تبلیغات
تازه های عمران و معماری - بتن پلیمری 2
چهارشنبه 26 مرداد 1390

بتن پلیمری 2

   نوشته شده توسط: علیزاده    

آشنایی با انواع بایندرها :‌

رزین  ( Resin )  : به مادّه آلی جامد یا نیمه جامد یا شبه جامدی گفته می شود که اغلب دارای وزن مولکولی نامشخّص امّا بالایی بوده و وقتی در معرض تنش قرار می گیرد تمایل به جریان دارد .

اپوکسی : اپوکسی نوعی رزین است ، این نوع رزین دارای قطعاتی گرم و نرم است که با گرما آب می شوند .

رزین های اپوکسی : نوع مایع آن از چسبندگی خوبی به الیاف شیشه برخوردارند .

لاتکس : شیر آب محتوی مونومر که برای تولید پلی مر استفاده می شود .  ( SBR )

خواصّ رزین های اپوکسی :

1- مقاومت در برابر خوردگی (Corrosion ) بسیار زیاد .    2- زمان پخت کم .     3- زمان کم برای رسیدن به استحکام ساختمانی .        4 چسبندگی خیلی خوب به سطوح فلزّی .              5- مقاومت سایشی  ( Abrasion Resistance )   بالا.      6 استحکام مکانیکی بالا .                                                              7 مقاومت در برابر موادّ شیمیایی مخرّب .

 8 چروکیدگی ( Shrinkage )  کم در حین پخت .        9- عدم تولید محصولات فرّار جانبی در واکنش پخته شدن .

10 حفظ خواصّ و سازگاری حرارتی با فولاد در محدوده دمایی 30 تا 70 درجه سانتیگراد .

رزین اپوکسی مایعی است  بی رنگ ، ‌متمایل به زرد ، فرّار و سمّی که در دمای اتاق بخار می شود .

روشی برای تقویّت بتن های معمولی :‌

در بتن های پلیمری از تکنیک آغشته سازی بتن با پلیمر استفاده  می شود . در این روش ، یک سیستم مونومری به داخل بتن سخت شده نفوذ می کند و پس از پلیمریزاسیون موجب انسداد مجاری و حفره های درون بدنه و اتّصال بیشتر اجزاء متشکّله و ارتقای بسیاری از خواصّ بتن خواهد شد . در این روش از مونومر های متیل متا کریلات و استایرن استفاده می شود . روش کار بدین ترتیب است که نمونه های بتن را خشک و تمیز نموده و سپس خنک می کنیم . بعد بتن را با سیستم مونومری
آغشته می کنیم و پس از انجام پلیمریزاسیون کاتالیتی حرارتی ، بتن پلیمری آماده است . این بتن ، مقاومت فشاری و نفوذناپذیری اش افزایش پیدا کرده است .

مزایای بتن های پلیمری :

1 استحکام    2- کرنش های فشاری ، خمشی ، کششی (‌چندین برابر )    3 میرایی    4 عمر سرویس

5 مقاومت سایش و ضربه ای            6 مقاومت در برابر تغییرات جوّی    7- مقاومت در برابر عوامل شیمیایی

8 مقاومت در برابر عوامل مخرّب محیطی      9- مقاومت در برابر عوامل مخرّب صنعتی    10- جذب آب کمتر 

11 افت کمتر خواص    12 خواصّ فیزیکی و مکانیکی بهتر        13 -  دارای خواصّ تزئینی

 

خاصّیت بتن پلیمری با بایندر اپوکسی و پلی استر

افزایش یا کاهش خاصّیّت نسبت به بتن سیمانی

استحکام فشاری

پنج و سه دهم برابر افزایش می یابد

استحکام کششی

پنج و هشت دهم برابر افزایش می یابد

استحکام خمشی

چهار برابر افزایش می یابد

کرنش فشاری

پنج و دو دهم برابر افزایش می یابد

کرنش خمشی

ده ها برابر افزایش می یابد

جذب آب

10 تا 60 برابر کاهش می یابد

 

جدول بالا به خوبی می تواند مزایای بتن پلیمری با بایندر اپوکسی و پلیستر را نسبت به بتن سیمانی نشان دهد ، علاوه بر این بتن پلیمری پلی یورتان دارای ازدیاد طول منحصر بفردی است . بتن های پلیمری در برابر شستشوی دائم مقاومند و فراورش و اجرای آسانی دارند .

موارد مصرف بتن های پلیمری :‌

1 روکش پل ها و جادّه ها           2 تعمیرکاریها          3- سازه ساختمان  هایی که در معرض خوردگی هستند .

 4 پوشش دهی کف ساختمان های صنعتی ، ورزشی و (‌ مثلاً پلی یورتان با ازدیاد طول منحصر به فرد ، برای پوشش کف های مقاوم در برابر سر خوردن مناسب است . )‌         5- تولید پانل های مصنوعی و تزئینی در فضاهای مسکونی و اداری (‌ مثل سنگ مرمر مصنوعی ، انیکس پلیمری ، گرانیت مصنوعی )‌         6- درزگیر بتن ها   7- ساخت سازه های زیرزمینی مثل فاضلاب های صنعتی (‌ مقاوم در برابر خوردگی )        8 ساخت آبشخورهای مورد نیاز در دامداری ها (‌ در مقابل موادّ  آمونیاکی  مقاوم و نسبت به محصولات سرامیکی ارزان ترند .)      9 ساخت مجسّمه ها ، گلدان های تزئینی و سایر اشکال آرشیتکتی مشابه سنگ       10 ساخت مخازن نگهداری موادّ شیمیایی           11 سازه محیط های دریایی   

 12 ساخت سازه های زیر آب        13- ساخت سر ریز های سد       14 دیواره آب بند سدها       15 دیواره تونل ها        

16 بازسازی و سرعت در تعمیر (‌ برای سازه های بتنی و مخصوصاً سازه هایی که در شرایط خاص، مثلاً‌زیر آب قرار دارند . ) بتن معمولی همواره با مشکل خوردگی توسّط عوامل اکسیدکننده گازی و مایع روبرو است  و دلیل آن مقاومت کم در برابر عوامل خورنده شیمیایی است . با جایگزینی کامل حامل آبی در بتن توسّط حامل پلیمری ، ترکیبی به دست می آید که دارای مقاومتی بالا در برابر عوامل خورنده شیمیایی ، بدون نیاز به حفاظت های شیمیایی است .

بتن پلیمری زمان کمی برای پخت و جذب آب نیاز داشته و نفوذپذیری کمی دارد . نحوه اختلاط این نوع بتن و لوازم مورد نیاز آن مانند بتن معمولی است و به سهولت قالب ریزی می شود . مجموعه این مزایا و آنچه قبلاً گفته شد سبب کاربردهای گوناگون و روزافزون این بتن ، علیرغم قیمت بالای آن شده است . باید در اینجا به استفاده خاصّ و اجباری از  بتن پلیمری در شرایط غیر متعارف اشاره کنیم ، مثلاً در جاهایی که بتن در معرض موادً شیمیایی قرار دارد و ممکن است پدیده کاوتیاسون 
رخ دهد یا در مکان هایی که ممکن است بتن دائماً در معرض کلر باشد و
..

انواع پلیمرهایی که برای مصارف بالا استفاده می شوند عبارتند از :

1- اپوکتیک ها     2- فورانها  ( Furan )     3 اکرلیک ها      4 پلیسترهای غیر اشباع     5- وینیل استرها

انتخاب پلیمر مصرفی بر حسب مورد مصرف ( کارایی )‌ و قیمت آن انتخاب می شود.

 

استفاده از بتن های پلیمری در قطعات پیش ساخته و نماهای ساختمانی:‌

یکی از موارد استفاده  از بتن های پلیمری ، تولید قطعات پیش ساخته و نماهای ساختمانی است که البتّه این قطعات ، معایب سنگ های طبیعی را  ندارند ، سنگ های طبیعی که در صنعت ساختمان  مورد استفاده قرار می گیرند اغلب دارای معایبی هستند که بعضی از آنها این چنین اند :‌

1 سنگ های طبیعی چگالی بالایی دارند .        2-  در اثر عوامل جوّی و موادّ شیمیایی تخریب پذیرند .

3 نفوذ پذیری و جذب آب بالایی دارند .           4  –تهیّه آنها در ضخامت کم به دلیل شکنندگی بالایی که دارند
ممکن نیست   .          5
حمل و نقل آنها سخت است .        6 عایق صوت و حرارت نیستند .

بتن های پلیمری چگالی پایین ، خواصّ فیزیکی و مکانیکی سطح بالا را دارا هستند  و امکان اعمال طرح های تزئینی متنوّع در آنها وجود دارد و جایگزینی مناسب برای سنگ های تزئینی و نماهای خارجی رایج خواهند بود. (‌مرمر ، گرانیت انیکس و .. )

با انتخاب موادّ اوّلیّه خاصّ برای تولید این نوع بتن تزئینی و فراورش مناسب ، سنگ نمای مصنوعی سبکی تولید خواهد شد که معایب سنگ های تزئینی طبیعی را نداشته و دارای خواصّ و برتری های ذیل می باشد :

1 چگالی 3/1 گرم بر سانتی متر مکعّب .       2 درصد جذب آب 19% (‌یک شصتم بتن سبک و یک سی ام بتن معمولی )

3 قدرت چسبندگی بیشتر بر روی بتن سیمانی      4 مقاومت در برابر ضربه  .       5 سازگاری حرارتی بسیار خوب در محدوده دمایی  30 تا 70 درجه سانتیگراد     6 -  مقاومت بسیار عالی در برابر شرایط محیطی شیمیایی  7 استحکام فشاری ، خمشی و کششی بالاتر .   8 تنوّع رنگ بسیار زیاد .

نکته جالب این است که با وجود تمام محاسنی که ذکر شد  ، این نوع تولیدات ، قیمت کمتری نسبت به سنگ های طبیعی دارند .

کاربرد بتن های پلیمری به عنوان صفحات ضدّ گلوله :

برای تولید صفحات ضدّ گلوله در صورتی که وزن و حجم ، عوامل محدود کننده ای نباشند ، بتن سیمانی در تهیّه و ساخت موانع ضدّ‌گلوله به کار می رود . در صورتی که به جای سیمان از رزین پلیمری ، به عنوان حامل در ترکیب بتن استفاده شود ، مقاومت مکانیکی بتن افزایش چشمگیری می یابد و‌ سرعت گیرش و پخت سازه مورد نظر به صورت محسوسی بالا می رود .

در این ترکیب پلیمری که شامل 12 درصد رزین است ، 3 درصد تقویت کننده شامل پودر و لاستیک الیاف کوتاه شیشه ،
ایجاد خواهد شد ، این صفحه ضدّ گلوله ،‌ برای ساخت هدفی با حدّ اقل ضخامت 5 تا 6 سانتی متر به کار می رود  و می تواند گلوله ای با انرژی معادل 2400 ژول را مهار کند و کمترین خسارات را متحمّل شود .

کاربرد بتن های پلیمری سبک در ساخت تابلوهای ایمنی راه  :

با توجّه به گسترش جادّه ها و ازدیاد مسافرت ها ، نیاز به علایم رانندگی هر روز بیش از پیش احساس می شود . این علایم عمودی و افقی هستند و نوع قائم آن از پایه و سر تابلو تشکیل شده است و عموماً از جنس فلز ساخته می شود ؛
 با توجّه به اینکه مصرف این تابلوها در کشور بسیار زیاد است و فلزّ به کار رفته در آن ورقی و وارداتی و ارزبر است و از طرف دیگر منابع فراوان تولید بتن و سیمان در کشور وجود دارد ، مسئولین بر آن شدند تا از بتن سبک در تولید علائم ایمنی شهری بهره برداری کنند . این تابلو ها باید به گونه ای باشند که اوّلاً در برابر عوامل جوّی و یخبندان مقاوم باشند ، ثانیاً‌ از
نظر اقتصادی ، مقرون به صرفه باشند و ثالثاً دارای سطحی صاف و بدون خلل و فرج باشند تا بتوان شبرنگ ها را بر روی آنها چسباند . از این رو در حال حاضر به دستور سازمان مدیریّت و برنامه ریزی ، محقّقین در حال تحقیق در زمینه استفاده از
بتن های پلیمری برای تولید پایه و سر تابلوهایی هستند که خاصیّت های مذکور را دارا باشند ، چنانچه بتوان به این مهم
دست یافت ، حدود 30 الی 50 درصد کاهش هزینه نسبت به علایم فلزی خواهیم داشت و به عبارتی سالیانه حدود چندصد میلیون تومان کاهش هزینه خواهیم داشت .

نتیجه گیری :

با توجّه به آشنایی مختصری که در این مقاله نسبت به بتن پلیمری به دست آمد ، می توان پیش بینی کرد که در آینده از بتن پلیمری به صورت عمده ، هم در داخل ساختمان به عنوان تحمّل کننده بار و هم در خارج از ساختمان به عنوان نما استفاده خواهد شد ، بدون شک آنچه که باعث افزایش استفاده از بتن پلیمری شده است ، قابلیّت تغییر در خواصّ آن با تغییر دادن نوع و درصد پرکننده ها و بایندر های پلیمری است .