OK
گروه بین المللی کارخانجات آجر نسوز نما آذرخش
مقالات معماری و عمران - بخش سی و دوم

 انواع بتن های پلیمری ( حالت غیر جامد ) :

 

پیش از بیان انواع بتن های پلیمری لازم می باشد با فرآیند پلیمریزاسیون بیشتر آشنا شویم : 

 

پلیمریزه شدن : از اتّصال  واحد های مونومر به یکدیگر ، رشته یا شبکه های مولکولی سطحی یا فضایی

 تشکیل می شود که دارای وزن مولکولی بالایی هستند و به آنها پلی مر می گویند ، این فرآیند را پلیمریزه شدن می گویند .

 

انواع بتن های پلیمری بدین قرارند :

 

1-  بتن های باردار شده توسّط پلیمر ( PIC ) : شامل بتن پورتلند قبل ریخته شده می باشد که توسّط یک سیستم مونومری باردار گردیده می باشد (‌ آماده واکنش می باشد )‌ و متعاقباً در محلّ ،  پلیمریزه می شود .

 

2-    بتن های پلیمر – سیمان (PCC)  : شامل یک مونومر می باشد که به مخلوط آبی بتن تازه افزوده می شود و متعاقباً در محلّ، پلیمریزه می شود .

 

3-  بتن های پلیمری (PC) : شامل یک سیستم مخلوط از سنگریزه  ( Aggregate ) و پرکننده  ( Filler )   در مونومر می باشد که متعاقباً در محلّ ، پلیمریزه می شود .

 

4-    بتن های پلیمر – گوگرد  (PSC ) : شامل یک سیستم مخلوط از بتن های گوگردی می باشد  که توسّط پلیمر ها اصلاح خواصّ پیدا کرده باشد .

 

نحوه تولید بتن پلیمری (‌حالت غیر جامد ) :

 

بتن های پلیمری از 80 تا 95 درصد پرکننده های معدنی و گاهی آلی تشکیل شده اند و حدود 5 تا 20 درصد بایندر پلیمری نیز

 

بتن را نگاه می دارد ( بایندر  ( Binder )  به معنای پیوند دهنده یا متّصل کننده می باشد و منظور همان محلول مونومر می باشد که پس از فرآیند پلیمریزاسیون بتن را نگاه می دارد ) ، خواصّ بتن های پلیمری برتر از بتن های سیمانی می باشد .

 

با انتخاب : الف ) بایندر مناسب    ب) نوع و میزان مناسب پرکننده   ج ) به کار بردن افزودنی های مناسب

 

می توان طیف وسیعی از بتن های پلیمری را با خواصّ فیزیکی ، مکانیکی ، دینامیکی ، الکتریکی ، حرارتی ، شیمیایی ، تزئینی و … تهیّه کرد . در صورتیکه این طیف وسیع برای بتن های سیمانی وجود ندارد . از مجموعه موادّ رایج به عنوان بایندر پلیمری سه نوع رایج ترند که عبارتند از : 1 – اپوکسی ( Epoxy )    2- پلی استر    3 – پلی یورتان

 

از پرکننده های رایج نیز دو نوع رایج ترند که عبارتند از : 1 – سیلیس (Silica)    2- کربنات کلسیم

 

بر اساس آزمایش هایی از نوع برزیلی ، نتایج زیر حاصل شد :

 

1 – نمونه های بتن پلیمری با بایندر اپوکسی و پلی استر ، استحکاک بالاتری دارند .

 

2- نمونه های  بتن پلیمری با بایندر پلی یورتان ، ازدیاد طول بسیار زیادی دارند . (  تعریف اپوکسی و …. در همین مقاله گفته خواهد شد . )

 

بایندر های پلیمری 90% کلّ قیمت بتن را شامل می شوند . با وجود این ، قیمت بتن های پلیمری ، بسیار کمتر از

پلاستیک هاست . انتخاب مناسب بایندر و پر کننده مناسب ، می تواند سبب هر یک از حالات زیر شود :

 

1 – بتن هایی با دی الکتریک بالا   2 – برعکس بتن هایی با هدایت الکتریکی بالا   3 – قطعاتی مناسب برای ایجاد خلاء و ..

 

 تغییر خواصّ بتن پلیمری بر حسب تغییر پرکننده ها :

 

پرکننده ها از دو دسته تشکیل می شوند : 1- جزء زبر ( دانه بندی درشت )   2- جزء نرم ( دانه بندی ریز )

 

پرکننده های سبک وزن شامل  سه دسته سنگ های رسی سبک ، پرلیت و سنگ پا  ( Pumice )  می شوند و پر کننده های سنگین شامل 4 دسته قطیر ، هماتیت ، ایلمنیت ، باریت می شوند .

 

از این موادّ برای تولید بتن های پلیمری با وزن مخصوص بین 640 تا 5200 کیلوگرم بر متر مکعّب می توان استفاده کرد . پرکننده های بسیار نرم برای کاهش حجم خالی بتن به کار برده می شود . مثل پودر سیلیس ، کربنات کلسیم ، خاکستر ، کائولین . میکا تالک ،‌تری هیدرات آلومینا ‌، سولفات کلسیم و سیمان پورتلند . پر کننده ها می توانند سبک باشند مانند

دانه های شیشه ای سوراخ دار ، سرامیک یا گلوله های پلاستیک .

 

با استفاده از پرکننده های هادی مثل کربن یا پودرهای فلزّی ، می توان بتن را از نظر الکتریکی رساناتر کرد ، افزودنی هایی مثل فیبرهای شیشه ای ،‌آلی و فلزّی برای اصلاح استحکام ضربه ای ، خمشی و همچنین برای کاهش پدیده انقباض ناشی از پخت به کار می رود . عوامل تر کننده باعث کاهش سطحی زیرین مایع و سهولت ترشدگی سطوح پرکننده می شود . جهت تأمین رنگ و همچنین گاهی اوقات به منظور پایداری در مقابل نور از رنگدانه ها استفاده می شود .

 

با افزودن لاتکس های  SBR  و اپوکسی به بتن معمولی به عنوان بتن سیمان پرتلند ، پلی مری استفاده شده می باشد که باعث بهبود خواصّ‌مهندسی و پایایی بتن می شود و همچنین با افزودن رزین های پلی اسراسیترن و اپکسی به مصالح سنگی

به عنوان بتن پلیمری که در مورد رزین پلی اسراسیترن، خواصّ‌ مهندسی و پایایی بتن به طور چشمگیری بهبود می یابد .

 

 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 می باشد ، این نوع رزین دارای قطعاتی گرم و نرم می باشد 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 می باشد  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 می باشد 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 می باشد . این بتن ، مقاومت فشاری و نفوذناپذیری اش افزایش پیدا کرده می باشد .

 

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 می باشد . 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 می باشد . )‌

 

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 می باشد  و دلیل آن مقاومت کم در برابر عوامل خورنده شیمیایی می باشد . 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 می باشد .

 

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 مثل بتن معمولی می باشد 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 می باشد . 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 می باشد پدیده کاوتیاسون

رخ دهد یا در مکان هایی که ممکن می باشد 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 قبل ساخته و نماهای ساختمانی:‌

 

یکی از موارد استفاده  از بتن های پلیمری ، تولید قطعات قبل ساخته و نماهای ساختمانی می باشد 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 .. )

 


1397/05/30
Bookmark and Share شماره مقاله :2380 تعداد بازديد :217
مقالات معماری و عمران - بخش سی و دوم

درج نظرات مقاله

نويسنده
نظر