ترجمه مقاله طراحی و ارزیابی یک دهانه بازدید از جنس بتن پلیمری سبک

چکیده

بتن پلیمری مخلوطی است که در آن به جای سیمان پرتلند (به عنوان چسباننده) از پلیمر استفاده می شود. این کار سبب بهبود مقاومت های کششی و ترک خوردگی، و مقاومت شیمیایی یک سازه بتنی می گردد. در این مقاله فرمولاسیون های مختلفی را ارزیابی کرده ایم تا یک دهانه بازدید زیرزمینی از جنس بتن پلیمری را با حداقل وزن ممکن بهینه سازیم. این فرمولاسیون ها بر مبنای یک سیستم اپوکسی-آمین مخلوط شده با مصالح دانه ای با وزن معمول، و مصالح دانه ای با وزن فوق العاده سبک است. هدف ما این است که یک سازه دهانه (دریچه) زیرزمینی را طراحی و ارزیابی کنیم که دارای مقاومت شیمیایی اپوکسی، استحکام، و وزن سبکی است؛ ما به این طریق بررسی می کنیم که آیا جایگزینی «مصالح دانه ای با وزن نرمال» با «مصالح دانه فوق العاده سبک» میتواند به بهبود استحکام و کاهش وزن سازه کمک کند. ما دو سیستم بتن پلیمری را از فرمولاسیون آن طراحی کردیم و عملکرد مکانیکی آنها را به صورت تجربی ارزیابی نمودیم. ما یک مدل عددی را برای یک دهانه بازدید زیرزمینی از جنس بتن پلیمری توسعه دادیم که از فرمولاسیون های مختلفی ساخته شده بود. ما آنرا به صورت جعبه ای که تحت بارهای معمول خاک قرار دارد، ساده کرده بودیم. این جعبه دارای یک اندازه استاندارد بود. حداقل ضخامت دیواره آن برای تحمل فشارهای حاصل از خدمات در حال استفاده، از شبیه سازی عددی تعیین شد. این مدل پیش بینی کرد که فرمولاسیون «اپوکسی/مصالحی با وزن نرمال» را با میتوان یک ضخامت دیواره نازک تر از فرمولاسیون با مصالح فوق العاده سبک، مورد استفاده قرار داد. همچنین وزن سازه دهانه بازدید زیرزمینی ساخته شده با این فرمولاسیون 6 برابر از وزن همان جعبه ساخته شده با یک بتن سنتی از سیمان پرتلند خواهد بود.

مواد و روشها

مواد

یک رزین اپوکسی با یک سختگر مبتنی بر آمین به عنوان چسباننده انتخاب شد. اپوکسی و آمین توسط نووارچم اس. اِی. (آرژانتین) به ترتیب با نام های تجاری DICAST 867 و DICURE 383 تهیه شدند. Dicast 867 یک رقیق کننده واکنش پذیر است که حاوی رزین اپوکسی یک وظیفه ای مبتنی بر A/F بیس فنل با ویسکوزیته پایین است. سخت کننده DICURE 383 یک پلی آمین سیکلولیفاتیک است. مصالح دانه ای سنتی همچون ماسه درشت دانه (مدول ریزی و نرمی 2.96)، ماسه ریزدانه (مدول ریزی و نرمی 1.86) و پودر کوارتز ریزدانه مورد استفاده قرار گرفتند (شکل 1a). به علاوه به منظور تحقق پایین ترین چگالی نهایی دهانه بازدید، از مصالح غیرسنتی سبک همچون گلوله های ترموپلاستیک پلي اتيلن ترفنات (PET) (1.5 mm × 2.9 mm × 2 mm) و ریزکره های شیشه ای توخالی (d50 = 40 μm) نیز استفاده کردیم (شکل 1b). خصوصیات آنها را در جدول 2 و دانه بندی آنها (ASTM c 136 [20]) را در جدول 3 ارائه داده ایم.

روشهای تجربی

خصوصیات سیستم رزین

تعیین مقدار بهینه اپوکسی/سخت کننده با استفاده از گرماسنجي تقطيع تفاضلي (DSC) انجام شد. نسبت یک سیستم با حداکثر تغییر آنتالپی را انتخاب کردیم [21]. DSC را در یک آنالیزور Shimadzu DSC 60 در 10℃/min در اتمسفر نیتروژنی با 30 ml/min انجام دادیم تا نسبت اپوکسی/سخت کننده را تعیین کنیم [22]. دمای تبدیل شیشه ای رزین (Tg) را نیز توسط DSC با سرعت گرمادهی 10℃/min تحت اتمسفر نیتروژن تعیین کردیم. برای تعیین کردن زمان ژله شدن (سفت شدگی) (tgel) سیستم اپوکسی/سخت کننده، یک سری لوله های نازک (با قطر 2 میلیمتر) حاوی آن را در دمای ثابت در یک حمام آب نگه داشتیم. tgel زمانی است که در آن، کل لوله توسط کشیدن آرام یک سیم نازک (که در نمونه غوطه ور شده بود) بالا می رفت [22].