بتن پلیمری یا بتن اصلاح شده با پلیمر بتنی جالب و پرکاربرد است که در ساختارش از مونومرها استفاده شده است. در این مقاله موارد مختلفی همانند انواع بتن های پلیمری ، ترکیبات بتن پلیمری ، معایب و مزایای این بتن‌ها را توضیح خواهیم داد. پس برای آگاهی از تمامی نکات بتنهای پلیمری این مقاله کامل و جامع را از دست ندهید!
آنچه در این مقاله می آموزید:
فیلم بررسی بتن پلیمری
بتن پلیمری چیست ؟
انواع بتن پلیمری
بتن پلیمری حالت جامد
بتن پلیمری حالت غیر جامد
نکات مهم مصالح یا ترکیبات بتن پلیمری
طرح اختلاط بتن اصلاح شده با پلیمر
اجرای بتن پلمیری
محدودیت‌ها
مزایای بتن پلیمری
معایب بتن پلیمری
ویژگی های بتن پلیمری
کاربرد بتن پلیمری
فیلم بررسی بتن پلیمری
برای دید بهتر نسبت به این مخلوط بتنی فیلم زیر را مشاهده کنید تا این مقاله را به راحتی تا انتها بخوانید.
بتن پلیمری چیست ؟
بتن پلیمری، بتنی متخلخل است و این تخلخل در اثر حفرههای هوا، حفرههای آب یا خاصیت ذاتی ساختار ژل مانند آن پدید میآید.
تخلخل قدرت مخلوط بتنی را کاهش داده و در نتیجه با کاهش تخلخل، مقاومت آن بیشتر میشود.
اشباع مونومر و پلیمریزاسیون بعدی جزء آخرین روش‌ها جهت کاهش تخلخل، افزایش مقاومت مخلوط بتنی و سایر ویژگی‌ها است.
به عبارتی می‌توان گفت که در بتنهای پلیمری برای بهبود برخی از خواص از ترکیبات پلیمری استفاده میشود.
به هنگام مخلوط کردن اجزای آن، پلیمرهای آلی به مخلوط افزوده می‌شوند.
پلمیرهای آلی از مولکول‌هایی تشکیل شده‌اند که مونومر نامیده می‌شوند و واکنشی که مونومرها را ترکیب میکند به پلیمریراسیون معروف است.
به طور معمول پلیمرها به حالت محلول در آب تولید می‌شوند که به آن‌ها لاتکس گویند.
هرچند تنوع لاتکس‌ها زیاد است، اما فقط آن موادی که به صورت خاص برای سیمان پرتلند فرموله شده‌اند، جهت تهیه ملات مناسب هستند.
هر کدام از انواع لاتکس‌ها می‌تواند خواص مشخصی را تغییر دهد. با استفاده از مونومرهای گوناگون مانند استایران، بوتادین و اکریلیک می‌توان لاتکس از یک نوع، اما با خواص متفاوت تولید کرد.
پس می‌توان گفت که هر نوع لاتکس دارای کوپلیمرهای گوناگون است. لاتکس‌ها می‌توانند برخی از خواص ملات را بهتر کنند.
برای آشنایی با خواص بتن تازه و سخت به مقاله ” بتن چیست ؟ کاربرد، ترکیبات و انواع آن در یک مقاله “، مراجعه کنید.
ولیکن تغییر در خواص به نوع لاتکس مصرفی وابسته است. به طور کلی لاتکس‌ها، سبب افزایش موارد زیر می‌شوند:
مقاومت در برابر سایش
مقاومت کششی
مقاومت خمشی
مقاومت در برابر یخ‌زدگی و آب شدن
همچنین سبب کاهش موارد زیر می‌شوند:
نفوذپذیری
مدول الاستیسیته
جمع شدگی مخلوط بتنی
کاهش مدول الاستیسیته در اثر مصرف لاتکس‌ها در ملات سبب کاهش تنش‌ها به خاطر اختلاف کرنش‌های حرارتی و جمع شدگی میشود. همچنین تمایل بتن‌ها به ترک خوردگی کاهش می‌یابد.
انواع بتن پلیمری
انواع بتنهای پلیمری که دارای کاربرد گسترده‌ای در صنعت عمران هستند، از لحاظ حالت مواد سازنده بر دو نوع هستند:
بتن پلیمری حالت جامد
اکثر مواد و مصالح طبیعی به دلیل ناپیوستگی‌های سطحی و ترکیباتی که در خود دارند، مقاومت لازم جهت تحمل تنش‌ها را ندارند و به همین دلیل باید با استفاده از مواد دیگری مسلح شوند.
هدف از مسلح کردن بتن‌ها:
ساخت بتنی با مقاومت بالا
وزن پایین
رفتار بهتر در بارگذاری‌های متناوب
حفظ مقاومت در دمای بالا
یکی از مصالحی که برای این کار استفاده میشود، پلیمر است.
اولین باری که از کامپوزیت‌های پلیمری استفاده شد، جنگ جهانی دوم بود.
موارد مصرف
ساختمان‌های مسکونی
ساخت پانل
نصب رادارها
ساخت آنتن و غیره
مشخصات بتن پلیمری حالت جامد (کامپوزیت)
سبک بودن
معماری زیبا
مقاومت در برابر شرایط جوی گوناگون
مقاومت در برابر مواد خورنده
قابل استفاده در سازه‌هایی که امکان مصرف فلز و بتن‌آرمه وجود ندارد.
برای آشنایی با بتن‌آرمه به مقاله ” هر آنچه که باید درباره بتنمسلح یا بتن‌آرمه بدانید! “ مراجعه کنید.
بتن پلیمری حالت غیر جامد
این نوع از بتن اصلاح شده با پلیمر در اثر پلیمریزاسیون ساخته میشود که دارای انواع گوناگونی است:
۱) بتن پلیمری تزریقی (PIC)
بتن با پلیمر تزریقی از بتنهای معمولی پیش ساخته تهیه میشود که در کوره یا وسایل گرمایشی الکترونیکی عمل آوری و خشک میشود.
نحوه ساخت این مخلوط بتنی به شرح زیر است:
۱) حذف هوا در سلول‌های باز توسط وکیوم
۲) پخش شدن یک مونومر با ویسکوزینه پایین در این سلول‌ها
۳) پلیمریزه شدن با استفاده از تابش اشعه، گرما یا عمل شیمیایی
مونومرهای مورد استفاده در این روش عبارتند از:
متیل متاکریلات
اکریلونیتریل
تی–بوتیل استایرن
سایر مونومرهای ترموپلاستیک
مقدار مونومری که می‌تواند در یک نمونه مخلوط بتنی بارگذاری شود، توسط مقدار آب و هوایی که فضای خالی را اشغال کرده‌اند، محدود میشود.
۲) بتن سیمانی پلیمری
این بتن‌ها حاصل مخلوط سیمان، سنگدانه، آب و مونومر هستند.
این ترکیب در قالب ریخته، خشک و پلیمریزه میشود. برخی از مونومرهای مورد استفاده عبارتند از:
پلاست–استایرن
اپوکسی استایرن
فوران
کلرید وینیل دنت
بتنی که به این حالت ساخته میشود، در بسیاری از موارد ضعیف‌تر از بتنهای معمولی است.
چرا که مواد طبیعی با سیستم‌های آب رسانی سازگار نبوده و برخی اوقات در زمان هیدراته شدن سیمان قلیایی تداخل ایجاد میشود.
روسی‌ها پلیمری را با استفاده از اختلاط الکل فورفوریل و آنیلین هیدرور کلراید در مخلوطی مرطوب ساخته‌اند که این ماده غلیظ و متراکم ویژگی‌های زیر را دارد:
مقاومت بالا در برابر خوردگی
عدم انقباض
نفوذپذیری کم
مقاوم در برابر ارتعاش
مقاوم در برابر کشش محوری
این بتن‌ها می‌توانند به روش درجا قالب گیری شوند.
۳) بتن پلیمری
این مخلوط بتنی شامل سنگدانه‌هایی است که از یک چسب پلیمری به جای سیمان جهت چسباندن آن‌ها به هم استفاده میشود.
روش اصلی جهت تولید این نوع بتن‌ها به حداقل رساندن حجم حفره‌ها برای کاهش مقدار پلیمر لازم برای چسباندن دانه‌ها است. این کار با دانه‌بندی مناسب و مخلوط صحیح سنگدانه‌ها برای افزایش تراکم و کاهش حفره‌ها حاصل میشود.
برای دانستن تمام نکات تراکم، مقاله ” هر آنچه که باید از تراکم بتن و روش‌های آن بدانیم!“ را مطالعه کنید.
۴) بتن پلیمر – گوگرد
این نوع از بتن پلیمری شامل مخلوطی از بتنهای گوگردی است که ویژگی‌های با استفاده از مواد پلیمری بهبود یافته دارد.
نکات مهم مصالح یا ترکیبات بتن پلیمری
مصالح مصرفی جهت ساخت ملات یا بتن پلیمری اصلاح شده شبیه بتنهای معمولی است و تنها ترکیب لاتکس که به ملات معمولی اضافه میشود، آن را جدا میکند.
لاتکس‌ها را بر اساس نوع بار الکتریکی روی منومرها به ۳ گروه تقسیم می‌کنند. (مبنای تقسیم بندی، نوع ماده فعال کننده سطحی که برای پراکنده کردن منومرها استفاده میشود، است):
کاتیونی (بار مثبت)
آنیونی (بار منفی)
غیر یونی (بدون بار)
لاتکس‌های کاتیونی یا آنیونی جهت استفاده با سیمان مناسب نیستند. چرا که پایداری لازم را ندارند.
پس باید تنها از لاتکس غیر یونی استفاده شود.
به طور معمول لاتکس‌هایی که در ملات مورد استفاده قرار می‌گیرند، شامل لاتکس تک پلیمر استات‌وینیل یا همراه با مونومرهای اتیلن، اکریلات اتیل و ایستروینیل لاتکس کوپلیمر اکریلات‌اتیل و لاتکس کوپلیمر استایرن بوتادین است.
تمامی لاتکس‌های مورد استفاده باید دارای مواد ضدکف باشند. چرا که لاتکس‌ها با تولید حباب هوا، برروی خواص آن اثر منفی می‌گذارند.
پلیمرهایی که دارای کلریدها هستند، نباید در بتنمسلح مورد استفاده قرار گیرند. چون در محیط قلیایی بتنی، کلریدها آزاد و سبب خوردگی میلگردها می‌شوند.
مونومرهایی که در این گروه هستند، کلراید و وینی‌لیدین است.
در انتخاب نوع و مقدار لاتکس باید تولیدکننده‌ها با داشتن مدرک مستند، اثر لاتکس در خواص ملات را در شرایط محیطی مدنظر نشان دهند.
در غیر این صورت باید مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گیرد.
طرح اختلاط بتن اصلاح شده با پلیمر
در مقاله ” صفر تا صد طرح اختلاط بتن + حل گام به گام + نمونه “ به طور کامل در رابطه با طرح اختلاط توضیح داده‌ایم.
در طرح اختلاط بتن پلیمری رعایت موارد زیر لازم است:
حدود ۵۰ درصد وزن لاتکس، از آب تشکیل شده است. پس برای بهره بهینه از لاتکس، بهتر است مقدار آب مخلوط ملات کم شود.
مقدار بهینه لاتکس‌ها بین ۸ تا ۲۰ درصد جامدات خشک پلیمر و وزن سیمان است. مقدار کمتر یا بیشتر لاتکس سبب اثر نامطلوب میشود.
میزان بهینه لاتکس در ملات باید توسط تولیدکننده با مستندات مربوط پیشنهاد شود.
جهت تعیین نسبت مخلوط ملات با لاتکس، باید در آزمایشگاه مخلوط‌های آزمون ساخته و جهت خواص مدنظر مورد بررسی قرار گیرند.
اجرای بتن پلمیری
از آنجایی که ملات با پلیمر جهت تعمیر اعضای بتنی و روکش دال پل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، پیش از اعمال آن‌ها باید سطح بتن پایه به طور کامل تمیز شده و از هر گرد و خاک و سایر مواد پاک شود.
پس از اعمال ملات یا بتن اصلاح شده، باید بر سطح آن با چتایی خیس پوشش داده شود و روی آن یک ورق پلاستیکی قرار داده شود.
این روش مرطوب نگه داشتن سطح ملات باید برای مدت زمانی حدود ۲۴ تا ۴۸ ساعت ادامه پیدا کند. سپس باید اجازه داد که بتن اصلاح شده در معرض هوا قرار گرفته تا پلیمرایز شدن مونومرها در درون سیستم ممکن شود.
محدودیت‌ها
بتن اصلاح شده با پلیمر زمانی که در معرض دائمی آب قرار گیرد، سبب کاهش خواص میشود. از جمله این خواص‌ها عبارتند از:
مقاومت فشاری
مقاومت کششی
مقاومت خمشی
پس نباید در ساختمان‌هایی که به طور مستمر در معرض آب هستند، ملات یا بتن اصلاح شده با پلیمر استفاده شود.
ویژگی های بتن پلیمری
این بتن نیز همانند سایر بتن‌ها دارای مشخصات منحصر به فرد است که در ادامه برایتان خواص این بتن‌ها را به طور کامل شرح داده‌ایم:
مقاومت مناسب در برابر حملات شیمیایی و خورندگی
ویژگی جذب آب پایین
مقاومت مناسب در برابر ساییدگی و دوام مناسب در برابر یخ زدگی و آب شدن
مقاومت بالاتر نسبت به بتنهای ساخته شده با سیمان پرتلند
کاربرد بتن پلیمری
تا الان در رابطه با انواع بتنهای پلیمری ، طرح اختلاط و نحوه اجرای آن آشنا شدیم. حال شاید برایتان سوال باشد که کاربردهای بتن پلیمری در چه مواردی است؟
در ادامه برایتان مهم‌ترین موارد مصرف بتنهای پلیمری را آورده‌ایم:
روکش پل و جاده
تعمیرکاری
ساختمان‌هایی که در معرض خوردگی هستند.
درزگیر مخلوط بتنی
ساخت سرریزهای سد
دیواره آب‌بند سد
دیواره تونل‌ها
ساخت انواع مخازن جهت نگهداری مواد شیمیایی
دیوار تونل‌ها
مزایای بتن پلیمری
سبک بودن
توانایی ایجاد معماری جذاب
مقاومت در برابر شرایط جوی گوناگون
ویژگی ضد خوردگی
مستحکم بودن
مقاومت در برابر نیروهای فشاری، خمشی و کششی
مقاومت سایش و ضربه‌ای
نیاز به میزان آب کمتر
یکی دیگر از راه‌های مقاومت در برابر نیروهای خمشی، کششی و فشاری استفاده از میلگرد در مخلوط بتنی است. برای اطلاعات بیشتر به مقالات “ضوابط آرماتور خمشی و برشی چیست؟ چه تفاوتی دارند؟“، “میلگرد کششی چیست و چه کاربردی دارد؟“ و “آرماتور فشاری چیست و چه کاربردهایی دارد؟“ مراجعه کنید.
معایب بتن پلیمری
نبودن عایق صوتی و حرارتی
دشوار بودن حمل و نقل
امیدواریم در پایان این مقاله دید خوبی نسبت به بتن پلیمری پیدا کرده باشید و از اینکه تا پایان مقاله با ما همراه بودید، تشکر می‌کنیم. نظرات و تجربیات خود را در مورد این مقاله با ما به اشتراک بگذارید.
