عوامل کاهنده آب در بتن یا وجود ماتریس هیدرات یا پلیمر سیمانی در LMM و LMC خصوصیات برتری را در قیاس با هنگامی که بتن و ملات سیمانی معمولی استفاده میشود، نشان میدهد. این خصوصیات برتری شامل مقاومت خمشی، به هم چسبیدگی عالی، ضد آب بودن فوقالعاده، مقاومت ساییدگی بالا و مقاومت شیمیایی خوب میشوند. اما با این همه، درجه این مزیتها وابسته به نوع پلیمر، نسبت پلیمر به سیمان، نسبت آب به سیمان، میزان هوای موجود و شرایط عملآوری است. برخی از خصوصیات ملات و بتن اصلاح شده با لاتکس موثر بر این فاکتورها در قسمت زیر آورده شدهاست.
ملات و بتن اصلاح شده با لاتکس چه خصوصیاتی دارد؟
۱. کارایی، گیرش، جدایی شیرآبه از سنگدانه (آب انداختگی) و جداسازی
زمانی که یک افزودنی لاتکس استفاده میشود، میزان آب موجود مورد نیاز برای ایجاد یک اسلامپ مشخص به اندازه محسوسی میتواند کاهش یابد و میزان این کاهش با افزودهشدن نسبت پلیمر به سیمان افزایش مییابد. این تاثیر به واسطه حضور ذرات و هوای محبوس و عمل فروپاشندگی امولسیون سازهای روکنشگر بوده که اثری روانساز دارند و منجر به افزایش کارایی میشود.
عموما، زمان گیرش LMM و LMC در مقایسه با مخلوطهای عادی بیشتر ادامه مییابد و میزان تاخیر وابسته به نوع پلیمر و نسبت پلیمر به سیمان مخلوط است. تاخیر در گیرش به واسطه حضور روکنشگرهایی است که در لاتکسها وجود دارند، که نسبتا هیدراتاسیون سیمان را متوقف میکنند. به واسطه خصوصیات آب گریز کلوییدی لاتکس، کاهش آب ایجادشده ناشی از کاربرد آنها و هوای محبوس در مخلوطهای ملات و بتن، تمایل اندکی برای جدایی شیرآبه از سنگدانه و جداسازی وجود دارد.
|
|
۱۱۵ ۲.۲۱ |
Wet* ۱۴.۶۰ ۲۲.۳۵ ۳۵.۸۵ ۴۲.۲۵ ۳۲۴۰ |
جریان ۲۳۰C درصد |
جدول ۶-۱۳ اثر عمل آوری مرطوب و خشک ملات E اصلاح شده با SBR
- عملآوری مرطوب در آب آهک اشباع تا زمان ۰ آزمایش؛ عملآوری خشک در هوای آزمایشگاه ذخیره بود تا زمان آزمایش (حدود ۲۵°C و %۵۰ رطوبت نسبی)
۲. هوای محبوس
در صورت عدم حضور عاملهای ضدکف که مولفههای اساسی امولسیون هستند، اغلب امولسیونهای لاتکس منجر به ایجاد هوای محبوس زیادی میگردند. هوای محبوس از فعالیت روکنشگرهای لحاظشده به عنوان امولسیون سازها یا تثبیتکنندهها در لاتکسهای پلیمری نتیجه میشود. لاتکسهای تجاری امروزی معمولا حاوی عامل ضد فومشدگی (تشکیل فوم) مناسبی هستند و هوای محبوس ناخواسته به اندازه قابل ملاحظهای کاسته میشود. میزان هوای موجود ملات اصلاح شده با لاتکس میتواند در بازه ۵ تا %۲۰ قرار بگیرد، حال آنکه در مورد بتن اصلاح شده با لاتکس بسته به اندازه درشت دانه، هوای محبوس همانند بتن معمولی میتواند کمتر از %۲ هم باشد.
۳. مقاومت: کششی، خمشی، پیوند فشاری و ساییدگی
بهبود کلی در پیوند سیمان هیدرات-سنگدانه و حضور لایههای پلیمری میان نفوذی در مجموعه ملات و بتن اصلاح شده با لاتکس، افزایش قابل توجهی به مقاومت کششی و خمشی میبخشد. با این وجود هیچ بهبودی در مقاومت فشاری در قیاس با بتن معمولی به وجود نمیآید.
فاکتورهای اصلی موثر بر خصوصیات مکانیکی ملات و بتن اصلاح شده با لاتکس عبارتند از:
- طبیعت لاتکس پلیمری سیمان و سنگدانه مورد استفاده در اختلاط
- پارامترهای نسبت اختلاط کنترل کننده همچون نسبت پلیمر به سیمان، نسبت آب به سیمان، نسبت مواد پرکننده به فضای خالی و میزان هوای موجود
- روشهای آزمایش و عملآوری
طبیعت لاتکس پلیمری توسط نسبت مونومر در کوپلیمر تعیین میشود. اثرات نسبت پلیمر به سیمان برمقاومت در جدول زیر ارائه شده است.
اغلب بتنها و ملات های اصلاح شده با لاتکس در مقایسه با ملات و بتن سنتی، چسبندگی خوبی با زیر لایهها دارند (سفال، سنگ، آجر، فولاد و بتن قدیمی). عموما مقاومت پیوند، صرف نظر از نوع پلیمر مورد استفاده، در کشش و خمش با افزایش نسبت پلیمر به سیمان افزایش مییابد.
| D | C | B | A | خصوصیات ملات |
| ۰.۱۵ ۰.۴۰۲ ۱۲۲ ۲.۱۸ ۸.۸۳ ۱۸۶.۹ ۱۸۶.۹ ۱۸۰.۵ ۱۸۰.۳ ۱۸۰.۰ ۳.۷ ۱۳.۷۰ ۸۸۰ |
۰.۱۰ ۰.۴۰۱ ۱۲۰ ۲.۲۰ ۸.۹۲ ۱۸۵.۸ ۱۸۱.۵ ۱۸۰.۰ ۱۷۹.۵ ۱۷۹.۲ ۳.۶ ۱۲.۶۰ ۱۳۲۰ |
۰.۰۵ ۰.۴۰۰ ۱۱۰ ۲.۲۴ ۸.۹۹ ۱۸۰.۳ ۱۷.۶۰ ۱۷۵.۱ ۱۷۴.۳ ۱۷۴.۰ ۳.۵ ۹.۸۰ ۳۱۰۰ |
۰.۰۰ ۰.۳۹۴ ۱۱۰ ۲.۲۲ ۸.۹۵ ۱۸۰.۰ ۱۷۵.۷ ۱۷۴.۶ ۱۷۴.۳ ۱۷۴.۲ ۳.۲ ۷.۶۰ ۳۸۴۰ |
استرین بوتادین نسبت پلیمر به سیمان نسبت آب به سیمان چگالی مرطوب درصد آب ملات میانگین جرم نمونه ها با مقاومت خمشی ۱ روز ۸ روز ۲۸ روز ۴۲ روز ۵۵ روز درصد افت جرم ۵۵ روز مقاومت خمشی ۵۵ روز نفوذپذیری ۱۲۰۲C ۵۵ روز |
جدول ۶-۱۴ اثر نسبت پلیمر به سیمان بر خصوصیات ملات
عوامل تاثیرگذار
این مقادیر میتواند تحت تاثیر تخلخل سنگ بستر و شرایط خدمتدهی آن قرار بگیرد. افزایش در مقاومت ساییدگی وابسته به نوع لاتکس و نسبت پلیمر به سنگدانه مورد استفاده است. عموما مقاومت ساییدگی تا اندازه قابل ملاحظهای با افزایش در نسبت پلیمر به سیمان بهبود مییابد. ترکیب مواد افزودنی لاتکس با دیگر مواد افزودنی، همچون فوق روانکنندهها و فوم سیلیکا توسعه محسوسی را ایجاد نمودهاست که توسط ملاتهای عدی حاصل نمیشود. مثلا، ملات مبنا که عاری از پلیمر است، دارای نسبت پیوند به مقاومت فشاری ۰.۲ است. این در حالی است که ملاتهای حاوی %۱۵ پلیمر، %۱۵ پلیمر به علاوه فوق روانکننده و %۱۵ به علاوه فوم سیلیکا، نسبت پیوند به مقاومت فشاری خود را به ترتیب ۰.۳۸؛ ۰.۳۱ و ۰.۳۷ افزایش دادند.
به دلیل اینکه خود پلیمرها وابسته به دما هستند، خصوصیات مکانیکی LMMها و LMCها وابسته به طبیعت پلیمر و دمایی است که مواد در حین خدمتدهی با آن مواجه میشوند. به همراه افزایش دما، LMMها و LMCها عموما کاهش سریعی در مقاومت یا خیز از خود نشان میدهند. کاهش مقاومت در دماهایی که بالاتر از دماهای انتقال پلیمرها و نسبتهای پلیمر بالاتر قابل ملاحظه است. محدودیت دمای حداکثر برای حفظ خصوصیات مقاومتی برابر ۱۵۰°C به دست میآید.
۴. تغییر شکل پذیری، مدول الاستیک و نسبت پواسون
اختلافهای زیاد میان مدولهای لاتکس و هیدراتهای سیمان (مدولهای الاستیک Gpa 10-001/0 و GP 30-10، به ترتیب) موجب میشود اغلب LMMها و LMCها تغییر شکلپذیری و الاستیتیه بالاتری از بتن و ملات با سیمان معمولی داشته باشند. با توجه به نوع پلیمر و نسبت پلیمر به سیمان، تغییر شکلپذیری و مدول الاستیک در وهله اول با افزایش در نسبت پلیمر به سیمان و بعد هم با کاهش در نسبتهای بالاتر، روبه افزایش میرود. با این وجود نسبت پواسون خیلی کم تحت تاثیر واقع میگردد.
۵. جمع شدگی ناشی از خشک شدن، خزش و انبساط حرارتی
با توجه به نوع پلیمر نسبت پلیمر به سیمان، جمعشدگی ناشی از خشکشدگی LMM و LMC میتواند پایینتر یا بالاتر از بتن و ملات معمولی باشد. عموما جمعشدگی خشک با افزایش نسبت پلیمر به سیمان روبه کاهش میرود. نوع عملآوری اثر قابل توجهی بر جمعشدگی خشک دارد؛ عملآوری خشک جمعشدگی خشک را افزایش میدهد، اما صرف نظر از نوع پلیمر و نسبت پلیمر به سیمان، در ۲۸ روزگی تقریبا ثابت میگردد.
عموما در سطوح مصرفی کم لاتکس، کرنش خزشی و ضریب خزش ملات و بتن اصلاح شده با لاتکس با لاتکس به میزان قابل توجهی کمتر از ملات و بتن با سیمان معمولی است. خزش پایین احتمالا به واسطه میزان پلیمر کم است که امکان دارد بر الاستیسیته اثری نگذارد، اما مقاومت با بالا آوردن ظرفیت، پیوند مجموعه افزایش مییابد. همچنین هیدراتاسیون بهتری از طریق نگه داشت آب در ملات و بتن فراهم میآورد. ضریب انبساط حرارتی در حدود ۹-۱۰×۱۰-۶ خیلی مشابه با ضریب انبساط بتن است که برابر ۱۰×۱۰-۶ است.
۶. مقاومت آبی، مقاومت به نفوذ یون کلرید، مقاومت کربناتی و شیمیایی
حفرات بزرگ (در بازه µm 01/0 تا µm1/0) با لایه ممتد شکلگرفته در مجموعه LMM و LMC بسته میشود. در نتیجه جذب آب کاهشیافته، نفوذپذیری آب و انتقال بخار آب در ملات و بتن با سیمان معمولی را نشان میدهد. این تاثیر با بالاآمدن میزان پلیمر موجود و بخار نسبت پلیمر به سیمان افزایش مییابد (شکل زیر). نفوذ پذیری بیشتر آب همچنین مقاومت به ورود یون کلرید و بنابراین کاهش خوردگی ارتقاء میدهد.
تفاوت
برخلاف مقاومتهای فزآینده ملات و بتن عادی، زمانی که اغلب LMMها و LMCها در آب قرار گیرند، رو به از دستدادن مقاومت میروند. برای مقاومت خمشی این روند بیشتر برجسته میگردد. با این وجود، چون مقاومتهای خمشی اغلب LMMها و LMCها به اندازه قابل ملاحظه ای بیشتر از ملات و بتن معمولی است و چون بخش زیادی از این مقاومت را حفظ میکنند، مشکلی در کارکردهای عملی آنها نیز وجود ندارد. با این وجود ملاتهای با پایه پلی ونیل استات مقاومت آبی ضعیفی دارند، زیرا آنها هیدرولیز قلیایی را زمانی که به طور پیوسته در معرض رطوبت قرار میگیرد، متحمل میشوند.
به دلیل تاثیرات بستهشدن حفرهای لاتکس، مقاومت کربناتی ملات و بتن اصلاح شده با لاتکس بهبود مییابد. شکل زیر درجه کربناسیون (عمق نفوذ) را نشان میدهد که هر دو در معرض واقعشدگی درونی و بیرونی رخ میدهد. مقدار مقاومت وابسته به نوع پلیمر، نسبت پلیمر به سیمان مورد استفاده در اختلاط و شرایط در معرض واقعشدگی کربن دی اکسید است.
مقاومت شیمیایی
مقاومت شیمیایی عموما به عنوان روغنها و چربیها مناسب طبقه بندی میشوند، اما نسبت به محلول کنندههای معدنی ضعیف میباشد. اگر چه مقابل قلیاییها و اغلب نمکها (به جز سولفاتها) مقاومت میکنند، مقاومت آنها به اسیدهای معدنی تنها اندکی نسبت به بتن معمولی در پیمانه های لاتکس معمولی مورد استفاده بهبود می یابد. مقاومت شیمیایی بالاتر با انتخاب یک پلیمر مقاومتر شیمیایی و نسبت پلیمر به سیمان بیشتر حاصل می گردد.
عمق کربوناسیون ملاتهای اصلاح شده با لاتکس پس از در معرض واقع شدگی بیرونی و درونی ۱۰ ساله
۷. دوام ذوب انجماد
کاهش در اختلال، میزان آب موجود را کاهش میدهد و منجر به هوای محبوس میشود. هنگامی که لاتکسها در اختلاطهای ملات و بتن به کار برده شوند، موجب میشوند تا نسبت به شرایط ذوب شدگی و انجماد خیلی مقاومتر شوند. شکل زیر دوام ذوب انجماد درون آب (۱۸- تا ۴°C)از ترکیب آبی و خشک عملآوریشده ملات های اصلاح شده PAESBR و EVA را نشان میدهد.
مقاومت یخزدگی این ملاتهای تهیهشده با این لاتکسها تا اندازه قابل ملاحظهای حتی با نسبتهای پلیمر به سیمان %۵ ارتقاء مییابد. با این وجود، افزایش در نسبت پلیمر به سیمان لزوما توسعه بیشتری در مقاومت ذوب انجماد ایجاد نمیکند. در مقایسه با زمانی که با ملات و بتن سنتی، LMM و LMC هنگامی که در معرض شرایط بیرونی واقع شوند، پرتونگاری (radia-tion) UV و کربناسیون هوازدگی بهتری را نشان میدهند.
کاربردها
بتن ها و ملات اصلاح شده با لاتکس مواد مستعدی برای جلوگیری از خوردگی القاءشده با کلرید و برای تعمیر سازههای بتنی مسلح آسیبدیده هستند. ملات اصلاحشده با لاتکس تا حد زیادی به عنوان یک مصالح ساختمانی در روکشهای عرشه پل، ترکیبات وصلهزنی و برای عملیات تکمیلی و انجام تعمیرات در ایالات متحده و ژاپن استفاده میشود. مواد ضد آب منعطف از نوع هیدرات پلیمری با نسبتهای خیلی بالای پلیمر به سیمان %۵ مورد استفاده قرار گرفته است. برخی از مزایایی که این مواد شامل انعطافپذیری، کشیدهشدن و مقاومت به ترک و ویژگیهای مقاومت شیمیایی و ضد آبی خوب است.
LMC
LMC در کارکردهای مربوط به شاتکریت که مستلزم مسدودشدن سریع در برابر آب جاری است، استفاده میگردد. دو نوع LMC استفاده میشود: یک سیستم شاتکریت حاوی یک مونومر قابل پلیمرسازی در دمای محیطی که با سیمان پرتلند عادی واکنش میدهد و سیستم دیگری که از سیمان سختشونده فوق سریع استفاده میکند. سیستم نوع اول با مخلوط کردن بتن با مونومر اکریلات منگنز تهیه میشود، به طوری که زمان گیرش میتواند در طی چند ثانیه کنترل شود. سیستم نوع دوم با اصلاح بتن با سیمان سختشونده فوق سریع به همراه SBR تولیدشده و برای اهداف تعمیراتی استفاده میشود.
استفاده LMC
LMC در بتنهای زیر آبی برای ساختوساز و تعمیر استفاده میشود. الزامات مهم برای به دستآوردن قابلیت ضد شستگی همچون مقاومت جدایش، روانی، خصوصیات خود تراز شوندگی و آب انداختگی کمتر به وسیله افزودن مواد افزودنی پلیمری بالا برنده ویسکوزیته در نسبتهای پلیمر به سیمان %۲-۰.۲ فراهم می آید. این افزودنیها 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 طبقهبندی میشوند.
-
استانداردها و مشخص ها
روشهای آزمایش فعلی برای ملات ها و بتنهای دارای اصلاح کنندههای لاتکس عموما همان روشهای ASTM هستند، تنها با اصلاحاتی اندک که برای پیاده کردن خصوصیات منحصر به فرد این مواد صورت میگیرد. تغییرات در آزمایشها نوعا مربوط به مواردی همچون نسبت بندی، ترتیب اختلاط و عمل آوری میباشد. کار استانداردسازی بر روی روشهای 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 میباشد. هم اکنون مشخصههای RILEM و دستورالعملهای آن برای بتنها و ملات های اصلاح شده با پلیمر در دسترس هستند.
تعداد چرخههای ذوب-انجماد در برابر مدول الاستیسیته دینامیکی نسبی ملاتهای اصلاح شده با لاتکس
-
ترکیب شیمیایی و مکانیسم فعالیت
تثبیتکننده حاوی اسیدهای کربوکسیلیک و نمکهای اسید آلی حاوی فسفر همچون هگزا متافسفات، پلی فسفاتها و فسفاتها میباشد. مکانیسم فعالیت ماده افزودنی تثبیت کننده ظاهرا به توقف توده شدگی CH و CSH مربوط میشود. هیدراتاسیون سیمان توسط مواد افزودنی بر همه فازهای هیدراتاسیون سیمان، از جمله کاهش C3A اعمال میشود. این ادعا با دادههای کالریسنجی (شکل ۱۸-۶ و ۱۹-۶) و آزمایش اسکن الکترونی میکروسکوپی سطوح تثبیتشده و آلیتهای فعالشده C3S تایید میگردد.
تثبیت کننده
تثبیتکننده نوعی عامل فعال سطحی است که برای جلوگیری از تودهشدگی سطح هیدرات غنی یون کلسیم طراحی شدهاست. هنگامی که حلقه از قبل شکل گرفتهباشد، تثبیت کنندهها رشد آنها را به تاخیر میاندازند و ساختار شناسی خارجی هیدراتهای شکلگرفته بعدی را تغییر میدهند. توانایی تثبیت کنندهها برای متوقف کردن هیدراتهای CSH و آرامکردن متوسط C3A آن نشاندهنده این است که در سیمان پرتلند تثبیتکننده از رشد اپتیاکتیک CSH یا C3S اولیه ممانعت میکند، حال آنکه تنها اندکی هیدراتهای C3A را از رسوبدهی در محلول آرام میکند.
اگر چه فعالیت تودهشدگی هیدرات را نمیتوان مستقیما به افزودنیها نسبت داد اما دادههایی وجود دارد که به صورت غیرمستقیم این اثرات را نشان میدهد. برای مثال، جایگزینی ساختار اترینگیت بر آلیت و بیشتر بازشدن بافت اترینگیت بر C3A نشان میدهد که این افزودنیها به شدت بر چگونگی شکلگیری هیدراتها تاثیر میگذارند.
-
اثرات روی خصوصیات بتن سختشده
تولیدکنندگان مدعی هستند که از افزودنی در مورد تاثیرش بر گیرش، هوای محبوس، مقاومت ذوب انجماد، مخلوطهای حاوی خاکستر باید و سرباره، مقاومتهای خمشی و فشاری، تغییر طول، استعداد ترکخوردگی و خوردگی و خزش آزمایش به عمل آمدهاست. دادههای گزارششده از آزمایشات و عملیات میدانی – جدول بالا) هیچ گونه تاثیر زیانباری را که ناشی از این افزودنیها باشد، نشان نمیدهد.
[/vc_column_text]
محصولات
بسیار عالی