مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی و قطعات جانبی بتن _ ارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن

Produce & Repconsultant, producer of concrete products providing engineering and technical services
مزایای و تاثیر چسب بتن بر کیفیت و مشخصات بتن

پلیمریزاسیون امولسیونی وینیل استات بوتیل آکریلات

و کاربرد آن به عنوان چسب بتن

واژه های کلیدی: لاتکس، ضد کف،  پلیمریزاسیون امولسیونی، پلیمریزاسیون وینیل استات – بوتیل اکریلات، چسب بتن ، بتن

لاتکس های پلیمری بر پایه کوپلیمر وینیل استات – بوتیل اکریلات با نسبت 60:40 در دمای 73 درجه سانتی گراد و درصد تبدیل 95 با استفاده از روش پلیمریزاسیون امولسیونی نیمه پیوسته سنتز شد. هدف از ساخت این نوع امولسیون بررسی کاربرد آن به عنوان چسب بتن بوده که می تواند باعث بهبود کیفیت بتن و ارتقاء برخی از خصوصیات آن نظیر افزایش مقاومت فشاری آن گردد. تست اندازه ذرات نشان می دهد که اندازه ذرات سیستم امولسیون سنتز شده در مقیاس  تقریبی 150 نانو متر می باشد. همچنین نتایج حاصل از اضافه کردن مقادیر مختلف این نمونه چسب نشان می دهد با اضافه کردن تنها 5% وزنی از آن نسبت به وزن سیمان به مخلوط بتن باعث افزایش مقاومت فشاری بتن به میزان تقریبی 24% شد. با این حال، اضافه کردن این نوع پلیمر به مخلوط بتن باعث کاهش وزن مخصوص بتن می گردد که نشان دهنده افزایش خلل و فرج های درون بتن می باشد و در نهایت باعث افزایش میزان نفوذ آب می گردد. بمنظور حل این مشکل از مقادیر مختلفی از ضد کف در لاتکس استفاده شد که در نهایت نتایج نشان می دهد استفاده از آن باعث افزایش مقاومت فشاری به میزان 100 مگا پاسکال و افزایش وزن مخصوص به میزان 3.2 % می گردد که نشان از کاهش جذب آب توسط این نمونه از بتن دارد.

 

سال های زیادی است که بتن به عنوان یکی از مواد ساختمانی مهم در انواع سازه ها مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل اهمیت بسیار زیاد بتن پروژه های تحقیقاتی وسیعی بر روی مواد مختلف تشکیل دهنده آن و آزمایش بتن های مختلف با مواد جدید در سال های اخیر منجر به پیدایش بتن هایی شده است که علاوه بر تامین مقاومت، خواص دیگری نظیر دوام، کارایی، مقاومت در برابر عواملی نظیر آتش، شرایط محیطی و هوازدگی نقش و کاربرد آن را دستخوش تغییرات اساسی کرده است[1]. بیش از دو دهه است که استفاده از پلیمر در بتن به منظور اصلاح خصوصیات بتن های رایج مورد توجه قرار گرفته است. از جمله مزایای بتن اصلاح شده بوسیله پلیمر در مقایسه با بتن های معمولی می توان به مواردی نظیر دوام، چسبندگی بالا، مقاومت در برابر سرما و گرما شدید   و ... اشاره نمود[2]. پلیمرها هم بصورت مخلوط با سیمان و ماسه و یا بصورت یک پیوند دهنده مجزا در بتن مورد استفاده قرار می یگرند. کامپوزیت هایی که از پلیمر به شکل مخلوط با سیمان و ماسه ساخته می شوند تحت عنوان بتن اصلاح شده پلیمری و یا ملات اصلاح شده پلیمری شناخته می شوند. درحالیکه، کامپوزیت هایی که متشکل از پلیمر و ماسه هستند  را  ملات پلیمری و یا بتن پلیمری می نامند[3]. در سالهای اخیر، ترکیبات پلیمری گوناگونی توسعه پیدا کرده اند که به عنوان عامل اصلاح کننده سیمان تجاری سازی شده اند. در نتیجه روش های مختلفی به منظور ساخت بتن اصلاح شده بوسیله پلیمر بوجود آمده است که از جمله آنها می توان به مواردی نظیر استفاده از لاتکس، امولسیون پودر شده پلیمر محلول در آب، رزین مایع و ملات سیمان و بتن اصلاح شده بوسیله منومر اشاره نمود[2].  لاتکس های پلیمری، ذرات پلیمری توزیع شده در آب به ابعاد 5 –5/0میکرومتر می باشند. به منظور ساخت ملات های پلیمری اصلاح شده در بسیاری تحقیقات از لاتکس های حاوی پلیمر یا کوپلیمرهایی نظیر پلی وینیل استات، کوپلیمرهای پلی وینیل استات – اتیلن، استایرن – بوتا دی ان، استایرن – اکریلیک و سایر مشتقات اکریلیکی استفاده می گردد[4].   پلیمرهای امولسیونی بر پایه منومر وینیل استات بطور گسترده در بسیاری از کاربردها نظیر پوشش، چسب و رنگ بدلیل دوام و کارایی بالا و همین طور ارزان قیمت بودن مورد استفاده قرار می گیرند. بمنظور استفاده از این نوع پلیمر در کاربردهای فوق بوسیله خشک کردن لاتکس فیلم پیوسته ای تشکیل می شود. خواص مکانیکی فیلم پلیمری وابسته به خواص مولکولی(مانند: ترکیب پلیمر، توزیع جرم مولکولی و ...) و همین طور خواص شکل شناسی (مانند: توزیع اندازه ذرات) لاتکس است[5].   در این پروژه از روش نیمه پیوسته به منظور سنتز لاتکس پلیمری بر پایه سیستم امولسیونی کوپلیمر پلی وینیل استات – بوتیل اکریلات استفاده شد. سیستم نیمه پیوسته به دلیل تزریق تدریجی مواد اولیه و کنترل دمایی مناسب در موارد آزمایشگاهی  و صنعتی بسیار مورد توجه قرار گرفته است.  در ابتدا به منظور دست یابی به بهترین نوع چسب بتن درصد ترکیب های متفاوتی از منومرها، سورفکتانت ها، آغازگرها و سایر اجزا سیستم امولسیونی مورد آزمایش قرار گرفت تا در نهایت بهترین و پایدارترین سیستم امولسیونی بدست آمد. همچنین در این طرح به مطالعه و بررسی تاثیر استفاده از درصد های مختلفی از امولسیون پلیمری بر روی برخی از خصوصیات بتن نظیر مقاومت فشاری و وزن مخصوص به عنوان معیاری از نفوذ آب به درون بتن مورد بررسی قرار گرفت.        

 

2. بخش تجربی

  1. مواد اولیه

در این پروژه از منومرهای وینیل استات تقطیر شده و  بوتیل اکریلات ساخت پتروشیمی شازند (اراک- ایران) استفاده شد. همچنین آمونیوم پر سولفات (APS, 99%; Aldrich, Lancaster, UK) به عنوان آغازگر رادیکالی و هیدروکسی اتیل سلولز با نام تجاری Tylose  به عنوان پایدارکننده کلوئیدی مورد استفاده قرار گرفت. از سورفکتانت های غیر یونی نونیل فنول اتوکسیلات با نام تجاریKenon-30، کوپلیمری از پلی پروپیلن اکساید – پلی اتیلن اکساید با نام تجاری Genopol PF10 و سدیم وینیل استات به عنوان سورفکتانت فعال آنیونی ساخت شرکت کیمیاگران امروز (اراک- ایران) استفاده شد. بمنظور کنترل pH محیط واکنش از بافر سدیم بی کربنات استفاده گردید. همچنین در طول آزمایش از آب مقطر نیز استفاده شد.

2.2 روش آزمایش

به منظور انجام فرایند کوپلیمریزاسیون امولسیونی از یک راکتور چهار دهانه  حاوی کندانسور جانبی استفاده شد. واکنش در دمای 73 درجه سانتی گراد و با دور هم زن 300 دور در دقیقه در طی مدت تقریبی 7 ساعت به انجام رسید.

 3. نتایج

در این پروژه سیستم های بسیار زیادی با درصد ترکیب های متفاوتی از منومرها سنتز و مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت نمونه حاوی درصد منومر  60:40 (VAM/BUA) با توجه به خاصیت چسبندگی بالا و پایداری مناسب به منظور انجام آزمایشات مربوط به بتن انتخاب گردید. به منظور بررسی تکرار پذیری و انتخاب بهترین نمونه لاتکس، سیستم  60:40 به دفعات سنتز شد که سه مورد از آنها را در جدول  1 نشان داده شده است. از بین سه نمونه فوق کد   L 5 – 3 بدلیل بدون ذره بودن و درصد تبدیل بالا انتخاب گردید.

ویسکوزیته(cp)

درصد تبدیل

درصد جامد

وضعیت فیلم

وضعیت ظاهری

درصد منومر

کد نمونه

4391

92.50

52

پیوسته و دارای ذره

شیری رنگ

60:40

L 5 - 1

4155

91.35

52

پیوسته و فاقد ذره

شیری رنگ

60:40

L 5 – 2

3700

95.11

52

پیوسته و فاقد ذره

شیری رنگ

60:40

L 5 - 3

 

                                       

 

 

  1.  مقاومت فشاری

در این پروژه بلوک های بتنی در ابعاد 5 * 5 * 5 سانتی متر ساخته شد و با هدف بررسی تاثیر لاتکس بر روی مقاومت بتن درصد های مختلفی از لاتکس نسبت به سیمان و همین طور نسبت های مختلف آب به سیمان مطابق جدول  2  مورد استفاده قرار گرفت. در جدول 1  تمامی نمونه ها دارای وزن سیمان و ماسه ثابت و بترتیب معادل 750  و 2063 گرم می باشد.

 

کد نمونه

وزن آب

(گرم)

وزن چسب

(گرم)

نسبت آب

به سیمان

نسبت چسب

به سیمان

1

341

5/22

45/0

3

2

288

5/33

38/0

5

3

255

5/52

34/0

7

 

استفاده از امولسیون پلیمری بر پایه کو پلیمر وینیل استات – بوتیل آکریلات با نسبت های پلیمر/ سیمان شامل 3%، 5% و 7% در ترکیب با بتن معمولی  نشان می دهد که استفاده از درصد های مختلفی از این ترکیب پلیمری اثرات متفاوتی بر روی  متوسط مقاومت فشاری نمونه بتن دارد. نمودار  2 نشان می دهد که استفاده از این نوع پلیمر به میزان 3% و 7% منجر به کاهش متوسط مقاومت فشاری بتن می گردد. درصورتی که استفاده از پلیمر به میزان 5% مقاومت بتن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. کاهش میزان مقاومت در نمونه های حاوی 3 درصد لاتکس می تواند به علت حضور سورفکتانت ها در لاتکس باشد که با ایجاد  ایجاد پیوند هیدروژنی با مولکول های آب باعث ایجاد اختلال در انجام فرایند هیدراته شدن سیمان می گردد. در نمونه حاوی 7درصد لاتکس به دلیل حضور آب بیش از اندازه باعث کاهش استتحکام کلی بتن گردیده است. در میزان لاتکس 5% مقدار آب اضافه شده به سیستم  کمبود آب ناشی از ایجاد پیوند هیدروژنی با سورفکتانت ها را جبران کرده و درنتیجه باعث افزایش استحکام و چسبندگی بتن شده است.

 

 

2.3 وزن مخصوص

تغییرات میزان وزن مخصوص برای نمونه بتن های حاوی مقادیر مختلفی از لاتکس در نمودار  5  با نمونه فاقد لاتکس مقایسه شده است. این نمودار نشان می دهد که استفاده از این نوع لاتکس به میزان 3% بشدت باعث کاهش وزن مخصوص می شود که این موضوع نشان دهنده افزایش جذب آب توسط این نوع بتن می باشد که بدلیل ایجاد خلل و فرج موجود در بتن ناشی حضور حجم قابل توجهی از هوا در آن است[4]. استفاده از درصد های بالاتری از لاتکس میزان وزن مخصوص بتن را در مقایسه با نمونه بتن حاوی 3% لاتکس بهبود می بخشد اما همچنان میزان وزن مخصوص بتن حاوی لاتکس پایین تر از بتن فاقد آن می باشد.

 

در ادامه بمنظور بهبود عملکرد لاتکس بر روی خصوصیات اصلی بتن از مقدار مشخصی از ضد کف پایه سیلیکونی در لاتکس استفاده شد و نتایج حاصل از آن با نمونه های فاقد ضد کف مورد بررسی قرار گرفت[2]. در این پروژه از درصد های مختلفی از ضد کف پایه سیلیکونی شامل 1%، 4% و 8% استفاده شده است. نتایج حاصل از استفاده از ضد کف در نمودار  7 نشان داده شده است.

 

4.   نتیجه گیری

 نتایج حاصله از تست های مقاومت فشاری نشان می دهد که استفاده از این نوع کوپلیمر  امولسیونی وینیل استات – بوتیل آکریلات به میزان 5% در نمونه بتن می تواند متوسط مقاومت فشاری آن را در مقایسه با بتن فاقد پلیمر به میزان 24.16% افزایش دهد. در حالیکه استفاده از 3% و 7% از این نمونه پلیمر باعث کاهش مقاومت بتن بترتیب به میزان 53.2% و 27.2% می شود. همچنین استفاده از پلیمر در بتن به منظور بررسی اثر آن بر روی تغییرات وزن مخصوص به عنوان معیاری از نفوذ آب در بلوک های بتنی نیز مورد بررسی قرار گرفت . نتایج نشان می دهد استفاده از درصد ترکیب های مختلف از این نوع پلیمر باعث کاهش وزن مخصوص می شود. به عبارت دیگر استفاده از پلیمر منجر به افزایش خلل و فرج های موجود در بدنه پلیمر می گردد که ناشی از ایجاد حباب هوا یا کف در حین اختلاط لاتکس با اجزا بتن می باشد. بمنظور جلوگیری از ایجاد حباب هوا یا کف در حین اختلاط لاتکس با اجزا بتن از مقادیر مختلفی از ضد کف در ترکیب لاتکس استفاده شد و نتایج حاصل از آن با نتایج بدست آمده از استفاده از لاتکس فاقد ضد کف مقایسه شد.  نتایج نشان می دهند که  استفاده از ضد کف باعث افزایش قابل توجهی در مقاومت بتن می گردد بطوری که نمونه بتن حاوی ضد کف در مقایسه با نمونه فاقد آن به میزان 100 مگا پاسکال مقاومت بیشتری نشان می دهد. علاوه بر این،  استفاده از ضد کف باعث افزایش وزن مخصوص به میزان 3.2%  شده است که نشان از تاثیر مثبت ضد کف بر روی کاهش میزان جذب در بتن دارد.

 

 

منابع            

.[1]  عباس درب هنزی و سمیرا صالح آبادی، کاربرد مواد جدید در بتن، سیزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور، دانشگاه کرمان ،1387.

[2]. F. Nabavi, Experimental Investigation on Mix Design and Mechanical Properties of Polymer (Latex) Modified Concrete, Advanced Materials Research Vol. 687, pp. 112-117, 2013.

 

[3]. M. Barbuta, Experimental study on the characteristics of polymer concrete with epoxy resin, Bul. Inst. Polit. Iaşi, t. LIV (LVIII), f. 1, 2008.

 

 [4]. L.K. Aggarwal, Properties of Polymer-Modified Mortars using Epoxy and Acrylic Emulsions, Construction and Building Materials 21, pp.  379–383, 2007.

 

[5]. N. Lazaridis, Semi – Batch Emulsion Copolymerization of Vinyl Acetate and Butyl Acrylate Using Oligomer Nonionic Surfactant, Macromol. Chem. Phys. 22, pp. 2614-2622, 2001. .1ن داده شده است. مختلف آب به سیمان مطابق جدول شماره و مورد استفاده قرار گرفتتاثیر لاتکس بر روی مقاومت بتن درصد های مختلفی از چس

 

 

تاریخ: 1397/9/4      بازدید:229

شرکت کلینیک بتن ایران

شرکت کلینیک بتن ایران

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت بازرگانی رایحه بتن سبز و مهندسی ژرف تابان مهر در سال 1385 ، با اندیشه ایجاد مرکزی تخصصی و کاربردی در زمینه ارائه خدمات فنی مهندسی ، بازرگانی و آموزشی در سطح کشور و منطقه با محوریت بتن راه اندازی گردیده است . کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت بازرگانی رایحه بتن سبز و مهندسی ژرف تابان مهر در سال 1385 ، با اندیشه ایجاد مرکزی تخصصی و کاربردی در زمینه ارائه خدمات فنی مهندسی ، بازرگانی و آموزشی در سطح کشور و منطقه با محوریت بتن راه اندازی گردیده است . کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، اولین و تنها مجموعه فنی و مهندسی با محوریت بتن در سطح کشور می باشد که توانسته با ارائه خدمات متنوع و تخصصی گامی نو و البته کارآمد در عرصه صنعت بتن کشور بردارد. این امر باعث گردیده تا کارفرمایان ، کارشناسان و مهندسین فعال در عرصه بتن کشور با در اختیار داشتن تیم کارآمد و تخصصی ، در کنار خود ، راه سخت اجرای پروژه عمرانی را با اطمینانی بیشتر و با کیفیت تر بردارند. کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، با به کارگیری تیم های کارشناسی ، اجرایی ، تخصصی ، بازرگانی و آموزشی از میان فعالان و متخصصین بتن برجسته کشور و همکاری اساتید برجسته ، همواره سعی دارد تا با اولویت قراردهی کیفیت و تخصص باعث ارتقاء سطح کیفی ، مهندسی و اجرایی پروژه ها و با رفتن سطح عملی دست اندرکاران گردد. در این راستا ، کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران فعالیت خود را در سه شاخه کارشناسی - فنی و مهندسی ، آموزش و بازرگانی هدف دهی و پیگیری نموده و خواهد نمود و در این راستا موفق به اخذ ایزو 9001 ، ایزو 14001 ، ایزو 28001 و ایزو 29001 گردید است. هيات مديره اين شركت با اعتقاد و انديشه هميشگي به حضوري كارآمد و مثمر ثمر در جريان خروشان آباداني ايران عزيز و با بهره گيري از تجارب چندين ساله كارشناسان خود در پروژه های بزرگ عمراني در سطح كشور از يك سو و نيز تلفيق توامان آن با علوم روز مهندسي و اجرايي از سوي ديگر همواره سعي مي نمايد با حضور موثر خود در گستره پهناور عمران ايران ، گامي هر چند كوچك در راستاي ارتقا سطح كيفي پروژه هاي عمراني بردارد. از اين رو اميد است بتوانيم در اين راه حركتي درخور انجام نمايم.

با احترام-مدير عامل ايمان غلامي نيگچه


افراد آنلاین : 139   نفر    بازدید امروز : 7031   نفر    بازدید دیروز : 15533   نفر    بازدید  این ماه :  379980   نفر    بازدید ماه گذشته : 418030   نفر    بازدید کل : 6988616   نفر   
.کليه حقوق اين وب سایت متعلق به کلینیک بتن ایران است © توسعه دهنده:پرشیاداده