نوشته های مشابه
بتن پلیمری :
بتن پلیمری متشکل از دو واژه «بتن+پلیمر» می‌باشد، که هر یک تعاریف جداگانه‌ای برای خود دارند و پلیمر به (معنای به هم پیوستن و ترکیب شدن چند مولکول کوچک و یکسان و تشکیل مولکول بزرگ به نام پلیمر که این فرایند فرایند بسپار نام دارد.)
بتن پلیمری یا بتن رزینی شامل یک چسباننده ی پلیمری که ممکن است ترمو – پلاستیکها باشند اما غالبا بیشتر یک پلیمر ترموست می باشد و یک پرکننده ی معدنی مانند شن وماسه ، شن ، و یا سنگ گسسته است. بتن های پلمیری دارای مقاومت بالاتر ، مقاومت بیشتر در برابر مواد شیمیایی و خورنده ها ، جذب آب کمتر و پایداری بالاتر در مقابل پدیده یخ زدگی – ذوب نسبت به بتن سیمان پرتلند رایج می باشند
حال به سراغ معرفی بتن های پلیمری می‌رویم :
از دیر باز با واژه بتن آشنا هستیم، امروزه برای اینکه استحکام و مقاومت بتن را در برابر تحمل فشارها و تنش‌ها را بالا ببرند از ترکیب بتن با مواد شیمیایی متفاوتی بهره می‌برند؛ یکی از این مواد و کارها استفاده از پلیمرها و به نوعی پلیمر کردن بتن می‌باشد. این نوع ماده (پلیمر) ضمن دارا بودن استحکام بالا، دارای وزن پایین و مقاوم در برابر شرایط آب و هوایی و در برابر فشار و بارهای مختلف مقاومت خوبی را از خود نشان می‌دهد.
در کل میتوان بتنهای پلیمری را ترکیبی از الیاف‌های طبیعی پلیمری در اندازه دانه‌های ریز و درشت دانه‌ها دانست.
در فرایند مخلوط کردن بتنهای پلیمری از آب، که یک پای همیشگی مصالح بتنی است استفاده نمی‌کنیم و به جای آب از رزین مایع (مونومر) استفاده می‌کنیم.
در واقع مولکول‌های رزین مایع به عنوان مونومر فرایند ما عمل می‌کنند و باعث سفت و سخت شدن و مقاومت بالا و مهمتر از همه باعث چسبانندگی می‌شوند و مولکول‌های بزرگتر را تشکیل می‌دهند. (فرایند پلیمری شدن) نحوه تشکیل بتنهای پلیمری (روش ساخت) طی پلیمر شدن و فرایند مخلوط بتن و پلیمر، مولکول‌های رزین مایع به عنوان مونومر به صورت پیوند شیمیایی به همدیگر وصل می‌گردند تا گونه‌ای (نوعی) پلاستیک سفت و مقاوم به نام پلیمر را به وجود آورند
دلایل مهم استفاده از پلیمر در بتن:
همان‌طور که گفتیم برای افزایش بهره‌وری و طول عمر بتن و مقاومت آن در برابر انواع تنش‌ها و فشار و شرایط محیطی از پلیمرها و فرایند پلیمری شدن بهره گرفتیم. به این علت که پلیمرها دارای خواص ضد سایش و ضد خوردگی را در برابر عوامل سایش دارند – دارای سبکی و وزن کم نسبت به سایر مواد افزودنی- امکان ترمیم و تعمیر تخریب های موجود در پل‌ها، بزرگراه‌ها و سازه‌های آسیب دیده – برای زیباسازی فضای شهر و معماری- مقاومت بالا نسبت به سایر افزودنی‌ها در برابر شرایط محیطی
عمل آوری بتن پلیمری:
بتنهای پلیمری علی‌رغم سایر ترکیبات بتنی به سرعت با شرایط محیطی مطابقت می یابند و سریع سفت و سخت می‌شوند. به طوری که طی همان ساعات اولیه (حدود یک ساعت) کاملاً مستحکم و سفت می‌شوند؛ لذا در این مدت باید از نفوذ آب جلوگیری کرد تا آب به آن نفوذ نکند. باید توجه داشت که اگر دمای محیط کمتر از ۱۲ درجه سانتیگراد باشد سرعت واکنش بسپار (پلیمر) پایین آمده و کاهش خواهد یافت و برای اینکه این اتفاق نیوفتد دو راه حل پیشنهاد می‌شود؛ یا باید واکنش دهنده‌های فرایند غلیظ باشند یا باید در شروع واکنش دما بین ۷ تا ۲۰ درجه فارنهایت باشد
. انواع پلیمرهای مصرفی در بتن:
- پلی استر
- پلی پلیمر-استیرن
- متیل متاکلریت
- بتن پلیمری
انواع بتنهای پلیمری :
در بتن پلیمری از یک پلیمر به عنوان ماده چسبنده به جای سیمان استفاده می شود بتنهای پلیمری را میتوان به چند دسته تقسیم کرد که مهم‌ترین آنها عبارتند از:
- بتن‌هایی که توسط پلیمرها باردار می‌شوند و به اصطلاح PLC گفته می‌شود. این نوع بتن‌ها توسط یک سیستم مونومری باردار می‌شوند و سپس فرایند پلیمری شدن شروع می‌شود.
- بتنهای سیمان-پلیمر و به اصطلاح PCC که شامل نوعی مونومر که به مخلوط آب و بتن می‌افزایند و سپس فرایند پلیمری شدن را شروع می‌کنند.
- بتنهای پلیمری یا همان PC که شامل یک نوع سیستم مرکب تشکیل یافته از سنگریزه‌ها و پراکندگی در مونومر هایشان هستند که بعد از این پراکندگی فعالیت پلیمر شدن آغاز می‌گردد. و در آن هیچ نوع دیگری از مصالح چسبنده وجود ندارد
- بتنهای گوگرد پلیمر (PSC) که شامل ترکیبی از بتن و گوگرد که به وسیله پلیمرها خاصیت آنها را تصحیح می‌کند.
طریقه ساخت و تولید بتنهای پلیمری در حالت غیر جامد :
بتنهای پلیمری را از پرکننده‌های‌های معدنی و در بعضی مواد آلی می‌سازند و این پرکننده‌ها باعث می‌شوند که خواص بتنهای پلیمری به مراتب بهتر از بتنهای سیمانی شوند. به عبارت دیگر میتوان گفت به کمک تغییر این پرکننده‌ها میتوان خاصیت بتنهای پلیمری را تغییر داد .
پرکننده‌های پلیمری از دو بخش تشکیل یافته‌اند: ۱- جز سفت ۲- جز نرم
جز زبر (سفت) که معمولاً دانه بندی‌های درشت در آن دیده می‌شود و جز نرم که برعکس شامل دانه بندی‌های ریز است.
از پرکننده‌های نرم میتوان به سنگ‌های پرلیت، رسی و حتی سنگ پا اشاره کرد؛ و از پرکننده‌های سفت میتوان از ریت؛ هماتیت و قطیر نام برد
مزایای پرکننده‌های نرم و سفت : میتوان از پر کننده‌های نرم برای جلوگیری از حجم اضافه ی بتن و به اصطلاح کاهش حجم‌های خالی بتن استفاده کرد. مانند پودر سیلیس، خاکستر، کربنات کلیسم، میکلا و … با استفاده از این پرکننده‌های معدنی و آلی میتوان در بتن خاصیت رسانایی و الکتریکی ایجاد کرد و حتی باعث استحکام و مقاومت در برابر ضربه و تنش شد.
خواص بتنهای پلیمری :
از خواص این بتن‌ها میتوان به – خاصیت جذب و نگهداری آب پایین آن اشاره کرد. – استحکام و مقاومت زیاد در برابر عوامل فیزیکی و اصطحکاکی چون سایش و خوردگی. – پایداری در برابر واکنش‌های شیمیایی – مقاومت زیاد در برابر ترک خوردگی در فصل زمستان به دلیل پایداری آن در برابر یخ زدگی و ذوب
بتن پلیمری (PC) مخلوطی متشکل از الیاف ، رزین های پلیمری و سنگ دانه های ریز دانه و درشت دانه می باشد.
در اختلاط بتن های پلیمری از آب استفاده نمی شود. در عوض ، رزین مایع معروف به مونومر ، به وسیله ی واکنش های شیمیایی که با عنوان پلیمری شدن شناخته می شوند ، باعث چسبندگی ، سفت شدن و کسب مقاومت می شود.
در فرآیند پلیمری شدن ، مولکول های مونومر به طور شیمیایی به هم متصل می شوند تا پلاستیکی سخت و شیشه ای مانند به نام پلیمر را ایجاد نمایند.
پلیمرهای استفاده شده در بتن پلیمری برای ایجاد خواص مورد نیاز تعمیراتی فرموله شده اند . این سیستم تعمیراتی به علت کسب مقاومت و عمل آوری سریع، برای تعمیرات سازه هایی که نیازمند بازگشت سریع به مدار بهره برداری می باشد، مناسب است.
به عنوان مثال از بتن های پلیمری برای ترمیم و پر نمودن حفرات و تخریب های موجود در عرشه پل های بزرگراه ها استفاده می شود تا دیگر نیازی به بسته شدن بلند مدت و پر هزینه بزرگراه و یا ایجاد راه های انحرافی، نباشد. همچنین استفاده از بتن های پلیمری برای تعمیر سازه هایی مانند درزهای تونلها که امکان خشک نمودن آنها فقط برای زمان کوتاهی وجود داشته و یا می بایست در آب و هوای سرد با دمای های پایینتر از ۱۵ درجه فارینهایت به این کار اقدام نمود ، مناسب است. اگر تمهیدات مناسب صورت گیرد از بتنهای پلیمری می توان برای ترمیم با ضخامت های مختلف از ۰٫۵ اینچ تا چند فوت استفاده کرد.
با توجه به اینکه مقاومت و دوام بتن های پلیمری به علت ویژگیهای فرآیند پلیمریزاسیون به سرعت توسعه و افزایش می یابد استفاده از آن برای سازه های بتنی نیازمند تعمیرات سریع، مفید است
بتن های پلیمری تنها پس از چند ساعت از اختلاط و جا گیری می تواند مورد بهره برداری قرار گیرد. همچنین خواص دوامی بتن های پلیمری نیز افزایش می یابد. این ویژگی ها باعث می شود تا بتن های پلیمری برای ایجاد پوشش محافظتی روی بتن های معمولی در معرض محیط های به شدت خورنده، مفید باشند . از آن جایی که در اختلاط بتن های پلیمری از آب استفاده نمی شود لذا می توان از آن در دماهای پایین تری نسبت به بتن های با سیمان پرتلند (کمتر از ۱۵ درجه فارنهایت ) استفاده کرد.
بتن های پلیمری اغلب در زمان پلیمری شدن دچار انقباض حجمی شده و همچنین مشکلاتی مرتبط با ضریب انبساط حرارتی مانند ملات های اپوکسی خواهند داشت . اگر چه این مشکلات در بتن های پلیمری کمتر از ملات اپوکسی می باشد ولی می تواند در محیط های با تغییرات دمایی شدید محدود کننده باشد.
کاربردهای بتن پلیمری
این نوع از بتن ها دارای کاربردهای فراوانی در سطح صنعت هستند که در این جا به برخی از آن ها اشاره می نماییم:
– قابل استفاده در انواع ریل ها و کابل هایی که قابلیت اتصال دارند.
– پر کردن انواع سوراخ ها و گودال ها
– یکی دیگر از کاربردهای این بتن این است که برای ثابت کردن ماشین آلات دینامیکی بر روی فونداسیون ها مورد استفاده قرار می گیرند.
– استفاده از بتن های پلیمری در تجهیزاتی که دارای ریزش اسیدی و یا محلول های شیمیایی هستند.
– استفاده از بتن های پلیمری، در نصب تجهیزاتی که تحت فشارهای زیاد فعال و ثابت هستند.
ترمیم کنندگان با بتن های پلیمری باید از این مشکلات آگاه باشند.
الف- آماده سازی :
آماده سازی بتن برای ترمیم با بتن های پلیمری مطابق با مندرجات بخش ۸ می باشد. اگر چه برخی از تولید کنندگان ابراز می کنند که از بتن پلیمری می توان برای ترمیم لبه ها نیز استفاده کرد.اگر ترمیمی با کیفیت مورد نظر باشد برش محیطی منطقه ترمیم ضروری است. مراقبت لازم برای اطمینان از خشک بودن بتن پایه ، قبل از جایدهی بتن پلیمری ضروری می باشد. پس از قرارگیری بتن پلیمری ، نیاز به اعمال این مراقبت کمتر می باشد، لذا به هر حال ، جاری شدن آب بر روی بتن قبل از توسعه ی اولیه ی مجموعه، ممکن است باعث از بین رفتن بتن پلیمری تازه گردد.
ب- مواد :
برخی از تولیدکنندگان سیستم هایی از بتن پلیمری آماده ی بسته بندی شده ارائه می کنند. بسیاری از سیستم های ارائه شده شامل مونومرهای اکریلیک یا وینیل استر ، آغازگرهای پلیمریزاسیون مناسب و کاتالیز ها، و سنگ دانه و فیلرها می باشند. استفاده از سنگدانه های درشت در ترکیب بتن پلیمری توسط مصرف کنندگان ، به خصوص در هنگام ترمیم و پر کردن چاله های عمیق تر از ۱ اینچ ، متداول و معمول است. بتن های پلیمری آمادهِ بسته بندی، شامل سیستم های پوشش اتصالی مونومری می باشند که باید قبل از به کار بردن بتن پلیمری ، مخلوط و بر روی بتن پایه اعمال شوند.
ج – روش اجرا :
هر تولیدکننده بتن پلیمری بسته بندی شده، دستورالعمل و اطلاعاتی دقیق مبنی بر نسبت اجزا ، اختلاط، و روش اجرا محصول ارائه می نماید. برای رضایت بخش بودن عملیات ترمیم این دستوالعمل های باید به دقت اجرا و لحاظ گردد.
بخش چسب اتصال دهنده مونومری می بایست قبل از اجرای بتن پلیمری ، مخلوط شده و بر روی سطح اعمال گردد. باید دقت نمود تا نسبتها به درستی رعایت و اختلاط به خوبی انجام شود. برخی تولید کنندگان زمان قبل از اجرای بتن پلیمری را برای اعمال لایه چسب پیونده دهنده تعیین می کنند. بتن پلیمری باید زمانی که چسب اتصال دهنده هنوز مایع است اعمال و اجرا شود. مهم این است که از دستورالعمل کارخانه تولید کننده برای مصرف پیروی گردد.
برای اختلاط بتن پلیمری می توان از همزن دستی ، انواع میکسر دوار و یا سایر تجهیزات با قدرت و توان مناسب که برای مخلوط کردن بتن معولی به کار گرفته می شود ، استفاده نمود. حتی مقادیر کم بتن پلیمری نیز می تواند به وسیله تراک میکسر اختلاط شود. اختلاط سه دقیقه ای برای همه ی سیستم های بسته بندی شده مناسب است. متداول است که ابتدا پودر خشک و سنگ دانه ها را به میکسر اضافه و سپس رزین مایع را به آن بیافزاییم. در بعضی از سیستم ها ، اجزای بخش مایع ممکن است نیازمند مرحله ای جدا برای مخلوط کردن باشد تا مونومر با کاتالیست و یا آغازکننده ها ترکیب گردد. سایر کارخانه ها آغاز کننده ها را به شکل پودر به سنگ دانه ها افزوده تا مرحله جداگانه ای برای اختلاط بخش مایع مورد نیاز نباشد.
بتن پلیمری اختلاط شده با استفاده از ابزار و روش های مشابه بتن معمولی اجرا می گردد اغلب مخلوط های بتن های پلیمری خود تراز بوده و نیازمند حداقل عملیات پایانی می باشند. لرزش مکانیکی سبک صرفا برای ضخامت های بیش از ۲ تا ۳ اینچ لازم می باشد پس از اینکه بتن پلیمری جای دهی و سفت گردید، باید به سرعت با ماله چوبی و یا فلزی پرداخت و هموار شود. سطح روییِ ترمیم بلافاصله بعد از قرار دهی، پوسته ای را تشکیل می دهد. اگر ماله کشیدن زیاد تکرار شود ، این پوسته پاره شده و شکل نامناسبی را در سطح به وجود می آورد.
بتن پلیمری چسبندگی بسیار محکمی به اغلب مواد خواهد داشت . اگر برای اجرای آن از قالب استفاده می شود ، قالب ها باید تراوش ناپذیر و دارای پوششی برای عدم چسبندگی به هم باشند. پوشاندن قالب ها با ورق پلی اتیلنی روشی اثبات شده و موثر برای جلوگیری از اتصال بین قالب و بتن پلیمری می باشد.
د – عمل آوری :
بتن های پلیمری خیلی سریع تحت شرایط محیطی سفت و پلیمری می شوند و تقریبا پس از یک تا دو ساعت کاملا مستحکم می شوند. در طول این مدت ، بتن تازه باید در برابر آب محافظت شده و آسیب نبیند اگر دما کمتر از ۴۰ درجه فارنهایت باشد ، سرعت واکنش پلیمری شدن کاهش می یابد ، مگر اینکه غلظت آغاز کننده ها یا دمای هنگام اجرا عملیات را تا بالای ۷۰ تا ۸۰ فارنهایت افزایش دهیم. متقابلا ، پلیمری شدن در دمای بیش از ۹۰ تا ۱۰۰ درجه فارنهایت می تواند خیلی سریعتر انجام گیرد. کاهش غلظت آغاز کننده ها یا انجام عملیات در خنک ترین ساعات شبانه روز می تواند این مشکل را حل کند.
ی- ایمنی :
تمامی کارگران ، سرپرستان و ناظران حاضر در پروژه باید از روشهای ایمن استفاده و از بتن پلیمری آگاه باشند. کارخانه های تولیدی بتن پلیمری توصیه هایی برای ذخیره سازی ، حمل و استفاده ی ایمن را ارائه می نمایند.
مصرف کنندگان باید از این نکات به طور کامل آگاه و در پروژه های تعمیراتی حداقل نکات مورد نیاز را رعایت نمایند :
انبارداری : مونومرِ بتن پلیمری و آغازکننده ها در برابر گرما و شعله ی آتش حساس می باشند. این مواد باید در مکان هایی به دور از اشعه ی خورشید ، دارای تهویه مناسب و به دور از امکانات آتش زا و در بسته بندی اصلی نگهداری شوند. دمای محل نگهداری نباید بیش از ۸۰ درجه فارنهایت و دوره ی ذخیره سازی نباید از حد مجاز تعیین شده توسط کارخانه بیشتر شود.
اختلاط و حمل کردن : سیگار کشیدن و استفاده از شعله یا سایر تجهیزات آتش زا در هنگام کار با بتن پلیمری مجاز نمی باشد. تجهیزات الکتریکی مورد استفاده در بتن پلیمری باید دارای سیم ارت متصل به زمین باشند. همواره باید خاموش کننده های آتش نوع B و یا ABC در محل انبار ، اختلاط و مصرف بتن های پلیمری وجود داشته باشند.
تجهیزات محافظت اشخاص : کارگرانی که از بتن پلیمری استفاده می کنند ، باید چکمه های لاستیکی پوشیده و از لباس های محافظِ یک بار مصرف استفاده کنند. همچنین همه کارگران در تماس با بتن پلیمری ملزم به استفاده از دستکش های غیر قابل نفوذ و عینک های ایمن مخصوص با کنارهای پوشیده می باشند. در جاهایی که سیستم تهویه ضعیف یا وجود ندارد ، کارگران باید از ماسکهای تنفسی مخصوص بخارات استفاده کنند. در مکان های اختلاط و اجرا باید تجهیزات شست و شوی چشم ِ سیار موجود باشد.
