الرئيسية
بتن پليمری چکيده
ترکيبات بتنی که بدليل استحکام مناسب وقيمت ارزان ، عمده ترين موادبرای سا خت و ساز هاي مختلف به شمارمی رود، علاوه برمقاومت کم دربرابرموادشیمیایی وخورنده دارای نفوذپذیری بالا، زمان گیرش زیاد،مقاومتها ی خشی وکششی کم ومقاومت کم دربرابریخ زدگی وچرخه های سرمایش – گرمایش است . امروزه استفاده گسترده ازموادپلیمری برای بهبودخواص بتنها رایج شده است باجایگزین کامل حامل آبی دربتن توسط حامل پلیمری ترکیبی بدست می آید که بتن پلیمری نامیده می شود. این ترکیب دارای مزایای بسیاری نسبت به بتن معمولی است ازآن جمله می توان مقاومت بالای آن دربرابرعوامل خورنده مختلف بدون نیازبه حفاظتهای شیمیایی ، استحکامهای فشاری ، خمش وکششی بالا( چندین برابربتن معمولی )، زمان کم موردنیازبرای پخت وجذب آب ونفوذپذیری ناچیز رانام برد. استحکام فشاری 77-143MPa ، استحکام کششی غیرمستقیم برزيلين 7-20Mpa ( 2تا6برابربتن معمولی ) ، استحکام خمش 16-40Mpa ( 3تا9بربربتن معمولی ، استحکام چسبندگی به بتن سیمانی بیش از26Mp، جذب آب کمتراز1درصد( 30 مرتبه کمترازبتن معمولی ) ، مقاومت عالی دربرابرچرخه های سرمایش – کرمایش وپایداری شیمیایی بسیارخوب درانواع محیطهایی شیمیایی خورنده مانند اسیدها ، بازها، حلالها وفرآورده ها ی / ونیزمقاومت دربرابرضربه یکی ازخواص کلیدی واصلی مواداست . دراین مقاله به کاربردپلیمرهادربتن وهمچنین انواع شیوه های تهیه بتن پلیمری وهمچنین تکنیکهای متداول وواکنشهای شیمیایی که درآن اتفاق می افتد اشاره شده است وخواص فیزیکی ومکانیکی بتنها ی پلیمری بابتنها ی معمولی مقایسه شده وزمینه های کاربردی آن درصنعت وروشهای بکارگیری واستفاده ازآن توضیح داده شده است . همچنین مزایای کاربروپلیمرهادربتن ذکرشده است . واژه ها ي کلیدی : بتن پلیمری ، سازه ها ی دریایی ، محیطها ی خورنده ، مقاومت ضربه پذیری . كار برد پليمر ها در بتن ۱- مقدمه شناخت بتن باعث ایجادتحولی بزرگ دررشبته عمران گردیدوبطورشکفت انگیزی دراکثرسازه ها مورداستفاده قرارگرفت همزمان بااین شناخت سعی شدباافزو دن موادشیمیایی دربتن دوام وکیفیت آن افزایش یافته وبامسلح كردن بتن بافولادخاصیت تاب خمشی به آن داده شد. دنیای بی پایان وپرخواص پلیمرها سریعا" جای خودرادرموادتشکیل دهنده بتن مسلح بازکردوبه گونه ها ی مختلفی خودرانشان داد. دریک تقسیم بندی کلی ، می توان کاربردپلیمردربتن رابه دوشاخه استفاده جامدواستفاده غیرجامد تقسیم کرد. درحالت استفاده جامد، محصولات پلیمری بافولادجایگزین می شوند وعمل مسلح کردن بتن راانجام می دهند ولی درحالت استفاده غیرجامد باتزریق وترکیب پلیمرهای پودری ومایع دربتن می توان کیفیت ودوام بتن رابهبود بخشید. 2- استفاده جامد باتوجه به اینکه اکثرموادومصالح طبیعی به علت ترکها وناپیوستگیها ی سطحی ریزی که درخود دارند، دارای مقاومت لازم برای تحمل تنشهای زیادنیستند ، لذالازم است که این مصالح بامواددیگری مسلح شود. اعضای بتن مسلح یکی ازمعروفترین اعضای مقاومی هستند که اینگونه ساخته شده اندودارای کاربردفراوانی می باشند . درسالهای اخیراستفاده ازاعضای مقاومی شبیه به بتن مسلح که دارای خواص بهتری ازجمله وزن کمتر ، مقاومت هستند ، همچنین مصالحی که بتواند درشرایط خاصی مثل دمای بالای کوره ها دوام خودراحفظ کند، رشدفراوان داشته است . تحقیقات علمی وکاربردی فراوانی دراین موردانجام گرفته وحتی بناهایی نیزساخته شده است . ازجدیدترین ومعروفترین این مصالح کامپوزیتهای پلیمری می باشدکه تاریخ استفاده ازآنها درسازه ها به زمان جنگ جهانی دوم بازمی گردد. درساختمانهایی که روی آنها رادارنصب شده بود، استفاده ازسازه های فلزی وحتی بتن آرمه دررادار ایجاداشکال می کردکه این مشکل باجایگزین کردن محصولات پلیمری به جای فولاد برطرف شده است . همچنین درآن زمان بعضي ازقسمتها ی هواپیمانیزازپلی استرهای مسلح بارشته های شیشه ای ساخته شده بودند .علی رغم قیمت بالای این مصالح کارآیی قابل توجه این موادتوجه طراحان ودست اندرکاران رابه خودجلب کرد. ازسال 1940 استفاده ازکامپوزیتهای مسلح شده بافیبرشیشه یاپلی استردرساختمانهای مس*** وصنعتی شروع شد. ازجمله ساختمانهایی که باسازه کامپوزیتی GRP باعث تحول درکاربرد این مصالح شده اند عبارتند از: ۱- سازه گنبدی شکل دربن غازی ( 1968) وسقف فرودگاه دبی (1972) ، درسالهای 1970 ساختمانها ی زیادی درانگلستان وآمریکابااین مصالح ساخته شدند. اکثراین ساختمانها د ارای سیستم سازه ای بتن مسلح شده می باشند که برای ساخت پلهاازمصالح GRP سودبرده شده است . 2- زمین فوتبال شهرمنچستر( 1980) که درآن ازیک سازه فضایی قوسی شکل مسلح به مصالح کامپوزیتی استفاده شده است. درسالهای اخیردرآمریکای شمالی واروپاه استفاده ازمحصولات پلیمری درساختمانهایی که درمعرض ترک خوردگی شدید قراردارند وهمچنین سازه ها ی پیشرفته درادارها وساختمانهایی که کنترل کیفیت ونگهداری آنها ازاهمیت خاصی برخورداراست ، افزایش یافته است . به علت مقاومت وسختی بالا، وزن کم ، پایداری حرارتی وظرفیت بالای میرایی ، کاربردکامپوزیتها درسازه های فضایی ازقبیل ماهواره هاوبخصوص آنتن های بزرگ بسیاررایج شده است.ازجمله مهمترین دلایلی که استفاده ازسازه های کامپوزیتی راافزایش داده است عبادتنداز: ۱- کارآیی 2- مقاومت درمقابل شرایط جوی نامساعد 3- ساختمانهایی که استفاده ازفلز درآنها مجازنیست . 4- وزن کم 5- مقاومت دربرابرخوردگی تعدادزیادی ازپلهای بتن مسلح دراثرخوردگی ناشی ازکارآب دریا تخریب شده یادرحال تخریب هستند باجایگزین کردن پلیمرهای مسلح شده بافیبرهای شیشه ای که خواص بهتری ازنظرمقاومت وخستگی نسبت به فولاد دارند می توان نتیجه بهتری گرفت. درسازه هايپيش تنيده و يا پس تنيدهسازه هايي که بامصالح هوشمند ساخته می شوند وهمچنین درساره های خاکی استفاده ازاین مصالح روبه افزایش است . این مصالح به صورت میلگردوشبکه مورد استفاده قرارمی گیرند . 2-۱- الیاف پلیمری ازالیاف پلمیری به منظورافزایش مقاومت کششی وجلوگیری ازایجادوگسترش ترک دربتن استفاده می شود. استفاده ازالیاف دربعضی ازکشورها به چند هزارسال پیش برمیگرددکه درآن زمان ازقطعات کوتاه ساقه های گیاهان خشک به همراه آب وخاک، به صورت مخلوطی ازگل بالیفها ی خشک گیاهی درساخت دیواروخشت استفاده می نمودند . الیاف عمداتا" برای کنترل ترک دراثرتغییرات حجمی ناشی ازانقباض وانبساط وتنشهای حرارتی وتاحدودی جهت افزایش مقاومت کششی ونرمی وفراهم نمودن یک سیستم یکپارچه افزایش مقاومت کششی ونرمی وفراهم نمودن یک سیستم یکپارچه استفاده میشود. دراوایل قرن بیستم باشکوفایی صنعت پتروشیمی ساخت انواع مختلف الیاف مصنوعی آغازشد. برخی ازاین الیاف مصنوعی درصنایع مختلف ازجمله پارچه بافی وصنعت بتن مورداستفاده قرارگرفته اند . ازالیاف درسازه های بتنی بردوگونه به شرح زیراستفاده می شود: 2-۱-۱ –مسلح کردن بتن باالیاف ( بتن الیافی ) FRC بتن مسلح شده باالیاف خواص بهتری نسبت به بتن معمولی دارد، ازجمله سختی واستحکام وظرفیت جذب انرژی بتن الیافی می تواند 5تا10 برابربتن معمولی باشد. این نوع بتن قابلیت بیشتری برای مقاومت کششی ، مقاومت خمشی ومقاومت برشی نیزدراین نوع بتن افزایش می یابد وحتی بعدازترک خوردن ، بتن الیافی به علت پلی که فیبرها بین ترک هاایجاد می نماید، قابلیت باربری خودراحفظ ميکند . این خاصیت به خمیرسیال آب – سیمان اجازه می دهدتادربین تارچه ها نفوذکند وبه جای چسبندگی فیزیکی یک پیوند مکانیکی درون ماتریس سخت شده ( عمل آوری شده ) بدست آید . این الیاف خواص مکانیکی نسبتا" خوب، نقطه ذوب بالا(c 165) چگالی کم ( %91kg/Cm3) وپايداري شیمیایی خوبی ازخودنشان می دهد. اگرکامپوزیتهای بتن مسلح درمعرض موادشیمیایی قرارگیرد، پیش ازآنکه الیاف متاثرگردد ،ماتریس تخریب خواهدشد. 2-۱-2- کاربرد بتن الیافی بتن مسلح به الیاف کاربردهای فراوانی داردکه ازآن جمله می توان به استفاده ازآن درحفاظت پیاده روها- خاکریزها ، پی ماشین آلات پوشش پیاده روها، سدها ، پوشش نهرها، تانکهای ذخیره موادواعضای پیش ساخته نازک اشاده نمود. مسلما" باگذشت زمان وانجام تحقیقات بیشتروکاملتر، استفاده ازاین نوع بتن متنوع تروکاربردآن رایج خواهد شد.5 2-۱-2- مسلح کردن پلاستیک باالیاف واستفاده ازآن درسازه ها ی بتنی FRP درسالها ی اخیراستفاده ازپلاستیک مسلح به الیاف FRP درسازه های بتنی پیش تنیده وبتن آرمه بسیارموردتوجه قرارگرفته است وتحقیقات بسیاری درمورداین مصالح جدیددراروپاه وآمریکا وژاپن انجام انجام شده است . پلاستیک مسلح به الیاف یا FRP دارای خواص منحصر به فردی است که آن رابه عنوان یک جانشین برای مسلح نمودن بتن مطرح نموده است . پلاستیک مسلح به الیاف ، آرماتورهایی رابه دست می دهدکه سبکتربوده ، نصب آنها ساده ترودوام آنها بیشتراست وتحت اثرخوردگی های متداول درفولادقرارنمی گیرند. پلاستیک مسلح به الیاف مصنوعی بامقاومت بالاکه معمولا" بوسیله یک رزین به هم چسبانده می شوند ، تشکیل می شود وبه شکلهای میلگرد، شبکه وطتاب برای مسلح نمودن یاپیش تنیده نمودن بتن موجودمی باشد. انواع مختلفی ازالیاف برای استفاده درپلاستیک ومسلح نمودن آن به کارمی رودولی ازبین آنها الیاف کربن آرامید وشیشه متداول ترین است . آنچه دراین مقاله مدنظراست نوع پلیمری الیاف ( آرامیدها ) می باشند. 2-2- آرامید (FRP A آرامیدیک نام مخفف برای پلی آمیدآروماتیک است .الیاف نوع پارا باحلقه بنزن بازنجیرمستقیم برای FRP بکارمی رود.این نوع الیاف نقش ارزنده ای درمسلح کردن پلاستیک ایفامی کنند .ساختاربخصوص آنها باعث شده تابه عنوان مقاوم ترین نوع الیاف شناخته شوند . 2-2-۱- خصوصیات AFRP ۱- نسبت مقاومت به جرم حجمی در FRP هازیاداست .(درآرامیدها ازسایرالیاف مسلح کننده متداول بیشتر است .) 2- مقاومت آن درمقابل خوردگی زیاداست . 3- ضریب انبساط حرارتی درAFRP وبطورکلی همه انواع FRP کم است . 4- عایق های حرارتی خوبی محسوب می شوند.( اگر به طور لحظه ای به جسمی بادمای C 538 تماس یابند صدمه ای نمی بینند) 5- مدول الاستیسیته انواع FRP ازفولاد کمتراست . 6- کرنش شکست آنها پایین است . 7- توجه خاصی به سیستم مهارنمودن دربتن پیش تنیده لازم است .( زیرا مقاومت انواع FRP درمقابل فشارجانبی خیلی کمترازمقاومت کششی آن می باشد. 8- اشعه ماوراء بنفش به انواع FRP ازجمله AFRP صدمه می زند . 9- الیاف آرامیدممکن است باجذب آب فاسدشوند . 10- استفاده ازالیاف بسیارپرهزینه می باشد، بنابراین بیشتردرساره ها ی فضایی مورداستفاده قرارمی گیرد. 2-2-2- کاربرد تاریخچه استفاده ازالیاف FRP ازچند دهه تجاوزنمی کند ولی به سرعت درحال توسعه است . به طورکلی به علت سبکی ، مقاومت کششی بالاومقاومت عالی درمقابل خوردگی وانعطاف پذیری ، موارداستفاده زیادی برای الیاف آرامیدذکرشده است . تمام سازه های دریایی ،سازه های درمعر ض آب ازقبیل شمع ها، اسکله ها، جزایرمصنوعی ، پلهای معلق کابلی، پلهای بتنی وپیش تنیده می توانند ازمقاومت بالای این الیاف دربرابرخوردگی بهره گیرند ، غیرازسازه های دریایی از FRP درمواردمتفرقه ای مانند شبکه آرماتوربرای اجرای ستون به صورت پاشیدن بتن ( ShotCrete) درتونلها، مهارنمودن سنگها ، درپروژه ها ی راهسازی درکوهستان واجرای شیبهای خاکی تند، دراجرای سازه نگهدارنده خاک نیزمی توان استفاده کرد. همچنین استفاده ازآنها درسازه هایی که خواص مغناطیسی فولاددرآنها مشکل آفرین است نیزبه طورروزافزونی افزایش یافته است . باتوجه به خصوصیات قابل توجه آنها دراجرای تعدادزیادی ازپلها وسایرسازه هادرژاپن ، چین ، آمریکامورداستفاده قرارگرفته اندتکنولوژی وموارداستفاده آنها روزبه روزدرحال گسترش است . 3- استفاده غیرجامد استفاده غیرجامدازموادپلیمری دربتن دردهه ها ی اخیرموردتوجه اهل فن قرارگرفته است. بطوریکه درسال 1975 اولین کنگره بین المللی درموردپلیمرهای موردمصرف دربتن برپاشدوازآن زمان به بعدطی چندین کنگره تجارب وتکنیکهای جدیدموردبررسی قرارگرفت . استفاده ازپلیمردهادربتن باعث بهبودخواص بتن می گرددکه ازآنجمله می توان به مواردزیراشاره کرد: ۱- بعدازعمل آمدن بتن وتبخیرآب اضافی حفره هایی دورن بتن باقی می ماند که باعث کاهش مقاومت فشاری بتن می گردد،باتزریق پلیمر درحفره ها مقاومت فشاری بتن افزوده می شود. 2- بانفوذ منومرهاوپلیمرها وبعدازواکنش پلیمریزاسیون شبکه ای ازپلیمروبتن درهم تنیده می شوند. وجوداین شبکه باعث ایجادبتن ازپلیمروبتن درهم تنیده می شوند . وجوداین شبکه باعث ایجادبتن یکپارچه تر، مستحکمتر و با انعطاف پذيري بيشتر مي گردد 3- سطح بتني كه با پليمرترکیب شده است معمولا" صافترازسطح بتنهای معمولی است . که این مسئله باعث می شودبتن دربرابرضربه وفراسایش مقاومت بیشتری داشته باشد. 4- مقاومت دربرابرخوردگی نیزازجمله مزایای استفاده ازپلیمرهاست .ترکیب دوبافت درهم نفوذکرده بتن وپلیمرجسم متراکم تری راتولیدمی کند وباعث جلوگیری ازنفوذعوامل جوی مخرب ازقبیل گازکربنیک ویون کلرمی شودوهمچنین ازنفوذرطوبت به بتن که عامل اصلی خوردگی فولاداست تاحدمطلوبی جلوگیری می کند که این مسئله باعث افزایش دوام بتن می شود. درسالهای اخیربرای تهیه بتن پلیمری وتکنولوژی جدیدوبااستفاده ازتجربیات محققان ، روشهایی برای ترکیب کردن پليمرارائه شداین روشها عبارتند از: ۱- بتن باپلیمرتزریق شده با، PIC 2- بتن پلیمری ،PC 3- اختلاط پلیمرباسیمان پرتلند، PPCC 3-1- بتن باپلیمرتزریق شده PIC بتن بامنومری که به داخل آن نفوذکرده وبه حداشباع رسیده است ترکیب شده سپس منومرفوق پلیمریزه می شودوماده جدیدی رامی دهد که دوام آن دربرابرعوامل جوی بسیاربالاست . دراین حالت منومربه درون فضای خالی بتن نفوذکرده وپس ازپلیمریزه شدن پیوند جدیدی رادراین فضای خالی ایجادمی کند .فضاهای خالی موجوددربتن وفضای خالی ، که بعدازعمل آمدن بتن ، ازتبخیرآب آزاددربتن ایجادمی شوند .بوسیله تزریق حاوی پلیمرمیشود، درطول این عمل ، جذب منومردرصورتیکه بسیارمطلوب باشدحدود85/.% فضاهاي خالي راپرکندكه اصطلاحا به آن اشباع كامل می گوییم و در صورتي كه كمتر از 85% را پر كند آن را اشباع نسبي مي گوييم.سپس عمل پلیمریزه شدن (POlimerization) انجام می گیردکه این امرباعث می شودبامولکولها ی منومربه طورشیمیایی ساختارزنجیره مانندی باوزن مولکولی بیشترایجادنمایند که باعث تراکم هرچه بیشتربتن گردد. 3-۱-۱- شرایط لازم برای تزریق پلیمر تقریبا" تمام انواع بتن می توانند باپلیمرتزریق شوندوبصورت PIC درآیند وهیچ مرحله ویژه ای برای آماده سازی بتن لازم نیست.بتنPIC ازدوشبکه درهم نفوذکرده ، به دست می آید . یکی شبکه اصلی بتن ودیگری شبکه پایدارودنباله دار پليمر که بیشترفضاها ی خالی دربتن راپرکرده ودوام واستحکام بیشتری به بتن می دهد. استفاده ازبتن بامصالح سنگی شکسته که میتواند فضای بیشتری برای پلیمرهاایجادنماید باعث می شودتاPIC حاصله دوام بیشتری داشته باشد 3-2-۱- منوها ی متداول درتهیه PIC برای انتخا ب یک منومناسب ، برای نفوذدربتن ، خصوصیات پلیمریزه شدن ، قابل دسترسی بودن ودرنهایت هزینه آن باید درنظرگرفته شود. به طورکلی هرمنومری که خاصیت پلیمریزه شدن درفضاهای خالی بتن راداشته باشدوبه راحتی دردسترس قرارگیردوخطراتی ازقبل سمی بودن یاانتشارگازسمی درهنگام عمل پلیمریزاسیون ازخودنشان ندهد، می تواند مناسب باشد. درحرارت وفشارمحیط منومرها می توانند به صورت مایع یاگازباشند که حالت مایع آن برای عمل تزریق ، مناسبتراست وبیشترازمنومرهای استفاده می شودکه توسط حرارت فعال می گردد، برخی ازمنومرهای قابل استفاده عبارتند از: ۱- اکریلونیتریل Acrylonitrile 2- متیل متاکریلیت methyl methacrylate 3- منومرها ی اکریلیک Acrylic monomers 4- پلی ونیل استات poly vinyl acetate 5- سیلیکون silicon سرعت نفوذمنومربه داخل بتن سخت شده بستگی به غلظت وویسکوزیته وهمچنین ساختمان متخلخل بتن دارد. 3-۱-3- تکنیکهای پلیمریزاسیون روشهای پلیمریزه کردن منومرها درpic به شرح زیراست : ۱- استفاده ازانرژی حرارتی 0 2- استفاده ازشتاب دهنده های شیمیایی 3- روش تشعشعی که انتخاب هرروش بستگی به هدررفتگی منومرها درطول زمان تزریق ومشکلات مربوط به ایمنی واقتصادی بودن آن دارد. 3-۱-4- ایمنی دراجرا بتن حاوی پلیمردارای خطراتی تخریبی ازجمله تاثیردربرابرآتش است . همچنین ساخت پلیمرخودهمراه باخطر است .توجه به مسائل ایمنی باعث شده است دستگاههای اجرایی توصیه های ایمنی وقوانینی راوضع کنند تااستفاده کنندگان وتولیدکنندگان این گونه موادنسبت به خطرات تولیدوبهره برداری آشنایی پیداکرده ومواردایمنی رارعایت کنند. پاره ای ازاین قوانین به شرح زیراست : ۱) ایمنی درهنگام ذخیره کردن منومرودورازدسترس بودن آن 2) به کاربردن مواردایمنی هنگام بارگیری، حمل وتخلیه 3) حفاظت موادپلیمری ازآتش 4) جلوگیری ازانتشاربوی آنها 5) تهویه مناسب محل کارگاه 6) دردسترس بودن مواد پاک کننده وشستشودهنده 3-۱-5- کاربردها یpic باتوجه به اینکه منومرها چنددرصدازخلل وفرج داخل بتن راپرمی کنندبتن های pic به دوگروه نیمه اشباع واشباع کامل تقسیم بندی می شوند که هرکدام کاربردهای خاص خودرا به شرح زیردارند . 3-۱-6-بتن نیمه اشباع وکاربردهای آن دربتن ها ی نیمه اشباع ( که آنها رابتن بااشباع سطحی نیزمی نامند ) معمولا" عمل تزریق منومردرآن به طورساده انجام می شودوازتکنیکهای فشاروخلا استفاده نمی شود ومنومرتنها درعمق کمی ازسطح بتن نفوذمی کند . ازجمله فوائد استفاده ازروش نيمه اشباع سهولت اجراي ان در مكانهاي مختلف است.از اين روش برای کف پلهاوکانالها ی آب وهمچنین سطوح قائم سازه های بتنی استفاده می کنند . 3-۱-7- بتن باپلیمراشباع کامل وکاربردهای آن برای اشباع کامل بتن بایستی رطوبت بتن تاحدممکن ازپیش برودوحداکثرجای خالی برای نفوذپلیمرایجادشود. دراین حالت معمولا" تزریق منومربااستفاده ازروش تحت فشارانجام میشود. علت اصلی اشباع کامل بتن بدست آوردن خصوصیات دوام واستحکام بیشتربرای بتن است . بتن بااشباع کامل می تواند درتونلها ، تیرها ،خطوط دیواری وستونها مورداستفاده قرارگیرد. 3-2- بتن پلیمری (pc) بتن پلیمری ماده ای است که ازاختلاط مصالح سنگی ، آب وسیمان به عنوان یک پرکننده بایک ماده چسباننده پلیمری به دست می آید . بتن پلیمری بیشتربرای تعمیرکاری ها استفاده میشود ودارای خواص خوبی ازجمله عمل آمدن درحرارتهای محیط از18- تا40 + درجه سانتیگراد، کارایی بهترنسبت به بتن معمولی ، چسبندگی خوب نفوذپذیری کم دربرابرآب وروطوبت محیط وپایداری خوب ازلحاظ شیمیایی می باشد. 3-2-۱- منومرهای متدوال درتهیه بتن پلیمری منومرهای زیادی برای تهیه بتن پلیمری وجوددارند که عبارتند از: ۱- متیل متاکریلیت MMA 2- رزین های پلیمراشباع شده PES 3-استرهای وینیل VES 4- پلی ونیل استات PVA 5- اپوکسی ها E باتوجه به دردسترس بودن ونوع محل کارمیتوان ازمنومرهای مختلفی استفاده کرد. منومرهای مایع برای تهیه بتن پلیمری کارآیی بهتری دارند . استفاده ازمتیل متاکریلیت وپلی ونیل استات ودیگر کوپلیمرهای لاتکس وپلی ونیل استات مرسوم تراست . 3-2-2- کاربردبتن پلیمری پوششهای PC سطح عایق ومقاومی برای بتن ایجاد کرده وازورودگازکربننیک ویون کلربه بتن تاحدمطلوبی جلوگیری می کنند سطح بتن پلیمری صا ف وپیوسته است که مقاومت ساییدگی بتن راافزایش می دهد. استفاده ازاین ماده درشاهراهها ی پرترافیک وهمچنین لایه های پوششی روی پلها، به خصوص پلهای فلزی ، مطلوب است و بتن پلیمری نیزموارد استفاده فراوان دارد. برخی ازاین مواردمصرف عبارتند از: ۱- پانلهای ساختمانی 2- لوله های فضلاب وکانالهای زهکشی 3- آجرهای عایق دربرابرخراش وساییدگی 4- سازه های هیدرولیکی کوچک 5- پله ها 3-3- بتن بااستفاد ه ازسیمان پرتلند پلیمری PPCC بتن بااستفاده ازسیمان پرتلندپلیمری PPCC نامیده می شود. این نوع بتن مخلوطی است ازمصالح سنگی وسیمان پرتلند، همراه بایک منومرکه پس ازمخلوط واضافه کردن آب به عمل می آید منومرمورداستفاده دراین مخلوط که نقش پرکنندگی داردقبلا" به صورت امولسیون درآمده ویادرآب حل شده وهنگام ترکیب واضافه کردن آب همراه باعمل سخت شدن بتن عمل پلیمریزه شدن نیزانجام میشود ودوپیوند بتن وپلیمرهمزمان تشکیل می شود دربرخی ازروشهای تولیدPPCC بایستی ازمتراکم کردن وحرارت دادن استفاده شود. 3-3-۱- منومرهای PPCC منومرهای مختلفی برای تولید PPCCمورداستفاده قرارمیگیرند . معمولا" استفاده ازلاتکسهابرای تولید PPCC رایج تراست . انتخاب پلیمرمناسب می تواند جسم متراکم تروباخصوصیات بهتری ارائه دهد . مثلا" استرین وبوتادین ازبهترین منومرهایی است که میتوان درمحیط طبیعی ازاین استفاده کرد. علاوه برمواردذکرشده ازامولسیونهای اپوکسی نیزمی توان استفاده کرد. 3-3-2- لاتکسها لاتکس دارای اجزای بسیارکوچکی از5/0 تا1میکرون ، باوزن مولکولی بالابوده که به صورت سوسپانسیون درآب پراکنده است ویابه صورت مایع حل نشدنی بوده ، وحالت امولسیون رادارند . لاتکس ها معمولا بااضافه کردن منومرهای دیگری به صورت کوپلیمردرآمده وکیفیت بهتری ارائه می دهند . برخی ازلاتکسها عبارتند از: ۱- استرین 2- نئوپرن 3- پلی ونیل استات 4- اکرولیک 3-3-3- رزینهای اپوکسی رزینهای اپوکسی رزینهایی هستند که وقتی بایک عامل اصلاح کننده ترکیب می شوند عايق حرارتی بسیارخوبی ارائه می دهند . امابه دلیل غیراقتصادی بودن آنها ، این گروه کمترازلاتکسها مورداستفاده قرارمی گیرند. 3-3-4- کاربردها یPPCC PPCC رامی توان درمکانهای مختلفی مورداستفاده قرارداد ۱- کفپوش پلها: بهترین چاره ای که میتوان برای کفپوش پلها اندشیداستفاده از PPCCاست استفاده ازاین ماده سطح مسطح وبادوام تری رانسبت به بتن معمولی ایجاد مي کند. PPCC که نسبت به PC وPIC دارای تخلخل کمتری است ازورودرطوبت وکلرید ونمکها به نحومطلوبی جلوگیر ی می کند . 2- پارکینگها : استفاده ازPPCC درپارکینگها بسیارمناسب است استفاده ازلایه نازکی از PPCC، سطح مقاوم ومطلوبی رابه وجودمی آوردودرسبک کردن سازه پارکینگ بسیارموثراست . همچنین ضخامت کم آن به ارتفاع پارکینگ اضافه می کند دررمپهای پارکینگ استفاده ازپوشش بین لاستیک وسطح پوشش، لغزش کمتری ایجادمی کند 3- کف اطاقها وساختمانها : (PPCC) میتواندبرای کف ساختمانها ی صنعتی که در معرض عوامل گوناگون اعم ازعبورومروروسایل سنگین است مورداستفاده قرارگیردوسطح مقاومی دربرابرسایش به وجود آورد. کاربرداین ماده برای کف اطاقها ، اروزن مرده ساختمان می کاهد . 4- استفاده از(PPCC) درقطعات پیش ساخته (PPCC) برای تولید قطعات پیش ساخته بسیارمناسب است . زیرابه راحتی قابل استفاده بوده وبانسبتهای کم آب به سیمان ، روانی خوبی دارد. سرعت خودگیری (PPCC) سریعترازبتن بوده وزمان ساخت وقالب گیری قطعات مشابه راکوتاه میکند . 5- تعمیرکاری : PPCC برای تعمیرکردن شکافها وگودیها مناسب است این ماده برای تعمیرکاریهای بزرگ ، بیشترازPC مصرف دارد. درمحل هایی که قطع بتن رخ می دهد می توان ازیک لابه PPCC) بین بتن قدیمی وبتن جدیدبرای چسبندگی بیشتراستفاده کرد. طبقه بندی اصلی بتنها ی شامل پلیمر ۱- بتن باپلیمر تزریق شده PIC 2- بتنهای پلیمری PC 3-بتن پلیمری با سیمان PPCC PICها بتن با پلیمرتزریق شده (PIC) توسط نفوذ منومردر داخل بتن سخت می شود وسپس پلیمریزانزاسیون حرارتی آن انجام می شود. خواص PIC در مقایسه بابتن معمولی به طورقابل ملاحظه ای بهبود می یابد . در زیر به بخشی ازخواص بهبود یافته بتن با پلیمر تزریق شده ، اشاره شده است . 1. مقاومت فشاری به چهار برابر مقاومت فشاری بتن معمولی افزایش می یابد . 2. مقاومت کششی بیش از چهار برابر افزایش می یابد . 3. مدول الاستیسیته بیش ازدو برابر افزایش می یابد . 4. مدول پارگی بیش ازچهار برابر افزایش می یابد . 5. مدول خمشی تا5/۱ برابر افزایش می یابد . 6. خزش تاده برابر کاهش می یابد . 7. مقاومت ضربه ای ( چکشی L) تابیش از 70/۱ برابر افزایش می یابد . 8. جذب آب به میزان زیاد کاهش می یابد . علاوه برموارد بالا تغییرات تنش (Stress) به کرنش ( Strain) آن تالحظه شکست به صورت خطی است . مقاومت در برابریخ زدگی وذوب ( Freeze –Thaw ) وهمچنین مقاومت در برابرسولفات اسیدها ، باز ها وآب نمک داغ به طور ملاحظه ای نیست به بتن معمولی افزایش می یابد کاربرد اینگونه بتن pic در نهر آب کف شوی وتونل زیر زمینی ( مترو ) ، اسکله ، کف استخر ، سیمانهای مورد استفاده د رکشتی ، پایه های ساختمان ، پوششهای روی ساختمانی ، بستهای خطوط راه آهن ، سکوهای حفاری ساحلی وآجرهای بنایی ، آب بندها ، مجسمه سازی ، حفاظ مخروطی کایلهای فشارقوی ، قابهای پنجره ساختمانها در زیراب ، پانلهای گرم کننده جاده جهت ذوب برف در خیابان ( زیرا هدایت حرارتی بهتری نسبت به آسفالت دارد ) می باشد . در ساخت لوله های بتن اصلاح شده باالیاف ( آزبست ویا الیاف پلی پروپیلن باL/D حدود 6/0. 005 )، لوله های خطوط انتقال نفت ، انبارهای سیلوی گندم وجو ، نمای ساختمانها ، خطوط لوله های مخازن تقطیر حرارتی ، کف شوی وسینک (sink ) لگن وحوض آب ، وان جدول حاشیه پیاده رو ( در مناطق سردسیر نظیر نروژ که در برابر یخ زدگی مقاوم می باشد ) . در روسیه از بتنهای پلیمری به همراه آزبست ( PIAC ) جهت نماسازی ساختمان با مقاومت خمشی حدود Kgf/cm2 490 ( 7000psi ) استفاد ه می شود. پلیمرهای مناسب برای تولید بتنهای پلیمری pic . ویسکوزیته منومر، عامل تعیین کننده جهت سرعت نفوذ می باشد . پلیمرهای ترموپلاستیک مورد استفاده شامل : پلی میتل متاکریلات ( PMMA ) پلی استایرن ( PS ) پلی وینیل استات ( PVAC) ودر گروههای ترموست ، پلیمرهای شبکه ای شونده شامل پلی استرهای غیراشباع ( UP ) واپوکسی رزین ( EP ) وپلی یورتان ( PUR ) می باشند . 2-۱- 2- روشهای عمومی تولید مواد پلیمری در سال 1952 فلوری واکنشهای پلیمری یزاسیون را طبقه بندی کرد وبه دوگروه واکنشهای پلیمریزاسون مرحله ای وزنجیره ای دسته بندی نمود . در پلیمریزاسیون مرحله ای ، کلیه منومرهااز ابتدای واکنش شروع به پلیمریزاسیون كرد. همگی مرحله به مرحله ابتدا به دیمر ، سپس تریمر وتترا و... تبدیل می شوند. در پلیمریزاسیون افزایشی تنها منومرهایی قابلیت تبدیل شدن به دیمررا دارند که بتوانند در ابتدای امر ، رادیکال شوند . در مرحله بعدی همین دیمرهای رادیکالی به منومرهای دیگر حمله می کند وطول زنجیرافزایش می یابد واین پدیده در حالی اتفاق می افتد که در محیط واکنش بسیاری از منومرها ی عمل نکرده وجود دارد . در روش پلیمریزاسیون رادیکالی فقط مونومرهایی وارد واکنش می شوند که دارای مراکز فعال ( مانند رادیکال آزاد یا یون ) باشند . سرعت واکنش بسیار زیاد است . وپلیمرهایی باوزن مولکولی بالابه سرعت به وجود می آیند . در روش پلیمریزاسیون مرحله ای ، دومنومری که دارایدو عامل فعال مختلف در دو سر خود باشند ، قابلیت وارد شدن در واکنش را دارند . منومرهابه سرعت در مراحل اولیه از بین می روند . سرعت واکنش در این مرحله کند است ووزن مولکولی به کندی بالا میرود . واکنش زنجیره ای در چهارمرحله خلاصه می شود . 1. شروع 2. رشد 3. انتقال 4. پایان ۱- شروع در ابتدای شروع کننده تجزیه می شود وبه رادیکال تبدیل می شود . سپس رادیکالهای تشکیل شده برمنومرها اثر کرده وزنجیره شروع به رشد می نماید (6) . R-R→ 2R.(۱) R+R→ RM.(2) مرحله شروع به چهار روش حرارتی ، شیمیایی ، فتوشیمیایی وتشعشعی می تواند آغاز گردد. 2- رشد پس از شروع ، زنجیره ها باوصل شدن به یکدیگر ومنومرهای دیگر افزایش طول می یابند . RM+M→ RM.2 RM.2+ rm03 (3) RM0n+ M→ RMn+10 3- انتقال در اغلب مواقع مراکز رادیکالی از طریق مکانیسم کندن هیدروژن ویا اتم دیگر از ملکولی به ملکول دیگر منتقل می گردد . 4- پایان دوزنجیره در حال رشد شامل رادیکالها ی آزاد هستند که می توانند با هم واکنش دهند. روشهای پلیمریزاسیون سه روش برای پلیمریزاسیون منومردر داخل بتن وجود دارد : 1. تابش 2. حرارتی با کاتالیزور 3. شتاب دهنده های کاتالیزور ی کاتالیستهای حرارتی شامل بنزوئیل پراکسید ، ترشری بوتیل بنزوآت ، آزوبیس ایزویوتیرونیتریل ( AIBN ) وترشری بوتیل آزوایزوبوتیرونیتریل هستند . عموما" ازآب داغ جهت حرارت دادن مخلوط استفاده می شود . به منظور بالابردن زمان انبارداری وپیشگیری ازپلیمریزاسیون زودرس در مخازن ازکاتالیزورهای پایدارترنظیر ترشری بوتیل آزوایزوبوتیرونیتریل استفاده می شود . N=C (CH)3 C-N= N-C(CH3)2 بتنهای پلیمری شامل میتل متاکریلات حاوی 5% وزنی ازآغاز فوق ، می توانند بیش ازیک سال در انبار نگهداری شود. واکنش حرارتی پلیمرایزسیون به ترتیب شکل 2می باشد . N=C C=N N=C رادیکال پلیمررشدشونده A+MMA→ AMM→ → R پایان پلیمریزاسیون 2R→ R لوله های ساخته شده از بتنهای پلیمری در سطح زمین شامل سولفاتهای با غلظت بالای 5/7 در صد وزنی نسبت به وزن خاک و6% آب مورد آزمایش قرار گرفتند که مقاومت بسیار خوبی از خود نشان دادند(4). از بتنهای پلیمری در اسکله ها نیز استفاده می شود . کاربرد این نوع بتن در سه شکل مختلف می باشد . ۱- در تعمیر اسکله باوارد کردن منومردر محل ترک خوردگیها بتن. 2- استفاده از لایه ای جدید با کمک بتنهای پلیمری به منظورپوشش جهت پیشگیری از نفوذ ومزاحمت کلر 3- استفاده از اسکله های کامل ساخته شده ا ز پانل های بتنهای پلیمری در تعمیر اسکله تا سطح 370 متر مربع با استفاده از منومر به روش پلیمریزاسیون حرارتی وکاتالیزوری پس ازخشک کردن سطح کارانجام می شود . آزمایش مقاومت فشاری آن برابر MN/m2 2/35 یا psi 5000یا Kg/cm2 352می باشد ومقداری جذب رطوبت آن رطوبت آن %6/1است. در مواقعی که میزان تخریب وفساد خیلی زیاد باشد نمی توان از تزریق داخل شکاف استفاده نمود . در چنین مواردی از پوشش جدید ساخته شده به کمک بتنهای پلیمری استفاده می شود. این پوششها به ضخامت حدود 25% اینچ یا معادل 6% سانتی متر می باشد . زمان لازم برای اتصال 10 ساعت وعمق نفوذ معادل 2اینچ یا 5سانتی متربه دست می آید . ازبتنهای پلیمری در دیواره زیر گذرها ( معابر زیرزمینی ) ، کف استخرها وپایه های پی استفاده می شود . ازبتن برپایه اپوکسی برای پوشش پلهای هوایی استفاد می شود . ترکیبات پلیمری در مقایسه با بتن مقاومت شیمیایی کششی وفشاری بالاتری دارد. هرچند مدول الاستیسته آن کمتر وخزش آن بیشتر می باشد . این نقیضه با آمیختن پلیمر با سیمان برطرف می شود . بتنهای پلیمری ( PC) برعکس PIC در PC از انواع بسیار متنوع منومرهادر رزینها استفاده می شود . این گونه بتنها دارای قابلیت نگهداری عالی ( Excellent Durability ) وخواص ساختاری خوب می باشند .این نوع بتنهاازمخلوط کردن منومرباکلوخه هایی نظیرشن وماسه یاموادپرکننده دیگرباقطر ذرات معین ساخته می شود که به کمک کاتالیزوروتسریع کننده ( متیلاتیل کتون پراکسید ) دردمای معمولی یاتحت حرارت ( بنزوئیل پراکسید) پلیمریزه می گردد. ازکاربردهای PC هامی توان به پوشش روی جاده وپل وتعمیردست اندازها ،کاشی کف ، سقف ،محافظ، سقفی درتونل ودرگاه پنجره اشاره کرد. اخیرا" PC رابه کمک رزینهای اپوکسی ، پلی استر، رزین فوران وهمچنین منومرمتیل متاکریلات واستایران می سازند . نخستین PC ساخته شده ، برپایه رزین اپوکسی بوده است ولی به خاطر قیمت بالای رزین اپوکسی کاربردآن محدود شده است . اخیرا" پلی استرهای غیراشباع که حاوی مقادیرمعتنابهی ازمنومراستایرن وبامتیل متاکریلات می باشند . کاربردفراوان پیداکرده اند. PC حاوی پلی استرهمانیک درمقیاس صنعتی درپوشش روی بزرگراهها استفاده می شود.برای پوشاندن سطح خیابانهابا PC ازماشینهای پخش آسفالت استفاده میشود. تنها مانع استفاده ازپلی استرها به جای اپوکسی هابرای پوشش بزرگراهها خواص نفوذپذیری ضعیف آنها می باشدکه امکان نفوذنمکهای ضدیخ رابه داخل بتن رافراهم می کند وموجب خوردگی مصالح تقویت کننده بتن می شود. بتن پلیمری با سیمان( PPCC ) اینگونه بتنها ازطریق مخلوط لاتکس منومرهایی نظیر، استایرن،بوتادین ، آکریلات وسیمان پرتلند به دست می آیند . بتنهایی ازنوع PPCC باکاربردهای صنعتی درآمریکا، روسیه وژاپن مورداستفاده قرارمی گیرد.سازگاری بادستگاههای مورداستفاده دربتنهای معمولی وهمچنین قیمت نسبتا" پایین PPCC که صرفا" باافزایش یک منومریاپلیمرحاصل شده است ، کاربردPPCC باتوسعه داده است . خواص PPCC درمقایسه بابتنهای معمولی به طورقابل ملاحظه ای افزایش می یابد. ازآن جمله می توان به خاصیت خوبچسبندگی به سیمان پرتلند، قابلیت نگهداری خوب وخواص سایشی خوب اشاره کرد. برخی PPCCهادارای خواص خولی نمی باشند . زیراموادآلی باسیمان پرتلند سازگاری نداردومانع هیدراتاسیون سیمان می شود. متقابلا" محیط قلیایی ناشی ازسیمان پرتلند مرطوب موجب اختلال درواکنش پلیمریزاسیون می شود. این بتنها درپوشش کف ، روی سطوح اسکله ودربخش تعمیرات بکارمی روند. استفاده ازفوریل الکل درPPCC موفقیت آمیزبوده است زیرادراختلاط باسیمان درمجاورت کاتالیست اسیدی ضعیف نظیرکلریدآنیلین وکلریدکلسیم پلیمریزه می شود. ازمخلوط آبی اپوکسی هم درPPCC به صورت صنعتی استفاده شده است . مقداررزین اپوکسی نسبت به آب 5 % می باشدواگردرصد اپوکسی 90 باشد ، سه روزبرا ی رسیدن به خواص نهایی مناسب وقت لازم است . مقاومت خمشی وکششی ومقاومت سایشی آن نسبت به بتن معمولی باضریب دوافزایش می یابد. استفاده ازپودرپلیمری درسیمان پرتلند تازه ( سفت نشده ) ازلحاظ صنعتی موردتوجه نبوده است . دراین روش درآغاز سخت شدن سیمان ، آن راحرارت می دهند تاپلیمرذوب شود ودرسیمان نفوذ کند . خاصیت مقاومت دربرابرجذب آب این سیمان خوب می باشد. تکنیکها ی خاص درتهیه بتن پلیمری ( PC ) دربتنهای پلمیری که حدود70-75 درصد حجم کل راذرات پرکننده تشکیل می دهند وپلیمرفضاهای خالی وکوچک بین ذرات راپرمی کند،درحین گیرش انقباض ناشی ازآن درماتریس پلیمری متمرکزمی شود وباعث ایجادتنش موضعی به نام تنش گیرش ( Setting Stress) می گرددکه خودباعث کاهش استحکام کامپوزیت می شود. ذرات پرکننده قادربه تغییرحجم نیستند واین مساله باعث می شود که دراثرانقباض ناشی ازگیرش نیروهای کششی موضعی ایجادشودکه این نیروها استحکام نهایی قطعه ومقاومت خزش بتن پلیمری راکاهش می دهند. هنگامی که تنشهای انقباض زیادباشند، استفاده ازمقادیرکم افزودنیها ی معدنی آبداردربتنهای پلیمری برای حذف تنشها ی گیرش مفیداست . این موادافزودنی شامل موادمعدنی طبیعی تحت نام مونت موریلونیت ( MMT) که ازخانواده بنتونیت بافرمول عمومی Al2o3.4sio2. H2o ، می باشد . این ترکیب معدنی توسط عامل جفت کننده تحت فرمول شیمیایی Si (CH3)2 CL2به نام دی کلروسیلان واکنش شیمیایی می دهد وازطرفی دیگربارزین واردواکنش می شودوباعث می گرددتاآب تنخیرشده ، نتواند ازشبکه هیدراتاسیون موادمعدنی فرارکند وفشارناشی ازبخاربه دام افتاده ، ذرات راواداربه انبساط میکند . بنابراین باانقباض ناشی ازپخت مبارزه می کند . مناسبترین عامل جفت کننده که نقش مضاعف شتاب دهنده راایفامی کند ، تحت نام شیمیایی متاکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان باساختمان شیمیایی زیرمی باشد: CH2= C-CH3 COOCH2 CH2 CH2Si(Och3)3 ترکیب فوق می تواند باگروههای هیدروکسی موجودرد مواردپرکننده نظیرسنگ وشن وارد واکنش شیمیایی تراکمی گرددومتانول تولید نماید وازسزدیگر خود که دارای گروه وینیلی می باشد، می تواند باکمک انواع آنها آغازگرها بامنومرهای وینیلی دیگرواردواکنش افزایشی شود. وبدین ترتیب یک پیوند شیمیایی مستحکم بین ذرات شن وماسه وپلیمرایجادمی شود. باتوجه به فعالیت شدید عامل جفت کننده به خاطروجودگروههای آلکوکسی ( متوکسی ) ، باید مواد معدنی MMT عاری ازرطوبت باشدوازطرف دیگروجودمواد فراربرای ایجادانبساط لازم می باشد. برای حل این مشکل ترکیبMMT راتحت خلاء 10 mmHg ودمای حدودc 050 برای مدت دوساعت حرارت می دهند تاآب تبلورخارج گردد وسپس به کمک کپسول تحت دمای 0 c 40 با فشارآمونیاک ( NH) جایگزین آمونیاک به جای آب سهولت تبخیرطی شرایط گیرش دردمای پایین می باشدزیرابرای تبخیرآب به دمای حدود C 100 نیازاس خواص اندازه گیری شده بتن پلیمری برپایه رزین وارداتی : آزمایش شماره استاندارد واحداندازه گیر ی نتیجه آزمایش استحکام فشاری ASTMC579 MAPa 107 استحکام کششی غیرمستقیم ( برزیلین ) ASTMC496 MAPa 4/12 استحکام خمشی ASTMC78 MAPa 6/15 ( بالاتراز ظرفیت دستگاه) جذب آب ASTMC43 درصد 18/0 چگالی ظاهری ASTMC905 گرم برسانتی مترمکعب 14/2 چسبندگی _________ MAPa 3/2 < سازگاری حرارتی( درمحدوده دماییc 30- c 70 ) ASTMC 884 حفظ خواص پس از 5چرخه 48ساعته بسیارخوب مقاومت شیمیایی ( اسیدها ، اگثربازها ، اکثرحلالها ، موادنتفتی ، آب دریاو....) ASTMC 267 حفظ خواص بسیار خوب خواص بتن پلیمری برپایه رزین ها ی ساخت داخل آزمایش شماره استاندارد واحداندازه گیری نتیجه آزمایش چگالی ظاهری ASTMC642 گرم برسانتی مترمکعب 31/2 حجم خالی قابل نفوذ ASTMC 642 درصد 25/1 جذب سطحی ASTMC 413 درصدافزایش وزن 19/. سرعت پالس ماوراء صوت ASTMC 597 کیلومتربرثانیه 95/3 مقاومت دربرابرنفوذآب تحت فشار DIN 1048 عمق نفوذبرحسب میلیمتر صفر مدول الاستیسیته دینامیکی ASTMC 215 GPa 0/29 مقاومت فشاری BS 1881 Mpa 7/94 مقاومت خمشی ASTMC 78 Mpa 2/16 مقاومت کششی غیرمستقیم ASTMC 496 Mpa 5/7 مقاومت سایشی ___________ درصدکاهش وزن پس از1000 دور 6/9 ( درمقایسه با سنگ کوارتز)
ترکيبات بتنی که بدليل استحکام مناسب وقيمت ارزان ، عمده ترين موادبرای سا خت و ساز هاي مختلف به شمارمی رود، علاوه برمقاومت کم دربرابرموادشیمیایی وخورنده دارای نفوذپذیری بالا، زمان گیرش زیاد،مقاومتها ی خشی وکششی کم ومقاومت کم دربرابریخ زدگی وچرخه های سرمایش – گرمایش است . امروزه استفاده گسترده ازموادپلیمری برای بهبودخواص بتنها رایج شده است باجایگزین کامل حامل آبی دربتن توسط حامل پلیمری ترکیبی بدست می آید که بتن پلیمری نامیده می شود. این ترکیب دارای مزایای بسیاری نسبت به بتن معمولی است ازآن جمله می توان مقاومت بالای آن دربرابرعوامل خورنده مختلف بدون نیازبه حفاظتهای شیمیایی ، استحکامهای فشاری ، خمش وکششی بالا( چندین برابربتن معمولی )، زمان کم موردنیازبرای پخت وجذب آب ونفوذپذیری ناچیز رانام برد. استحکام فشاری 77-143MPa ، استحکام کششی غیرمستقیم برزيلين 7-20Mpa ( 2تا6برابربتن معمولی ) ، استحکام خمش 16-40Mpa ( 3تا9بربربتن معمولی ، استحکام چسبندگی به بتن سیمانی بیش از26Mp، جذب آب کمتراز1درصد( 30 مرتبه کمترازبتن معمولی ) ، مقاومت عالی دربرابرچرخه های سرمایش – کرمایش وپایداری شیمیایی بسیارخوب درانواع محیطهایی شیمیایی خورنده مانند اسیدها ، بازها، حلالها وفرآورده ها ی / ونیزمقاومت دربرابرضربه یکی ازخواص کلیدی واصلی مواداست . دراین مقاله به کاربردپلیمرهادربتن وهمچنین انواع شیوه های تهیه بتن پلیمری وهمچنین تکنیکهای متداول وواکنشهای شیمیایی که درآن اتفاق می افتد اشاره شده است وخواص فیزیکی ومکانیکی بتنها ی پلیمری بابتنها ی معمولی مقایسه شده وزمینه های کاربردی آن درصنعت وروشهای بکارگیری واستفاده ازآن توضیح داده شده است . همچنین مزایای کاربروپلیمرهادربتن ذکرشده است . واژه ها ي کلیدی : بتن پلیمری ، سازه ها ی دریایی ، محیطها ی خورنده ، مقاومت ضربه پذیری . كار برد پليمر ها در بتن ۱- مقدمه شناخت بتن باعث ایجادتحولی بزرگ دررشبته عمران گردیدوبطورشکفت انگیزی دراکثرسازه ها مورداستفاده قرارگرفت همزمان بااین شناخت سعی شدباافزو دن موادشیمیایی دربتن دوام وکیفیت آن افزایش یافته وبامسلح كردن بتن بافولادخاصیت تاب خمشی به آن داده شد. دنیای بی پایان وپرخواص پلیمرها سریعا" جای خودرادرموادتشکیل دهنده بتن مسلح بازکردوبه گونه ها ی مختلفی خودرانشان داد. دریک تقسیم بندی کلی ، می توان کاربردپلیمردربتن رابه دوشاخه استفاده جامدواستفاده غیرجامد تقسیم کرد. درحالت استفاده جامد، محصولات پلیمری بافولادجایگزین می شوند وعمل مسلح کردن بتن راانجام می دهند ولی درحالت استفاده غیرجامد باتزریق وترکیب پلیمرهای پودری ومایع دربتن می توان کیفیت ودوام بتن رابهبود بخشید. 2- استفاده جامد باتوجه به اینکه اکثرموادومصالح طبیعی به علت ترکها وناپیوستگیها ی سطحی ریزی که درخود دارند، دارای مقاومت لازم برای تحمل تنشهای زیادنیستند ، لذالازم است که این مصالح بامواددیگری مسلح شود. اعضای بتن مسلح یکی ازمعروفترین اعضای مقاومی هستند که اینگونه ساخته شده اندودارای کاربردفراوانی می باشند . درسالهای اخیراستفاده ازاعضای مقاومی شبیه به بتن مسلح که دارای خواص بهتری ازجمله وزن کمتر ، مقاومت هستند ، همچنین مصالحی که بتواند درشرایط خاصی مثل دمای بالای کوره ها دوام خودراحفظ کند، رشدفراوان داشته است . تحقیقات علمی وکاربردی فراوانی دراین موردانجام گرفته وحتی بناهایی نیزساخته شده است . ازجدیدترین ومعروفترین این مصالح کامپوزیتهای پلیمری می باشدکه تاریخ استفاده ازآنها درسازه ها به زمان جنگ جهانی دوم بازمی گردد. درساختمانهایی که روی آنها رادارنصب شده بود، استفاده ازسازه های فلزی وحتی بتن آرمه دررادار ایجاداشکال می کردکه این مشکل باجایگزین کردن محصولات پلیمری به جای فولاد برطرف شده است . همچنین درآن زمان بعضي ازقسمتها ی هواپیمانیزازپلی استرهای مسلح بارشته های شیشه ای ساخته شده بودند .علی رغم قیمت بالای این مصالح کارآیی قابل توجه این موادتوجه طراحان ودست اندرکاران رابه خودجلب کرد. ازسال 1940 استفاده ازکامپوزیتهای مسلح شده بافیبرشیشه یاپلی استردرساختمانهای مس*** وصنعتی شروع شد. ازجمله ساختمانهایی که باسازه کامپوزیتی GRP باعث تحول درکاربرد این مصالح شده اند عبارتند از: ۱- سازه گنبدی شکل دربن غازی ( 1968) وسقف فرودگاه دبی (1972) ، درسالهای 1970 ساختمانها ی زیادی درانگلستان وآمریکابااین مصالح ساخته شدند. اکثراین ساختمانها د ارای سیستم سازه ای بتن مسلح شده می باشند که برای ساخت پلهاازمصالح GRP سودبرده شده است . 2- زمین فوتبال شهرمنچستر( 1980) که درآن ازیک سازه فضایی قوسی شکل مسلح به مصالح کامپوزیتی استفاده شده است. درسالهای اخیردرآمریکای شمالی واروپاه استفاده ازمحصولات پلیمری درساختمانهایی که درمعرض ترک خوردگی شدید قراردارند وهمچنین سازه ها ی پیشرفته درادارها وساختمانهایی که کنترل کیفیت ونگهداری آنها ازاهمیت خاصی برخورداراست ، افزایش یافته است . به علت مقاومت وسختی بالا، وزن کم ، پایداری حرارتی وظرفیت بالای میرایی ، کاربردکامپوزیتها درسازه های فضایی ازقبیل ماهواره هاوبخصوص آنتن های بزرگ بسیاررایج شده است.ازجمله مهمترین دلایلی که استفاده ازسازه های کامپوزیتی راافزایش داده است عبادتنداز: ۱- کارآیی 2- مقاومت درمقابل شرایط جوی نامساعد 3- ساختمانهایی که استفاده ازفلز درآنها مجازنیست . 4- وزن کم 5- مقاومت دربرابرخوردگی تعدادزیادی ازپلهای بتن مسلح دراثرخوردگی ناشی ازکارآب دریا تخریب شده یادرحال تخریب هستند باجایگزین کردن پلیمرهای مسلح شده بافیبرهای شیشه ای که خواص بهتری ازنظرمقاومت وخستگی نسبت به فولاد دارند می توان نتیجه بهتری گرفت. درسازه هايپيش تنيده و يا پس تنيدهسازه هايي که بامصالح هوشمند ساخته می شوند وهمچنین درساره های خاکی استفاده ازاین مصالح روبه افزایش است . این مصالح به صورت میلگردوشبکه مورد استفاده قرارمی گیرند . 2-۱- الیاف پلیمری ازالیاف پلمیری به منظورافزایش مقاومت کششی وجلوگیری ازایجادوگسترش ترک دربتن استفاده می شود. استفاده ازالیاف دربعضی ازکشورها به چند هزارسال پیش برمیگرددکه درآن زمان ازقطعات کوتاه ساقه های گیاهان خشک به همراه آب وخاک، به صورت مخلوطی ازگل بالیفها ی خشک گیاهی درساخت دیواروخشت استفاده می نمودند . الیاف عمداتا" برای کنترل ترک دراثرتغییرات حجمی ناشی ازانقباض وانبساط وتنشهای حرارتی وتاحدودی جهت افزایش مقاومت کششی ونرمی وفراهم نمودن یک سیستم یکپارچه افزایش مقاومت کششی ونرمی وفراهم نمودن یک سیستم یکپارچه استفاده میشود. دراوایل قرن بیستم باشکوفایی صنعت پتروشیمی ساخت انواع مختلف الیاف مصنوعی آغازشد. برخی ازاین الیاف مصنوعی درصنایع مختلف ازجمله پارچه بافی وصنعت بتن مورداستفاده قرارگرفته اند . ازالیاف درسازه های بتنی بردوگونه به شرح زیراستفاده می شود: 2-۱-۱ –مسلح کردن بتن باالیاف ( بتن الیافی ) FRC بتن مسلح شده باالیاف خواص بهتری نسبت به بتن معمولی دارد، ازجمله سختی واستحکام وظرفیت جذب انرژی بتن الیافی می تواند 5تا10 برابربتن معمولی باشد. این نوع بتن قابلیت بیشتری برای مقاومت کششی ، مقاومت خمشی ومقاومت برشی نیزدراین نوع بتن افزایش می یابد وحتی بعدازترک خوردن ، بتن الیافی به علت پلی که فیبرها بین ترک هاایجاد می نماید، قابلیت باربری خودراحفظ ميکند . این خاصیت به خمیرسیال آب – سیمان اجازه می دهدتادربین تارچه ها نفوذکند وبه جای چسبندگی فیزیکی یک پیوند مکانیکی درون ماتریس سخت شده ( عمل آوری شده ) بدست آید . این الیاف خواص مکانیکی نسبتا" خوب، نقطه ذوب بالا(c 165) چگالی کم ( %91kg/Cm3) وپايداري شیمیایی خوبی ازخودنشان می دهد. اگرکامپوزیتهای بتن مسلح درمعرض موادشیمیایی قرارگیرد، پیش ازآنکه الیاف متاثرگردد ،ماتریس تخریب خواهدشد. 2-۱-2- کاربرد بتن الیافی بتن مسلح به الیاف کاربردهای فراوانی داردکه ازآن جمله می توان به استفاده ازآن درحفاظت پیاده روها- خاکریزها ، پی ماشین آلات پوشش پیاده روها، سدها ، پوشش نهرها، تانکهای ذخیره موادواعضای پیش ساخته نازک اشاده نمود. مسلما" باگذشت زمان وانجام تحقیقات بیشتروکاملتر، استفاده ازاین نوع بتن متنوع تروکاربردآن رایج خواهد شد.5 2-۱-2- مسلح کردن پلاستیک باالیاف واستفاده ازآن درسازه ها ی بتنی FRP درسالها ی اخیراستفاده ازپلاستیک مسلح به الیاف FRP درسازه های بتنی پیش تنیده وبتن آرمه بسیارموردتوجه قرارگرفته است وتحقیقات بسیاری درمورداین مصالح جدیددراروپاه وآمریکا وژاپن انجام انجام شده است . پلاستیک مسلح به الیاف یا FRP دارای خواص منحصر به فردی است که آن رابه عنوان یک جانشین برای مسلح نمودن بتن مطرح نموده است . پلاستیک مسلح به الیاف ، آرماتورهایی رابه دست می دهدکه سبکتربوده ، نصب آنها ساده ترودوام آنها بیشتراست وتحت اثرخوردگی های متداول درفولادقرارنمی گیرند. پلاستیک مسلح به الیاف مصنوعی بامقاومت بالاکه معمولا" بوسیله یک رزین به هم چسبانده می شوند ، تشکیل می شود وبه شکلهای میلگرد، شبکه وطتاب برای مسلح نمودن یاپیش تنیده نمودن بتن موجودمی باشد. انواع مختلفی ازالیاف برای استفاده درپلاستیک ومسلح نمودن آن به کارمی رودولی ازبین آنها الیاف کربن آرامید وشیشه متداول ترین است . آنچه دراین مقاله مدنظراست نوع پلیمری الیاف ( آرامیدها ) می باشند. 2-2- آرامید (FRP A آرامیدیک نام مخفف برای پلی آمیدآروماتیک است .الیاف نوع پارا باحلقه بنزن بازنجیرمستقیم برای FRP بکارمی رود.این نوع الیاف نقش ارزنده ای درمسلح کردن پلاستیک ایفامی کنند .ساختاربخصوص آنها باعث شده تابه عنوان مقاوم ترین نوع الیاف شناخته شوند . 2-2-۱- خصوصیات AFRP ۱- نسبت مقاومت به جرم حجمی در FRP هازیاداست .(درآرامیدها ازسایرالیاف مسلح کننده متداول بیشتر است .) 2- مقاومت آن درمقابل خوردگی زیاداست . 3- ضریب انبساط حرارتی درAFRP وبطورکلی همه انواع FRP کم است . 4- عایق های حرارتی خوبی محسوب می شوند.( اگر به طور لحظه ای به جسمی بادمای C 538 تماس یابند صدمه ای نمی بینند) 5- مدول الاستیسیته انواع FRP ازفولاد کمتراست . 6- کرنش شکست آنها پایین است . 7- توجه خاصی به سیستم مهارنمودن دربتن پیش تنیده لازم است .( زیرا مقاومت انواع FRP درمقابل فشارجانبی خیلی کمترازمقاومت کششی آن می باشد. 8- اشعه ماوراء بنفش به انواع FRP ازجمله AFRP صدمه می زند . 9- الیاف آرامیدممکن است باجذب آب فاسدشوند . 10- استفاده ازالیاف بسیارپرهزینه می باشد، بنابراین بیشتردرساره ها ی فضایی مورداستفاده قرارمی گیرد. 2-2-2- کاربرد تاریخچه استفاده ازالیاف FRP ازچند دهه تجاوزنمی کند ولی به سرعت درحال توسعه است . به طورکلی به علت سبکی ، مقاومت کششی بالاومقاومت عالی درمقابل خوردگی وانعطاف پذیری ، موارداستفاده زیادی برای الیاف آرامیدذکرشده است . تمام سازه های دریایی ،سازه های درمعر ض آب ازقبیل شمع ها، اسکله ها، جزایرمصنوعی ، پلهای معلق کابلی، پلهای بتنی وپیش تنیده می توانند ازمقاومت بالای این الیاف دربرابرخوردگی بهره گیرند ، غیرازسازه های دریایی از FRP درمواردمتفرقه ای مانند شبکه آرماتوربرای اجرای ستون به صورت پاشیدن بتن ( ShotCrete) درتونلها، مهارنمودن سنگها ، درپروژه ها ی راهسازی درکوهستان واجرای شیبهای خاکی تند، دراجرای سازه نگهدارنده خاک نیزمی توان استفاده کرد. همچنین استفاده ازآنها درسازه هایی که خواص مغناطیسی فولاددرآنها مشکل آفرین است نیزبه طورروزافزونی افزایش یافته است . باتوجه به خصوصیات قابل توجه آنها دراجرای تعدادزیادی ازپلها وسایرسازه هادرژاپن ، چین ، آمریکامورداستفاده قرارگرفته اندتکنولوژی وموارداستفاده آنها روزبه روزدرحال گسترش است . 3- استفاده غیرجامد استفاده غیرجامدازموادپلیمری دربتن دردهه ها ی اخیرموردتوجه اهل فن قرارگرفته است. بطوریکه درسال 1975 اولین کنگره بین المللی درموردپلیمرهای موردمصرف دربتن برپاشدوازآن زمان به بعدطی چندین کنگره تجارب وتکنیکهای جدیدموردبررسی قرارگرفت . استفاده ازپلیمردهادربتن باعث بهبودخواص بتن می گرددکه ازآنجمله می توان به مواردزیراشاره کرد: ۱- بعدازعمل آمدن بتن وتبخیرآب اضافی حفره هایی دورن بتن باقی می ماند که باعث کاهش مقاومت فشاری بتن می گردد،باتزریق پلیمر درحفره ها مقاومت فشاری بتن افزوده می شود. 2- بانفوذ منومرهاوپلیمرها وبعدازواکنش پلیمریزاسیون شبکه ای ازپلیمروبتن درهم تنیده می شوند. وجوداین شبکه باعث ایجادبتن ازپلیمروبتن درهم تنیده می شوند . وجوداین شبکه باعث ایجادبتن یکپارچه تر، مستحکمتر و با انعطاف پذيري بيشتر مي گردد 3- سطح بتني كه با پليمرترکیب شده است معمولا" صافترازسطح بتنهای معمولی است . که این مسئله باعث می شودبتن دربرابرضربه وفراسایش مقاومت بیشتری داشته باشد. 4- مقاومت دربرابرخوردگی نیزازجمله مزایای استفاده ازپلیمرهاست .ترکیب دوبافت درهم نفوذکرده بتن وپلیمرجسم متراکم تری راتولیدمی کند وباعث جلوگیری ازنفوذعوامل جوی مخرب ازقبیل گازکربنیک ویون کلرمی شودوهمچنین ازنفوذرطوبت به بتن که عامل اصلی خوردگی فولاداست تاحدمطلوبی جلوگیری می کند که این مسئله باعث افزایش دوام بتن می شود. درسالهای اخیربرای تهیه بتن پلیمری وتکنولوژی جدیدوبااستفاده ازتجربیات محققان ، روشهایی برای ترکیب کردن پليمرارائه شداین روشها عبارتند از: ۱- بتن باپلیمرتزریق شده با، PIC 2- بتن پلیمری ،PC 3- اختلاط پلیمرباسیمان پرتلند، PPCC 3-1- بتن باپلیمرتزریق شده PIC بتن بامنومری که به داخل آن نفوذکرده وبه حداشباع رسیده است ترکیب شده سپس منومرفوق پلیمریزه می شودوماده جدیدی رامی دهد که دوام آن دربرابرعوامل جوی بسیاربالاست . دراین حالت منومربه درون فضای خالی بتن نفوذکرده وپس ازپلیمریزه شدن پیوند جدیدی رادراین فضای خالی ایجادمی کند .فضاهای خالی موجوددربتن وفضای خالی ، که بعدازعمل آمدن بتن ، ازتبخیرآب آزاددربتن ایجادمی شوند .بوسیله تزریق حاوی پلیمرمیشود، درطول این عمل ، جذب منومردرصورتیکه بسیارمطلوب باشدحدود85/.% فضاهاي خالي راپرکندكه اصطلاحا به آن اشباع كامل می گوییم و در صورتي كه كمتر از 85% را پر كند آن را اشباع نسبي مي گوييم.سپس عمل پلیمریزه شدن (POlimerization) انجام می گیردکه این امرباعث می شودبامولکولها ی منومربه طورشیمیایی ساختارزنجیره مانندی باوزن مولکولی بیشترایجادنمایند که باعث تراکم هرچه بیشتربتن گردد. 3-۱-۱- شرایط لازم برای تزریق پلیمر تقریبا" تمام انواع بتن می توانند باپلیمرتزریق شوندوبصورت PIC درآیند وهیچ مرحله ویژه ای برای آماده سازی بتن لازم نیست.بتنPIC ازدوشبکه درهم نفوذکرده ، به دست می آید . یکی شبکه اصلی بتن ودیگری شبکه پایدارودنباله دار پليمر که بیشترفضاها ی خالی دربتن راپرکرده ودوام واستحکام بیشتری به بتن می دهد. استفاده ازبتن بامصالح سنگی شکسته که میتواند فضای بیشتری برای پلیمرهاایجادنماید باعث می شودتاPIC حاصله دوام بیشتری داشته باشد 3-2-۱- منوها ی متداول درتهیه PIC برای انتخا ب یک منومناسب ، برای نفوذدربتن ، خصوصیات پلیمریزه شدن ، قابل دسترسی بودن ودرنهایت هزینه آن باید درنظرگرفته شود. به طورکلی هرمنومری که خاصیت پلیمریزه شدن درفضاهای خالی بتن راداشته باشدوبه راحتی دردسترس قرارگیردوخطراتی ازقبل سمی بودن یاانتشارگازسمی درهنگام عمل پلیمریزاسیون ازخودنشان ندهد، می تواند مناسب باشد. درحرارت وفشارمحیط منومرها می توانند به صورت مایع یاگازباشند که حالت مایع آن برای عمل تزریق ، مناسبتراست وبیشترازمنومرهای استفاده می شودکه توسط حرارت فعال می گردد، برخی ازمنومرهای قابل استفاده عبارتند از: ۱- اکریلونیتریل Acrylonitrile 2- متیل متاکریلیت methyl methacrylate 3- منومرها ی اکریلیک Acrylic monomers 4- پلی ونیل استات poly vinyl acetate 5- سیلیکون silicon سرعت نفوذمنومربه داخل بتن سخت شده بستگی به غلظت وویسکوزیته وهمچنین ساختمان متخلخل بتن دارد. 3-۱-3- تکنیکهای پلیمریزاسیون روشهای پلیمریزه کردن منومرها درpic به شرح زیراست : ۱- استفاده ازانرژی حرارتی 0 2- استفاده ازشتاب دهنده های شیمیایی 3- روش تشعشعی که انتخاب هرروش بستگی به هدررفتگی منومرها درطول زمان تزریق ومشکلات مربوط به ایمنی واقتصادی بودن آن دارد. 3-۱-4- ایمنی دراجرا بتن حاوی پلیمردارای خطراتی تخریبی ازجمله تاثیردربرابرآتش است . همچنین ساخت پلیمرخودهمراه باخطر است .توجه به مسائل ایمنی باعث شده است دستگاههای اجرایی توصیه های ایمنی وقوانینی راوضع کنند تااستفاده کنندگان وتولیدکنندگان این گونه موادنسبت به خطرات تولیدوبهره برداری آشنایی پیداکرده ومواردایمنی رارعایت کنند. پاره ای ازاین قوانین به شرح زیراست : ۱) ایمنی درهنگام ذخیره کردن منومرودورازدسترس بودن آن 2) به کاربردن مواردایمنی هنگام بارگیری، حمل وتخلیه 3) حفاظت موادپلیمری ازآتش 4) جلوگیری ازانتشاربوی آنها 5) تهویه مناسب محل کارگاه 6) دردسترس بودن مواد پاک کننده وشستشودهنده 3-۱-5- کاربردها یpic باتوجه به اینکه منومرها چنددرصدازخلل وفرج داخل بتن راپرمی کنندبتن های pic به دوگروه نیمه اشباع واشباع کامل تقسیم بندی می شوند که هرکدام کاربردهای خاص خودرا به شرح زیردارند . 3-۱-6-بتن نیمه اشباع وکاربردهای آن دربتن ها ی نیمه اشباع ( که آنها رابتن بااشباع سطحی نیزمی نامند ) معمولا" عمل تزریق منومردرآن به طورساده انجام می شودوازتکنیکهای فشاروخلا استفاده نمی شود ومنومرتنها درعمق کمی ازسطح بتن نفوذمی کند . ازجمله فوائد استفاده ازروش نيمه اشباع سهولت اجراي ان در مكانهاي مختلف است.از اين روش برای کف پلهاوکانالها ی آب وهمچنین سطوح قائم سازه های بتنی استفاده می کنند . 3-۱-7- بتن باپلیمراشباع کامل وکاربردهای آن برای اشباع کامل بتن بایستی رطوبت بتن تاحدممکن ازپیش برودوحداکثرجای خالی برای نفوذپلیمرایجادشود. دراین حالت معمولا" تزریق منومربااستفاده ازروش تحت فشارانجام میشود. علت اصلی اشباع کامل بتن بدست آوردن خصوصیات دوام واستحکام بیشتربرای بتن است . بتن بااشباع کامل می تواند درتونلها ، تیرها ،خطوط دیواری وستونها مورداستفاده قرارگیرد. 3-2- بتن پلیمری (pc) بتن پلیمری ماده ای است که ازاختلاط مصالح سنگی ، آب وسیمان به عنوان یک پرکننده بایک ماده چسباننده پلیمری به دست می آید . بتن پلیمری بیشتربرای تعمیرکاری ها استفاده میشود ودارای خواص خوبی ازجمله عمل آمدن درحرارتهای محیط از18- تا40 + درجه سانتیگراد، کارایی بهترنسبت به بتن معمولی ، چسبندگی خوب نفوذپذیری کم دربرابرآب وروطوبت محیط وپایداری خوب ازلحاظ شیمیایی می باشد. 3-2-۱- منومرهای متدوال درتهیه بتن پلیمری منومرهای زیادی برای تهیه بتن پلیمری وجوددارند که عبارتند از: ۱- متیل متاکریلیت MMA 2- رزین های پلیمراشباع شده PES 3-استرهای وینیل VES 4- پلی ونیل استات PVA 5- اپوکسی ها E باتوجه به دردسترس بودن ونوع محل کارمیتوان ازمنومرهای مختلفی استفاده کرد. منومرهای مایع برای تهیه بتن پلیمری کارآیی بهتری دارند . استفاده ازمتیل متاکریلیت وپلی ونیل استات ودیگر کوپلیمرهای لاتکس وپلی ونیل استات مرسوم تراست . 3-2-2- کاربردبتن پلیمری پوششهای PC سطح عایق ومقاومی برای بتن ایجاد کرده وازورودگازکربننیک ویون کلربه بتن تاحدمطلوبی جلوگیری می کنند سطح بتن پلیمری صا ف وپیوسته است که مقاومت ساییدگی بتن راافزایش می دهد. استفاده ازاین ماده درشاهراهها ی پرترافیک وهمچنین لایه های پوششی روی پلها، به خصوص پلهای فلزی ، مطلوب است و بتن پلیمری نیزموارد استفاده فراوان دارد. برخی ازاین مواردمصرف عبارتند از: ۱- پانلهای ساختمانی 2- لوله های فضلاب وکانالهای زهکشی 3- آجرهای عایق دربرابرخراش وساییدگی 4- سازه های هیدرولیکی کوچک 5- پله ها 3-3- بتن بااستفاد ه ازسیمان پرتلند پلیمری PPCC بتن بااستفاده ازسیمان پرتلندپلیمری PPCC نامیده می شود. این نوع بتن مخلوطی است ازمصالح سنگی وسیمان پرتلند، همراه بایک منومرکه پس ازمخلوط واضافه کردن آب به عمل می آید منومرمورداستفاده دراین مخلوط که نقش پرکنندگی داردقبلا" به صورت امولسیون درآمده ویادرآب حل شده وهنگام ترکیب واضافه کردن آب همراه باعمل سخت شدن بتن عمل پلیمریزه شدن نیزانجام میشود ودوپیوند بتن وپلیمرهمزمان تشکیل می شود دربرخی ازروشهای تولیدPPCC بایستی ازمتراکم کردن وحرارت دادن استفاده شود. 3-3-۱- منومرهای PPCC منومرهای مختلفی برای تولید PPCCمورداستفاده قرارمیگیرند . معمولا" استفاده ازلاتکسهابرای تولید PPCC رایج تراست . انتخاب پلیمرمناسب می تواند جسم متراکم تروباخصوصیات بهتری ارائه دهد . مثلا" استرین وبوتادین ازبهترین منومرهایی است که میتوان درمحیط طبیعی ازاین استفاده کرد. علاوه برمواردذکرشده ازامولسیونهای اپوکسی نیزمی توان استفاده کرد. 3-3-2- لاتکسها لاتکس دارای اجزای بسیارکوچکی از5/0 تا1میکرون ، باوزن مولکولی بالابوده که به صورت سوسپانسیون درآب پراکنده است ویابه صورت مایع حل نشدنی بوده ، وحالت امولسیون رادارند . لاتکس ها معمولا بااضافه کردن منومرهای دیگری به صورت کوپلیمردرآمده وکیفیت بهتری ارائه می دهند . برخی ازلاتکسها عبارتند از: ۱- استرین 2- نئوپرن 3- پلی ونیل استات 4- اکرولیک 3-3-3- رزینهای اپوکسی رزینهای اپوکسی رزینهایی هستند که وقتی بایک عامل اصلاح کننده ترکیب می شوند عايق حرارتی بسیارخوبی ارائه می دهند . امابه دلیل غیراقتصادی بودن آنها ، این گروه کمترازلاتکسها مورداستفاده قرارمی گیرند. 3-3-4- کاربردها یPPCC PPCC رامی توان درمکانهای مختلفی مورداستفاده قرارداد ۱- کفپوش پلها: بهترین چاره ای که میتوان برای کفپوش پلها اندشیداستفاده از PPCCاست استفاده ازاین ماده سطح مسطح وبادوام تری رانسبت به بتن معمولی ایجاد مي کند. PPCC که نسبت به PC وPIC دارای تخلخل کمتری است ازورودرطوبت وکلرید ونمکها به نحومطلوبی جلوگیر ی می کند . 2- پارکینگها : استفاده ازPPCC درپارکینگها بسیارمناسب است استفاده ازلایه نازکی از PPCC، سطح مقاوم ومطلوبی رابه وجودمی آوردودرسبک کردن سازه پارکینگ بسیارموثراست . همچنین ضخامت کم آن به ارتفاع پارکینگ اضافه می کند دررمپهای پارکینگ استفاده ازپوشش بین لاستیک وسطح پوشش، لغزش کمتری ایجادمی کند 3- کف اطاقها وساختمانها : (PPCC) میتواندبرای کف ساختمانها ی صنعتی که در معرض عوامل گوناگون اعم ازعبورومروروسایل سنگین است مورداستفاده قرارگیردوسطح مقاومی دربرابرسایش به وجود آورد. کاربرداین ماده برای کف اطاقها ، اروزن مرده ساختمان می کاهد . 4- استفاده از(PPCC) درقطعات پیش ساخته (PPCC) برای تولید قطعات پیش ساخته بسیارمناسب است . زیرابه راحتی قابل استفاده بوده وبانسبتهای کم آب به سیمان ، روانی خوبی دارد. سرعت خودگیری (PPCC) سریعترازبتن بوده وزمان ساخت وقالب گیری قطعات مشابه راکوتاه میکند . 5- تعمیرکاری : PPCC برای تعمیرکردن شکافها وگودیها مناسب است این ماده برای تعمیرکاریهای بزرگ ، بیشترازPC مصرف دارد. درمحل هایی که قطع بتن رخ می دهد می توان ازیک لابه PPCC) بین بتن قدیمی وبتن جدیدبرای چسبندگی بیشتراستفاده کرد. طبقه بندی اصلی بتنها ی شامل پلیمر ۱- بتن باپلیمر تزریق شده PIC 2- بتنهای پلیمری PC 3-بتن پلیمری با سیمان PPCC PICها بتن با پلیمرتزریق شده (PIC) توسط نفوذ منومردر داخل بتن سخت می شود وسپس پلیمریزانزاسیون حرارتی آن انجام می شود. خواص PIC در مقایسه بابتن معمولی به طورقابل ملاحظه ای بهبود می یابد . در زیر به بخشی ازخواص بهبود یافته بتن با پلیمر تزریق شده ، اشاره شده است . 1. مقاومت فشاری به چهار برابر مقاومت فشاری بتن معمولی افزایش می یابد . 2. مقاومت کششی بیش از چهار برابر افزایش می یابد . 3. مدول الاستیسیته بیش ازدو برابر افزایش می یابد . 4. مدول پارگی بیش ازچهار برابر افزایش می یابد . 5. مدول خمشی تا5/۱ برابر افزایش می یابد . 6. خزش تاده برابر کاهش می یابد . 7. مقاومت ضربه ای ( چکشی L) تابیش از 70/۱ برابر افزایش می یابد . 8. جذب آب به میزان زیاد کاهش می یابد . علاوه برموارد بالا تغییرات تنش (Stress) به کرنش ( Strain) آن تالحظه شکست به صورت خطی است . مقاومت در برابریخ زدگی وذوب ( Freeze –Thaw ) وهمچنین مقاومت در برابرسولفات اسیدها ، باز ها وآب نمک داغ به طور ملاحظه ای نیست به بتن معمولی افزایش می یابد کاربرد اینگونه بتن pic در نهر آب کف شوی وتونل زیر زمینی ( مترو ) ، اسکله ، کف استخر ، سیمانهای مورد استفاده د رکشتی ، پایه های ساختمان ، پوششهای روی ساختمانی ، بستهای خطوط راه آهن ، سکوهای حفاری ساحلی وآجرهای بنایی ، آب بندها ، مجسمه سازی ، حفاظ مخروطی کایلهای فشارقوی ، قابهای پنجره ساختمانها در زیراب ، پانلهای گرم کننده جاده جهت ذوب برف در خیابان ( زیرا هدایت حرارتی بهتری نسبت به آسفالت دارد ) می باشد . در ساخت لوله های بتن اصلاح شده باالیاف ( آزبست ویا الیاف پلی پروپیلن باL/D حدود 6/0. 005 )، لوله های خطوط انتقال نفت ، انبارهای سیلوی گندم وجو ، نمای ساختمانها ، خطوط لوله های مخازن تقطیر حرارتی ، کف شوی وسینک (sink ) لگن وحوض آب ، وان جدول حاشیه پیاده رو ( در مناطق سردسیر نظیر نروژ که در برابر یخ زدگی مقاوم می باشد ) . در روسیه از بتنهای پلیمری به همراه آزبست ( PIAC ) جهت نماسازی ساختمان با مقاومت خمشی حدود Kgf/cm2 490 ( 7000psi ) استفاد ه می شود. پلیمرهای مناسب برای تولید بتنهای پلیمری pic . ویسکوزیته منومر، عامل تعیین کننده جهت سرعت نفوذ می باشد . پلیمرهای ترموپلاستیک مورد استفاده شامل : پلی میتل متاکریلات ( PMMA ) پلی استایرن ( PS ) پلی وینیل استات ( PVAC) ودر گروههای ترموست ، پلیمرهای شبکه ای شونده شامل پلی استرهای غیراشباع ( UP ) واپوکسی رزین ( EP ) وپلی یورتان ( PUR ) می باشند . 2-۱- 2- روشهای عمومی تولید مواد پلیمری در سال 1952 فلوری واکنشهای پلیمری یزاسیون را طبقه بندی کرد وبه دوگروه واکنشهای پلیمریزاسون مرحله ای وزنجیره ای دسته بندی نمود . در پلیمریزاسیون مرحله ای ، کلیه منومرهااز ابتدای واکنش شروع به پلیمریزاسیون كرد. همگی مرحله به مرحله ابتدا به دیمر ، سپس تریمر وتترا و... تبدیل می شوند. در پلیمریزاسیون افزایشی تنها منومرهایی قابلیت تبدیل شدن به دیمررا دارند که بتوانند در ابتدای امر ، رادیکال شوند . در مرحله بعدی همین دیمرهای رادیکالی به منومرهای دیگر حمله می کند وطول زنجیرافزایش می یابد واین پدیده در حالی اتفاق می افتد که در محیط واکنش بسیاری از منومرها ی عمل نکرده وجود دارد . در روش پلیمریزاسیون رادیکالی فقط مونومرهایی وارد واکنش می شوند که دارای مراکز فعال ( مانند رادیکال آزاد یا یون ) باشند . سرعت واکنش بسیار زیاد است . وپلیمرهایی باوزن مولکولی بالابه سرعت به وجود می آیند . در روش پلیمریزاسیون مرحله ای ، دومنومری که دارایدو عامل فعال مختلف در دو سر خود باشند ، قابلیت وارد شدن در واکنش را دارند . منومرهابه سرعت در مراحل اولیه از بین می روند . سرعت واکنش در این مرحله کند است ووزن مولکولی به کندی بالا میرود . واکنش زنجیره ای در چهارمرحله خلاصه می شود . 1. شروع 2. رشد 3. انتقال 4. پایان ۱- شروع در ابتدای شروع کننده تجزیه می شود وبه رادیکال تبدیل می شود . سپس رادیکالهای تشکیل شده برمنومرها اثر کرده وزنجیره شروع به رشد می نماید (6) . R-R→ 2R.(۱) R+R→ RM.(2) مرحله شروع به چهار روش حرارتی ، شیمیایی ، فتوشیمیایی وتشعشعی می تواند آغاز گردد. 2- رشد پس از شروع ، زنجیره ها باوصل شدن به یکدیگر ومنومرهای دیگر افزایش طول می یابند . RM+M→ RM.2 RM.2+ rm03 (3) RM0n+ M→ RMn+10 3- انتقال در اغلب مواقع مراکز رادیکالی از طریق مکانیسم کندن هیدروژن ویا اتم دیگر از ملکولی به ملکول دیگر منتقل می گردد . 4- پایان دوزنجیره در حال رشد شامل رادیکالها ی آزاد هستند که می توانند با هم واکنش دهند. روشهای پلیمریزاسیون سه روش برای پلیمریزاسیون منومردر داخل بتن وجود دارد : 1. تابش 2. حرارتی با کاتالیزور 3. شتاب دهنده های کاتالیزور ی کاتالیستهای حرارتی شامل بنزوئیل پراکسید ، ترشری بوتیل بنزوآت ، آزوبیس ایزویوتیرونیتریل ( AIBN ) وترشری بوتیل آزوایزوبوتیرونیتریل هستند . عموما" ازآب داغ جهت حرارت دادن مخلوط استفاده می شود . به منظور بالابردن زمان انبارداری وپیشگیری ازپلیمریزاسیون زودرس در مخازن ازکاتالیزورهای پایدارترنظیر ترشری بوتیل آزوایزوبوتیرونیتریل استفاده می شود . N=C (CH)3 C-N= N-C(CH3)2 بتنهای پلیمری شامل میتل متاکریلات حاوی 5% وزنی ازآغاز فوق ، می توانند بیش ازیک سال در انبار نگهداری شود. واکنش حرارتی پلیمرایزسیون به ترتیب شکل 2می باشد . N=C C=N N=C رادیکال پلیمررشدشونده A+MMA→ AMM→ → R پایان پلیمریزاسیون 2R→ R لوله های ساخته شده از بتنهای پلیمری در سطح زمین شامل سولفاتهای با غلظت بالای 5/7 در صد وزنی نسبت به وزن خاک و6% آب مورد آزمایش قرار گرفتند که مقاومت بسیار خوبی از خود نشان دادند(4). از بتنهای پلیمری در اسکله ها نیز استفاده می شود . کاربرد این نوع بتن در سه شکل مختلف می باشد . ۱- در تعمیر اسکله باوارد کردن منومردر محل ترک خوردگیها بتن. 2- استفاده از لایه ای جدید با کمک بتنهای پلیمری به منظورپوشش جهت پیشگیری از نفوذ ومزاحمت کلر 3- استفاده از اسکله های کامل ساخته شده ا ز پانل های بتنهای پلیمری در تعمیر اسکله تا سطح 370 متر مربع با استفاده از منومر به روش پلیمریزاسیون حرارتی وکاتالیزوری پس ازخشک کردن سطح کارانجام می شود . آزمایش مقاومت فشاری آن برابر MN/m2 2/35 یا psi 5000یا Kg/cm2 352می باشد ومقداری جذب رطوبت آن رطوبت آن %6/1است. در مواقعی که میزان تخریب وفساد خیلی زیاد باشد نمی توان از تزریق داخل شکاف استفاده نمود . در چنین مواردی از پوشش جدید ساخته شده به کمک بتنهای پلیمری استفاده می شود. این پوششها به ضخامت حدود 25% اینچ یا معادل 6% سانتی متر می باشد . زمان لازم برای اتصال 10 ساعت وعمق نفوذ معادل 2اینچ یا 5سانتی متربه دست می آید . ازبتنهای پلیمری در دیواره زیر گذرها ( معابر زیرزمینی ) ، کف استخرها وپایه های پی استفاده می شود . ازبتن برپایه اپوکسی برای پوشش پلهای هوایی استفاد می شود . ترکیبات پلیمری در مقایسه با بتن مقاومت شیمیایی کششی وفشاری بالاتری دارد. هرچند مدول الاستیسته آن کمتر وخزش آن بیشتر می باشد . این نقیضه با آمیختن پلیمر با سیمان برطرف می شود . بتنهای پلیمری ( PC) برعکس PIC در PC از انواع بسیار متنوع منومرهادر رزینها استفاده می شود . این گونه بتنها دارای قابلیت نگهداری عالی ( Excellent Durability ) وخواص ساختاری خوب می باشند .این نوع بتنهاازمخلوط کردن منومرباکلوخه هایی نظیرشن وماسه یاموادپرکننده دیگرباقطر ذرات معین ساخته می شود که به کمک کاتالیزوروتسریع کننده ( متیلاتیل کتون پراکسید ) دردمای معمولی یاتحت حرارت ( بنزوئیل پراکسید) پلیمریزه می گردد. ازکاربردهای PC هامی توان به پوشش روی جاده وپل وتعمیردست اندازها ،کاشی کف ، سقف ،محافظ، سقفی درتونل ودرگاه پنجره اشاره کرد. اخیرا" PC رابه کمک رزینهای اپوکسی ، پلی استر، رزین فوران وهمچنین منومرمتیل متاکریلات واستایران می سازند . نخستین PC ساخته شده ، برپایه رزین اپوکسی بوده است ولی به خاطر قیمت بالای رزین اپوکسی کاربردآن محدود شده است . اخیرا" پلی استرهای غیراشباع که حاوی مقادیرمعتنابهی ازمنومراستایرن وبامتیل متاکریلات می باشند . کاربردفراوان پیداکرده اند. PC حاوی پلی استرهمانیک درمقیاس صنعتی درپوشش روی بزرگراهها استفاده می شود.برای پوشاندن سطح خیابانهابا PC ازماشینهای پخش آسفالت استفاده میشود. تنها مانع استفاده ازپلی استرها به جای اپوکسی هابرای پوشش بزرگراهها خواص نفوذپذیری ضعیف آنها می باشدکه امکان نفوذنمکهای ضدیخ رابه داخل بتن رافراهم می کند وموجب خوردگی مصالح تقویت کننده بتن می شود. بتن پلیمری با سیمان( PPCC ) اینگونه بتنها ازطریق مخلوط لاتکس منومرهایی نظیر، استایرن،بوتادین ، آکریلات وسیمان پرتلند به دست می آیند . بتنهایی ازنوع PPCC باکاربردهای صنعتی درآمریکا، روسیه وژاپن مورداستفاده قرارمی گیرد.سازگاری بادستگاههای مورداستفاده دربتنهای معمولی وهمچنین قیمت نسبتا" پایین PPCC که صرفا" باافزایش یک منومریاپلیمرحاصل شده است ، کاربردPPCC باتوسعه داده است . خواص PPCC درمقایسه بابتنهای معمولی به طورقابل ملاحظه ای افزایش می یابد. ازآن جمله می توان به خاصیت خوبچسبندگی به سیمان پرتلند، قابلیت نگهداری خوب وخواص سایشی خوب اشاره کرد. برخی PPCCهادارای خواص خولی نمی باشند . زیراموادآلی باسیمان پرتلند سازگاری نداردومانع هیدراتاسیون سیمان می شود. متقابلا" محیط قلیایی ناشی ازسیمان پرتلند مرطوب موجب اختلال درواکنش پلیمریزاسیون می شود. این بتنها درپوشش کف ، روی سطوح اسکله ودربخش تعمیرات بکارمی روند. استفاده ازفوریل الکل درPPCC موفقیت آمیزبوده است زیرادراختلاط باسیمان درمجاورت کاتالیست اسیدی ضعیف نظیرکلریدآنیلین وکلریدکلسیم پلیمریزه می شود. ازمخلوط آبی اپوکسی هم درPPCC به صورت صنعتی استفاده شده است . مقداررزین اپوکسی نسبت به آب 5 % می باشدواگردرصد اپوکسی 90 باشد ، سه روزبرا ی رسیدن به خواص نهایی مناسب وقت لازم است . مقاومت خمشی وکششی ومقاومت سایشی آن نسبت به بتن معمولی باضریب دوافزایش می یابد. استفاده ازپودرپلیمری درسیمان پرتلند تازه ( سفت نشده ) ازلحاظ صنعتی موردتوجه نبوده است . دراین روش درآغاز سخت شدن سیمان ، آن راحرارت می دهند تاپلیمرذوب شود ودرسیمان نفوذ کند . خاصیت مقاومت دربرابرجذب آب این سیمان خوب می باشد. تکنیکها ی خاص درتهیه بتن پلیمری ( PC ) دربتنهای پلمیری که حدود70-75 درصد حجم کل راذرات پرکننده تشکیل می دهند وپلیمرفضاهای خالی وکوچک بین ذرات راپرمی کند،درحین گیرش انقباض ناشی ازآن درماتریس پلیمری متمرکزمی شود وباعث ایجادتنش موضعی به نام تنش گیرش ( Setting Stress) می گرددکه خودباعث کاهش استحکام کامپوزیت می شود. ذرات پرکننده قادربه تغییرحجم نیستند واین مساله باعث می شود که دراثرانقباض ناشی ازگیرش نیروهای کششی موضعی ایجادشودکه این نیروها استحکام نهایی قطعه ومقاومت خزش بتن پلیمری راکاهش می دهند. هنگامی که تنشهای انقباض زیادباشند، استفاده ازمقادیرکم افزودنیها ی معدنی آبداردربتنهای پلیمری برای حذف تنشها ی گیرش مفیداست . این موادافزودنی شامل موادمعدنی طبیعی تحت نام مونت موریلونیت ( MMT) که ازخانواده بنتونیت بافرمول عمومی Al2o3.4sio2. H2o ، می باشد . این ترکیب معدنی توسط عامل جفت کننده تحت فرمول شیمیایی Si (CH3)2 CL2به نام دی کلروسیلان واکنش شیمیایی می دهد وازطرفی دیگربارزین واردواکنش می شودوباعث می گرددتاآب تنخیرشده ، نتواند ازشبکه هیدراتاسیون موادمعدنی فرارکند وفشارناشی ازبخاربه دام افتاده ، ذرات راواداربه انبساط میکند . بنابراین باانقباض ناشی ازپخت مبارزه می کند . مناسبترین عامل جفت کننده که نقش مضاعف شتاب دهنده راایفامی کند ، تحت نام شیمیایی متاکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان باساختمان شیمیایی زیرمی باشد: CH2= C-CH3 COOCH2 CH2 CH2Si(Och3)3 ترکیب فوق می تواند باگروههای هیدروکسی موجودرد مواردپرکننده نظیرسنگ وشن وارد واکنش شیمیایی تراکمی گرددومتانول تولید نماید وازسزدیگر خود که دارای گروه وینیلی می باشد، می تواند باکمک انواع آنها آغازگرها بامنومرهای وینیلی دیگرواردواکنش افزایشی شود. وبدین ترتیب یک پیوند شیمیایی مستحکم بین ذرات شن وماسه وپلیمرایجادمی شود. باتوجه به فعالیت شدید عامل جفت کننده به خاطروجودگروههای آلکوکسی ( متوکسی ) ، باید مواد معدنی MMT عاری ازرطوبت باشدوازطرف دیگروجودمواد فراربرای ایجادانبساط لازم می باشد. برای حل این مشکل ترکیبMMT راتحت خلاء 10 mmHg ودمای حدودc 050 برای مدت دوساعت حرارت می دهند تاآب تبلورخارج گردد وسپس به کمک کپسول تحت دمای 0 c 40 با فشارآمونیاک ( NH) جایگزین آمونیاک به جای آب سهولت تبخیرطی شرایط گیرش دردمای پایین می باشدزیرابرای تبخیرآب به دمای حدود C 100 نیازاس خواص اندازه گیری شده بتن پلیمری برپایه رزین وارداتی : آزمایش شماره استاندارد واحداندازه گیر ی نتیجه آزمایش استحکام فشاری ASTMC579 MAPa 107 استحکام کششی غیرمستقیم ( برزیلین ) ASTMC496 MAPa 4/12 استحکام خمشی ASTMC78 MAPa 6/15 ( بالاتراز ظرفیت دستگاه) جذب آب ASTMC43 درصد 18/0 چگالی ظاهری ASTMC905 گرم برسانتی مترمکعب 14/2 چسبندگی _________ MAPa 3/2 < سازگاری حرارتی( درمحدوده دماییc 30- c 70 ) ASTMC 884 حفظ خواص پس از 5چرخه 48ساعته بسیارخوب مقاومت شیمیایی ( اسیدها ، اگثربازها ، اکثرحلالها ، موادنتفتی ، آب دریاو....) ASTMC 267 حفظ خواص بسیار خوب خواص بتن پلیمری برپایه رزین ها ی ساخت داخل آزمایش شماره استاندارد واحداندازه گیری نتیجه آزمایش چگالی ظاهری ASTMC642 گرم برسانتی مترمکعب 31/2 حجم خالی قابل نفوذ ASTMC 642 درصد 25/1 جذب سطحی ASTMC 413 درصدافزایش وزن 19/. سرعت پالس ماوراء صوت ASTMC 597 کیلومتربرثانیه 95/3 مقاومت دربرابرنفوذآب تحت فشار DIN 1048 عمق نفوذبرحسب میلیمتر صفر مدول الاستیسیته دینامیکی ASTMC 215 GPa 0/29 مقاومت فشاری BS 1881 Mpa 7/94 مقاومت خمشی ASTMC 78 Mpa 2/16 مقاومت کششی غیرمستقیم ASTMC 496 Mpa 5/7 مقاومت سایشی ___________ درصدکاهش وزن پس از1000 دور 6/9 ( درمقایسه با سنگ کوارتز)