انواع واتراستاپ (واترپروف)

واتراستاپ‌ها در انواع مختلف تولید می شوند. رایج ترین آن ها دو نوع تخت╡══════╞و حفره دار╡══ᕳᕲ══╞ می باشند كه نوع تخت آن مخصوص درزهای اجرائی و ساختمانی و نوع حفره دار آن مخصوص درزهای انبساطی می باشد.(حفره ای که در وسط واتراستاپ قرار دارد امکان تغییر طول و جابجایی را برای درز انبساطی بدون پارگی واتراستاپ ایجاد می نماید.)

واتراستاپ از جنس P.V.C

متداول است که در کلیه ی سازه های در برگیرنده و جدا سازنده ی آب (Water retaining & Water excluding) از واتراستاپ مناسب استفاده شود.

نوار واترپروف را میتوان از مواد مختلفی نظیر مس، فولاد ضد زنگ، لاستیک و… تولید نمود ولی متداول‌ترین نوع آن واتراستاپ هایی انعطاف پذیر از جنس P.V.C می باشد.

واتراستاپ های از نوع P.V.C شامل ماده پلی وینیل کلراید (Polyvinyl chloride) و افزودنی های مناسب برای رسیدن به مقاومت کششی، الاستیسیته و… مطلوب جهت کاربرد در درزهای جابجایی، در کارهای ساختمانی تولید و استفاده می گردد.

برای تولید این محصول نباید از مواد .P.V.C کهنه (آسیایی) استفاده نمود. نوع و مقدار مواد افزودنی (Additives) نیز باید با دقت و رعایت استاندارد انتخاب گردند، تا خواص فیزیکی و مقاومت های شیمیایی مورد نظر به دست آید. دلایل اصلی متداول شدن ماده ی .P.V.C برای تولید واتر استاپ از این قرارند:

الف: عموماً موادی مانند بتن، افزودنی های بتن، اسیدها و قلیایی ها، اکسیژن، ازن و… بر آن تأثیر ندارند، و در صورت نیاز می توان با تنظیم مقدار و نوع افزودنی های Additives) P.V.C).

مقاومت در مقابل تمرکز هر یک از مواد فوق افزایش داد. عمر P.V.C. در صورت قرار نگرفتن تابش نور مستقیم آفتاب (ماوراء بنفش) نامحدود می باشد.

ب: دارای خاصیت الاستیسیته بالا، مقاومت کششی مناسب و قابلیت افزایش طول زیاد (ASTM= %275 در هنگام گسیختگی) است.

ج: در هر سازه شامل: موارد متعارف نفوذ آب دریا، آب با کلر زیاد، سود سوزآور، کلرور کلسیم، کربنات سدیم، اسید سولفوریک، تری سولفید، روغن ها و گازوئیل کاملاً مقاوم است.
و در صورت تمرکز بیش از اندازه ی غلظت هر یک، از مواد فوق با اضافه نمودن افزودنی های مخصوص P.V.C. می توان مقاومت در برابر آن مورد خاص افزایش داد.

د: نوارهای آب بند P.V.C مانند دیگر انواع واتر استاپ و نوارهای آب بند موجب ایجاد الکترولیز در سازه های بتنی و یا شبکه ی آرماتوربندی نمی گردد.

لزوم استفاده از مواد مناسب در ساخت واتراستاپ

در ساخت و تولید واتراستاپ باید از مواد مرغوب و مناسب با طول عمر کافی استفاده نمود زیرا برخلاف پوشش ها و مواد درزگیر که در قسمت خارجی سازه ی بتنی بکار گرفته می شوند، واتراستاپ پس از استقرار بتن درون آن مدفون می گردد و در صورتیکه این واتراستاپ به هر دلیلی دچار نقصان و یا خرابی گردد، تعمیر، اصلاح و یا تعویض آن مستلزم تخریب بخشهایی از بتن و صرف زمان و هزینه ی زیادی بوده که اغلب تقریباً غیر ممکن است.
لذا می توان نتیجه گرفت که دوام واتراستاپ باید در حد عمر سازه ای که واتراستاپ در آن بکار گرفته شده است باشد. یعنی:

Lifetime of Water stop= Lifetime of Structure

خواص مواد تشکیل دهنده ی واتراستاپ:

مواد خام ذیل در ساخت واتراستاپ مورد استفاده قرار می گیرند.

الف- پلی وینیل کلراید (P.V.C.) نو.

ب- مواد افزودنی شامل: روان کننده های P.V.C.، تثبیت کننده ها و خاصه فیلرها. بنا به ماهیت و نسبت اختلاط افزودنی ها (بند ب) می توان طیف وسیعی از خواص (مورد نظر) را بدست آورد. باید دانست که انواع P.V.C.های ارتجاعی دارای یک کیفیت نیستند.

P.V.C. قابل انعطاف، یعنی P.V.C. حاوی روان کننده (انعطاف زا)، ماده ای است ترموپلاستیک که دارای خصوصیات مواد انعطاف زایی می باشد. که بدان اضافه شده، خواص مکانیکی این مواد تا اندازه زیادی بسته به حرارت متغیرند. هنگامیکه بیش از اندازه ی معینی، یعنی تا حد زیر درجه ذوب، حرارت داده شوند مواد به یکدیگر متصل شده و می توانند به هر شکلی درآیند و به یکدیگر جوش بخورند. این روند کاملاً قابل برگشت است. بطوریکه به محض سرد شدن ماده پلاستیک قبلی، بدون هیچ افتی در کیفیت دوباره به وضعیت الاستیک (مرتجع) اولیه باز می گردد.

شکل 1 تأثیر تغییرات به نسبت افزودن مواد انعطاف زا، بر مقاومت کششی و افزایش طول در گسیختگی را نشان می دهد

از آنجا که این دو خاصیت با هم ارتباط معکوس دارند می باید، در نقطه ای به عددی دست یافت که مقادیر بهینه دو متغیّر را تأمین نماید. همچنان نشان می دهد که، از دست دادن ماده ی انعطاف زا، در طول عمر واتراستاپ موجب تردشدگی (Embrittlement) گشته و عواقب وخیمی را در برخواهد داشت. لذا باید از این تردشدگی و یا Aging پرهیز کرد. بدین معنی که می باید مواد انعطاف زا به نحوی در موادِ واتراستاپ ترکیب شده باشند که، امکان جدایی مجدد، نفوذ و انباشت در اطراف بتن وجود نداشته باشد.

تأثیرات حرارت بر خواص فیزیکی یک نوع واتراستاپ P.V.C. را نشان می دهد. دقت نمایید زمانی که دما از 20 درجه ی سانتیگراد افزایش می یابد، مقاومت کششی به نصف (50%) تقلیل می یابد. معهذا این پروسه نرمی برگشت پذیر می باشد. و پس از افت دما، مقاومت کششی مجدداً به 100% می رسد.
مقدار فیلر می تواند در یک حد نسبتاً وسیعی متغیّر باشد. ولی باید دانست که تغییر مقدار فیلر تأثیر مهمی بر خواص فیزیکی، ثبات حرارتی و جذب آب می گذارد.

حساسیت در مقابل بریدگی های کوچک: بریدگی های حتی کوچک، مقاومت را بصورت تصاعدی کاهش می دهد، لذا باید مراقب بود که واتراستاپ آسیبهایی نظیر بریدگی و یا سوراخ نداشته باشد.

درجه حرارت:

واتراستاپ های مرغوب از درجه حرارت 35- درجه ی سانتیگراد تا 55+ درجه ی سانتیگراد دارای عملکرد بهینه بوده و حتی در دمای 80 درجه ی سانتیگراد (بصورت موقت) تغییری در کیفیت آن ها پدید نمی آید. باید توجه داشت که دماهای دائمی بالای 55 درجه ی سانتیگراد در محیط قلیایی می تواند، باعث بروز مشکلات گردد.

جوش دادن:

یک درز جوش خورده در کارخانه، معادل 80% مقاومت کششی ماده یکدست را داراست. که این حد در جوشکاری های کارگاهی ممکن است، به 60% تقلیل یابد، ولی از آنجائیکه در جهت عمود جوشکاری، تحت کشش قرار می گیرد این افت مقاومت تأثیر منفی، روی استحکام آن ندارد. درجه حرارت ذوب جوشکاری تقریباً 150 درجه ی سانتیگراد می باشد.

کنترل کیفیت واتراستاپ

استانداردها

واتراستاپ های P.V.C. باید از مواد خالص همراه با مواد پایدار کننده ی مناسب ولی بدون مواد زائد ساخته شود. کنترل کیفیت بر روی واتراستاپ‌های مصرفی دائماً باید انجام گیرد؛ تا از کیفیت مطلوب آن اطمینان حاصل گردد. این کنترل باید طبق استانداردهای زیر صورت گیرد.

الف- ASTM- D412- 75

ب- U.S. Corps of Engineers CRD- C 572- 74

ج- BS 2571 و BS 2782

د- DIN 53504

ه- U.S. Bureau of Reclamation M- 264

و- Dept. of Agriculture & Soil Conservation Service No. 601

موارد مطابقت استانداردها با مشخصات فیزیکی- شیمیایی واتراستاپ P.V.C. در جدول شماره ی (1) آمده است.

خصوصیات لازم برای واتراستاپهای P.V.C.

جدول شماره (1)

نمونه برداری

در نمونه برداری جهت آزمایش بر روی واتراستاپ باید، به ازای هر 150 متر از هر نوع و اندازه واتراستاپ یک نمونه به عنوان نماینده که، کمتر از 30 سانتی متر طول نداشته باشد انتخاب شود. مشروط بر اینکه حداقل چهار نمونه برای هر نوع و اندازه آن گرفته شود.

در نمونه برداری جهت تعیین مقاومت کششی و افزایش طول واتراستاپ (تغییر شکل پذیری) انتخاب یک قطعه به شکل I از نوار واتراستاپ در هر جهت دلخواه کافیست و نیازی نیست که، کل مقطع واتراستاپ را تحت کشش و آزمایش قرار دهیم، زیرا هدف ما از این آزمایش، تست کلی نوار واتراستاپ نیست، بلکه تعیین مقاومت چسبندگی بین مولکولی مواد P.V.C. تشکیل دهنده ی واتراستاپ می باشد.

آزمایش عملی

وسیله ای برای انجام یک آزمایش عملی جهت ارزشیابی خصوصیات عایق بندی واتراستاپ نشان داده شده است. برای انجام این آزمایش همانطور که دیده می شود، ابتدا دو سر قطعه ای از واتراستاپ را به یکدیگر جوش می دهیم. بطوریکه حلقه ای به قطر 500 میلیمتر تشکیل شود. سپس این حلقه ی واتراستاپ را درون یک بلوک بتنی به سطح مقطع 1×1 متر مربع و به ضخامت حداقل برابر با عرض واتراستاپ قرار می دهیم. بطوریکه نصف عرض واتراستاپ بیرون بماند. این بلوک بتنی نمایانگر اوّلین مرحله ی بتن ریزی می باشد.

A بتن اولیه

B بتن ثانویه

E شکافی به ضخامت حداکثر 30 mm پر شده از مصالح متخلخل بعنوان درز انبساط

W واتراستاپ حلقه ای شکل به قطر 500 mm

d عمق فرورفتگی واتراستاپ

T ضخامت بتن اولیه که بیشتر از بتن ثانویه است.

e مجرای عمودی انتقال آب به درز E

F شکل قالب نگه دارنده

P فشار عملی آب- معادل حداکثر فشار طراحی،

وارد بر درز انبساط (به مدت دو ماه)

حال سطح این بلوک بتنی را با یک لایه شن یا مواد متخلخل به حداکثر ضخامت 30 میلیمتر می پوشانیم. تا نماینده ی درز انبساط بین دولایه ی بتن باشد. همچنین یک مجرای عمودی (Standpipe) برای ارتباط میان درز متخلخل و صفحه ی فوقانی در مرکز حلقه ی واتراستاپ تعبیه می کنیم. اکنون بتن بلوک فوقانی را با اطمینان به اینکه ملات داخل درز متخلخل نمی شود می ریزیم. همانطور که نشان داده شده است این ترکیب درون یک قالب فلزی جای می گیرد. تا درزهای اطراف مسدود گردد. حال با وارد آوردن فشار آبی، معادل با فشار آب طراحی در سازه ی مورد نظر به درون Standpipe، طی یک دوره ی دو ماهه کلیه ی نقائص فیزیکی واتراستاپ را بررسی می کنیم.

کیفیت ظاهری

واتراستاپ هایی با مشخصات ظاهری زیر را می توان جهت عملیات آب بندی استفاده کرد:

الف- رنگ واتراستاپ باید، از رنگ های روشن مانند زرد، سفید و خاکستری باشد. تا نسبت به جنس آن اطمینان حاصل شود و امکان تقلب در آن (درست کردن آن با مواد زائد آسیایی) نباشد.

ب- سطحی غیر صیقلی داشته و بافت آن دندانه ای شکل باشد (دارای شیار و برجستگی باشد).

ج- در اثر قرار گرفتن در زیر گرفتن در زیر اشعه ی ماوراء بنفش خورشید آسیب ندیده باشد (در صورت خم کردن ترک نخورد)

د- روغنی یا چرب نباشد.

کاربرد واتراستاپ

بکارگیری جهت جلوگیری از خروج آب:

عمده ی موارد، استفاده ی واتراستاپ در سازه های آبی می باشد. در اینگونه سازه ها با قرار دادن واتراستاپ در محل درزهای اجرایی و جابجایی، مانع خروج آب از درون سازه می شوند. از جمله سازه های آبی می توان به، مخازن آب و فاضلاب، سدها، کانالها و استخرها اشاره کرد.

بکارگیری جهت جلوگیری از نفوذ آب به داخل:

برخی از سازه ها در معرض هجوم آب های تحت الارضی و زیرزمینی می باشند. در اینگونه سازه ها نیز جهت جلوگیری از نفوذ آب به داخل سازه، در محل درزهای اجرایی و جابجایی از واتراستاپ استفاده می شود. اینگونه سازه ها معمولاً عبارتند از: زیرزمین ها و پارکینگ های زیرزمینی، پایه های جناحی پل و نگهدارنده ی دیوارها و بام عرشه ی پل ها.

درزهای سازه

در هر سازه ایجاد و یا تشکیل درزها یک امر اجتناب ناپذیر می باشد و می باید در نهایت دقّت، طراحی و اجرا گردند تا، موجب نشت آب به بیرون و یا داخل سازه نگردد. کاربرد واتراستاپ به عنوان قطعه ای مدفون در بتن نقش بسزایی برای آب بند کردن اینگونه درزهای بتنی دارد.

در سازه های بتنی درزها به گونه های اساسی زیر می باشند:

درزهای جابجایی (Movement Joints)

الف- درزهای اصلی انبساطی و انقباضی

(Main Expansion and Settlement Joints)

اغلب ساختمان های بزرگ که دارای پیکربندی نامنظم اند، در مقابل زلزله خسارات زیادی می بینند، پس در این ساختمان ها اشکال پیچیده، با تعبیه ی درزهایی، به اشکال ساده تبدیل می شوند.

اینگونه درزها، قسمتهای مهم سازه های بزرگ را از یکدیگر جدا می سازند. در این حالت حرکات انبساطی زیاد محتمل بوده و جهت و اندازه ی بزرگی این حرکات تا حد زیادی غیر قابل پیش بینی است.

ب- درزهای انبساطی حرارتی (Thermal Expansion Joints)

این درزها، جابجایی های ناشی از تغییرات دما و انقباض (Shrinkage) را در بر می گیرد.

جابجایی ها بطور مکرر و دائمی اتفاق می افتند که جهت و اندازه ی بزرگی آن ها تا حدودی قابل پیش بینی است.

ج- درزهای انقباضی (Contraction Joints)

این درزها، جابجایی متأثر از انقباض حراتی اوّلیه و انقباض ناشی از دست دادن رطوبت (Drying Shrinkage) را در بر می گیرند. جابجایی اصلی، تنها فقط یکبار اتفاق می افتد که جهت و اندازه ی بزرگی آن ها تا حد زیادی قابل پیش بینی است.

درزهای اجرایی (Construction Joints)

عامل اصلی بوجود آمدن درزهای اجرایی را می توان فاصله ی زمانی ایجاد شده بین دو بتن ریزی دانست. بطوریکه گیرش بتن، مانع همگون شدن و اتصال کامل بین بتن ریخته شده ی قبلی با بتن ریخته شده ی فعلی می گردد، این فاصله ی زمانی را می  توان به میزان یک روز کاری تعریف کرد. در سازه هایی که باید آب بند باشند، حداکثر فاصله ی زمانی بین دو بتن ریزی نباید از 45 دقیقه بیشتر شود، در غیر این صورت سازه از محل درز دچار نشت خواهد شد و آب بند نخواهد بود.

هیچ جابجایی در این درزها انجام نمی پذیرد. لیکن ناحیه ای ضعیف و مستعد برای عبور آب و ترک خوردگی می باشند.