بتن پلیمری

لیست کامل مطالب داخل این پاورپوینت:

• مقدمه
• پلیمر
• بتن پلیمری و تاریخچه
• تاریخچه بتن پلیمری
• پروسه تولید
• استاندارد ها Specification
• تست های بعد از تولید
• انواع بتن پلیمری
• چرا کامپوزیت
• انواع بتن های پلیمری ( حالت غیر جامد )
• مقایسه بتن پلیمر تزریقی و بتن سیمان-پلیمر
• نحوه تولید بتن پلیمری (‌حالت غیر جامد )
• بایندر(پیوند دهنده)
• خواصّ رزین های اپوکسی
• مزایای بتن های پلیمری
• چرا بتن پلیمری
• خواص عمومی بتن پلیمری
• خواص بتن پلیمری و دانه ها
• مقایسه پاره ای از خصوصیات بتن پلیمری با بتن معمولی
• ویژگیهای بتن پلیمری معمولی(بر حسب چسباننده)
• کاربردهای بتن پلیمری
• تولید لوله
• تاریخچه لوله های پلیمری
• آزمایش مقاومت خمشی
• استفاده از لوله های بتن پلیمری در لوله رانی Pipe jacking
• مشخصات ابعادی لوله های بتن پلیمری مورد استفاده جهت لوله رانی
• مزایای استفاده از لوله رانی Pipe jacking با استفاده ازلوله های پلیمری
• محصولات مختلف تولید شده با بتن پلیمری مورد استفاده در سیستم های انتقال فاضلاب
• نمونه های کاربرد انواع اتصلات و لوله های بتن پلیمری

نمونه ای ازمطالب قرارگرفته درداخل این پاورپوینت:

مقدمه :

• بشر با تلاش برای دستیابی به مواد جدید, با استفاده از مواد آلی (عمدتا هیدروکربنها) موجود در طبیعت به تولید مواد مصنوعی نایل شد. این مواد عمدتا شامل عنصر کربن , هیدروژن, اکسیژن, نیتروژن و گوگرد بوده و به نام مواد پلیمری معروف هستند. مواد پلیمری یا مصنوعی کاربردهای وسیعی , از جمله در ساخت وسایل خانگی , اسباب بازیها, بسته بندیها , کیف و چمدان , کفش , میز و صندلی , شلنگها و لوله های انتقال أب , مواد پوششی به عنوان رنگها برای حفاظت از خوردگی و زینتی , لاستیکهای اتومبیل و بالاخره به عنوان پلیمرهای مهندسی با استحکام بالا حتی در دماهای نسبتا بالا در ساخت اجزایی از ماشین ألات, دارند.
• پلیمرها خواص فیزیکی و مکانیکی نسبتا خوب و مفیدی دارند . آنها دارای وزن مخصوص پاییین و پایداری خوب در مقابل مواد شیمیایی هستند. بعضی از أنها شفاف بوده و می توانند جایگزین شیشه ها شوند. اغلب پلیمرها عایق الکتریکی هستند. اما پلیمرهای خاصی نیز وجود دارند که تا حدودی قابلیت هدایت الکتریکی دارند . عایق بودن پلیمرها به پیوند کووالانسی موجود بین اتمها در زنجیرهای مولکولی ارتباط دارد. اما تحقیقات انجام شده در سالهای اخیر نشان داد که امکان ایجاد خاصیت هدایت الکتریکی در امتداد محور مولکولها وجود دارد. این نوع پلیمرها اساسا از پلی استیلن تشکیل شده اند. با نفوذ دادن عناصری مانند فلزات قلیایی یا هالوژنها (فرایند دوپینگ) به زنجیرهای مولکولی پلی استیلن به ترتیب نیمه هادیهای پلیمری از نوع N و P به دست می أیند. افزودن عناصر یا دوپینگ سبب می شود که الکترونها بتوانند در امتدا د اتمهای کربن در زنجیر حرکت کنند. تفلون از مواد پلیمری است که به دلیل ضریب اصطکاک پایینی که دارد به عنوان پوشش برای جلوگیری از چسبیدن مواد غذایی در وسایل پخت و پز استفاده می شود.

پلیمر :

• مواد پلیمری از مونومر تشکیل شده اند.

تعریف مونومر:

• “ مولکولی از هر دسته ترکیبات ( ا‌غلب ارگانیک )‌ که می تواند با مولکول های همانند خود یا از نوع دیگر واکنش دهد و تشکیل مولکول های بسیار بزرگ یا پلیمر را بدهد . خاصیّت و ویژگی اساسی مونومر چندگانه واکنش دادن آن است ، مونومر دارای قابلیّت شکل دادن ترکیبات شیمیایی با حدّاقل دو مولکول مونومر دیگر است ، …..”  
• با توجّه به آنچه گفته شد می توان متوجّه شد که مونومر همانند حلقه های یک زنجیر است و پلیمر خود زنجیر است ، در واقع باید بتوان یک پلیمر را به مونومرها با ضریب صحیح تقسیم کرد ، لزومی ندارد که یک مونومر ، عنصر باشد ، در واقع مونومر مولکولی است که از تکرار آن پلیمر به دست می آید و دارای وزن مولکولی کمی می باشد . بد نیست بدانیم که معادل فارسی مونومر ، تکپار ، و معادل فارسی پلیمر ، بَسپار است .

بتن پلیمری و تاریخچه :

• قرن بیستم را به حق باید قرن پلیمر ها نیز دانست ، محصولات پلیمری از لحاظ حجمی در سال 1990 بر حجم محصولات آهنی فایق آمد و پیش بینی می شود که در قرن حاضر ، از لحاظ وزن نیز بالاتر رود . صنایع ساختمان بزرگترین مصرف کننده موادّ پلیمری ، 25 تا 30 درصد از کلّ پلیمر ها را مصرف می کند.
• یکی از مواردی که در ساختمان به وفور استفاده می شود بتن است . این مادّه به دلیل هزینه پایین تولید ، راحتی استفاده و استحکام فشاری ، یکی از موادّ پرمصرف در سازه هاست ولی به دلیل نقایصی که دارد همزمان با تولید این مادّه ، ترکیب آن با فولاد ( مسلّح کردن بتن )‌ و ایجاد خاصیّت تاب خمشی مطرح شد و از همان موقع استفاده از مواد و ترکیبات شیمیایی ، برای بهبود خواص آن مورد توجّه قرار گرفت .
• حاصل تحقیقیاتی که در این زمینه صورت گرفت این نتیجه را در بر داشت که جایگزینی مناسبی ، با موادّ پلیمری انجام شده است و با به کارگیری آنها به روش های مختلف ، خواصّ بتن ارتقا می یابد . ( این تحقیقات بیشتر در ژاپن ، آمریکا و روسیه انجام شده است ) . در این رابطه خانواده بتن های پلیمری ، بهترین خاصیّت ها را از خود نشان دادند .
• خواص این نوع بتن ، برتر از بتن های سیمانی بود و گاهی خواص منحصر به فردی از خود نشان می دهد . با توجّه به ‌نیاز بیشتر به استحکام در سازه ها و برتری های این نوع بتن ، بتن پلیمری مورد علاقه دانشمندان واقع شد و با وجود آنکه مدّت زیادی از اختراع آن نمی گذرد و علیرغم قیمت بالایی نیز که داراست مورد استقبال روزافزون قرار گرفته است . بتن های پلیمری از حدود سال 1950 وارد بازار شده اند و پیش بینی می شود در طیّ دهه پیش رو ، مصرفشان 10 برابر شود . کاربرد این نوع پلیمرها به دو شاخه استفاده جامد و استفاده غیر جامد تقسیم می شود .
• در حالت جامد محصولات پلیمری به جای فولاد جایگزین می شوند و بتن را مسلّح می کنند که در این حالت ، پلیمر به صورت رشته ، شبکه و یا میلگرد در بتن استفاده می شود . در حالت غیر جامد با تزریق پلیمر های پودری و مایع ، در دوام بتن بهبود حاصل می شود.
• در کشور ما کار خاصی روی بتن پلیمری صورت نگرفته است و هنوز در سطح یک موضوع تحقیقاتی برای دانشجویان باقی مانده است ، موضوعی که منابع تحقیق آن نیز غالباً خارجی هستند.

انواع بتن پلیمری :

• بتن های پلیمری( Polymer Concrete ) حالت جامد :
  اکثر موادّ و مصالح طبیعی دارای مقاومت لازم برای تحمّل تنش های زیاد نیستند و لازم است تا با موادّ دیگری مسلّح شوند . یکی از مشهورترین این مصالح ، کامپوزیت های پلیمری می باشند در ساختمان های مسکونی از کامپوزیت هایی با فیبر شیشه ای یا پلی استر استفاده می شد . (‌ سازه کامپوزیتی GPR ) .اکثر این سازه ها دارای سازه اصلی بتن مسلّح بود و برای ساخت پانل ها از GPR (Glass Polymer Reinforced) بهره می برد ، همانند سازه قوسی فضاکار زمین فوتبال شهر منچستر (‌1980 )

انواع بتن های پلیمری ( حالت غیر جامد ) :

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

2- بتن های پلیمر – سیمان (PCC) : شامل یک مونومر است 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 است که توسّط پلیمر ها اصلاح خواصّ پیدا کرده 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

چرا بتن پلیمری ؟

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    

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 جایگزینی مناسب برای سنگ های تزئینی و نماهای خارجی رایج خواهند بود.

کاربردهای بتن 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 سازه های زیر آب

11 – سازه محیط های دریایی

12 – ساخت مخازن نگهداری موادّ شیمیایی

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 . )