مقاله کاربرد مواد پلیمری در بتن

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله کاربرد مواد پلیمری در بتن دارای ۲۰ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله کاربرد مواد پلیمری در بتن  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله کاربرد مواد پلیمری در بتن،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله کاربرد مواد پلیمری در بتن :

کاربرد مواد پلیمری در بتن

کاربرد مواد پلیمری در قرن حاضر به سرعت در رشته‌های مختلف صنایع و از جمله صنایع ساختمانی در حال گسترش می‌باشد، یک کاربرد جدید و موفق از این مواد، ساخت بتن‌های پلیمری است . بتن‌های پلیمری، مخلوطی از حدود ۸۰ تا ۹۵ درصد پرکننده‌های معدنی(و گاهی آلی) در ۵ تا ۲۰ درصد بایندرهای پلیمری می‌باشند. این بتن‌ها نسبت به بتن‌های رایج سیمانی مزایا و خواص برتری داشته(و در برخی موارد دارای خواصی منحصر به فرد می‌باشند) و همین مزایا و خواص برتر است که علیرغم قیمت بالاتر آنها، نسبت به بتن‌های سیمانی، آنها را مورد استقبال روزافزون صنعتی قرار می‌دهد. از جملهء این خواص می‌توان به استحکام و کرنش‌های فشاری، خمشی و کششی بالاتر (چندین برابر بتن‌های سیمانی)، میرایی (demping)، عمر سرویس ، مقاومت سایشی و ضربه‌ای، مقاومت در مقابل تغییرات جوی، مقاومت در مقابل مواد شیمیائی و عوامل مخرب محیطی و صنعتی بیشتر و همچنین جذب آب و افت خواص کمتر اشاره کرد.

انواع بتن‌های پلیمری به لحاظ ویژگیهای خاص خود نظیر خواص تزئینی و دکوراسیونی عالی، در عین خواص مکانیکی و فیزیکی بهتر، رفته رفته جایگزین مناسبی برای سنگ‌های تزئینی مثل مرمر، انیکس و غیره می‌شوند. با انتخاب مناسبی از میزان بایندر پلیمری، نوع و میزان مناسبی از پرکننده یا پرکننده‌های معدنی(و یا آلی) و همچنین به کار بردن افزودنی‌های مناسب ، می‌توان خواص بتن‌های پلیمری را در یک طیف و محدودهء گسترده‌ای تغییر داده و تنظیم نمود به گونه‌ای که بتوان کلیهء نیازمندیهای مهندسی رایج در مورد مصالح، یعنی نیازمندیهای فیزیکی، مکانیکی، دینامیکی، الکترونیکی، حرارتی، شیمیائی، تزئینی و غیره را که توسط بتن‌های سیمانی قابل تامین نیستند، برآورده ساخت . در پروژهء حاضر از مجموعهء انواع مواد پلیمری رایج در ساخت بتن‌های پلیمری، سه نوع نسبتا پرمصرف آنها یعنی اپوکسی، پلی‌استر و پلی‌یورتان به همراه دو نوع پرکننده معدنی رایج یعنی سیلیس و کربنات کلسیم به کار برده شده‌اند.

برای مطالعه رفتار و خواص این بتن‌ها و همچنین مطالعهء نحوهء ارتباط و وابستگی این خواص به پارامترهای متغیر فرمولاسیونی نظیر نوع و مشخصات بایندر پلیمری و همچین میزان درصد بار جامد، نوع و دانه‌بندی پرکننده، ترکیبات متنوعی از بایندر و مخلوط پرکننده تولید، و براساس استانداردهای بین‌المللی تحت آزمونهای فشاری، خمشی، کششی(از نوع برزیلی)، دانسیته، جذب آب و غیره قرار گرفته‌اند.

این بررسی‌ها نشان داده‌اند که نمونه‌های بر پایه اپوکسی و پلی‌استر استحکامهای بسیار بالا(چندین برابر خواص مشابه در مورد بتن‌های سیمانی) و نمونه‌های بر پایهء پلی‌یورتان ازدیاد طولهای بسیار زیادی دارند. بطور خلاصه نتایج نشان می‌دهند که استحکام فشاری نمونه‌های بتن پلیمری، بر پایه اپوکسی و پلی‌استر تا ۳/۵ برابر، کرنش فشاری تا ۲/۵ برابر، استحکام کششی تا ۸/۵ برابر، استحکام خمشی تا ۴ برابر و کرنش خمشی تا دهها برابر نسبت به بتن سیمانی بیشتر بوده و در عین حال جذب آب این نمونه‌ها ۱۰ تا ۶۰ برابر کمتر از بتن‌های سیمانی است . ضمنا بررسی نمونه‌های بتن بر پایه پلی‌یورتان نشان می‌دهد که این مواد با توجه به میزان ازدیاد طولهای بسیار منحصر بفرد خود می‌توانند به عنوان پوشش کف‌ها از نوع مقاوم در مقابل سرخوردگی (Skid-resistant) و درزگیر بتن‌ها و ; مورد استفاده قرار گیرند. دستیابی به خواص مکانیکی منطبق با نیازمندیها و خواص اشاره شده در مراجع فنی(و گاهی بهتر از آنها) در پروژه حاضر، مرهون انتخاب صحیح مواد و روش کار بوده است .

سیمان گوگردی با استفاده از افزودنی بومی برای اولین بار توسط محققان پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران وابسته به جهاد دانشگاهی ساخته شد.

بتن گوگردی
بتن گوگردی از اختلاط مصالح با سیمان گوگردی تهیه می شود. این نوع بتن در مقایسه با بتن سیمان پرتلند(بتن معمولی) ویژگیهای قابل توجهی از جمله مقاومت بالا در محیط های خورنده، قابلیت استفاده مجدد، عدم استفاده از آب در تولید بتن و غیره را دارا می باشد و تولید آن تحول شگرفی به ویژه در کاربردهای خاص ایجاد می کند.

بتن گوگردی به عنوان جایگزین بتن سیمان پرتلند نبوده بلکه در مواردی که کاربرد بتن پرتلند با محدودیت هایی همراه است به کار می رود.
پودر گوگرد به شکل آلفا (ارتورومبیک) می باشد که بر اثر حرارت ذوب شده و به شکل بتا (منو کلینیک) متبلور می شود. در اثر این تغییر به دلیل تفاوت شکل هندسی فرم های آلفا و بتا در ساختار بتن خلل و فرجی ایجاد می شود. برای رفع این مشکل، افزودنیهای خاصی کاربرد دارد که در ایران تولید نمی شود، از طرفی قیمت بالای آنها، استفاده در داخل کشور را توجیه ناپذیر می کند ولی افزودنی مناسبی که در پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی جهاد دانشگاهی شناسایی و استفاده شده است در داخل کشور تولید می شود.

وجود منابع عظیم گوگرد در ایران و مزایای قابل توجه این نوع بتن ضمن آزمودن افزودنیهایی که بتوانند خواص گوگرد را بهبود بخشیده و از تغییر آلوتروپی آن در مراحل ذوب و انجماد مجدد جلوگیری نمایند، افزودنی مناسب انتخاب شد و در ساخت سیمان گوگردی به کار رفت و در حال حاضر از اختلاط این نوع سیمان با مصالح، ساخت نمونه های ملات به منظور بهینه سازی شرایط و اثبات خواص مکانیکی نمونه ها در دست انجام می باشد.
این نوع بتن در سازه های دریایی، شبکه های فاضلاب، مخازن نگهداری اسید و مواد شیمیایی، کانالهای آبیاری، ساختمان سازی در سرما، ریلهای راه آهن، کف سازی و فونداسیون، روکش پل ها و عایق بندی تونلها و تولید جداول و تجهیزات بتنی بزرگراهها کاربرد دارد

بتن انعطاف پذیر
دانشمندان دانشگاه میشیگان گونه جدیدی از بتن مسلح با الیاف ساخته‌اند که از بتن عادی ۴۰ درصد سبک‌تر و در برابر ترک خوردن ۵۰۰ بار مقاوم‌تر است. عملکرد این بتن جدید از یک طرف به دلیل وجود الیاف نازکی است که ۲ درصد حجم ملات بتن را تشکیل می‌دهد و از طرف دیگر به این خاطر است که خود بتن از موادی ساخته شده است که برای ایجاد حداکثر انعطاف‌پذیری طراحی شده‌اند. به گفته دانشمندان، بتن جدید که “کامپوزیت سیمانی مهندسی”، نامیده شده ، به دلیل عمر طولانی‌تر در دراز مدت از بتن معمولی ارزان‌تر است. به گفته “ویکتورلی” استاد گروه مهندسی سازه “دانشگاه میشیگان” و سرپرست تیم سازنده بتن، تکنولوژی کامپوزیت سیمانی تاکنون در پروژه‌هایی در ژاپن، کره، سوئیس و ایتالیا به کار گرفته شده است. استفاده از آن در ایالات متحده به نسبت کندتر بوده.

این در حالی است که بتن متعارف دارای مشکلات بسیاری از جمله نداشتن دوام و پایداری، شکست در اثر بارگذاری شدید و هزینه‌های تعمیر در اثر شکست است.
به گفته “لی”، بتن نشکن یا انعطاف‌پذیر به جز شن درشت از همان مواد تشکیل‌دهنده بتن معمولی ساخته شده است.
بتن نشکن کاملا شبیه بتن عادی است اما تحت کرنش‌های بسیار بزرگ، بتن کامپوزیت سیمانی تغییر شکل می‌دهد، این قابلیت از آن جا ناشی می‌شود که در این نوع بتن؛ شبکه الیاف داخی سیمان قابلیت لغزیدن داشته و در نتیجه انعطاف‌ناپذیری بتن که باعث تردی و شکنندگی است، از میان می‌رود.
امسال برای اولین بار، “اداره حمل و نقل میشیگان” برای نوسازی قسمتی از عرشه پل”گرواستریت” بر فراز بزرگراه “۴ و I” از کامپوزیت سیمانی استفاده می کند. دالی از جنس کامپوزیست سیمانی جایگزین یک مفصل انبساطی در این قسمت از پل خواهد شد تا با متصل کردن دال‌های بتنی مجاور به هم، عرشه‌ای یکنواخت از بتن به وجود آورد. استفاده از مفصل انبساطی به عرشه بتنی قابلیت حرکت در اثر تغییرات می‌بخشد. اما در هنگام گیر کردن مفصل‌ها، مشکلات زیادی پیش می‌آید.

دانشمندان انتظار دارند استفاده از کامپوزیت سیمانی باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها شود.
اگر چه هنوز مطالعات دراز مدت زیادی برای تایید عملکرد کامپوزیت سیمانی مورد نیاز است، مقایسه‌های انجام شده در “مرکز سیستم‌های پایدار”، از “دانشده منابع طبیعی و محیط زیست”، به همراه گروه “لی”، نشان می‌دهد که در یک دوره ۶۰ ساله، استفاده در عرشه پل، کامپوزیت سیمانی نسبت به بتن عادی ۳۷ درصد ارزان‌تر است، ۴۰ درصد انرژی کمتری مصرف می‌کند و باعث کاهش انتشار دی اکسید کربن تا ۳۹ درصد می‌شود.

بتن سبک
بتن سبک ماده ای است با ترکیبات جدید و فوق العاده سبک و مقاوم .
مواد تشکیل دهنده بتن سبک عبارت است از ورموکولیت، پرلیت، سنگ بازالت و سیمان تیپ ۲ و ;
در این بتن همانند بتنهای عادی ، از ماسه استفاده نمی شود.
عدم وجود ماسه باعث سبک و همگن شدن ساختار بتن گردیده و باعث می شود که مواد تشکیل دهنده که تقریبا” از یک خانواده می باشند و بهتر همدیگر را جذب کنند .

ساختمان این بتن متخلخل بوده و این مسئله پارامتر بسیار موثری است. چون تخلخل موجود در بتن باعث مقاوم شدن در برابر زلزله و عایق شدن در برابر صدا ، گرما و سرما می گردد .
ترکیبات این بتن به گونه ای عمل می کند که حالت ضد رطوبت به خود گرفته و به مانند بتن معمولی که جذب آب دارد عمل نکرده و آب را از خود دفع می کند .
این بتن تحت فشار مستقیم (پرس) ساخته می شود .

بدلیل شکل گیری بتن در فشار، ساختار آن دارا ی یکپارچگی قابل قبولی است .
بتن سبک در قالبهای طراحی شده توسط متخصصین ، بصورت یکپارچه ریخته می شود .
بدلیل یکپارچگی در نوع ساختمان بتن ، قطعه تولیدی از استحکام بالایی برخوردار شده و مقاومت بالایی نیز در برابر زلزله از خود نشان خواهد داد .
برای تقویت این بتن از یک یا چند لایه شبکه فلزی در داخل بتن استفاده شده که این حالت همانند مسلح کردن بتن معمولی بوسیله میلگرد می باشد .
هزینه تولید این نوع بتن از دیگر مواد ساختمانی به نسبت ویژگی آن پایینتر است.
زمان بسیار کمتری جهت تولید دیوار های بتنی سبک یا قطعات دیگر لازم است .
پرت مواد اولیه جهت تولید بتن سبک بسیار کمتر از بتن معمولی است. چون تمام مراحل تولید در محل مشخصی صورت گرفته و جهت تولید پروسه ای طراحی گردیده است .

بدلیل طراحی کلیه مراحل تولید و وجود نظارت بر تمامی این مراحل ماده تولیدی دارای استاندارد خاصی تعریف شده است . (مهندسی ساز)
خرید مصالح بطور عمده صورت می گیرد و هزینه کمتری برای سازنده در بر خواهد داشت و در نهایت خانه پیش ساخته با قیمت پائین تری عرضه می گردد .
قطعات تولیدی در کارخانه از آزمایشات کنترل کیفیت گذر کرده و در صورت تائید به بازار مصرف عرضه می گردد .
بتن سبک مسطح بوده که می توان با یک ماستیک کاری ساده بر روی آن رنگ آمیزی کرد.
نو آوری قرن ۲۱ در ساخت بتنهای پیش ساخته
در دهه های اخیر مهندسان و معماران برای دستیابی به مقاومت و پایداری سازه و همچنین الزامات طراحی از بتن پیش ساخته استفاده می کنند. برخی مزایای بتن پیش ساخته عبارتند از:
۱) مقاومت مناسبی در برابر ضربه و حریق دارند.
۲) انتخابهای هنری و زیبایی شناختی تقریبا نامحدود به لحاظ شکل ، رنگ و ; دارند .چنانچه ساختار سطحی مناسب آن برای اجرا هر نوع طراحی شرایط مناسبی را طراحی معماری فراهم می آورد.

۳) بدلیل تولید کارخانه ای آن کنترل کیفیت دقیقتری صورت می گیرد و سازگاری فوق العاده ای بین اجزاء سازه ایجاد می کند.
۴) سرعت ساخت و اجرا بیشتر آن سبب کاهش تأخیرهای ناخواسته و کاهش قیمت تمام شده آن نسبت به سایر روشهای ساخت می گردد.
۵) بازده حرارتی عالی و مقاومت مناسب در برابر تغییرات آب و هوایی از دیگر مزایای آن است.

شرکت Altusgroup اخیرآ نوعی بتن پیش ساخته را برای اجزاء سازه ای و معماری ساختمانهای مسکونی و تجاری تولید کرده است. این محصول با نام «کربن کست» برای ساخت پانلهای دیواری،پانلهای معماری،پانلهای دیواری عایق و اجزاء سیستمهای ساختمانی و معماری ساختمان مناسب تر از قطعات پیش ساخته قبلی است. در کربن کست بجای استفاده از فولاد در آرماتورگذاری فرعی برای انتقال برش از شبکه فیبرهای کامپوزیتی استفاده شده است.

در این نوآوری جالب توجه در تکنولوژی ساخت بتونهای پیش ساخته آرماتورگذاری مرسوم جای خود را به شبکه ای از فیبرهای کربن ضد خوردگی و با مقاومت بالا می دهد. این ابتکار سبب کاهش ضخامت مقاطع پیش ساخته و کاهش وزن اجزاء سازه ای و معماری (بار مرده) ساختمان تا ۶۶ می گردد. در این بتن پیش ساخته از میلگرد و کابلهای فولادی معمول برای آرماتورگذاری اصلی و از شبکه فیبرهای کربنی چسبیده به رزین با ضخامت ۱ میلی متر برای آرماتورگذاری فرعی استفاده می شود. مقاومت بالا ،دوام فوق العاده و خواص کششی بسیار خوب آن در مقایسه با میلگرد از نکات بارز این محصول است.

بطوریکه در آن پوشش موثر بتنی سه چهارم اینچی تا سه اینچی در آرماتورهای فولادی به فقط یک چهارم اینچ پوشش بتنی کاهش می یابد.همچنین با استفاده از این تکنولوژی در ساخت پانلها و تیرهای T شکل کنترل ترک خوردگی انقباضی بتن (shrinkage cracking) نسبت به شبکه آرماتوری تا میزان ۵۰ بهبود می یابد و در پانلهای دیواری عایق بین جداره داخلی و بیرونی آن یک مقطع سازه ای کاملا مرکب ایجاد می کند.زیرا به لحاظ گرمایی کاملا عایق است. شبکه فیبرهای کربن کست همانند آنچه گاهی در مورد آرماتورهای فولادی دیده می شود زنگ نمی زند و نمای آن را بد شکل نمی کند.