ساخت و شناسايي يك بتن پليمري و تخمين استحكام فشاري با استفاده از مدل ميكرومكانيكي دوفازي

Preparation and Characterization of a Polymer Concrete and Estimation of Compressive Strength Using a Two-Phase Micromechanical Model

بتن پليمري در مقايسه با بتن هاي متداول داراي خواص مكانيكي شايان توجهي است. اگرچه قيمت آن به مراتب نسبت به بتن هاي سيماني بيشتر است. با توجه به خواص خوب مكانيكي بتن پليمري با كاهش هزينه هاي ساخت، مي توان استفاده از اين نوع بتن را افزايش داد. در اين مطالعه، تركيب جديدي براي بهبود خواص و كاهش هزينه ساخت بتن پليمري ارايه شده است. بدين منظور به جاي استفاده معمول از سنگ دانه هاي ريز و درشت تفكيك شده و اختلاط آنها با نسبت مناسب، فقط از ماسه سيليسي استفاده شده است. همچنين، در ساخت اين بتن رزين پلي استر به كار گرفته شده است كه داراي هزينه كمتري نسبت به ساير رزين هاي استفاده شده (به عنوان مثال رزين اپوكسي) است. باانجام آزمون هاي مختلف فشاري و خمش سه نقطه اي مشخص شد. بتن پليمري ساخته شده در پژوهش حاضر در مقايسه با نمونه هاي بتن پليمري ساخته شده با رزين اپوكسي با تركيب بهينه، داراي استحكام فشاري بيشتر (%02 بهبود در استحكام فشاري) و استحكام خمشي تقريباً برابرند. بنابراين با استفاده از تركيب معرفي شده، مي توان هزينه هاي ساخت بتن پليمري را بدون تضعيف خواص مكانيكي آن، به مقدار شايان توجهي كاهش داد. همچنين، مدل ميكرومكانيكي دوفازي براي تخمين استحكام فشاري بتن پليمري استفاده شده است. با استفاده از مدل ميكرومكانيكي دوفازي، خواص مكانيكي بتن پليمري محاسبه شد. مقايسه نتايج پيش بيني شده با نتايج تجربي نشان مي دهد، تطابق خوبي بين آنها برقرار است (%8/6 خطا). خواص مكانيكي بسيار خوب بتن پليمري ساخته شده از رزين پلي استر در اين پژوهش و قيمت كمتر آن نسبت به بتن هاي پليمري ساخته شده با رزين اپوكسي به قابليت افزايش كاربرد اين بتن مي افزايد.

I n comparison with conventional concrete, the polymer concrete has considerably better mechanical properties. Meanwhile, polymer concrete is more expensive than traditional cement concretes. Considering the good mechanical properties of polymer concrete, its applications can be developed by reducing manufacturing costs. In this study, in order to improve the mechanical properties and reduce the manufacturing costs of polymer concrete, a new formulation is presented. In this formulation, the more common mixture of large and small aggregates was replaced by silica sand. In addition, in order to reduce the manufacturing costs, polyester resin was used instead of epoxy resin as the base material. The compressive and three-point bending tests showed that the polyester-based concrete had a higher compressive strength (20%) in comparison with the epoxy-based concrete, while their bending strength was approximately the same. As a result, the manufacturing cost for the polymer concrete prepared using this new formulation can be reduced without decrements in mechanical properties. Moreover, a two-phase micromechanical model was applied to estimate the compressive strength of the polymer concrete. Using the two-phase micromechanical model, the mechanical properties of the polymer concrete were predicted. The results obtained from the modeling and experiments were in good agreement with each other (6.8% error). The excellent mechanical properties of polyester-based concrete developed in the present research and its low cost in comparison with the epoxy-based concrete are key factors that can help its wider applications.