0 تا 100 بتن پلیمری + معایب بتن پلیمری و کاربرد بتن پلیمری

بتن پلیمری بتن جدیدی است که در پروژه های ساختمانی برای ایجاد استحکام بیشتر استفاده می شود و می توان آن را با طیف وسیعی از رزین ها اصلاح کرد. این بتن انواع مختلفی دارد که شامل بتن پلیمر (PC)، بتن اصلاح شده با لاتکس (LMC) و بتن با پلیمر تزریقی (PIC) می شود. بتن پلیمری در برابر حمله اسیدها، قلیاها و سایر مواد شیمیایی مختلف به طور فوق العاده غیر قابل نفوذ و مقاوم است. هزینه این بتن نسبت به بتن های معمولی بسیار بالاست و در هنگام اختلاط به مهارت و دقت بالایی نیاز دارد که این موارد از معایب بتن پلیمری محسوب می شود. این بتن در تعمیرات سازه های بتنی، ستخرهای شنا، مخازن آب، کانال های زهکشی و سایر سازه های زیر آب کاربرد دارد.

بتن پلیمری چیست؟

بتن پلیمری در سال 1950 معرفی شد و در اواخر دهه 1970 رایج شد. طبق نظر «ACI-CT-13»، مؤسسه بتن آمریکا ، بتن پلیمری «بتنی است که در آن یک پلیمر آلی به عنوان چسبنده عمل می‌کند». به عبارت ساده تر، بتن پلیمری یک ماده پیچیده است که در آن به جای سیمان از رزین های پلیمر به عنوان ماده اتصال دهنده و سنگدانه ها استفاده شده و باعث کاهش تخلخل و افزایش مقاومت بتن می شود. الیاف پلیمری بتنی ماده اصلی این نوع بتن می باشد. همچنین از مونومر که نوعی رزین مایع است در ساخت این بتن استفاده می کنند که به همین دلیل به آن بتن رزینی نیز گفته می شود.

 

 

انواع بتن پلیمری

1. بتن پلیمری PC

این نوع بتن رایج ترین بتن در بین بتن های دیگر بوده و بیشترین کاربرد را داراست. این بتن از مواد ساده و معمولی به جز آب سیمان تشکیل شده و مقاومت بالایی دارد. در PC از مونومر به عنوان یک اتصال دهنده به جای سیمان استفاده می شود. مونومر با سنگدانه ها مخلوط شده و پس از قرار دادن بتن در موقعیت خود پلیمریزه می شود. هرچند لازم است در حین مخلوط کردن مونومر، سنگدانه های درشت و ریز را از قبل گرم کنید اما این بتن ماده دی الکتریک خوبی است و می تواند برای ساخت و ساز کارهای آبیاری استفاده شود.

 

 

2. بتن پلیمری PIC

این نوع بتن که به بتن تزریقی نیز معروف است با تزریق یا نفوذ مونومر به داخل بتن سخت شده با سیمان پرتلند و به دنبال آن پلیمریزاسیون مونومر در محل تولید می شود. لازم به ذکر است که رزین مونومر به جای اینکه از ابتدا وارد بتن شود در انتها به ماده تزریق می شود. معمولاً از مونومرهایی مانند متیل متاکریلات (MMA) و استایرن که دارای ویسکوزیته کم، نقطه جوش بالا (افت کم در اثر تبخیر) و قیمت پایین هستند برای تزریق به بتن استفاده می شود. کاربرد این بتن در دال های پیش ساخته برای عرشه پل، سازه های دریایی، جاده ها، سنگ های حاشیه، ساختمان های فرآوری مواد غذایی و غیره می باشد.

3. بتن پلیمری LMC

در این نوع بتن که با نام (PCC)  نیز مرسوم است به جای سیمان معمولی دارای سیمان پرتلند است و از لاتکس به عنوان آب استفاده می شود. از این بتن می توان در کارهای دریایی استفاده کرد.

 

نحوه ساخت بتن پلیمری

درساخت بتن پلیمری که فرآیند پلیمری شدن نیز می‌نامند از شن، ماسه و سنگدانه و به جای سیمان و آب از رزین مونومر یا همان پلیمر استفاده می شود. مواد پلیمری پیش از فرآیند قالب گیری یا بتن ریزی به مخلوط اضافه می گردد. لازم به ذکر است برای حداکثر کارایی مواد افزودنی باید کاملا با مواد اولیه مخلوط شود که این کار توسط بتونیر یا میکسر به خوبی انجام می شود.

نکته: رزین مونومر ماده ای شبیه پلاستیک است که سرعت گیرش بتن را افزایش می دهد و به همین دلیل عمر بتن پلیمری نسبت به بتن معمولی بیشتر است.

رزین های مختلفی در ساخت بتن پلیمری استفاده می شوند که عبارتند از :

• اکریلیک و استایرن-اکریلیک
• وینیل استات-اتیلن (VAE)
• پلی وینیل استات (PVA)
• رزین استایرن بوتادین (SBR)
• متیل متاکریلات (MMA)
• استایرن و پلی استر استایرن
• رزین های پلی اورتان (PUR)
• رزین های اپوکسی
• رزین های فوران
• رزین اوره فرمالدئید
• متانول

برای بتن پلیمری، رزین های پلی استر غیر اشباع به دلیل کارایی هزینه، خواص مکانیکی خوب بتن و در دسترس بودن آسان، پرکاربردترین پلیمرهای مورد استفاده هستند. رزین های فوران نیز در کشورهای اروپایی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

عمل آوری بتن پلیمری

بتن های پلیمری در شرایط محیطی خیلی سریع سخت شده و پلیمریزه می شوند و پس از یک تا دو ساعت مقاومت لازم را به دست می آورند. این نوع بتن پس از یک روز عمل آوری در دمای اتاق، 70 درصد استحکام را ایجاد می کند در حالی که بتن معمولی تنها 20 درصد مقاومت 28 روزه خود را در یک روز به دست می آورد. در مدت زمان کیورینگ بتن پلیمری باید این چند نکته مهم را در نظر داشت و رعایت کرد.

1. بتن تازه باید در برابر آب محافظت شود.

2. دما باید بالای 40 درجه پایدار باشد تا سرعت واکنش پلیمر کاهش نیابد.

3. اگر دما کمتر از 40 درجه بود، باید غلظت آغازگر و دما را در حین کار تا 70 تا 80 درجه فارنهایت افزایش دهیم.

4. اگر دما بیش از 90 تا 100 درجه فارنهایت باشد، واکنش های پلیمری بسیار سریعتر انجام می شود. در این صورت کاهش غلظت آغازگرها و یا انجام عملیات فوق در خنک ترین ساعات شبانه روز می تواند مشکل را حل کند.

 

 

طرح اختلاط بتن پلیمری

بتن پلیمری مخلوطی از الیاف، رزین های پلیمری و سنگدانه های ریز و درشت است. رزین پلیمری به عنوان چسبنده عمل می کند، در حالی که سنگدانه به عنوان ماده تنش فشاری عمل می کند. در اختلاط بتن پلیمری از آب استفاده نمی شود و در عوض، رزین مایع، که به عنوان مونومر شناخته می شود، به وسیله‌ی واکنش‌های شیمیایی باعث چسبندگی‌، سفت شدن و استحکام می‌شود.

 

مزایای بتن های پلیمری

• بتن پلیمری در برابر آب و محلول های تهاجمی یا مواد شیمیایی نفوذ پذیری کمی دارد.
• بتن پلیمری با توجه به چرخه های عمل انجماد و ذوب و حمله شیمیایی، دوام طولانی مدت خوبی به بتن می دهد، زیرا نفوذ کلریدها و نمک ها را کاهش می دهد.
• بتن پلیمری دارای مقاومت کششی، مقاومت خمشی، مقاومت فشاری و مقاومت سایشی بالایی است.
• وزن سبک تر و چگالی کمتری نسبت به بتن سیمانی معمولی، در نتیجه وزن مرده سازه بتنی کاهش می یابد.
• می توان آن را به لرزه درآورد تا منافذ، حفره ها و شکاف های ساختار را پر کند.
• بتن پلیمری اجازه نفوذ CO2 را نمی دهد و بتن را از کربناته شدن نجات می دهد.
• بتن پلیمری را می توان در مقاطع بسیار نازک اجرا کرد.
• نسبت به سایر بتن ها طول عمر بیشتری دارد.
• در برابر تغیرات جوی، عوامل مخرب محیطی و صنعتی مقاوم است.

 

 

معایب بتن پلیمری

• بتن پلیمری نسبت به بتن معمولی بسیار گران است.
• بتن پلیمری در حین اختلاط به مهارت بالا و کار دقیق نیاز دارد.
• تناسب نامناسب مواد دو جزئی ممکن است رخ دهد. بنابراین، طراحی مخلوط مناسب مورد نیاز است.
• مواد شیمیایی یا رزین های مورد استفاده در بتن پلیمری می تواند خطرناک باشد. از این رو استفاده از ماسک و دستکش برای محافظت از پوست ضروری است.

 

کاربرد بتن پلیمری

استفاده از بتن پلیمری هم در ساخت و ساز جدید و هم در کار تعمیر موفقیت آمیز است. پلیمر خاصیت چسبندگی بالایی دارد، به همین دلیل می توان از آن در تعمیرات سازه بتنی پلیمری و سازه سیمانی معمولی استفاده کرد. علاوه بر این، به دلیل نفوذپذیری کم و مقاومت در برابر خوردگی، می توان از آن در استخرهای شنا، مخازن آب، سازه های فاضلاب، کانال های زهکشی و سایر سازه های زیر آب استفاده کرد. از کاربردهای دیگر بتن پلمیری می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• ساخت مجسّمه ها ، گلدان های تزئینی و سایر اشکال آرشیتکتی مشابه سنگ
• تولید پانل های مصنوعی و تزئینی در فضاهای مسکونی و اداری
• ساخت سازه های زیرزمینی مثل فاضلاب های صنعتی
• پوشش دهی کف ساختمان های صنعتی ، ورزشی و …
• ساخت آبشخورهای مورد نیاز در دامداری ها
• ساخت مخازن نگهداری موادّ شیمیایی
• عملیات فاضلاب و آب شیرین کن
• سازه محیط های دریایی
• ساخت سازه های زیر آب
• ساخت سر ریز های سد
• دیواره آب بند سدها
•  دیواره تونل ها