مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
منبع:راسخون
بازده اتصال آب بندی
بسیاری از فاکتورها در نهایت بر روی کارایی یک اتصال آب بندی، مؤثرند اما شکل و ابعاد سطح مقطع آب بندی، به عنوان مورد با اهمیت اولیه در نظر گرفته می شود. ابعاد اولیه ی یک اتصال آب بندی در واقع عمق و عرض این اتصال است که در شکل 1b نشان داده شده است. مشابه چسب ها، طراحی بخش آب بندی با نوع ماده ی مورد استفاده، تغییر می کند. به هر حال، تنها دو نوع پیکربندی اصلی برای اتصال های آب بندی، وجود دارد. یکی اتصال لبه به لبه و دیگری اتصال لبه روی لبه.
توزیع تنش در اتصال های لبه به لبه
در اتصال های لبه به لبه، وقتی دما بالا می رود، ماده ی آب بندی تحت فشار قرار می گیرد که علت این مسئله، انبساط گرمایی سطح اتصال ماده ی آب بندی است. وقتی دما کاهش می یابد، سطوح اتصال منقبض می شوند و اتصال به حالت کشش در می آید. حرکت یک ماده ی آب بندی در اتصال لبه به لبه، در شکل 1 نشان داده شده است.
بررسی های اولیه بر روی نمونه های کشش استخوان سگ که بوسیله ی مواد آب بندی، آب بندی شده بود، نشاندهنده ی ظرفیت ازدیاد طول و استحکام کششی مربوط به مواد آب بندی می شود. به هر حال، این نتایج با رفتار ماده ی آب بندی در اتصال های واقعی، قابل مقایسه نمی باشد. Peterson نشان داده است که این مسئله نتیجه ای از توزیع تنش غیر تعادلی است. شکل 2 نشاندهنده ی تمرکز تنش در یک اتصال لبه به لبه و در گوشه های اتصال می باشد.
مواد آب بندی الاستیک
مواد آب بندی الاستیک در واقع گزینه های اول برای اتصال های آب بندی است. علت این مسئله در واقع این است که این مواد بعد از حذف نیروی وارده، به شکل اول خود باز می گردند. این خاصیت بازیابی برای مواد آب بندی مناسب است زیرا این اتصال ها، در حدود 25 % انبساط و انقباض دارند.
وقتی ظرفیت های حرکتی بزرگ مورد نیاز باشد، اتصال هایی با عمق کم، مطلوب می باشند. این ممکن نیست که یک رابطه ی عمق طراحی کرد که برای تمام عرض های مواد آب بندی، حفظ شود. قوانین زیر در طراحی مواد آب بندی متداول و پر کاربرد در صنعت ساختمان، مورد استفاده قرار می گیرد.
1. اندازه ی مینیمم اتصال، برابر یک چهارم اینچ در یک چهارم اینچ
2. برای عرض های یک چهارم تا یک دوم اینچ، عمق باشد برابر عرض باشد.
3. برای عرض های یک دوم تا یک اینچ، عمق باید تقریباً یک دوم اینچ، باشد.
4. برای عرض های بزرگتر از یک اینچ، عمق باید بین یک دوم تا پنچ هشتم اینچ باشد. این عمق به عرض و ناحیه ی استفاده و نوع ماده ی آب بندی، وابسته می باشد.
اندازه ی مینیمم اتصال معین است زیرا این سخت است که اتصالی را آب بندی کرد که بسیار نازک باشد. یک عمق حداقل یک چهارم اینچ مورد نیاز است تا اطمینان حاصل شود که چسبندگی به دیواره، به خوبی ایجاد شده است.
شکل 3 نشاندهنده ی دو اتصال با عرض برابر است که در آنها، عمق متفاوت است. ماده ی آب بندی در طی اعمال، تغییر حجمی نمی دهد. به عنوان یک نتیجه، آب بندی در بخش های عمیق تر در زمانی که هر دو اتصال در یک فاصله ی برابر قرار دارند، نیازمند برطرف کردن مسائل بیشتری است.
یک تغییر شکل تنشی سهمی گون از یک ماده ی آب بندی نیز در زمانی ایجاد می شود که ماده ی آب بندی تحت فشار است. شکل 4 شاندهنده ی این است که یک ماده ی آب بندی در حالت فشاری و تحت اعمال بار، از محل داخل به خارج حرکت می کند. این مسئله معمولا موجب افزایش ضریب ایمنی اتصال شود. در مورد اتصال هایی که به صورت افقی هستند، این پیشنهاد شده است که یک فاصله ی یک هشتم اینچی در نظر گرفته شود. بهبود در سطح مقطع های مستطیلی می تواند با استفاده از یک ماده ی با خاصیت عمل آوری معکوس در اتصال ایجاد شود. این مسئله در شکل 5 نشان داده شده است.
مواد آب بندی الاستیک باید تنها به دو طرف اتصال بچسبد تا بدین صورت، کارایی مناسب، حاصل شود. سطح عمق ماده ی آب بندی باید عاری از تغییر شکل باشد. اگر کف اتصال پیوند داده باشد، ماده ی آب بندی ممکن است در طی تغییر شکل، گسسته شود.
مواد آب بندی را می توان در هر دمایی نصب کرد. مواد آب بندی که در خارج از ساختمان استفاده می شوند، می توانند در هر فصلی از سال، نصب شوند. وضعیت ایده آل، زمانی است که ماده ی آب بندی در دماهای متوسط نصب شود به نحوی که در طی سیکل دمایی نرمال خود، انقباض و انبساطی متعادل را تجربه کند.
مواد آب بندی با قابلیت تغییر شکل
قوانین گفته شده در بالا که در مواد در مورد مواد آب بندی الاستیک است، به دلیل خاصیت بازیابی این مواد، شاخص می باشند. یکی دیگر از گروه های گسترده از مواد آب بندی، مواد آب بندی با قابلیت تغییر شکل می باشند که در آنها، تا حدی الاستیسیته ی آنی یا بازیابی آنی تحت بارگذاری های کوتاه مدت، مشاهده می شود. البته این نوع از مواد آب بندی، تحت بارگذاری های طولانی مدت، دچار خزش می شوند. مواد آب بندی با قابلیت تغییر شکل و یا تغییر فرم پایین، از خود خاصیت آزاد سازی تنش، نشان می دهند. وقتی این مواد در حالت تغییر شکل یافته باشند، این مواد در حالت تعادلی آزادسازی می شوند به نحوی که یک شکل جدید در حالت بدون تنش، ایجاد می شود.
عرض ماکزیمم این مواد آب بندی هیچگاه نباید بیش از سه چهارم اینچ، باشد. علت این مسئله، این است که این مواد، می توانند در طی چندین سیکل، از خود تغییر شکل دائمی نشان می دهند. یکی دیگر از محدودیت های این نوع از مواد آب بندی، این است که این مواد، به ناحیه ی کاربرد، محدود می باشند. در واقع میزان جنبش آنها نباید از 12.5 % بیشتر باشد. با محدود کردن این گروه از مواد آب بندی به کابردهایی که نیازمند تحرکی کمتر از 12.5 % می باشد، برخی مواد آب بندی تافنس بالایی پیدا می کنند و می توانند در زمان کوتاهی، سخت شوند. این پیر سخت شوندگی، برای حرکت های بزرگ در اتصالات، مورد استفاده قرار نمی گیرد.
اتصال های برشی
متداول ترین انواع اتصال های آب بندی در مواد آب بندی لعابی و مواد آب بندی مورد استفاده برای پانل های شیشه ای، استفاده می شوند. کرنش ها در اتصال های برشی کمتر از اتصال های لبه به لبه می باشد. به هر حال، حرکت های حالت برشی می تواند تحت شرایط خاص، موجب بروز شکست های فاجعه بار شود.
کرنش های ایجاد شده در مواد آب بندی با اتصال برشی وقتی جرکت به میزان 50 % باشد، تنها 25 % است. شکل مناسب اتصال، به صورت مربعی با ابعاد یک دوم اینچ در یک دوم اینچ، می باشد( اگر یک میزان قابل توجه از حرکت، مورد انتظار باشد). اگر یک ماده ی آب بندی با حرکت انبساطی و انقباضی 50 % مورد استفاده قرار گیرد، سطح می تواند بدون گسترش بیش از 50 % در هر دو جهت، به میزان 112 % جابجا شود. با استفاده از مواد آب بندی سیلیکونی با مدول پایین و به همراه توسعه پذیری 100 %، سطوح می توانند بدون توسعه ی ماده ی آب بندی به میزان 100 %، 175 % جابجا شوند.
در هر مورد ماده ی آب بندی، تحت فشار قرار نمی گیرد.
شکل 6 نشاندهنده ی حرکت در اتصال های برشی لبه به لبه می باشد. اگر حرکت بزرگتری مورد نیاز باشد، پس تنها این ضروری است که فاصله ی میان سطوح متحرک را افزایش دهیم.
طراحی اتصال های آب بندی متداول
طراحی یک اتصال آب بندی به میزان قابل توجهی به نوع ماده ی آب بندی انتخاب شده، وابسته است. اتصال های متداول در واقع اتصال های لبه به لبه ی ساده، اتصال های لبه روی لبه و اتصال های زاویه ای هستند (شکل 7).
در جاهایی که یک انتخاب موجب است، ماده ی آب بندی انتخاب می شود که بهترین تطابق با پیکربندی مورد استفاده را دارد. برای مثال، یک ماده ی آب بندی مایع که به صورت آزاد جریان می یابد، نمی تواند در یک سطح عمودی مانند اتصال یک دیواره، استفاده شود. در این کاربرد، یک نوع چسب با ویسکوزیته ی بالاتر مورد استفاده قرار می گیرد.
اتصال های لبه به لبه
تغییرات بسیاری در پیکربندی اتصال های آب بندی متداول، وجود دارد. انواع مختلفی از اتصال های لبه به لبه، در شکل 8 قابل مشاهده می باشد.
اگر توسعه ی ماده ی آب بندی در اتصال لبه به لبه، مهم باشد، یک عامل آزاد باید در سطح پایینی قرار داده شود تا بدین صورت، ماده ی آب بندی به این سطح، نچسبد. بنابراین، ماده ی آب بندی به سادگی در زمان افزایش حجمی اتصال، خمیده می شود. شکل 9 نشاندهنده ی اصول مورد استفاده در طراحی اتصال های گوشه ای می باشد. در اینجا، یک مهره در گوشه استفاده می شوند که به عنوان ماده ی پشتیبان عمل می کند.
اتصال های لبه به لبه
اتصال های لبه روی لبه به سهولت با استفاده از نوار، آب بندی می شوند اگر، ضخامت صفحه ی متصال شده به هم، به طور مناسب بتواند از ماده ی آب بندی، حمایت کند. ماده ی آب بندی ساندویچی یک روش متداول در مورد چسب های ساختمانی است. ضخامت آب بندی در زمانی مهم است که ماده در بین دو سطح اعمال شود. در تمام اتصال ها، زمان تولید می تواند به طور قابل توجهی با ضخامت نمونه مرتبط باشد. هر چه این ضخامت بیشتر، زمان تولید نیز افزایش خواهد داشت.
اگر اتصال های لبه روی لبه به صورت ساندویچی آب بندی شوند، این اتصال ها باید به همراه لبه های خاص مورد استفاده قرار گیرد تا بدین صورت، آب بندی مناسب ایجاد شود (شکل 10). طراحی اتصال باید به گونه ای باشد، که استفاده را تسهیل کند.
اگر اتصال به صورت شکل 10c باشد، این بخش می تواند با استفاده از یک نوار داخلی، آب بندی شود و این مسئله موجب می شود تا قابلیت دسترسی به اتصال بالا رود. این نوار باید قادر به نگهداشتن اتصال در مایع باشد. آب بندی داخلی در این حالت، بوسیله ی فشار مایع تقویت می شود. آب بندهای مایع می توانند همچنین با استفاده از اکسترود چسب از داخل، آب بندی شوند. مواد آب بندی لبه به لبه، می تتوانند با استفاده از چاقو و یا انگشت در محل خود قرار داده شوند. نوار نیز می تواند در بخش داخلی استفاده شود اما این نوار باید قادر باشد تا فشار مایع را تحمل کند و در برابر حملات محیط داخلی و سایش مکانیکی، مقاومت کند. بسیاری از جوانب مربوط به طراحی اتصال آب بندی، نیازمند در نظر گرفتن مباحث در انتخاب مواد آب بندی است.
منبع تحقیق :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
بسیاری از فاکتورها در نهایت بر روی کارایی یک اتصال آب بندی، مؤثرند اما شکل و ابعاد سطح مقطع آب بندی، به عنوان مورد با اهمیت اولیه در نظر گرفته می شود. ابعاد اولیه ی یک اتصال آب بندی در واقع عمق و عرض این اتصال است که در شکل 1b نشان داده شده است. مشابه چسب ها، طراحی بخش آب بندی با نوع ماده ی مورد استفاده، تغییر می کند. به هر حال، تنها دو نوع پیکربندی اصلی برای اتصال های آب بندی، وجود دارد. یکی اتصال لبه به لبه و دیگری اتصال لبه روی لبه.
در اتصال های لبه به لبه، وقتی دما بالا می رود، ماده ی آب بندی تحت فشار قرار می گیرد که علت این مسئله، انبساط گرمایی سطح اتصال ماده ی آب بندی است. وقتی دما کاهش می یابد، سطوح اتصال منقبض می شوند و اتصال به حالت کشش در می آید. حرکت یک ماده ی آب بندی در اتصال لبه به لبه، در شکل 1 نشان داده شده است.
بررسی های اولیه بر روی نمونه های کشش استخوان سگ که بوسیله ی مواد آب بندی، آب بندی شده بود، نشاندهنده ی ظرفیت ازدیاد طول و استحکام کششی مربوط به مواد آب بندی می شود. به هر حال، این نتایج با رفتار ماده ی آب بندی در اتصال های واقعی، قابل مقایسه نمی باشد. Peterson نشان داده است که این مسئله نتیجه ای از توزیع تنش غیر تعادلی است. شکل 2 نشاندهنده ی تمرکز تنش در یک اتصال لبه به لبه و در گوشه های اتصال می باشد.
مواد آب بندی الاستیک در واقع گزینه های اول برای اتصال های آب بندی است. علت این مسئله در واقع این است که این مواد بعد از حذف نیروی وارده، به شکل اول خود باز می گردند. این خاصیت بازیابی برای مواد آب بندی مناسب است زیرا این اتصال ها، در حدود 25 % انبساط و انقباض دارند.
وقتی ظرفیت های حرکتی بزرگ مورد نیاز باشد، اتصال هایی با عمق کم، مطلوب می باشند. این ممکن نیست که یک رابطه ی عمق طراحی کرد که برای تمام عرض های مواد آب بندی، حفظ شود. قوانین زیر در طراحی مواد آب بندی متداول و پر کاربرد در صنعت ساختمان، مورد استفاده قرار می گیرد.
1. اندازه ی مینیمم اتصال، برابر یک چهارم اینچ در یک چهارم اینچ
2. برای عرض های یک چهارم تا یک دوم اینچ، عمق باشد برابر عرض باشد.
3. برای عرض های یک دوم تا یک اینچ، عمق باید تقریباً یک دوم اینچ، باشد.
4. برای عرض های بزرگتر از یک اینچ، عمق باید بین یک دوم تا پنچ هشتم اینچ باشد. این عمق به عرض و ناحیه ی استفاده و نوع ماده ی آب بندی، وابسته می باشد.
اندازه ی مینیمم اتصال معین است زیرا این سخت است که اتصالی را آب بندی کرد که بسیار نازک باشد. یک عمق حداقل یک چهارم اینچ مورد نیاز است تا اطمینان حاصل شود که چسبندگی به دیواره، به خوبی ایجاد شده است.
شکل 3 نشاندهنده ی دو اتصال با عرض برابر است که در آنها، عمق متفاوت است. ماده ی آب بندی در طی اعمال، تغییر حجمی نمی دهد. به عنوان یک نتیجه، آب بندی در بخش های عمیق تر در زمانی که هر دو اتصال در یک فاصله ی برابر قرار دارند، نیازمند برطرف کردن مسائل بیشتری است.
مواد آب بندی را می توان در هر دمایی نصب کرد. مواد آب بندی که در خارج از ساختمان استفاده می شوند، می توانند در هر فصلی از سال، نصب شوند. وضعیت ایده آل، زمانی است که ماده ی آب بندی در دماهای متوسط نصب شود به نحوی که در طی سیکل دمایی نرمال خود، انقباض و انبساطی متعادل را تجربه کند.
مواد آب بندی با قابلیت تغییر شکل
قوانین گفته شده در بالا که در مواد در مورد مواد آب بندی الاستیک است، به دلیل خاصیت بازیابی این مواد، شاخص می باشند. یکی دیگر از گروه های گسترده از مواد آب بندی، مواد آب بندی با قابلیت تغییر شکل می باشند که در آنها، تا حدی الاستیسیته ی آنی یا بازیابی آنی تحت بارگذاری های کوتاه مدت، مشاهده می شود. البته این نوع از مواد آب بندی، تحت بارگذاری های طولانی مدت، دچار خزش می شوند. مواد آب بندی با قابلیت تغییر شکل و یا تغییر فرم پایین، از خود خاصیت آزاد سازی تنش، نشان می دهند. وقتی این مواد در حالت تغییر شکل یافته باشند، این مواد در حالت تعادلی آزادسازی می شوند به نحوی که یک شکل جدید در حالت بدون تنش، ایجاد می شود.
عرض ماکزیمم این مواد آب بندی هیچگاه نباید بیش از سه چهارم اینچ، باشد. علت این مسئله، این است که این مواد، می توانند در طی چندین سیکل، از خود تغییر شکل دائمی نشان می دهند. یکی دیگر از محدودیت های این نوع از مواد آب بندی، این است که این مواد، به ناحیه ی کاربرد، محدود می باشند. در واقع میزان جنبش آنها نباید از 12.5 % بیشتر باشد. با محدود کردن این گروه از مواد آب بندی به کابردهایی که نیازمند تحرکی کمتر از 12.5 % می باشد، برخی مواد آب بندی تافنس بالایی پیدا می کنند و می توانند در زمان کوتاهی، سخت شوند. این پیر سخت شوندگی، برای حرکت های بزرگ در اتصالات، مورد استفاده قرار نمی گیرد.
اتصال های برشی
متداول ترین انواع اتصال های آب بندی در مواد آب بندی لعابی و مواد آب بندی مورد استفاده برای پانل های شیشه ای، استفاده می شوند. کرنش ها در اتصال های برشی کمتر از اتصال های لبه به لبه می باشد. به هر حال، حرکت های حالت برشی می تواند تحت شرایط خاص، موجب بروز شکست های فاجعه بار شود.
کرنش های ایجاد شده در مواد آب بندی با اتصال برشی وقتی جرکت به میزان 50 % باشد، تنها 25 % است. شکل مناسب اتصال، به صورت مربعی با ابعاد یک دوم اینچ در یک دوم اینچ، می باشد( اگر یک میزان قابل توجه از حرکت، مورد انتظار باشد). اگر یک ماده ی آب بندی با حرکت انبساطی و انقباضی 50 % مورد استفاده قرار گیرد، سطح می تواند بدون گسترش بیش از 50 % در هر دو جهت، به میزان 112 % جابجا شود. با استفاده از مواد آب بندی سیلیکونی با مدول پایین و به همراه توسعه پذیری 100 %، سطوح می توانند بدون توسعه ی ماده ی آب بندی به میزان 100 %، 175 % جابجا شوند.
در هر مورد ماده ی آب بندی، تحت فشار قرار نمی گیرد.
شکل 6 نشاندهنده ی حرکت در اتصال های برشی لبه به لبه می باشد. اگر حرکت بزرگتری مورد نیاز باشد، پس تنها این ضروری است که فاصله ی میان سطوح متحرک را افزایش دهیم.
طراحی یک اتصال آب بندی به میزان قابل توجهی به نوع ماده ی آب بندی انتخاب شده، وابسته است. اتصال های متداول در واقع اتصال های لبه به لبه ی ساده، اتصال های لبه روی لبه و اتصال های زاویه ای هستند (شکل 7).
اتصال های لبه به لبه
تغییرات بسیاری در پیکربندی اتصال های آب بندی متداول، وجود دارد. انواع مختلفی از اتصال های لبه به لبه، در شکل 8 قابل مشاهده می باشد.
اتصال های لبه روی لبه به سهولت با استفاده از نوار، آب بندی می شوند اگر، ضخامت صفحه ی متصال شده به هم، به طور مناسب بتواند از ماده ی آب بندی، حمایت کند. ماده ی آب بندی ساندویچی یک روش متداول در مورد چسب های ساختمانی است. ضخامت آب بندی در زمانی مهم است که ماده در بین دو سطح اعمال شود. در تمام اتصال ها، زمان تولید می تواند به طور قابل توجهی با ضخامت نمونه مرتبط باشد. هر چه این ضخامت بیشتر، زمان تولید نیز افزایش خواهد داشت.
اگر اتصال های لبه روی لبه به صورت ساندویچی آب بندی شوند، این اتصال ها باید به همراه لبه های خاص مورد استفاده قرار گیرد تا بدین صورت، آب بندی مناسب ایجاد شود (شکل 10). طراحی اتصال باید به گونه ای باشد، که استفاده را تسهیل کند.
منبع تحقیق :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
