خواص مکانیکی بتن پلیمری

خواص مکانیکی بتن پلیمری را می توان با استفاده از الیاف های گوناگون، تقویت کرد. بدین منظور از الیاف فولادی، شیشه ای و نایلونی و … استفاده می شود. بتن های پلیمری با سیمان پرتلند نسبت به بتن های سنتی دارای سیمان پرتلند، دارای مقاومت فشاری و استحکام خمشی بیشتری هستند. البته هر یک از این بتن ها با استفاده از مواد مشابهی درست می شوند.

معرفی بتن پلیمری

اغلب مصالح طبیعی به علت ناپیوستگی های سطحی و مواد موجود از مقاومت زیادی برای تحمل تنش ها برخوردار نیستند و باید با مواد دیگری ترکیب شوند. موادی برای ترکیب با بتن باید به کار روند که ضمن داشتن وزن کم، موجب افزایش خواص آن شوند.

خواص مکانیکی بتن پلیمری بسیار خوب است. زیرا دارای کامپوزیت های پلیمری است. بتن پلیمری دارای الیاف، رزین های پلیمری و سنگدانه های ریز و درشت می باشد. بر خلاف رویه همیشگی، برای تولید این بتن از آب استفاده نمی شود.

در پروسه پلیمری شدن، مولکول های مونومر به صورت شیمیایی به یکدیگر وصل می شوند تا پلاستیکی سخت و شیشه ای مانند تحت عنوان پلیمر بوجود بیاید. پلیمرهای موجود در بتن به منظور بوجود آوردن خواص لازم، فرموله شده اند.

بتن پلیمری برای ترمیم و پر کردن حفره ها و تخریب های موجود در عرشه پل های اتوبان ها، به کار می رود. این بتن برای تعمیرات سازه هایی مثل درزهای تونل ها که خشک کردن آنها تنها در مدت کوتاهی صورت می گیرد، مورداستفاده قرار می گیرد. همچنین در صورت فراهم بودن شرایط می توان بتن های پلیمری را برای ترمیم در ضخامت های گوناگون به کار برد.

مهمترین خواص مکانیکی بتن پلیمری چیست؟

اگر بتن پلیمری با الیاف هایی مانند الیاف فولادی، الیاف شیشه ای، پروپیلن، نایلون و … ترکیب شوند، خواص مکانیکی بیشتری پیدا می کنند. مقاومت فشاری، مقاومت خمشی و مقاومت کششی بتن پلیمری بسیار خوب است. زمانی که الیاف به بتن پلیمری اضافه می شود، خواص مکانیکی آن بیشتر می شود. در انتخاب الیاف مورد نظر برای اضافه کردن به بتن باید دقت زیادی کرد.

به طور مثال برای بیشتر شدن مقاومت فشاری باید الیاف فولادی را به آن اضافه کنند. اما الیاف شیشه ای موجب کاهش مقاومت فشاری می شود. خواص مکانیکی بتن پلیمری با اضافه کردن انواع رزین ها تغییر می کند. هر یک از رزین ها، خاصیت مختلفی به بتن می دهند.

اتصال دهنده های اکریلیک که تشکیل شده از مونومرهای اکریلیک می باشند، گیرش بسیار زیادی دارند و در مقابل هوازدگی، مقاومت بالایی خواهند داشت. رزین های پلی یوریا که الاستومری هستند از ادغام رزین و ایزوسیانات در مقابل خوردگی و ساییدگی پایدار می شوند. سازگاری رزین های پلی یورا با محیط زیست سبب شده است که از آنها برای مخازن آب استفاده کنند.

رزین های فوران سبب می شوند که بتن قادر به تحمل دمای بالایی باشد. اما متاکریلات ها که اشتعال پذیر هستند و بوی نامطبوعی ایجاد می کنند، کاربرد اندکی دارند. اما به سبب خاصیت خود در مواردی مورد استفاده قرار می گیرند.

با رزین های اپوکسی، مواد مستحکمی درست می شوند که مانع از جمع شدگی بتن می شوند. این رزین ها با هر نوع آب و هوایی سازگار هستند. رزین های اپوکسی به علت خواص مکانیکی و طول عمر بیشتر و سازگاری بهتر با عوامل سخت محیطی به برخی از رزین ها ترجیح داده می شوند.

انتخاب رزین مصرفی با توجه به خواص مکانیکی بتن پلیمری صورت می گیرد. محتوای بهینه رزین برای یک سیستم بتن پلیمری مشخص مستقیماً به ماهیت متریال مورداستفاده، وابسته می باشد. هر بتن پلیمری بر اساس نوع متریال پرکننده آن و نوع الیاف به کار رفته در خود دارای خواص مکانیکی مختلفی است. اما بسیاری از خواص آنها مشابه هستند.

نحوه عمل آوری بتن پلیمری چگونه است؟

بتن های پلیمری به سرعت تحت شرایط محیطی، سخت و پلیمری می گردند. این مواد پس از یک الی دو ساعت سخت شده و به استحکام ایده آل می رسند. بتن تازه باید در مقابل آب حفاظت شده و اصلاً دچار مشکل نشود. در صورتیکه دما کمتر از 40 درجه فارنهایت باشد، فرآیند پلیمری شدن بسیار کند می شود. در این حالت برای رفع مشکل باید غلظت آغازکننده ها یا درجه حرارت در زمان اجرای عملیات را تا میزان مشخصی افزایش داد. به منظور حفظ خواص مکانیکی بتن پلیمری باید به جزئیات کار توجه نمود. پلیمری شدن در دمای بالاتر از 90 الی 100 درجه فارنهایت بسیار سریع صورت می گیرد. رقیق بودن آغازکننده ها یا انجام عملیات در خنک ترین ساعت شبانه روز موجب برطرف شدن این مشکل می شود.

مهمترین ویژگی ها و مزایای بتن پلیمری

– خاصیت ضد خورندگی

– مقاومت بسیار بالا در مقابل عوامل شیمیایی

– امکان بکارگیری آنها در سازه هایی که ممنوعیت استفاده از فلز را دارند.

– وزن بسیار اندک

– خاصیت جذب آب کم

– مقاومت بسیار بالا در مقابل ساییدگی و حفظ حالت در برابر یخ زدگی و ذوب تغییر خواص مکانیکی بتن پلیمری بر اساس تغییر پرکننده ها می توان خواص بتن را تغییر داد.

انواع پرکننده ها در بتن پلیمری

پرکننده ها در دو نوع جز زبر (دانه بندی درشت) و جز نرم (دانه بندی ریز) وجود دارند. پرکننده های سبک وزن دارای سه دسته سنگ های رسی سبک، پرلیت و سنگ پا می باشند. پرکننده های سنگین در 4 نوع شامل قطیر، هماتیت، ایلمنیت و باریت می باشند. پرکننده های نرم برای کاهش حجم خالی بتن مورد استفاده قرار می گیرند.

استفاده از پرکننده های معدنی مانند کربن، پودرهای فلزی و … سبب رساناتر کردن بتن از لحاظ الکتریکی می شود. از افزودنی هایی مانند فیبرهای شیشه ای، آلی و فلزی برای بهبود مقاومت ضربه ای، خمشی و کاهش میزان انقباض ناشی از پخت استفاده می کنند.

بسیاری از خواص مکانیکی بتن پلیمری را می توان با افزودنی ها تغییر داد. با اضافه کردن لاتکس های SRB و اپوکسی به بتن معمولی به عنوان بتن سیمان پرتلند، تغییراتی ایجاد می شود که سبب بهتر شدن خواص مهندسی و پایایی بتن می گردد.

با اضافه کردن رزین های پلی اسراسیترن و اپوکسی به متریال سنگی در حکم بتن پلیمری درباره رزین پلی اسراسیترن، خاصیت مهندسی و پایایی آن به صورت قابل توجهی افزایش پیدا می کند. مهمترین خواص این بتن، مقاومت فشاری و خمشی آن می باشد.