علت مسایل اقتصادی از آنها استفاده نشود.


دیواره‌ی آب بند دیافراگمی

برای ساخت یک دیواره آب بند دیافراگمی تزریقی (Grout diaphragm walls) ابتدا حفاری با استفاده از دوغاب بنتونیت ـ سیمان 
(cementitious bentonite sluryy) صورت می‌گیرد که ظرف چند ساعت سخت شده و خودش به صورت یک لایه محافظ باعث آب بندی جداره دیواره می‌شود. اجرای عملیات حفاری با استفاده از این ماده باید به صورت پیوسته صورت گیرد و دوغاب استفاده شده که حاوی مواد حفاری است با دوغاب تازه جایگزین شود. (از دوغاب کهنه پس از تصفیه و مخلوط شدن با دوغاب تازه می‌توان دوباره استفاده کرد.) کار با این دوغاب دارای فواید و معایبی است که چند نمونه از آنها در زیر آورده شده است:
- استفاده از اتصالات درز بندهای انتهایی منتفی می‌گردد.
- جریان آب از محل نشتی یک اتصال خراب به مراتب از سایر قسمتهای دیوار بیشتر است.
- در حین حفاری محیطهای تراوای زمین عملاً تزریق شده و پس از گیرایش، ایمنی دیوار به علت کاهش انحراف آن در اعماق بیشتر، به مراتب تقلیل می‌یابد.
- از طرف دیگر کار با این گونه دوغاب‌ها بسیار حساس بوده و تولید و استفاده‌اش در کارگاه باید به دقت تحت کنترل و نظارت انجام گیرد تا بتوان مصالح یکنواختی که مشخصات مورد نظر را داراست بدست آورد. همان‌طور که ذکر شد کاربرد اصلی دیواره آب بند عدم تراوایی آن و جلوگیری از نشت آب است که یکی از عوامل بسیار تأثیرگذار در این باره طرح اختلاط سیمان بنتونیت‌دار است که می تواند با تغییر نسبت سیمان به آب در آن بر میزان مقاومت و تراوایی سیمان بنتونیت‌دار تأثیر گذاشت.


نمونه اتصال دیوار آب بند به بالا دست سد

اتصال دیوار آب بند دیافراگمی به سازه اصلی سد و همچنین زمین مسئله حساسی است که در صورتی که مورد بی‌توجهی قرار گیرد می‌تواند منتهی به نشت آب از محل اتصال دیوار آب بند به زمین یا سازه اصلی شود که در این صورت کارآیی دیوار آب بند زیر سؤال خواهد رفت. به عنوان مثال در صورتی که هدف اتصال دیوار آب بند به هسته رسی در محور سد باشد, بایستی این دیوار تا لایه‌های رسی اولیه ادامه یابد.


C/Wتأثیر نسبت و مواد مضاعف کلوئیدی در تراوایی دوغاب سیمان بنتونیت‌دار

همچنین دیواره ی آب بند باید به طور قابل قبول و مطمئنی به لایه‌های زیرین غیر تراوا نیز دوخته شود. چنانچه لایه‌های زیرین و اطراف پرده آب بند در عمق کف برای توقف فرار آب مورد تردید باشد بایستی برای جلوگیری از ریسک فرار آب عملیات تزریق سیمان انجام گیرد. تزریق سیمان در زمین کف توسط گمانه‌های تزریق که در دو سوی دیوار آب بند حفاری شده‌اند انجام می‌گیرد. از حفاری گمانه‌ها در خود دیوار آب بند نیز معمولاَ خودداری می‌شود.