توصيفگر ها :
بتن پليمري , مقاومت مكانيكي , دوام كوتاه مدت و بلند مدت , الياف , روش ميكروسكوپي الكتروني
چكيده فارسي :
در دهه‌هاي اخير، استفاده از بتن پليمري به دليل مزاياي منحصر به فرد مانند مقاومت مكانيكي بالا، نفوذپذيري پايين و دوام زياد در محيط‌هاي مخرب، توجه بسياري از محققين را به خود معطوف كرده است. از طرفي كاهش وزن بتن پليمري با استفاده از سنگ دانه‌هاي سبك، مي‌تواند مزاياي كاربرد اين نوع بتن را در موارد عملي به منظور سهولت بيش‌تر در ترميم بتن‌هاي آسيب ديده يا استفاده در شرايط خاص دو چندان نمايد. از آن جا كه افزايش مقاومت بتن، معمولا كاهش شكل پذيري را به دنبال دارد، لذا استفاده از الياف در ماتريس بتن، مي‌تواند تا حد زيادي مشكل كاهش شكل‌پذيري را جبران نمايد. بنابراين در اين پژوهش، به بررسي دوام و خواص مكانيكي بتن پليمري پلي استري بهينه شده‌ي سبك‌وزن (با و بدون الياف) و مقايسه‌ي آن با دوام و خواص مكانيكي بتن سبك پرداخته شده است. براي بررسي خواص مكانيكي بتن پليمري از آزمايشات مقاومت فشاري، مقاومت كششي، مقاومت خمشي، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر سايش استفاده گرديد.
آزمايشات دوام نيز شامل آزمايشات نفوذناپذيري آب، مقاومت الكتريكي، نفوذ سريع يون كلر، كربناسيون و قرارگيري نمونه‌ها در محيط‌هاي سولفوريك اسيد و سولفات منيزيم به مدت شش ماه مي‌باشد. هم‌چنين، از روش ميكروسكوپي الكتروني (SEM) به منظور بررسي تغييرات ميكروساختار نمونه‌ها، پس از شش ماه قرارگيري در محيط‌هاي مخرب استفاده شد.
نتايج آزمايشات مقاومت مكانيكي نشان داد كه هم راستا با بهبود چشم‌گير مقاومت‌هاي مكانيكي بتن پليمري نسبت به بتن سبك، افزودن الياف مي‌تواند خواص مكانيكي بتن پليمري را ارتقا دهد. در اين تحقيق، استفاده از 25/0 درصد حجمي الياف تركيبي (پلي پروپيلن و كورتا) در طرح اختلاط بتن پليمري، سبب افزايش مقاومت فشاري، كششي، مقاومت خمشي و مقاومت در برابر سايش به ترتيب به ميزان 1/9، 8/8، 2/6 و 3/6 درصد نسبت به بتن پليمري فاقد الياف شد. هم‌چنين وجود الياف در ساختار بتن پليمري، همانند بتن معمولي، باعث بهبود مقاومت بتن در برابر ضربه و شكل‌پذيري بهتر آن گرديد.
نتايج آزمايشات دوام نشان مي‌دهد بتن پليمري سبك‌وزن دوام بسيار خوبي در محيط‌هاي اسيدي دارد، اما بتن سبك به شدت آسيب ديده و در 15روز نخست، 13 درصد مقاومت فشاري خود را از دست مي‌دهد. افزودن الياف نيز باعث كاهش تاثير مخرب محيط اسيدي بر بتن پليمري گرديد. علاوه بر اين، نتايج اين تحقيق نشان داد كه تاثير محيط سولفاتي در تغيير جرم، حجم و مقاومت فشاري نمونه‌هاي بتن سبك و پليمري (با و بدون الياف) ناچيز بوده ولي با اين حال، اثرپذيري بتن‌هاي پليمري از محيط سولفاتي به مراتب كم‌تر از بتن سبك معمولي است.
با توجه به تصاوير SEM مشاهده شد كه سولفوريك اسيد باعث افزايش تخلخل، تخريب ريزساختار و ايجاد ريز ترك در بتن سبك مي‌شود درحالي كه تقريبا هيچ تاثير مخربي بر بتن پليمري ندارد. سولفات منيزيم نيز، تقريبا هيچ تاثير مخربي بر بتن سبك و بتن پليمري ايجاد نمي‌كند.
چكيده انگليسي :
In recent decades, the use of polymer concrete has attracted the attention of many researchers due to its unique advantages such as high mechanical strength, low permeability, and high durability in destructive environments. On the other hand, reducing the weight of polymer concrete by using light aggregates can double the benefits of using this type of concrete in practical cases in order to make it easier to repair damaged concrete or use it in special conditions. Since the increase in concrete strength usually results in a decrease in ductility, the use of fibers in the concrete matrix can largely compensate for the problem of ductility reduction. Therefore, in this research, the durability and mechanical properties of lightweight optimized polyester polymer concrete (with and without fibers) and its comparison with the durability and mechanical properties of lightweight concrete have been investigated. To check the mechanical properties of polymer concrete, compressive strength, tensile strength, bending strength, impact resistance and wear resistance tests were used. Durability tests also include tests of water impermeability, electrical resistance, quick penetration of chlorine ions, carbonation and placement of samples in sulfuric acid and magnesium sulfate environments for six months. Also, the electron microscopy method (SEM) has been used to investigate the changes in the microstructure of the samples after six months of exposure to destructive environments.
The results of the mechanical resistance tests showed that along with the remarkable improvement of the mechanical resistance of polymer concrete compared to light concrete, the addition of fibers can improve the mechanical properties of polymer concrete. In this research, the use of 0.25 percent by volume of composite fibers (polypropylene and corta) in the polymer concrete mixing design increases the compressive strength, tensile strength, bending strength and wear resistance by 9.1%, 8.8%, 6.2% and 6.3%, respectively , compared to polymer concrete, it has no fibers. Also, the presence of fibers in the structure of polymer concrete, like ordinary concrete, improves the impact resistance of concrete and its better formability.
The results of durability tests show that lightweight polymer concrete is very durable in acidic environments, but lightweight concrete is severely damaged and loses 13% of its compressive strength in the first 15 days. Adding fibers also reduces the destructive effect of acidic environment on polymer concrete. In addition, the results of this research show that the effect of sulfate environment on changing the mass, volume and compressive strength of light and polymer concrete samples (with and without fibers) is insignificant, but nevertheless, the effectiveness of polymer concrete from sulfate environment is much less than concrete. The style is normal.
According to the SEM images, it can be seen that sulfuric acid increases the porosity, destroys the microstructure, and creates microcracks in lightweight concrete, while it has almost no destructive effect on polymer concrete. Also, magnesium sulfate has almost no destructive effect on lightweight concrete and polymer concrete.
