09121001763

88259793

از 10 صبح تا 16

جستجو

بتن اصلاح شده با لاتکس چیست؟

بتن اصلاح شده با لاتکس چیست؟

امروزه، بتن به عنوان یکی از پرمصرف ترین مصالح جهان و به عنوان ماده ساختمانی قرن بیست و یکم شناخته شده است. ساخت این ماده مرکب با استفاده از ارزان ترین و در دسترس ترین مواد ساده از یکسو، انعطاف پذیری، خواص مقاومتی و دوام آن و از سوی دیگر پاکسازی و کاهش آلودگی محیط زیست، موجب آن شده است که بتن به عنوان مصالحی ممتاز مطرح شود.


بتن پلیمری چیست؟


1- انواع بتن پلیمری


در بتن پلیمری از یک پلیمر به عنوان ماده چسبنده به جای سیمان استفاده می شود. انواع بتن های پلیمری را می توان به سه دسته زیر تقسیم کرد.


1.    بتن پلیمری (PC)، که از پلیمریزاسیون (بسپارش) مخلوطی از مونومر و سنگدانه ها تشکیل می شود و در آن هیچ نوع دیگری از مصالح چسبنده وجود ندارد.
2.     بتن اصلاح شده با لاتکس (LMC) ، که به بتن پلیمری با سیمان پرتلند (PPCC) نیز موسوم است، و همان بتن با سیمان پرتلند معمولی است که معمولا از جایگزین کردن یک لاتکس (امولسیون پلیمر) به جای بخشی از آب بتن ساخته می شود.
3.     بتن با پلیمر تزریقی (PIC) ، که از طریق تزریق کردن یا نفوذ دادن مونومر به درون بتن با سیمان پرتلند سخت شده و متعاقب آن پلیمریزاسیون مونومر در محل تولید می شود.


هر دوی PC و LMC ، از سال های دهه 1950 به صورت تجاری استفاده شده اند؛ PIC دیرتر ابداع شد و از دهه 1970 مورد استفاده قرار گرفت.بسته مصالح به کار برده شده، PC می تواند مقاومت های فشاری در حد 140 مگاپاسکال را ظرف مدت یک ساعت و یا حتی چند دقیقه کسب کند و بنابراین برای کارهای بتنی فوری در معادن، تونل ها و جاده ها مناسب است.LMC دارای قابلیت پیوستگی عالی به بتن قدیم است و از دوام زیاد در مقابل محلول های مخرب نیز برخوردار است؛ بنابراین عمدتا برای روکش های کف های صنعتی و نیز برای بازسازی دال های آسیب دیده به کار گرفته می شود.در مورد PIC می توان گفت که به دلیل درزگیری ریز ترک ها و منافذ مویینه امکان تولید محصول غیر قابل نفوذی که مقاومت نهایی آن در حد PC باشد، وجود دارد. PIC برای تولید محصولات پیش ساخته با مقاومت زیاد و نیز برای بهبود دوام سطوح دال پل ها مورد استفاده قرار می گیرد.


به دلیل هزینه زیاد این مصالح و دردسر های زیاد فناوری تولید آنها (به جز LMC ) استفاده از بتن های حاوی پلیمر خیلی محدود است. در نتیجه فقط مرور خلاصه ای بر مواد، فن آوری تولید و خواص این نوع بتن ها خواهیم کرد.
خصوصیات دوام PIC، نوید بخش اصلاح زیر کار بتن، در ترمیم بتن عرشه های پل ها است. بدیهی است که سیستم های روکش هایی که عموما برای ترمیم جاده های تخریب شد(  LMC،  PC ، یا بتن ساده با مقاومت زیاد با سیمان پرتلند) استفاده می شود، ممکن است کاملا با زیرکار بتن ترمیم نشده سازگار نباشد.بتن اصلاح شده با پلیمر (PMC) که به آن بتن اصلاح شده با لاتکس (LMC)

نیز گفته می شود، از افزودن پلیمر در طرح اختلاط بتن بدست می آید. این نوع بتن به دلیل بهره مندی از ویژگی های منحصر به فرد از جمله بهبود کارایی، استحکام کششی و کاهش نفوذپذیری، در مصارف مختلفی مانند راهسازی، کفسازی های صنعتی و غیر صنعتی و همچنین ملات های ترمیمی بکار می رود. “بتن اصلاح شده با لاتکس” (LMC)، که به بتن پلیمری با سیمان پرتلند (PPCC) نیز موسوم است، همان بتن با سیمان پرتلند معمولی است که معمولا از جایگزین کردن یک لاتکس (امولسیون پلیمر) به جای بخشی از آب بتن ساخته می شود.LMC و همچنین به طور کلی PC (بتن پلیمری) از سال های دهه 1950 به صورت تجاری استفاده شده اند.


LMC دارای قابلیت پیوستگی عالی به بتن قدیم است و از دوام زیاد در مقابل محلول های مخرب نیز برخوردار است؛ بنابراین عمدتا برای روکش های کف های صنعتی و نیز برای بازسازی دال های آسیب دیده به کار گرفته می شود.
امروزه در کشور های پیشرفته نظیر آمریکا و کانادا بتن اصلاح شده با لاتکس به عنوان مناسب ترین گزینه برای رویه پل ها محسوب می شود. رویه های بتنی به دلیل کاهش نفوذپذیری و دوام بیشتر نسبت به رویه های آسفالتی عمر سازه را بین ۲ تا ۳ برابر افزایش داده و علاوه بر جنبه اقتصادی به دلایل دیگری از جمله افزایش ایمنی و کاهش هزینه های تعمیرات و نگهداری، از روسازی های آسفالتی پیشی گرفته اند. در این مقاله پس از اشاره به انواع روسازی های بتنی ، استفاده از رویه بتنی اصلاح شده با لاتکس (LMC) بررسی شده است.


بتن ها و ملات های اصلاح شده با لاتکس مواد مستعدی برای جلوگیری از خوردگی القاء شده با کلرید و برای تعمیر سازه های بتنی مسلح آسیب دیده هستند. بتون اصلاح شده با لاتکس تا حد زیادی به عنوان یک مصالح ساختمانی در روکش های عرشه پل، ترکیبات وصله زنی و برای عملیات تکمیلی و انجام تعمیرات در ایالات متحده و ژاپن استفاده می شود. مواد ضد آب منعطف از نوع هیدرات پلیمری با نسبت های خیلی بالای پلیمر به سیمان 50% مورد استفاده قرار گرفته است. برخی از مزایایی این مواد شامل انعطاف پذیری، کشیده شدن و مقاومت به ترک و ویژگی های مقاومت شیمیایی و ضدآبی خوب می باشد.

کاربرد بتن پلیمری

۱دوغاب دیوارها و کاشی‌های کف

دوغاب دیوارها و کاشی‌های کف  جز گسترده ‌ترین ملات اصلاح شده با پلیمر محسوب می شوند . کاهش آب و ورود نمک منجر می گردد تا ملات اصلاح شده با پلیمر برای ساختمان‌های بنایی در معرض فرسایش و دیگر شرایط خارجی مناسب قرار گیرند . ملات اصلاح شده با پلیمر طوری طراحی گردیده  که کاشی را به بتن و بسترهای سیمانی بدون نیاز به غرقاب کردن کاشی بچسباند.

۲وصله کردن و تعمیر

به علت جمع شدگی بسیار پایین  و قابلیت پیوند با سطوح چگال تر، ملات های اصلاح شده با پلیمر کاربرد گسترده‌ ای برای کارهای تعمیراتی دارند. از این ملات برای تعمیر ترک ‌ها و لایه‌لایه شدگی در سازه‌ های بتنی بهره برداری می گردد.


2- ساختار شیمیایی لاتکس


مواد فن آوری تولید بتن نوع LMC مشابه همان است که در بتن معمولی با سیمان پرتلند استفاده می شود به جز آنکه در اینجا، از لاتکس، که یک سوسپانسیون کلوئیدی پلیمر درآب است، به عنوان مواد افزودنی استفاده می شود.


لاتکس های گذشته، دارای پایه ی پلی وینیل استات یا پلی وینیلیدن کلراید بودند، اما امروزه به ندرت از مواد مزبور استفاده می شوند، زیرا در مورد ماده اول، این احتمال وجود داردکه مقاومت بتن خیس کم باشد و در مورد ماده دوم نیز، خطر خوردگی آرماتور وجود دارد.


امروزه بیشتر، از پلیمرهای الاستومری یا پلیمرهای شبه لاستیکی با پایه استایرن بوتادین و هم از پلیمر پلی آکریلات، استفاده می شود.LMC در کارکردهای مربوط به شاتکریت که مستلزم مسدود شدن سریع در برابر آب جاری است، استفاده می گردد. دو نوع LMC استفاده می شود: یک سیستم شاتکریت حاوی یک مونومر قابل پلیمرسازی در دمای محیطی که با سیمان پرتلند عادی واکنش می دهد و سیستم دیگری که از سیمان سخت شونده فوق سریع استفاده می کند.

سیستم نوع اول با مخلوط کردن بتن با مونومر اکریلات منگنز تهیه می شود، به طوری که زمان گیرش می تواند در طی چند ثانیه کنترل شود. سیستم نوع دوم با اصلاح بتن با سیمان سخت شونده فوق سریع به همراه SBR تولید شده و برای اهداف تعمیراتی استفاده می شود.

 مکانیزم عمل لاتکس در بتن


3- مکانیزم عمل لاتکس در بتن


عموما حدود 50 درصد وزنی یک لاتکس، ذرات کروی و بسیار کوچک پلیمری، به قطر 0.01 تا 1 میکرون است که با استفاده از مواد فعال کننده ی سطحی، به صورت سوسپانسیون در آب در آمده اند.وجود عناصر فعال کننده ی سطحی در لاتکس تمایل به ایجاد مقادیر زیادی حباب هوا در بتن دارند، بنابراین، معمولا به لاتکس های تجاری مواد حذف کننده هوا افزوده می شود. از آنجا که برای ساخت بتن های متعارف LMC از پلیمر به میزان 10 تا 25 درصد وزنی سیمان استفاده می شود، لذا در صورت افزودن این پلیمر، بتن مزبور به مقدار زیادی آب اختلاط نیاز خواهد داشت.


بنابر دلایلی که ارائه خواهیم کرد کاربرد بتن اصلاح شده با لاتکس در روکش ها، به جاهایی محدود می شود که منظور اصلی ما، دوام در شرایط محیطی سخت است. بدین علت که برای ساخت LMC، باید میزان آب اضافی لازم برای آن را تا حد امکان، کم در نظر بگیریم. مولکول های کروی پلیمر و حباب هوا، همراه با لاتکس معمولا کارایی عالی ای فراهم می کنند. نسبت های متداول آب به سیمان در محدوده ی 0.4 تا 0.45 و مقادیر سیمان متعارف در حدود  kg/m^3   390 تا 420 می باشد.


LMC در بتن های زیرآبی برای ساخت و ساز و تعمیر استفاده می شود. الزامات مهم برای به دست آوردن قابلیت ضد شستگی همچون مقاومت جدایش، روانی، خصوصیات خود ترازشوندگی و آب انداختگی کمتر به وسیله افزودن مواد افزودنی پلیمری بالابرنده ویسکوزیته در نسبت های پلیمر به سیمان %2-0.2 فراهم می آید. این افزودنی ها پلیمرهای قابل انحلال در آب هستند و تحت عنوان دو گروه، یعنی انواع سلولزی همچون متیل سلولز و هیدروکسیل اتیل سلولز و انواع پلی اکریلامیدی همانند پلی اکریلامید و اکریلات سدیم پلی اکریلامید طبقه بندی می شوند.


شایان ذکر است که بر خلاف پلیمریزاسیون شدن مونومرها، که با کمک مواد افزودنی و با فعالسازی حرارتی صورت می گیرد، سخت شدن لاتکس ها از طریق خشک شدن آنها یا افت آب درون آنها انجام می شود.در یک مخلوط تازه حاوی بتن اصلاح شده با لاتکس، مقداری افت رطوبت داخلی وجود دارد، زیرا برای هیدراتاسیون سیمان پرتلند به آب نیاز است، با این وجود، این امر، برای کسب مقاومت مناسب بتن کافی نیست، در نتیجه، عمل آوری خشک برای LMC الزامی است، اعتقاد بر این است که ماده عمل آوری شده در هوا، موجب تشکیل یک لایه نازک پلیمر یکپارچه و چسبنده می شود که روی محصولات ناشی از هیدراتاسیون سیمان قطعات سنگدانه و حتی منافذ مویینه را می پوشاند.


مشخصات مکانیکی یک ملات متداول اصلاح شده با لاتکس (با نسبت ماسه به سیمان برابر با 3)، که شامل 20 درصد وزنی پلیمر جامد باشد و به مدت 28 روز در رطوبت نسبی 50 درصد تحت عمل آوری خشک قرار گرفته باشد.


از نظر مقاومت کششی و خمشی LMC بهتر از مصالح کنترل مزبور است. با این وجود، مقاومت کسب شده، برای قضاوت در مورد استفاده وسیع از لاتکس ها به منظور ساخت محصولات LMC، به اندازه کافی گویا نیست. موثرترین ویژگی LMC قابلیت آن در پیوستگی قوی با بتن قدیمی، و نیز مقاومت آن در مقابل ورورد آب و محلول های مخرب است.


روش های آزمایش فعلی برای ملات ها و بتن های دارای اصلاح کننده های لاتکس عموماً همان روش های ASTM هستند، تنها با اصلاحاتی اندک که برای پیاده کردن خصوصیات منحصر به فرد این مواد صورت می گیرد. تغییرات در آزمایش ها نوعاً مربوط به مواردی همچون نسبت بندی، ترتیب اختلاط و عمل آوری می باشد.

کار استانداردسازی بر روی روش های آزمایش و الزامات کیفی، تغییرات مورد نیاز در استانداردها را هدف قرار خواهد داد و رویه های اجرایی در ایالات متحده، ژاپن، انگلیس و آلمان در حال انجام می باشد. هم اکنون مشخصه های RILEM و دستورالعمل های آن برای بتن ها و ملات های اصلاح شده با پلیمر در دسترس می باشند.اعتقاد بر این است که لایه پلیمری که منافذ مویینه ریز ترک ها را اندود می کند، نقش عمده ای را در ممانعت از جریان مایع به داخل بتن اصلاح شده با لاتکس بر عهده دارد. این خصوصیات LMC، سبب شده است که از آن، به عنوان یک ماده مهم، برای باز سازی کف ها، پیاده رو ها و عرشه های پل های آسیب دیده استفاده شود.

انواع لاتکس

هر چند تنوع در لاتکس‏ ها بسیار بالا می باشد، اما فقط آن موادی که به شکل خاص برای سیمان پرتلند فرموله گشته اند، برای ملات و بتن مناسب خواهند بود. هر یک از انواع لاتکس می ‏تواند خواص معینی از ملات یا بتن را عوض نماید. با توجه به اینکه تنوع زیادی در منومرها وجود دارد، می ‏توان لاتکس ‏های متفاوت تولید نمود.

با استفاده از منومرهای مختلف، می ‏توان لاتکس از یک نوع، اما با خواصی متفاوت بوجود آورد. به بیان ساده هر نوع لاتکس از کوپلیمرهای مختلف ایجاد می شوند. معمول‏ ترین لاتکس‏ هایی که برای اصلاح ملات و بتن مصرف می گردد عبارت اند از:

  • استایرن-بوتادین (SB)
  • اکریلیک (AE)
  • استایرن-اکریلیک (SA)
  • پلی وینیل استات (PVA)
  • وینیل استات-اتیلن (VAE)

همانطور که از نام لاتکس‏ ها تعیین شده ، آن ها ترکیبی از منومرهای متفاوتی همچون  استایرن، اکریلیک، بوتادین و وینیل استات می باشند.

بنابراین  تغییر در خواص به نوع لاتکس مصرفی ارتباط دارد . به طور کلی لاتکس‌ ها، موجب افزایش موارد زیر می گردند:

  • مقاومت در برابر سایش
  • مقاومت کششی
  • مقاومت خمشی
  • مقاومت در برابر یخ‌زدگی و آب شدن

همچنین سبب کاهش موارد زیر می‌شوند:

  • نفوذپذیری
  • مدول الاستیسیته
  • جمع شدگی مخلوط بتنی

کاهش مدول الاستیسیته در اثر مصرف لاتکس‌ها در ملات موجب  کاهش تنش‌ ها به دلیل  اختلاف کرنش ‌های حرارتی و جمع شدگی می گردد. همچنین تمایل بتن‌ ها به ترک خوردگی کمتر می شود.

مونومر چیست؟

موادی هستند که شامل مولکول های واحد می باشند. کربن و هیدروژن از مهم ترین اتم ها در ساختمان تشکیل دهنده مونومر می باشند؛ مونومرها به یکدیگر وصل می شوند و در آخر باعث تشکیل زنجیره پلیمر را می دهند به گونه ای  که این زنجیره با هزاران اتم مونومر در یک ردیف صورت می گیرد .همین سبب به وجود آمدن خواص منحصر به فرد آن می شود.از بهم پیوستن مونومرها و از طریق واکنش های شیمیایی پلاستیکی سفت و سخت و شیشه ای مانند به نام پلیمر به وجود می آید که به چنین فرایندی پلیمریزه شدن می گویند.

در نهایت

باید در نظر داشت که در بتن های پلیمری به علت  بهره مندی  از پلیمر به جای استفاده از سیمان پرتلند قیمت بتن بیشتر می گردد، به همین علت معمولا تلاش می گردد که زمانی از پلیمرها مصرف شود که خواص، هزینه عمل آوری و جا به جایی آن را بتوان توجیه نمود؛ از این حیث  هر مهندسی باید آگاهی لازم را در این زمینه داشته باشد سپس اقدام به استفاده از بتن های پلیمری کند.


انصراف از نظر
فیلترها
Sort
display