ای از کلیات و ضرورت های تحقیق و مطالبی برای آشنایی اولیه با مواد پلیمری ارائه گردید.
در فصل دوم توضیحاتی در مورد پلیمر ها بخصوص رزین اپوکسی و نیز خصوصیات بتن های حاوی پلیمر ارائه شده است.
در فصل سوم روند انجام آزمایشات و طریقه تهیه و مشخصات مواد مورد نیاز و بکار رفته در ساخت نمونه ها تشریح گردید.
نتایج بدست آمده و بحث در مورد آن در فصل چهارم بیان شد.
خلاصه نتایج به همراه پیشنهادات در فصل پنجم آمده است.
2- فصل دوم: ادبیات موضوع و بر مطالعات انجام شده
2-1 بتن سیمانی
بتن شامل یک بایندر چسبنده سیمانی همراه با سنگدانه است که برای سخت شدن به آب نیاز دارد. خواص مکانیکی بتن متأثر از خواص ترکیبات سیمان، نوع و دانه بندی سنگدانه، مقدار و کیفیت آب، حرارت، رطوبت و عمل آوری است. هیدراته شدن ذرات سیمان در مجاورت آب موجب تشکیل شبکه ای سخت و محکم گشته که سنگدانه ها را احاطه می کند [4]. در ادامه مطالبی در مورد اجزاء تشکیل دهنده و خصوصیات مقاومتی بتن سیمانی به اختصار بیان می شود.
سیمان: سیمان از مخلوط مواد آهکی با موادی شامل اکسیدهای سیلیس ، آلومینیوم و آهن (مانند رس) و پختن آنها تا مرحله کلینگر بدست می آید. تر کیبات سیمان در مجاورت آب هیدراته شده و تولید C3S2H3[7] و هیدروکسید کلسیم[8] می کنند.ترکیب C3S2H3 عامل اصلی گیرش سیمان می باشد.
سنگدانه: حدود 75% حجم بتن را تشکیل می دهد. سنگدانه ها بر اساس نوع کانی های تشکیل دهنده، شکل ظاهری و بافت سطحی در گروههای مختلف طبقه بندی می شوند. با توجه به اینکه تنش های وارد بر سطح تماس یک دانه ممکن است بالاتر از تنش فشاری وارده باشد مقاومت لازم برای سنگدانه ها باید از مقاومت بتن بالاتر باشد (مقاومت یک سنگدانه مناسب تا حدود MPa 80 می رسد). وجود مواد آلی، ناخالصی های نمکی و رس یا ذرات بسیار ریز در سنگدانه بر بتن تأثیر منفی دارد.
آب: به منظور هیدراته شدن سیمان و ایجاد گیرش بکار می رود و نیز بر کارایی و ایجاد تراکم بهتر مؤثر است. آبی که pH آن بین 6 تا 8 بوده
و طعم شوری نداشته باشد برای استفاده در بتن مناسب است. آب داخل بتن به سه بخش : آب ترکیب ، آب ژلی و آب حفرات موئینه تقسم می شود. با افزایش نسبت آب به سیمان بر حفرات موئینه افزوده شده که این افزایش حفرات موجب کاهش مقاومت بتن می شود.
پوزولان: به موادی که به تنهایی خاصیت گیرش و سیمانی شدن ندارند اما در مجاورت آب با هیدروکسید کلسیم حاصل از هیدراتاسیون واکنش داده و ترکیباتی با خاصیت سیمانی تشکیل می دهند اطلاق می شود. خاکسترهای آتشفشانی، رس پخته و خاکستر بادی از جمله پوزولان هایی هستند که در بتن استفاده می شوند.
2-1-1 خصوصیات بتن سیمانی (بتن سیمان پرتلند)
مقاومت های فشاری: تقریباً کلیه خواص بتن مرتبط با مقاومت فشاری بتن است و با افزایش مقاومت فشاری، مقاومتهای کششی، خمشی، سایش، خستگی، نفوذپذیری و … بتن بطور غیر خطی افزایش می یابد. بنابراین مقاومت فشاری معیار خوبی برای بیان کیفیت بتن است. مقاومت در بتن تابع زمان است و با گذشت زمان افزایش می یابد که این افزایش در ابتدا سیر صعودی بیشتری دارد. برای نمونه ها با ترکیبات سیمانی مختلف مقاومت های بدست آمده در زمانهای برابر متفاوت است. مثلاً [9]C3A موجب افزایش مقاومت سنین اولیه بتن می شود اما این ترکیب در مجاورت سولفات تولید سولفو آلومینات کلسیم کرده که برای بتن مضر است به همین خاطر از این ترکیب در سیمان های ضد سولفات کمتر استفاده می شود و این عمل موجب دیر گیر شدن این تیپ از سیمان گشته است [5].
مقاومت کششی و خمشی: مقاومت کششی با افزایش مقاومت فشاری با نسبت کمتری افزایش می یابد. برای بتن با مقاومت پایین نسبت مقاومت کششی به فشاری حدود است که با افزایش مقاومت فشاری این نسبت کاهش می یابد [4]. از عوامل مؤثر بر این نسبت رطوبت می باشد. مقاومت فشاری بتن در حالت خشک از مرطوب بیشتر می باشد ولی مقاومت کششی (مستقیم) تغییر چندانی نمی کند. هرچند مقاومت کششی مستقیم چندان تحت تأثیر سنگدانه ها قرار ندارد ولی مقاومت خمشی بتن با سنگدانه های گوشه دار افزایش می یابد. در بین روش های محاسبه مقاومت کششی روش خمشی مقاومت بیشتری را نسبت به روشهای مستقیم و اسپیرال بدست می دهد.
مدول الاستیسیته : تابعی از نوع سنگدانه، نسبت سنگدانه به سیمان و مقاومت بتن است. رطوبت موجب افزایش مدول الاستیسیته در حدود چند گیگا پاسکال می شود(بر خلاف مقاومت فشاری). محدوده ی مدول الاستیسیته بتن بین GPa 15 تا 35 است که مقادیر بالای این بازه برای بتن های با مقاومت بسیار بالا است. در ضمن مدول الاستیسیته سنگدانه ها مانند شن و گرانیت حدود GPa 40 و بازالت و کوارتز گرد گوشه بیش از GPa 80 است [5].
مقاومت خستگی: هنگامی که بتن تحت تنشی حدود 70 الی 80 درصد مقاومت کوتاه مدت قرار بگیرد پیوستن ترک های ریز در بتن به مرور زمان، موجب شکست بتن می شود(خستگی استاتیکی). همچنین اگر بتن تحت سیکل های بارگذاری قرار بگیرد مقاومت خستگی آن با افزایش تعداد سیکل کاهش می یابد که سرعت کاهش برای مقاومت خستگی فشاری بیشتر از کششی است( نسبت به مقاومت کوتاه مدت). با افزایش مقاومت فشاری بتن ساخته شده مقاومت خستگی آن افزایش می یابد. بتن تقریباً با یک میلیون سیکل بارگذاری در نصف مقاومت فشاری شکسته می شود.
مقاومت در برابر ضربه: اگرچه با افزایش مقاومت فشاری معمولاً مقاومت در برابر ضربه افزایش می یابد (در هر ضربه انرژی کمتری جذب می شود) ولی این مقاومت بیشتر متأثر از مقاومت کششی و بخصوص نوع سنگدانه است. بتن حاوی سنگدانه شکسته مقاومت بهتری را نشان می دهد. توجه به این نکته که با افزایش سرعت بارگذاری مقاومت نیز افزایش می یابد در آزمایشات نمونه های بتنی لازم است.
جمع شدگی: جمع شدگی در اثر هیدراتاسیون و خشک شدن و کربناتاسیون ایجاد می شود. نسبت آب به سیمان، حجم خمیر سیمان به سنگدانه، نوع سنگدانه و میزان رطوبت در جمع شدگی قطعه بتنی تأثیر دارند. ماکزیمم جمع شدگی(خشک شدن و کربناتاسیون) یک قطعه بتنی معمول، به حدود 6-10×1600 می رسد.
نفوذپذیری: خمیر سیمان دارای حفرات ژلی و موئینه است. حفرات ژلی که بیش از 28% حجم خمیر سیمان را تشکیل می دهد بسیار ریز بوده و اصولاً قابلیت نفوذپذیری آن بسیار کم است. آنچه که بر نفوذپذیری بتن بسیار مؤثر است حفرات خمیر سیمان می باشد. اگر خمیر سیمان فقط دارای آب لازم برای هیدراتاسیون باشد حجم حفرات مؤئینه در آن به حدود 18% حجم سیمان خشک می رسد [4]. حفرات موئینه با افزایش نسبت آب به سیمان افزایش، و با افزایش درجه هیدراتاسیون کاهش می یابند. اگرچه افزایش مقدار حفرات موئینه موجب افزایش نفوذپذیزی در خمیر سیمان می شود ولی در خمیرهای سیمانی مختلف بسته به مسیرهای عبور بزرگ بین حفرات موئینه ضریب نفوذپذیری متفاوت است. ضریب نفوذپذیری از تخلخل موئینه بیش از 35% و یا نسبت آب به سیمان بیش از 65/0 افزایش چشمگیری می یابد [4]. نفوذپذیری بتن یکی از معایب اصلی آن و عامل ضعف آن در برابر محیط های خورنده است. نفوذ آب به داخل بتن موجب ضعف آن در پدیده یخ- ذوب گشته و نیز هجوم مواد خورنده موجب شسته شدن بتن و تخریب آرماتورها می گردد.
اسیدها با PH کمتر از 5/4 اثر خورندگی فراوانی بر بتن دارند و بتن در برابر اسیدهای قوی مقاومت خود را کاملاً از دست می دهد. در جدول (2-1) مقاومت خمشی بتن پس از قرار گیری در محیط های خورنده نشان داده شده است. نسبت آب به سیمان مخلوط بتن 59/0، مقاومت خمشی نمونه معیار MPa 95/3 و غلظت اسید در آزمایش 5% بوده است [2]..
جدول(2-1) مقاومت خمشی بتن در محیط خورنده [2]
| مقاومت از دست داده (%) | متوسط مقاومت بعد از قرارگیری در محیط خورنده (MPa) | محیط خورنده |
| 3/72 2/77 |
09/1 | اسید استیک |
| 9/0 | اسید فرمیک | |
| 4/2 | 86/3 | اسید لاکتیک |
| 2/29 | 8/2 | اسید سولفوریک |
| 29 (افزایش) | 56/5 | آب مقطر |
| 25 (افزایش) | 27/5 | آب معمولی |
2-2 آشنایی با پلیمر و تاریخچه کاربرد در بتن
2-2-1 تعریف پلیمر
با پیوند تعداد زیادی از مولکول های کوچک بنام منومر(از طریق پیوند کوالانسی) مولکول های بسیار بزرگی بنام پلیمر تشکیل می شوند به این عمل پلیمریزاسیون[10] گفته می شود.
پلیمرها به دو دسته پلیمرهای طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند. پلیمرهای طبیعی به پلیمرهای موجود در طبیعت اطلاق می شود. کراتین، پروتئین، سلولز و نشاسته از جمله پلیمرهای طبیعی هستند. پلیمرهای مصنوعی که در آزمایشگاه با واکنش های شیمیایی ساخته می شوند خود به دو گروه پلیمرهای افزایشی: که تشکیل پیوند بین دو مولکول با شکستن پیوند دوگانه ایجاد می شود مانند پلی اتیلن و پلیمرهای تراکمی: پلیمره شدن منومرها با تولید مولکولهای کوچکی (مانند آب) همراه است مانند پلی استرها، تقسیم می شوند. هر منومر در پلیمرهای تراکمی باید حداقل دو عامل شیمیایی فعال داشته باشد.
[1] Fiber Reinforcement Polymer
[2] Carbon Fiber Reinforcement Polymer
[3] Glass Fiber Reinforcement Polymer
[4] Polymer Impregnated Concrete
[5] Polymer Cement Concrete
[6] Polymer concrete
[7] C=CaO, S=SiO2, H=H2O
[8] Ca(OH)2
[9] C=CaO, A=Al2O3
[10] Polymerization
***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
