فهرست مطالبعنوان صفحه فصل اول- مقدمه 1-1 اهداف تحقیق 41-2 ساختار پایان نامه 5فصل دوم- ادبیات موضوع و مروری بر مطالعات انجام شده2-1 بتن سیمانی 62-1-1 خصوصیات بتن سیمانی 72-2 آشنایی با پلیمر و تاریخچه کاربرد در بتن 102-2-1 تعریف پلیمر 102-2-2 تاریخچه کاربرد پلیمر 152-3 بتن های حاوی پلیمر 162-3-1 بتن پلیمر تزریقی 162-3-2 بتن پلیمر- سیمان 182-3-2-1 خواص مکانیکی بتن پلیمر- سیمان 212-3-3 بتن پلیمری 272-3-3-1 رزین پلی استر 282-3-3-2 رزین اپوکسی 302-3-3-3 رزین پلی متا کریلات 342-3-3-4 سخت کننده ها 342-3-3-4-1 تعیین نسبت استوکیومتری (برای رزین اپوکسی)352-3-3-5 دلایل استفاده از اپوکسی 352-3-3-6 سنگدانه 362-3-3-7 فیلر (پرکننده) 372-3-3-8 نظریه تشکیل ساختمان در بتن پلیمری 372-3-3-9 خواص مکانیکی و شیمیایی بتن پلیمری 382-3-3-9-1 مقاومت فشاری و خمشی 382-3-3-9-2 تأثیر دما بر بتن پلیمری 392-3-3-9-3 مقاومت در برابر پدیده یخ- ذوب 412-3-3-9-4 مدول الاستسیته 422-3-3-9-5 مقاومت بتن پلیمری در تماس سطحی با اجسام سخت 432-3-3-9-6 میرایی نوسانی 432-3-3-9-7 مقاومت در برابر محیط های مهاجم 452-3-3- 9-8 استفاده از منومر های فلزی در بتن پلیمری 472-3-3-9-9 راه حلی برای کاهش هزینه 492-3-3-10 فرموله کردن مخلوط های بتن پلیمری 512-3-3- 11 جنبه های اقتصادی 532-4 طرز تهیه و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاکستر پوسته برنج 562-5 حلال ها 58فصل سوم- روش تحقیق، لوازم و مواد3-1 مواد مصرفی 603-1-1 رزین و سخت کننده 603-1-2 حلال 623-1-3 مصالح سنگی 623-1-4 فیلر 643-1-4-1 خاکستر پوسته برنج 643-1-4-2 خاکستر ساقه جارو 653-2 طریقه ساخت نمونه ها 663-3 روش انجام آزمایش ها 673-3-1 آزمایش سطح مخصوص 673-3-2 آزمایش دانسیته ظاهری 683-3-4 آزمایش چگالی ظاهری 683-3-4 مدول الاستسیته 693-3-5 آزمایش استحکام فشاری 703-3-6 آزمایش استحکام خمشی تک نقطه ای 713-3-7 آزمایش مقاومت شیمیایی 71فصل چهارم- بحث و نتایج4-1 آشنایی اولیه با شرایط و چگونگی اختلاط و تأثیر دانه بندی مصالح 734-2 بررسی اثر نسبت اختلاط رزین- هاردنر بر مقاومت بتن پلیمری 744-3 تأثیر نوع سخت کننده بر خواص بتن پلیمری 774-4 بررسی اثر فیلر 794-5 بررسی اثر حلال 88فصل پنجم- نتیجه گیری و پیشنهادات 5-1 نتیجه گیری 925-2 پیشنهادات 94مراجع 96 فهرست شکل هاعنوان صفحه شکل (2-1) پس از اختلاط 18شکل (2-2) مرحله تشکیل ژل سیمان 18شکل(2-3) تشکیل فیلم پلیمری 19شکل (2-4) تشکیل ماتریکس پلیمر- سیمان 19شکل (2-5) مثالی از فرآیند تشکیل رزین پلی استر غیر اشباع 29شکل (2-6) مخلوط پلی استر(a)، استایرن (b) و سخت کننده یاآغازگر (c) قبل (1) و بعد از سخت شدن (2) 30شکل (2-7) فرآیند تشکیل رزین DGEBA 31شکل (4-1) مقاومت فشاری نمونه ها با نسبت اختلاط سخت کننده- رزین مختلف76شکل (4-2) مقاومت خمشی نمونه ها با نسبت اختلاط سخت کننده- رزین مختلف 76شکل(4-3) مقاومت فشاری بتن پلیمری با دو نوع سخت کننده مختلف77شکل (4-4) مقاومت خمشی بتن پلیمری با دو نوع سخت کننده مختلف77شکل (4- 5) وزن مخصوص بتن پلیمری حاوی خاکستر پوسته برنج 81شکل(4- 6) وزن مخصوص بتن پلیمری حاوی خاکستر ساقه جارو 81شکل (4-7) مقاومت فشاری نمونه های حاوی خاکستر پوسته برنج 82شکل (4-8) مقاومت فشاری نمونه های حاوی خاکستر ساقه جارو 83شکل (4-9) مقاومت خمشی نمونه های حاوی خاکستر پوسته برنج 84شکل (4-10) مقاومت خمشی نمونه های حاوی خاکستر ساقه جارو 85شکل (4-11) اثر حلال بر وزن مخصوص بتن پلیمری 89شکل (4-12) اثر حلال بر مقاومت فشاری بتن پلیمری 90شکل 4- 13) اثر حلال بر مقاومت خمشی بتن پلیمری 91فهرست جدول ها جدول(2-1) مقاومت خمشی بتن در محیط خورنده 10جدول (2-2) خصوصیات مقاومتی بتن با درصد پلیمر مختلف 23جدول (2-3) مدول الاستسیته و نسبت پواسون بتن پلیمر- سیمان24جدول (2-4) تأثیر نوع پلیمر بر خزش 25جدول (2- 5) درصد وزن از دست داده در محیط خورنده 26جدول (2- 6) عمق نفوذ روغن 26جدول (2- 7) خصوصیات رزین اپوکسی DGEBA 31جدول (2- 8) خصوصیات سخت کننده های مختلف برای رزین اپوکسی و اثرات آن ها بر پلیمر سخت شده 33جدول (2- 9) خصوصیات مکانیکی برای بتن پلیمری بر حسب نوع رزین 39جدول (2- 10) مقاومت فشاری نمونه ها با رزین های پلی استر ایزوفتالیک و ارتوفتالیک 39جدول (2- 11) ویژگی های رزین پلی استر و اپوکسی 41جدول (2-12) مدول الاستسیته نمونه های بتن پلیمر پلی استر 42جدول (2- 13) مقادیر میرایی بحرانی نمونه های پلیمری 44جدول (2- 14) درصد اختلاط مصالح سنگی 44جدول (2- 15) مقاومت خمشی نمونه های حاوی 8% و 20% خاکستر بادی قرار گرفته شده در محیط خورنده 46جدول (2- 16) درصد اختلاط مواد در نمونه بتن پلیمری 48جدول (2-17) تأثیرمنومرهای فلزی بر ویزگی های مخلوط تازه بتن پلیمری 48جدول (2- 18) اثر افزودن منومرهای فلزی (5 درصد وزن رزین) بر مقاومت فشاری و خمشی بتن پلیمری 48جدول (2- 19) حجم زباله های پلاستیکی در سال 2000 در امریکا50جدول (2-20) مقدار مصرف و تولید زباله های پلاستیکی در چند کشور 50جدول (2-21) مقاومت فشاری و خمشی بدست آمده از رزین پلی استر بازیافتی51جدول (2-22) هزینه های کاربرد بتن پلیمری و بتن سیمانی در ساخت ستونهای الکترولیز در یک دوره ی 20 ساله 55جدول(2-23) ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاکستر پوسته برنج سوزانده شده در کوره 57جدول (2-24) ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاکستر پوسته برنج سوزانده شده در هوای آزاد 57جدول (3-1) مشخصات رزین R 805 و سخت کننده های مورد استفاده61جدول (3-2) مشخصات رزین Dur 41 و Dur 42 و سخت کننده های مورد استفاده 61جدول(3-3) مشخصات حلال های مورد استفاده 61جدول (3-4) دانه بندی مصالح بکار رفته در ساخت نمونه های بتن پلیمری 63جدول (3-5) مشخصات فیزیکی خاکستر پوسته برنج و خاکستر ساقه جارو 65جدول (4-1) اثر دانه بندی مصالح بر مقاومت فشاری 74جدول (4-2) مدول الاستسیته بتن پلیمری با نسبت سخت کننده- رزین مختلف 76جدول(4-3) نسبت های اختلاط پلیمر ، سنگدانه ، فیلر 80جدول (4-4) اثر محیط خورنده بر بتن پلیمری با خاکستر پوسته برنج 86جدول (4-5) اثر محیط خورنده بر بتن پلیمری با خاکستر ساقه جارو 87جدول (4-6) مدول الاستسیته برای نمونه های حاوی خاکستر پوسته برنج88جدول (4-7) مدول الاستسیته برای نمونه های حاوی خاکستر ساقه جارو 88 1- فصل اول: مقدمه بتن یکی از پر مصرفترین مصالح ساختمانی است که بعلت قیمت پایین، استفاده آسان و قابلیت پاسخگویی به شرایط مورد نیاز بطور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. از زمان کاربرد بتن توسط رومی ها تا سال 1824 و ساخت سیمان پرتلند توسط جوزف اسپدین، بشر بخصوص در قرن های اخیر بدنبال بهتر کردن خواص بتن بودند، و از چسبنده ها، افزودنی ها و مصالح سنگی مختلف استفاده کردند که به هدفشان دست یابند.امروزه طیف گستردهای از مواد و روش ها برای بهبود خواص بتن سیمانی (بتن سیمان پرتلند) و یا جایگزین استفاده سیمان در بتن وجود دارد که بسته به مقاومتهای مکانیکی و شیمیایی مورد نیاز و مسائل سازه ای و شرایط موجود، متناسب با هزینه ها انتخاب می شوند. بهبود خواص بتن به دو روش کلی : 1- تسلیح کردن بتن با استفاده از الیاف و میلگرد که عمدتاً جهت بهبود مقاومت خمشی و شکل پذیری بتن 2- بهبود کیفیت خود بتن از طریق افزودن مواد شیمیایی، پوزولان ها و فیلر ها صورت می گیرد.پلیمر بعنوان یک گزینه برای میل به این هدف (بهبود خواص بتن) چندین دهه است که مورد توجه قرار گرفته است. مواد پلیمری به هر دو روش جهت بهبود خواص بتن بکار می روند. مواد پلیمری جامد و سخت شده بصور ت الیاف (مانند پلی پروپیلن) و یا میلگرد های FRP[1] بتن را تسلیح می کنند. فرآیند پلیمریزاسیون و سخت شدن در کارخانه های سازنده انجام می شود و موادی با ویژگی های مشخص در اختیار استفاده کننده قرار می گیرد. بور، کربن، شیشه و پلی آمید مهمترین موادی هستند که از آن ها الیاف تهیه می شود. میلگرد های FRP کربنی (CFRP[2]) و شیشه ای (GFRP[3]) از الیاف به همراه ماتریکسی از مواد پلیمری (مانند اپوکسی) ساخته می شوند. علاوه بر استفاده در مهندسی عمران از الیاف (کامپوزیت های پلیمری) در زمینه های دیگر از جمله مهندسی هوا فضا (ساخت شاتل)، حمل و نقل ( ساخت ماشین و هواپیما)، کالا های ورزشی (ساخت راکت و چوب اسکی)، ماشین آلات و ابزار ها (تیغه های توربین، چرخ دنده ها) و غیره استفاده می شود [1].برای بهبود کیفیت بتن ساخته شده می توان از مواد پلیمری بصورت غیر جامد استفاده کرد. این مواد در مدت عمل آوری بتن سخت شده و با تشکیل شبکه های درهم تنیده با شبکه سیمانی خواص مقاومتی بتن را بهتر می کنند. بتن پلیمر تزریقی (PIC[4]) و بتن سیمان- پلیمر (PCC[5]) از این جمله اند. نوع پلیمر و درصد اختلاط آن بر مقاومت نهایی بتن بسیار مؤثر است. توسعه و تحقیق فعال در مورد کامپوزیت های بتن- پلیمر در آلمان ، امریکا ، انگلستان ، ژاپن و روسیه تقربباً از 80 سال پیش آغاز شد و اکنون بطور گسترده در مصارف گوناگون بکار گرفته می شوند. بعنوان مثال حجم پلیمر استفاده شده فقط در ملات پلیمر- سیمان (PCC) در ژاپن در اواخر قرن بیستم به بیش از 100000 تن در یکسال رسیده است [2].بطور کلی دلایل گسترش استفاده از سازه های کامپوزیتی عبارتند از: