کاربردهای بتن پلیمری (قسمت پنجم)
کاربردهای بتن پلیمری (قسمت پنجم)
کاربرد بتن پلیمری برای روکش کف ها و جاده ها
در طول ده سال نتایج بررسی های بعمل آمده در آزمایشگاه ها و در سایت های آزمایشگاهی حاکی از آن است که راندمان روکش های بتن پلیمری نازک، به خواص رزین های مورد استفاده بستگی دارد. تنش های حرارتی به وجود آمده در نقطه تماس روکش بتن پلیمری با سیمان پرتلند با یک بررسی و تحلیل مناسب مورد ارزیابی قرار گرفت و معلوم شد که تنش های مذکور به دلیل اختلاف در خواص فیزیکی بتن پلیمری با سیمان پرتلند به وجود آمده بودند. تجربه نشان داده است که تنش حرارتی نباید از 03/0 نیتون بر متر مربع تجاوز نماید تا روکش بتن پلیمری بیش از 10 سال عمر کند. با توجه به این واقعیت که ضریب انبساط حرارتی بتن پلیمری (با مواد معدنی مختلف) به طور عمومی 2 تا 5 برابر ضریب مربوطه در سیمان پرتلند است، لذا مدول یانگ بتن پلیمری باید تا حد امکان پائین نگه داشته شود. به علاوه باید رزین بیش از 30% منبسط شود تا بتواند تنش های داخلی ناشی از تغییرات درجه حرارت را تحمل نماید.
بنابراین استحکام رزین باید بیش از MPa 14 باشد و مدول یانگ آن نباید بیشتر از MPa 1400 باشد. به علاوه تا حد ممکن نباید رزین در تماس با سطوح قلیائی مخرب قرار گیرد. به عبارت دیگر بتن پلیمری نباید روی یک بتن خیس ریخته شود. این مطلب تنها در مواقعی بدون اشکال است که رزین و سخت کننده آن به رطوبت حساس نباشند.
رزین هایی با مشخصه های زیر برای استفاده در روکش های بتن پلیمری توصیه شده اند:
- ازدیاد طول 50-30 %
- استحکام کششی N/mm² 14 <
- مدول الاستیسیته N/mm² 400 <
ترمیم پل بروکلین در نیویورک یک نمونه معروف از استفاده موفقیت آمیز بتن پلیمری برای محافظت از سطوح جاده است که یکصد سال قبل طراحی شده است و هم اکنون خودروها در یک مسیر 6 بانده از روی این پل تردد می کنند. با آزمایش های بسیاری که روی مواد مختلف انجام شده است، برای روکش جاده، استفاده از رزین اپوکسی به همراه پرکننده بازالت به ضخامت 12 میلیمتر توصیه گردید. در اولین پل، مقدار 110 تن بتن پلیمری در عرض 42 ساعت برای روکش کردن مورد استفاده قرار گرفت. 4 ساعت پس از روکش کردن، لایه مذکور توانست بار ترافیک را به خوبی تحمل کند. کار روکش کردن، خط به خط انجام شد بنابراین در عبور و مرور وسائط نقلیه اختلالی پیش نیامد.
برای جلوگیری از کاویتاسیون (حفره زدایی) در سرعتهای بالای جریان آب، از روکش های بتن پلیمری روی سطح بزرگ کانال های انتقال آب استفاده می شود و به این ترتیب از آسیب رسیدن به سطوح بتن جلوگیری می شود. لازم به ذکر است که کاویتاسیون پدیده ای است که در سرعت های بالا باعث فرسایش می گردد. به این ترتیب که در یک سیستم هیدرولیکی به علت بالا رفتن سرعت، فشار سیال به حدی پایین می آید تا به فشار بخار سیال برسد. در این صورت مایع به جوش می آید و بخار تبدیل شده و حباب هایی از بخار به وجود می آید. این حباب ها پس از طی مسیر کوتاهی به منطقه ای با فشار بیشتر رسیده و منفجر می شوند و به این ترتیب امواج ضربه ای ایجاد می کنند. این امواج به مرز بین سیال و سازه ضربه زده و باعث فرسایش و خوردگی می گردد. لازم به ذکر است که سیستم های بتن پلیمری که در ترمیم سازه های بتنی به کار می روند اغلب بر پایه رزین های اپوکسی، پلی استر غیر اشباع و رزین های آکریلیک غیر اشباع می باشند. رزین های اپوکسی بیشتر برای ترمیم سطوح بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند و از رزین های پلی استر و آکریلیک ها بیشتر برای ترمیم سطوح کوچک استفاده می کنند زیرا در این سطوح باید بتن سریع سفت شود. پلی استرها و آکریلیک های با مدول بالا در تولید ملات برای سطوح بزرگ مناسب نیستند زیرا در صورت استفاده از آنها خطر انقباض، ترک و جداشدگی از پایه بتنی وجود دارد. لذا به تازگی از پلی استر ها و آکریلیک های با مدول پایین استفاده می شود. باید دقت داشت که از میان انواع مختلف رزین های اپوکسی، باید نوعی که با دانه بندی سنگریزه (پرکننده مورد استفاده در بتن پلیمری) مناسب باشد، انتخاب گردد تا بتوان به نتیجه مطلوب رسید. خواص نمونه ترکیبات پلیمری در جدول 2 ذکر گردیده است. در خصوص روش آزمایش این خواص، استانداردهای کمی در دست است که از میان آنها می توان به استاندارد BS 6319 اشاره کرد.
ادامه دارد ...
منبع: موسسه کامپوزیت ایران- نشریه الکترونیکی کامپوزیت