بتن پلیمری چیست؟ انواع بتن پلیمری، مشخصات، کاربردها، مزایا و معایب آن

بتن پلیمری یا بتن رزینی چیست؟

بتن یکی از اصلی ترین مصالح، ساخت سازه‌های مختلف است؛ از ساختمان‌های بزرگ و کوچک گرفته تا سدها و پل‌ها. هر سازه‌ای شرایط خاصی دارد پس باید بتن استفاده شده در آن ویژگی‌های خاصی داشته باشد؛ مثلا در بعضی مواقع باید ضد آب باشد یا در محیط‌های اسیدی مقاومت بالایی داشته باشد. برای اضافه کردن ویژگی‌های خاص به بتن مواد افزودنی به آن اضافه می‌کنند.

پلیمر که یک زنجیره شیمایی است، از مولکول‌های بزرگی تشکیل می‌شود و همین امر سبب واکنش پذیری و انعطاف بالای بتن خواهد شد. وقتی پلیمر را به بتن اضافه می‌کنیم تحمل آن را در برابر فشارها و تنش‌ها بالا می‌برد. در این مقاله از تسا سنگ قصد داریم شما را با بتن پلیمری آشنا کنیم. نحوه ساخت و طرح اختلاط آن را بیان می‌کنیم و راجع به ویژگی‌ها، مزایا و معایب آن بحث خواهیم کرد و در نهایت از کاربردهای آن در ساخت سازه‌های مختلف، برای شما خواهیم گفت.

ترکیب یک چسبنده پلیمری و یک پرکننده معدنی، بتن رزینی را تشکیل می‌دهد. پر کننده معدنی همان سیمان، ماسه و سنگدانه است، منظور از چسبنده پلیمری انواع رزین‌هایی است که در ادامه توضیح خواهیم داد. این نوع از بتن علاوه بر استحکام بالایی که دارد، سبک است و در برابر شرایط آب و هوایی مختلف، فشار و ضربه مقاومت مناسبی دارد.

همیشه برای مخلوط کردن بتن از آب استفاده می‌کنیم اما برای ساخت بتن پلیمری، به جای آب از مونومر یا همان رزین مایع استفاده می‌کنیم. در واقع با ترکیب رزین و بتن ماده ای ساخته می‌شود با مولکول‌های بزرگ شبیه به پلاستیکی بسیار مقاوم. معمولا پلیمرها از حل شدن در آب ساخته می‌شوند که در این حالت به آن لاتکس می‌گویند.

انواع رزین‌های به کار رفته در ساخت بتن پلیمری

همان طور که بیان کردیم ترکیبات بتن پلیمری شامل: رزین، سنگدانه، ماسه، سیمان و افزودنی‌های خاص می‌باشد. در این ترکیب رزین به عنوان ماده چسبنده و سنگ دانه برای افزایش مقاومت فشاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سنگ دانه‌ها معمولا از جنس کوارتز، سیلیس، گرانیت، شن‌های آهکی و… می‌باشند. رزین‌هایی که در این نوع از بتن استفاده می‌شود عبارتند از:

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

انتخاب نوع رزین استفاده شده بسته به پارامترهای مختلفی مانند: آب و هوای پروژه، مقاومت شیمیایی، هزینه و خاصیتی که بتن ما نیاز دارد. مثلا رزین‌های اکریلیک سریع عمل می‌کنند، رزین فوران تحمل دمایی بالایی دارد. بیشترین استفاده در بین گزینه‌های بالا رزین پلی استر غیر اشباع می‌باشد چون علاوه بر هزینه پایین و در دسترس بودن، مقاومت فشاری و مکانیکی خوبی دارد.

انواع بتن پلیمری از نظر حالت مواد

این محصول از لحاظ حالت به دو نوع جامد و غیر جامد تقسیم می‌شود.

بتن پلیمری حالت جامد

بتن خالص به علت ناپیوستگی سطحی و ترکیبات درون خود در برابر تنش‌ها مقاومت لازم را ندارد و باید مسلح شود تا:

• مخلوطی با مقاومت بالا ساخته شود.
• وزن سازه بتنی کاهش یابد.
• در بارگزاری‌ها و تنش‌ها رفتار بهتری از خود نشان دهد.
• مقاومت آن در برابر آب و هوای مختلف افزایش یابد.

یکی از راه‌های مسلح کردن بتن اضافه کردن پلیمر به آن است. اولین بار در جنگ جهانی دوم از بتن پلیمری استفاده شد. از این نوع بتن در ساختمان‌ها، نصب رادارها، نصب آنتن و پانل‌ها استفاده می‌شود. ویژگی‌های بتن پلیمری جامد عبارتند از:

1. بتن پلیمری وزن کمی دارد.
2. در برابر شرایط جوی و مواد خورنده مقاوم است.
3. داشتن ظاهری زیبا که برای معماری مناسب است.
4. در سازه‌هایی که امکان استفاده از فلز و مسلح کردن آن وجود ندارد از این محصول استفاده می‌کنند.

بتن پلیمری غیر جامد

این نوع از بتن به چهار مدل مختلف تقسیم بندی می‌شود:

1. بتن پلیمری غیر جامد تزریقی:

این بتن‌ها‌ را در کوره و وسایل گرمایشی الکترونیکی عمل آوری و خشک می‌کنند. ابتدا از داخل سلول‌ها هوا را حذف می‌کنند سپس مونومرهایی مثل متیل متاکریلات، اکریلونیتریل و تی–بوتیل استایرن با ویسکوزیته پایین در سلول پخش می‌شود و در انتها عمل پلیمریزه توسط گرما، تابش اشعه یا عمل شیمیایی انجام می‌شود.

2. بتن پلیمری غیر جامد سیمانی پلیمری:

از مخلوط سیمان، سنگدانه، آب و مونومرهایی مانند پلاست-استایرن، اپوکسی استایرن، فوران و کلرید وینیل دنت که در قالب خشک و پلیمریزه می‌شود به دست می‌آید. این مخلوط اغلب از بتن معمولی ضعیف‌تر است چون مواد طبیعی با آب سازگار نیستند و در زمان هیدراته شدن سیمان تداخل ایجاد می‌شود.

3. بتن پلیمری غیر جامد پلیمری:

برای ساخت این مدل از سنگدانه و چسب پلیمری به جای سیمان استفاده می‌شود. نکته مهم به حداقل رساندن حجم حفره‌ها می‌باشد. برای این منظور سنگدانه‌ها باید سایز و فرم مناسبی داشته باشند.

4. بتن پلیمری غیر جامد پلیمر- گوگرد:

این محصول از ترکیب بتن گوگردی با مواد پلیمری بدست می‌آید.

نحوه ساخت بتن پلیمری

روش تولید بتن پلیمری با بتن معمولی تفاوت زیادی ندارد، فقط اضافه کردن پلیمر باعث ایجاد این فرق می‌شود. لاتکسی که به سیمان اضافه می‌شود باید غیر یونی باشد تا پایداری لازم در بتن حاصل شود. این لاتکس‌ها باید دارای خاصیت ضد کف باشند تا اثر نامطلوبی بر روی ملات نداشته باشند. اگر بتن مسلح باشد نباید از لاتکس‌های کلریدی استفاده نمود چون یون کلر باعث خوردگی فولاد داخل بتن می‌شود.

طرح اختلاط بتن پلیمری

در مقاله‌های گذشته به طور مفصل راجع به طرح اختلاط صحبت کردیم، در طرح اختلاط بتن پلیمری باید نکات زیر را مد نظر قرار دهیم:

• چون حدود نصف وزن لاتکس را آب تشکیل می‌دهد پس باید میزان آب ملات را کاهش دهیم.
• میزان لاتکس مصرف شده باید حدود 8 تا 20 درصد وزن جامدات ملات باشد. البته بهتر است میزان لاتکس را تولید کننده مشخص نماید.
• قبل از انجام پروژه حتما باید در آزمایشگاه نمونه‌ها تولید و بررسی شوند.

ویژگی‌های بتن پلیمری

• در برابر حملات شیمیایی و خورندگی مقاومت مطلوبی از خود نشان می‌دهند.
• میزان کمی از آب را به خود جذب می‌کنند.
• در برابر ساییدگی و یخ زدگی بتن را مقاوم می‌کند.
• نسبت به بتن‌هایی که با سیمان پرتلند ساخته می‌شوند مقاوم تر هستند.

مزایای بتن پلیمری

وقتی بتن توسط پلیمر مسلح می‌گردد، مزیت‌هایی در محصول جدید ایجاد می‌کند که عبارتند از:

• بتن پلیمری نسبت به بتن معمولی سبک‌تر است.
• به علت انعطاف پذیری آن، برای معماری مناسب است.
• در شرایط جوی گوناگون مقاومت مطلوبی دارد.
• بتن پلیمری خاصیت ضد خوردگی دارد.
• در برابر نیروهای فشاری، خمشی و کششی مستحکم است.
• در برابر سایش مقاومت و در برابر ضربه‌ انعطاف پذیر است.
• در هنگام ساخت ملات به آب کمتری نیاز دارد.

معایب بتن پلیمری

تنها نکته ای که در کنار داشتن مزیت، شاید بتوان به عنوان عیب از آن یاد کرد، جذب آب پایین این قطعات است که ممکن است در اثر کم دقتی در نصب و اجرای بصورت ملاتی، باعث جدا شدن و لق شدگی بشود. این مساله را می توان با رعایت پروتکل های نصب و مشورت با متخصصان به راحتی برطرف نمود.

کاربرد بتن پلیمری

همان طور که بیان کردیم بتن پلیمری انواع مختلفی دارد که به علت ویژگی‌های متفاوت در سازه‌های مختلفی از آنها استفاده می‌شود. به صورت کلی می‌توان گفت این محصول در موارد زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد:

• در ساخت پل‌ها و جاده‌ها کاربردهای فراوانی دارد.
• برای درزگیری بتن ‌از این ملات استفاده می‌شود.
• در ساخت آبخوری‌ برای دام‌ها در دامداری کاربرد دارد.
• در دیوار تونل ‌ها معمولا از بتن پلیمری استفاده می‌شود.
• به عنوان ملات آب بند در دیواره سد‌ها استفاده می‌شود.
• برای ساخت سر ریز در سد‌ها از این بتن استفاده می‌کنند.
• می‌توان با بتن پلیمری مخازن نگهداری مواد شیمیایی را ساخت.
• به عنوان کفپوش در سالن‌های صنعتی و ورزشی استفاده می‌شود.
• به عنوان ملات ترمیم برای نوسازی سازه‌های بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• از این محصول در سازه‌ های دریایی و زیردریایی استفاده زیادی می‌کنند.
• بهتر است برای سازه‌هایی که در معرض خوردگی هستند از این نوع بتن استفاده نماییم.
• از این بتن برای ساخت صفحات ضد گلوله استفاده می‌شود چون وزن کمی دارد.
• برای تولید پانل ‌های مصنوعی و تزئینی در ساختمان‌های اداری و مسکونی کاربرد فراوان دارد.
• چون فاضلاب‌های صنعتی در معرض خوردگی هستند، استفاده از بتن پلیمری توصیه می‌شود.

• بتن پلیمری برای ساخت اکسسوری ها مانند: انواع مجسمه و گلدان‌ های تزئینی بسیار مناسب است.

کاربرد بتن پلیمری در ساخت قطعات بتنی پیش ساخته

یکی از کاربردهای مهم بتن پلیمری استفاده از آن برای ساخت قطعات بتنی پیش ساخته و نمای ساختمان می‌باشد. سنگ‌های معمولی در برابر مواد شیمیایی و عوامل جوی مقاومت خوبی ندارند، نفوذپذیری بالایی دارند و آب را به خود جذب می‌کنند. از طرف دیگر چون شکننده هستند نمی‌توان آنها را به ضخامت‌های دلخواه برش داد و وزن بالایی دارند که حمل و نقل آن را سخت می‌کند.

بتن پلیمری معایب سنگ را ندارد به همین دلیل جانشین مناسبی برای آن است. از بتن پلیمری برای ساخت گلدان، کف پوش(موزاییک های پلمیری و …)، دیوار پوش، انواع پله های بتنی، سنگ مصنوعی بتنی پلیمری و… استفاده می‌شود.

کلام آخر

برای اینکه بتوانیم از بتن در سازه‌های گوناگون استفاده نماییم باید با افزودن مواد مختلف ویژگی‌های مورد نیاز پروژه را در آن ایجاد نماییم، پلیمر یکی از این مواد است. این نوع بتن از ترکیب رزین و مواد پرکننده معدنی ساخته می‌شود. به طور مفصل راجع به نحوه ساخت و طرح اختلاط آن صحبت کردیم. ویژگی‌های منحصر به فرد آن باعث می‌شود که در صنایع مختلف کاربردهای زیادی داشته باشد. هزینه استفاده از این محصول بیشتر از بتن معمولی است اما با توجه به طول عمر بالا، کاملا مقرون به صرفه ‌خواهد بود.