مشخصات رزین اپوکسی مورد استفاده در بتن

مقدمه:

این مقاله براساس استاندارد ASTM C881 تهیه شده است. اطلاعات مندرج در این استاندارد، مشخصات سیستم‌های اتصال دهنده (باندینگ) دو جزئی رزین اپوکسی را برای کاربرد در بتن با سیمان پرتلند، که قادر به عمل آوری در شرایط مرطوب و اتصال به سطوح مرطوب هستند، پوشش می‌دهد.

لازم به توضیح است که موضوع این مقاله، سیستم‌های باندینگ بر پایه رزین اپوکسی را که با افزودن مصالحی مانند سیمان، سنگدانه‌های ریز و یا الیاف اصلاح شده، پوشش نمی‌دهد. ممکن است برای برآورده کردن مشخصات قابل اجرا برای این هدف، آزمایش‌های اضافی مورد نیاز باشد.

لازم به توضیح است این مشخصات به اثرات خزش بر روی سیستم‌های باندینگ پایه اپوکسی رزین در حالی که تحت بار هستند یا احتمال گسیختگی در آن وجود داشته باشد، اشاره ننموده و برای کاربردهایی که خزش و گسیختگی حیاتی هستند، آزمایشات بیشتری مورد نیاز است.

مقادیر بیان شده در واحدهای SI یا واحدهای اینچ-پوند باید به طور جداگانه به عنوان استاندارد در نظر گرفته شوند. برخی از مقادیر فقط دارای واحدهای SI هستند و در متن، این واحدها در داخل پرانتز نشان داده شده است. مقادیر بیان شده در هر سیستم ممکن است معادل های دقیقی نباشند؛ بنابراین، هر سیستم باید مستقل از دیگری استفاده شود. ترکیب مقادیر از دو سیستم ممکن است منجر به ایجاد عدم انطباق با این استاندارد شود.

هدف از تدوین این استاندارد بررسی شده رسیدگی به تمامی موضوعات و نگرانی های ایمنی نمی باشد بلکه این مسئولیت استفاده کننده از این استاندارد است که اقدامات ایمنی و بهداشتی مناسب را انجام دهد و قابلیت اعمال محدودیت های نظارتی را قبل از استفاده تعیین کند.

تعاریف:

Binder: قسمت سیمانی یک دوغاب، ملات یا بتن که سنگدانه یا پرکننده را با اتصال به هم به یک توده منسجم تبدیل می کند.

Bonding system: محصولی که از ترکیب تمام جزء های عرضه شده برای ایجاد یک ماده پیوندی، حاصل می شود.

Component: ترکیبی که قرار است با یک یا چند جزء دیگر ترکیب شود تا یک سیستم پیوند دهنده را ایجاد شود.

Contact strength: مقاومت چسبندگی که توسط اعمال نیرو و برش مایل پس از زمان پخت مشخص اندازه‌گیری می‌شود.

Contact time: زمان مشخصی بین زمانی که سیستم اپوکسی اعمال می‌شود و زمانی که دو بخش به یکدیگر متصل می‌شوند و پس از زمان و دمای پخت مشخص همچنان به مقاومت چسبندگی مشخصی دست می‌یابند.

Curing agent: ماده ای که با استفاده از یک واکنش شیمیایی باعث تبدیل سیستم رزین سیال به رزین جامد می شود.

epoxy equivalent: (EE) میزان گرم رزین اپوکسی مورد نیاز برای تولید 1 مول گروه اپوکسی. مقدار اپوکسی به عنوان تعداد مول های گروه اپوکسی در هر 100 گرم رزین تعریف می شود.

epoxy resin: رزینی که حاوی گروه های اپوکسی است که عمدتاً مسئول پلیمریزاسیون آن هستند.

Filler: یک ماده جامد ریز دانه، که عمدتاً از غربال بوسیله الک شماره 200 ]75- [prn بدست می آید، که برای بهبود خواص خاصی از سیستم پیوند یا کاهش هزینه استفاده می شود.

Formulator: فرمولاسیون مسئول آماده سازی اجزای جداگانه و مشخص کننده نسبت های مورد استفاده در تهیه سیستم پیوند نهایی.

lot or batch: مقداری از مواد ساخته شده که تحت فرآیندهای شیمیایی یا فیزیکی واحد قرار گرفته است تا محصول نهایی با مشخصات یکنواخت حاصل شود.

Manufacturer: تولید کننده یک بخش اصلی تشکیل دهنده یک جزء.

reactive diluent: مایعی با روانی مناسب که برای کاهش ویسکوزیته رزین مایع یا مخلوط رزین استفاده می شود و حاوی گروه های واکنشی است که باعث می شود آن را به بخشی جدایی ناپذیر از رزین تبدیل کند.

working (pot) life: زمان پس از اختلاط که طی آن یک سیستم پیوند یا مخلوط حاوی آن، قابلیت استفاده شدن را برای استفاده مناسب، حفظ می کند.

طبقه بندی:

این آیتم ها مشخصات لازم برای طبقه بندی سیستم های پیوند رزین اپوکسی بر اساس نوع، درجه، کلاس و رنگ را ارائه می نماید.

انواع - هفت نوع سیستم که با الزامات جدول 1 متمایز می شوند، در ادامه بررسی خواهند شد:

نوع 1- برای استفاده در کاربردهای غیر باربر یا غیرسازه ای برای چسباندن بتن سخت شده به بتن تازه و یا سایر مواد و به عنوان چسب در ملات های اپوکسی یا بتونه های اپوکسی شناخته می شود.

نوع 2- برای استفاده در کاربردهای غیر باربر یا غیرسازه ای جهت چسباندن بتن تازه مخلوط شده به بتن سخت شده.

نوع 3-  برای استفاده در چسباندن مواد مقاوم در برابر لغزش (skid-resistant) به بتن سخت شده و به عنوان چسب در ملات های اپوکسی یا بتن های اپوکسی مورد استفاده در سطوح باربر یا سازه ای (یا سطوحی که در معرض حرکات حرارتی یا مکانیکی قرار دارند) شناخته می شوند.

نوع 4-  برای استفاده در کاربری های باربر یا سازه ای برای اتصال: بتن سخت شده به بتن سخت شده و یا سایر مواد و به عنوان چسب برای ملات و بتن شناخته می شود.

نوع 5- برای استفاده در کاربردهای باربر یا سازه ای برای چسباندن بتن تازه مخلوط شده به بتن سخت شده.

نوع 6- برای اتصال و آب بندی عنصر پیش ساخته سگمنتال یا بخش بخش، مانند نصب دهانه یک مقطع به دهانه یک مقطعی دیگر در زمانی که کشش موقت پس از آن اعمال می شود.

نوع 7- برای استفاده به عنوان یک درزگیر بدون تنش برای عناصر پیش ساخته سگمنتال وقتی که کشش موقت پس از آن مانند نصب دهانه به دهانه یک مقطع اعمال نمی شود.

توجه: سیستم های رزین اپوکسی به مواد مختلفی از جمله چوب، فلزات، سنگ تراشی و بیشتر پلاستیک ها می چسبند. پلی اتیلن، TFE-fluorocarbon، سلفون، و سطوح روغنی یا موم شده از جمله معدود موادی هستند که این سیستم ها به آنها نمی چسبند.

درجه‌ها

سه درجه از سیستم ها با توجه به ویژگی های روانی شان تعریف می شوند و با ویسکوزیته و الزامات مقاومتی جدول 1 متمایز می گردند.

درجه 1 - ویسکوزیته کم.

درجه 2 - ویسکوزیته متوسط.

درجه 3 - ثبات بدون شره‌گی.

کلاس‌ها- کلاس‌های A، B، و C برای انواع 1 تا 5، و کلاس‌های D، E و F برای انواع 6 و 7، مطابق با محدوده دمایی که برای آن مناسب هستند، تعریف می‌شوند.

کلاس A-  برای استفاده در دمای زیر 40 درجه فارنهایت [4 درجه سانتیگراد] که کمترین دمای مجاز است که توسط سازنده محصول تعریف می شود.

کلاس B- برای استفاده بین 40 تا 60 درجه فارنهایت [4 تا 15 درجه سانتیگراد].

کلاس C- برای استفاده در دمای بالاتر از 60 درجه فارنهایت [15 درجه سانتیگراد] که بالاترین دمای مجاز است که توسط سازنده محصول تعریف می شود.

کلاس D- برای استفاده بین 40 تا 65 درجه فارنهایت [4 تا 18 درجه سانتیگراد] برای کاربردهای نوع 6 و 7.

کلاس E- برای استفاده در دمای 60 تا 80 درجه فارنهایت [15 تا 30 درجه سانتیگراد] برای کاربردهای نوع 6 و 7.

کلاس F- برای استفاده بالای 75 درجه فارنهایت [25 درجه سانتیگراد] برای کاربردهای نوع 6 و 7، که بالاترین دمای مجاز توسط سازنده محصول تعیین می شود.

توجه 2: دمای مورد نظر معمولاً دمای سطح بتن سخت شده ای است که قرار است سیستم پیوند روی آن اعمال شود. این دما ممکن است به طور قابل توجهی با دمای هوا متفاوت باشد. در مواردی که نرخ پخت غیرمعمول مورد نظر باشد، می توان از یک کلاس از عامل پیوند در دمایی غیر از دمایی که معمولاً برای آن در نظر گرفته شده است استفاده کرد. به عنوان مثال، یک سیستم کلاس A در دمای اتاق به سرعت عمل می کند.

رنگ - سیستم های رزین اپوکسی معمولاً بدون رنگدانه هستند، اما می توانند رنگی یا تیره شوند. اگر رنگ خاصی مورد نظر است، باید توسط خریدار اعلام شود.

ترتیب اطلاعات:

خریدار میبایست نوع، درجه، کلاس و رنگ سیستم اتصال یا پیوند دهنده مورد نظر و اندازه واحدهایی را که قطعات باید در آنها درنظر گرفته شود را مشخص کند. محصول ارائه شده تحت مشخصاتی در نظر گرفته شده است که در برابر رطوبت مقاوم بوده و بنابراین باید برای قرار گرفتن در معرض محیط داخلی یا خارجی مناسب باشد. خریدار ممکن است حداقل زمان ژل شدن 5 دقیقه ای را برای انواع 1 و 4 تعیین کند.

مواد و ساخت:

سیستم هایی که این مشخصات را دارند، باید برای ترکیب در دو جزء ، مطابق با دستورالعمل های مکتوب فرمول ساز ارائه شوند. جزء A باید دارای رزین اپوکسی با یا بدون رقیق کننده واکنشی باشد. جزء B باید حاوی یک یا چند عامل پخت باشد که در صورت اختلاط با جزء A باعث سفت شدن مخلوط می شود. بهتر است یک پرکننده بی اثر مناسب در یک یا هر دو جزء گنجانده شود. پرکننده باید ته نشین نشود یا به راحتی در هر جزء که در آن گنجانده شده است پخش شود. همه سیستم ها باید تحت شرایط مرطوب عمل کنند و به سطوح مرطوب بچسبند.

ترکیب شیمیایی:

ترکیب رزین اپوکسی جزء A باید دارای EE 155 تا 275 باشد.

مشخصات فیزیکی:

مخلوطی از اجزای A و B در نسبت های توصیه شده توسط طراح فرمول، باید با خواص ارائه شده در جدول 1 مطابقت داشته باشد.

ایمنی در برابر خطرات:

ملاحظات: رزین های اپوکسی حاوی مواد محرک مخصوصا برای پوست، چشم و سیستم تنفسی هستند. افرادی که با این مواد کار می کنند باید از لباس های محافظ مناسب و همچنین دستکش های پلاستیکی استفاده کنند. اگر یک رزین اپوکسی با پوست تماس پیدا کند، باید فوراً با یک پارچه خشک یا دستمال کاغذی پاک شده و محل تماس کاملاً با آب و صابون شسته شود. حلال ها نیز نباید استفاده شوند، زیرا آنها ماده تحریک کننده را به پوست منتقل می کنند. رزین های اپوکسی پخته شده بی ضرر هستند.

روش های آزمون:

سازگاری - روش آزمایش برای تعیین قوام یا استحکام یک سیستم رزین اپوکسی.

محدوده - این آزمایش روشی را برای تعیین استحکام سیستم های رزین اپوکسی درجه 3 ارائه می دهد.

اهمیت و کاربرد - این روش تست برای تعیین انطباق با الزامات مشخصات استفاده می شود.

تجهیزات -

                لیوان کاغذی - تقریباً 3 اونس. [تقریباً 0.100 لیتر].

                تیغه مخلوط کن - زبانه معمولی یا چوبی با اندازه مشخص.

                پنل شیشه ای.

بهینه سازی1 - اجزای مجزا و تجهیزاتی که با آنها در تماس هستند را در دمای زیر آماده کنید: کلاس A، 32 ± 2 درجه فارنهایت [0 ± 1 درجه سانتی گراد]؛ کلاس B، 50 ± 2 درجه فارنهایت [1 ± 10 درجه سانتی گراد]؛ کلاس C، 73 ± 2 درجه فارنهایت [1 ± 23 درجه سانتی گراد]، کلاس D، 65 ± 2 درجه فارنهایت [1 ± 18 درجه سانتی گراد]. کلاس E، 80 ± 2 درجه فارنهایت [1 ± 27 درجه سانتی گراد]؛ کلاس F، 90 ± 2 درجه فارنهایت [1 ± 32 درجه سانتیگراد] یا به دمایی که مواد در آن استفاده خواهد شد.

زمان ژل شدگی: روش تست برای تعیین زمان ژل شدن یک سیستم رزین اپوکسی.

محدوده - این روش تست زمان ژل شدن سیستم رزین اپوکسی را پس از اختلاط تعیین می کند.

اهمیت و کاربرد - این روش تست برای تعیین انطباق با الزامات مشخصات استفاده می شود.

تجهیزات –

               لیوان کاغذی - 8 اونس. [تقریباً 250 سانتی متر مکعب] لیوان کاغذی واکس نشده.

               تیغه مخلوط کن - زبانه یا چوب معمولی با اندازه مشخص.

بهینه سازی2 - اجزای جداگانه و هر تجهیزاتی که با آنها تماس خواهند گرفت، بسته به کلاس سیستم مورد نظر، یا دمایی که در آن مواد مورد استفاده قرار می‌گیرد، با دمای ذکر شده در بهینه سازی قبلی، به شرطی که دما در محدوده‌ها باشد، شرایط را تنظیم کنید. در بخش معرفی انواع، مدل های 1، 2، 3 و 5 ایجاد شده است. برای انواع 6 و 7 از بالاترین دمای کلاس مشخص شده استفاده کنید. 60 گرم از سیستم باندینگ برای انواع 1 تا 5 و 1 گال [4.0 لیتر] برای انواع 6 و 7 با استفاده از روش های ذکر شده در بهینه سازی قبلی آماده کنید.

ویسکوزیته - ویسکوزیته سیستم رزین تازه مخلوط شده را با استفاده از روش آزمایش D1084 تعیین کنید، با این تفاوت که تعیین باید در دمایی که در بخش بهینه سازی 1 برای کلاس ماده مورد نظر ارائه شده است، انجام شود.

جذب - با استفاده از روش تست D570 میزان جذب را تعیین کنید. نمونه‌های آزمایش باید شکل و ابعاد مشخص‌شده برای پلاستیک‌های قالب‌گیری شده را داشته باشند و میبایست به مدت 14 روز در دمای 2 ± 73 درجه فارنهایت [1 ± 23 درجه سانتی‌گراد] پخت شوند و نهایتا مطابق با روش غوطه‌وری 24 ساعته آزمایش شوند. در صورت لزوم طبق روش آزمایشی D570 بازسازی می شود.

استحکام باندینگ - استحکام باند را مطابق با روش تست C882 تعیین کنید.

در سیستم‌های نوع 1، 3، 4 و 7  میبایست بخش‌های ملات را که در آب خیس شده و تمام تجهیزاتی که با رزین تماس می‌گیرند در پایین‌ترین دمای کاربرد در کلاس مشخص‌شده آماده سازی شوند. برای کلاس A، جهت جلوگیری از یخ زدن، از دمای 2±35 درجه فارنهایت [1±2 درجه سانتیگراد] برای مرطوب کردن استفاده کنید. اجزای رزین را در دمای 2 ± 73 درجه فارنهایت [1 ± 23 درجه سانتی گراد] قرار داده و مخلوط کنید. اپوکسی مخلوط را بر روی مقاطع ملات مطابق با روش تست C882 اعمال کنید. نمونه ها را در کمترین دمای کاربرد کلاس مشخص شده پخت کرده و دقت داشته باشید که مدت زمان بین شروع اختلاط و قرار دادن نمونه ها در محفظه پخت نباید بیش از 10 دقیقه باشد.

سیستم های نوع 2 و نوع 5 - از آنجایی که رزین های نوع 2 و نوع 5 فقط برای استفاده در دماهایی مناسب هستند که به بتن تازه آماده شده افزایش مقاومت می دهد، فقط دمای تهویه برای رزین کلاس C، 73 ± 2 درجه فارنهایت [23 ±1 °C [، باید ارائه شود.

سازگاری حرارتی - سازگاری حرارتی را مطابق با روش تست C884/C884M تعیین کنید.

دمای انحراف حرارتی - دمای انحراف گرما را مطابق با روش آزمایش D648 تعیین کنید، برای فراهم کردن شرایط مخلوط، پخت و آزمایش، اجزای رزین را در 2 ± 73 درجه فارنهایت [1 ± 23 درجه سانتی گراد] قرار دهید.

ضریب انقباض خطی - ضریب انقباض خطی را مطابق با روش آزمایش D2566 تعیین کنید، برای فراهم کردن شرایط مخلوط کردن، پختن و آزمایش اجزای رزین در دمای 2 ± 73 درجه فارنهایت [1 ± 23 درجه سانتی گراد] قرار داده شود.

استحکام و مدول تسلیم فشاری - مقاومت و مدول تسلیم فشاری را مطابق با روش آزمایش D695 تعیین کنید. اجزای رزین را در دمای 2 ± 73 درجه فارنهایت [1 ± 23 درجه سانتیگراد] قرار داده و مخلوط نمایید و نمونه ها را در کمترین دمای کاربرد کلاس مشخص شده پخت کنید. بین شروع اختلاط و قرار دادن نمونه ها در محفظه پخت، نباید بیش از 10 دقیقه سپری شود. پس از زمان پخت مشخص شده در جدول 1، بدون هیچگونه تأخیری، آزمایش را در دمای 2 ± 73 درجه فارنهایت [1 ± 23 درجه سانتیگراد] انجام دهید. استفاده از نمونه با ابعاد 1 ×1 × 2 اینچ [25×25×50-[mm  نیز قابل قبول است.

استحکام کششی و ازدیاد طول در هنگام گسیختگی - استحکام کششی و ازدیاد طول در هنگام شکست را مطابق با روش آزمایش D638 تعیین کنید. اجزای رزین را در دمای 2 ± 73 درجه فارنهایت [1 ± 23 درجه سانتیگراد] قرار داده و مخلوط کنید و نمونه ها را در کمترین دمای کاربرد کلاس مشخص شده پخت نمایید. بین شروع اختلاط و قرار دادن نمونه ها در محفظه پخت، نباید بیش از 10 دقیقه سپری شود. پس از زمان پخت مشخص شده در جدول 1، بدون هیچگونه تأخیری، آزمایش را در دمای 2 ± 73 درجه فارنهایت [1 ± 23 درجه سانتیگراد] انجام دهید.

استحکام تماس - استحکام تماس را مطابق با روش آزمایش C882 تعیین نمایید. مواد و نمونه‌ها را در بالاترین دمای کاربرد کلاس مشخص قرار دهید و سیستم اتصال را در ضخامت 16/1 اینچ اعمال نموده و در بالاترین دمای کاربری نگهداری کنید و سپس دو نیم سیلندر را پس از 1 ساعت برای نوع 6 و 8 ساعت برای نوع 7 متصل کنید. در دمای مونتاژ برای زمان پخت مشخص نشان داده شده در جدول1 عمل کرده و بدون تاخیر در دمای 2±73 درجه فارنهایت [1±23 درجه سانتیگراد] تست را انجام دهید. قدرت اتصال با واحدهای بار وارده (پوند بر اینچ مربع یا مگاپاسکال) که پس از زمان مشخص شده پخت نشان داده شده است نیز در جدول 1 به دست آمده و بیان می شود.

توجه 3: دمای پخت این آزمایش‌ها 2±73 درجه فارنهایت [1±23 درجه سانتی‌گراد] نیست، اما آزمون باید در دمای 2±73 درجه فارنهایت [1±23 درجه سانتی‌گراد] انجام شود تا آزمایشگاه‌های بدون محفظه‌های آزمایش نیز بتوانند تست ها را پاس کنند. پس از خروج نمونه ها از محفظه پخت، آزمایش باید بدون تاخیر انجام گیرد.

رد و تکرار آزمون:

خریدار حق دارد موادی را که با الزامات این مشخصات مطابقت ندارد را رد نماید. رد کردن باید به سرعت و به صورت کتبی به تولید کننده یا تامین کننده گزارش شود. در صورت نارضایتی از نتایج آزمایش، تولید کننده یا تامین کننده حق بازنگری دارد.

اگر تمام الزامات این مشخصات، به جز موارد مربوط به استحکام باندینگ، برآورده شود، آزمایشات باندینگ باید تکرار شود. اگر نمونه مجدداً الزامات استحکام باندینگ را برآورده نکند، کل بچ رد می شود.

آزمایش مجدد - بسیاری از مطالبی که رد شده اند ممکن است توسط تولید کننده برای اصلاح عیوب دوباره کار شده و مجدداً برای آزمایش ارسال شوند، مشروط بر اینکه تأییدیه خاصی از خریدار برای ارسال مجدد به دست آمده باشد. قبل از ارسال مجدد مطالب، اطلاعات کامل مربوط به اقدامات انجام شده برای اصلاح عیوب در مواد اصلی باید در اختیار خریدار قرار گیرد.

بسته بندی و علامت گذاری بسته بندی:

بسته بندی - دو جزء ارائه شده تحت این مشخصات باید در ظروف جداگانه ای عرضه شوند که نسبت به محتویات واکنشی ندارند. آنها معمولاً در مقادیری عرضه می شوند که نسبت های توصیه شده مخلوط نهایی را می توان با ترکیب یک ظرف از جزء A با یک ظرف از جزء B بدست آورد.

علامت گذاری - ظروف باید به عنوان "جزء A - حاوی رزین اپوکسی" و "جزء B - حاوی عامل پخت" شناسایی شده و نوع، درجه، کلاس و رنگ را نشان دهند. هر ظرف میبایست با نام طراح فرمول، شماره بچ، تاریخ بسته‌بندی، مقدار موجود در آن، و نسبت اختلاط توصیه‌شده، هم وزن و هم حجم مشخص شود.