Bê tông polime Polieste

Nhóm thực hiện: Phạm Thị Phương Anh Lê Tuấn Anh Trần Đức Công Lê Trọng Đại Trần Hải Đăng Dương Đình Định Cao Văn HảiBê tông PolimePOLIESTEBê tông poliesteI. Giới thiệu chung.Bê tông là vật liệu xây dựng thông dụng nhất trên hành tinh chúng ta. Hiện nay, khoảng 5-8% lượng CO2 do con người thải ra có nguồn gốc từ ngành công nghiệp sản xuất xi măng Portland, một chất kết dính không thể thiếu của bê tông thông thường. Sản lượng xi măng Portland trên toàn thế giới hiện tại đã vượt qua ngưỡng 2,6 tỉ tấn một năm và hàng năm tăng trung bình 5%.I. Giới thiệu chung.Để có thể kìm hãm tốc độ ô nhiễm đã lên tới mức cảnh báo như hiện nay đòi hỏi chúng ta phải có biện pháp thay thế một phần bê tông sử dụng CKD xi măng pooc lăng bằng loại bê tông sử dụng CKD polime. Bê tông polime sử dụng các loại thải phẩm từ nhà máy than đá, lọc dầu,.. Sử dụng các loại CKD làm từ nhựa như polieste, epoxy, phuran,Bê tông polyme có rất nhiều ưu điểm so với bê tông thông thường. Trước hết, về căn bản nó có khả năng "hạn chế" lượng khí thải CO2 đồng thời có thể tạo ra một cơ sở hạ tầng có khả năng sử dụng qua hàng trăm năm..I. Giới thiệu chung.1. Bê tông polimeĐể tìm kiếm giải pháp tăng cường độ, tỷ trọng, độ bền hóa học của bê tông và bê tông cốt thép đã tạo ra một nhóm bê tông có dùng phụ gia polime hoặc trên cơ sở polime, mà tên gọi chúng hình thành tự do, bất kì và chưa theo một quy luật nào cả.Có thể thống nhất rằng đây là một loại bê tông đặc biệt có dùng phụ gia polime, hoặc trên cơ sở polime, chúng bao gồm 4 nhóm:Bê tông xi măng polimeBê tông silicat polimePolime bê tôngBê tông polimeở đây chúng ta tập trung nghiên cứu bê tông polime.I. Giới thiệu chung.1. Bê tông polimeBê tông polime được chế tạo từ nhựa tổng hợp cùng chất độn, cốt liệu bền hóa không có sự tham gia của khất kết dính khoáng và nước. Bê tông polime chứa trong thành phần của mình không dưới ba thành phần hạt của chất độn và cốt liệu: chất độn mịn có kích thước hạt dưới 0,15mm, cốt liệu – cát với thành phần hạt kích thước dưới 5mm và đá dăm với thành phần hạt kích thước dưới 50mm.I. Giới thiệu chung.1. Bê tông polimeBê tông polime có thể được chế tạo từ chất kết kính là các nhựa hoạt tính nhiệt (phenol, karbamid, furan, polieste, poliuretan, epoxy) và chất kết dính là các polime dẻo nhiệt (cumaron, metilmetakrilat). Bê tông polime dùng cho tất cả các kết cấu chịu lực bền hóa chủ yếu được chế tạo từ các nhựa hoạt tính nhiệt. Trong số các loại nhựa hoạt tính nhiệt epoxy và poliuretan là loại nguyên liệu quý hiếm, giá thành cao. Trong bài này ta đề cập đến bê tông polime sử dụng chất kết dính là nhựa polieste.I. Giới thiệu chung.So sánh với xi măng Portland thông thường (OPC), bê tông polyme (GPC) có nhiều tính năng tốt hơn (khả năng chống ăn mòn hóa học, chịu nhiệt (tới 2400oF), chịu nén và có độ bền kéo, sự co ngót...).I. Giới thiệu chung.2. PoliesteNhựa polyester được sử dụng rộng rãi trong công nghệ composite, Polyester loại này thường là loại không no, đây là nhựa nhiệt rắn, có khả năng đóng rắn ở dạng lỏng hoặc ở dạng rắn nếu có điều kiện thích hợp. Thông thường người ta gọi polyester không no là nhựa polyester hay ngắn gọn hơn là polyester.Polyester có nhiều loại (các acid, glycol và monomer), mỗi loại có những tính chất khác nhau phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố: Thành phần nguyên liệu (loại và tỷ lệ tác chất sử dụng); Phương pháp tổng hợp; Trọng lượng phân tử; Hệ đóng rắn (monomer, chất xúc tác, chất xúc tiến)Hệ chất độnI. Giới thiệu chung.2. PoliesteĐa số nhựa polyester có màu nhạt, thường được pha loãng trong styrene. Lượng styrene có thể lên đến 50% để làm giảm độ nhớt của nhựa, dễ dàng cho quá trình gia công. Ngoài ra, styrene còn làm nhiệm vụ đóng rắn tạo liên kết ngang giữa các phân tử mà không có sự tạo thành sản phẩm phụ nào. Polyester còn có khả năng ép khuôn mà không cần áp suất. Polyester có thời gian tồn trữ ngắn là do hiện tượng tự đóng rắn của nó sau một thời gian. Thông thường, người ta thêm vào một lượng nhỏ chất ức chế trong quá trình tổng hợp polyester để ngăn ngừa hiện tượng này. I. Giới thiệu chung.Ưu nhược điểm của nhựa PoliesteƯu điểmNhược điểm Dễ sử dụng Rẻ (1-2 euro/kg)Tính chất cơ học trung bình Styren thoát ra nhiều trong khuôn mở Co ngót khi đóng rắn cao Giới hạn thời gian làm việcII. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.1. Chất kết dính polieste.Polyeste là tên chung của nhóm polyme thu được khi trùng ngưng axit đa chức và rượu đa chức. Nhóm chức este được hình thành do quá trình tương tác giữa các nhóm chức axit và rượu nối các phần còn lại của các phân tử phản ứng.Polieste , thu nhận chúng được khi có sự tác dụng của axit malein với glicol (polietilenglikolmaleinat), có khả năng trùng hợp và đồng trùng hợp. Sự đóng rắn của nhựa polieste không bão hòa xảy ra do kết quả của polieste không bão hòa và monome lỏng khi đốt nóng hoặc dưới tác dụng của chất tăng tốc và chất kích động. Đóng vai trò của monome phổ biến nhất là stirol.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.1. Chất kết dính polieste.Nguyên liệu tạo nhựa polyeste- Axit terephtalic: thuộc họ axit phenyl đicacbosilic, có đồng phân khác là axit phtalic và isophtalicII. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.- Đimetylterephtalat (DMT) là dẫn xuất của axit terephtalic được sử dụng rộng rãi trong sản xuất polyeste vì có nhiều ưu điểm về mặt kĩ thuật. Có thể điều chế bằng cách oxy hóa p-xylen 2 giai đoạn với oxy không khí và xúc tác là naphtenat Coban. p-xylene Terephtalic axitII. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.Tổng hợp polieste - Quá trình xảy ra ở nhiệt độ cao (250 – 270oC) dưới chân không, xúc tác thường là amin bậc bốn. Quá trình phản ứng có kèm theo sự tách sản phẩm phụ là nước, để phản ứng đạt cân bằng nhanh và polyme thu được có trọng lượng phân tử lớn người ta tiến hành tách nước trong quá trình phản ứng bằng chân không.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.- Etylen glycol: được sản xuất từ etylen là một sản phẩm phổ biến của quá trình crăckinh dầu mỏ:II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.2. Đóng rắn nhựa poliesteXúc tác thêm vào → thay đổi màu của nhựa UPEQuá nhiều xúc tác → thời gian gel hoá quá nhanhQuá ít xúc tác → quá trình đóng rắn không hoàn toànTrong quá trình đóng rắn, co ngót nhiều (4-8%) gây biến dạng, tạo những tiềm năng gây hư hỏng trong vật liệu+ styrenII. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Chất hóa dẻoChất hoá dẻo (plasticizers) là chất có tác dụng làm tăng độ mềm dẻo của mạch polymer, giúp polymer dễ nóng chảy hơn, cấu tạo mạch linh động hơn, thích hợp cho quá trình gia công sản phẩm. Chất hoá dẻo có thể làm giảm độ nhớt, nhiệt độ chuyển thuỷ tinh và modul đàn hồi của sản phẩm và cũng làm thay đổi một số tính chất hoá học cơ bản của vật liệu được hoá dẻo.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Chất hóa dẻoCơ chế hóa dẻo Polymer có cấu trúc xác định với sự thay đổi cấu dạng trong không gian. khi ta đưa chất hoá dẻo vào polymer, các phân tử chất hoá dẻo đi vào bên trong và bắt đầu làm thay đổi cấu trúc của polymer.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Chất hóa dẻoMột số chất hóa dẻo sử dụng: Phathalate: là chất đa năng và được sử dụng nhiều nhất, bằng cách cho anhydric phthalic phản ứng với alcohol, tạo thành chất có độ tương hợp tốt, gia công dễ, ổn định nhiệt độ thấp, kém bay hơi, ổn định nhiệt và ổn định quang, chi phí thấp.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Chất hóa dẻoMột số chất hóa dẻo sử dụng: Acid béo diester: ester của acid béo dicarboxylic (adipates,) cho phép polieste có độ mềm dẻo tuyệt vời ở nhiệt độ  thấp. Cũng như loại phthalate, đô bay hơi, độ tương hợp giảm khi khối lượng phân tử của acid tăng từ adipic đến azeleic, sebacic. Độ kháng nước được cải thiện khi khối lượng phân tử hoá dẻo tăng. Với các diester acid béo, độ kháng dầu và kháng dung môi thường rất kém. Sebacate mắc nên ít sử dụng và dùng có hới hạn, thường dùng chất hoá dẻo ổn định nhiệt dioctyl adipate.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Chất hóa dẻoMột số chất hóa dẻo sử dụng: Phosphate: chất hoá dẻo ester của acid phosphoric thường dùng khi có yêu cầu kháng cháy. Loại thường dùng là triaryl (dựa trên cấu trúc thơm isoprppyl phenol, tert-butyl phenol), trialkyl (đi từ alcohol béo octyl, decyl) hay dùng hỗn hợp alkyl-aryl phosphate. Khi cấu trúc hoá dẻo thay đổi từ  triaryl vòng thơm đến triaryl béo thì độ linh động nhiệt độ thấp được cải thiện trong khi tính kháng hoá chất và độ chịu cháy giảm. Phosphate ảnh hưởng bất lợi đến phản ứng ổn định nhiệt của hệ ổn định Ba-Cd. Phosphate vòng thơm là chất hoá dẻo chống khuẩn.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Chất hóa dẻoMột số chất hóa dẻo sử dụng: Epoxide: chất hoá dẻo epoxy được sử dụng rộng rãi vì nó kết hợp tính ổn định nhiệt và quang. Chúng có thêm tính chất ổn định, cho hiệu ứng tổng hợp voi các chất ổn định kim loại, đặc biệt là loại có chứa Cd hay Zn. Dầu epoxide (dầu đậu nành hay dầu lanh) được xem là không độc và có tính bay hơi kém.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Chất hóa dẻoMột số chất hóa dẻo sử dụng: Hoá dẻo polymeric: phản ứng giữa dihyric alcohol (glycol) với acid dicarboxylic tạo ra polyester có khối lượng phân tử cao. Loại này có độ bay hơi thấp, kháng trích ly nhiều chất. Sử dụng nhìêu trong làm dây cách điện. Hạn chế của loại này là độ nhớt cao, độ tan kém, tính chất chịu nhiệt độ thấp kém, và thường rất mắc.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Chất hóa dẻoMột số chất hóa dẻo sử dụng: Hoá dẻo thứ cấp: là chất giới hạn tương đối tính tương hợp thường dùng với chất hoá dẻo sơ cấp như DOP. Ngoài việc hạn chế độ tương hợp, chất hoá dẻo thư cấp còn có đặc điểm là kém ổn định nhiệt, quang hay độ bay hơi cao, khi sử dụng phải chú ý các hiệu ứng này. Chất ổn định thứ cấp được sử dụng cho mục đích gia công riêng biệt hay là theo yêu cầu của sản phẩm cuối, nhưng thường là dùng giảm giá thành.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.4. Cốt liệu và chất độna) Cốt liệu Các loại cốt liệu sử dụngĐá dăm granhitĐá dăm badanĐá vôiGạch vỡ chịu axitSỏi sôngII. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.Đá dăm badan Đá dăm granhit Đá vôiII. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.Gạch chịu axitSỏi sôngII. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Cốt liệu và chất độnb) Chất độn Chất độn được đánh giá dựa trên những đặc điểm sau: • Độ bền hoá chất môi trường. • Tính gia cường cơhọc (độ cứng, độ đàn hồi). • Khả năng phân tán vào nhựa tốt. • Độ bền nhiệt, truyền nhiệt tốt. • Thuận lợi cho quá trình gia công. • Nhẹ, giá thành giảm, dễ kiếm. II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Cốt liệu và chất độnb) Chất độn+ Loại chất độn hữu cơ: nhưPVC, parafin, clo hoáĐược dùng chủyếu làm chậm khảnăng bắt lửa cho nhựa. + Bột kim loại: Sử dụng bột Fe, Al, Pb, Cutạo cho vật liệu một số tính chất đặc biệt chuyên dụng. + SiO2 làm tăng độ bền ẩm, tăng tính cách điện và dễ gia công cho vật liệu. + Tale (3MgO.4SiO2.2H2O): Trong bột tale thường có lẫn tạp chất CaO, Al2O3và oxyt sắt. Tinh thểtale có dạng tấm, hình kim hoặc hình sợi. Bột tale mềm và trơ hoá học có khả năng tăng độ bền ẩm, bền nhiệt và bền hoá. II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Cốt liệu và chất độnb) Chất độn+ Bột nhẹ(CaCO3): Là chất độn phân bố ởnhiều dạng khác nhau: Dạng hạt, bột mịn, hạt sa lắng. Có khảnăng tăng độ ổn định kích thước, độbền nhiệt và khảnăng gia công của vật liệu. + Bentonit (Al2O3.4SiO2.2H2O): Là chất độn bột phân tán tựnhiên có tác dụng chống nứt nẻ, tăng độbền nhiệt. + Silicat (MgO.2SiO2.2H2O)tăng độ ổn định kích thước, độbền nhiệt, bền hoá, độcứng và các tính chất cách điện của vật liệu. II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Cốt liệu và chất độnb) Chất độnKhả năng gia cường cơ tính của chất độn dạng hạt dược sử dụng với mục đích sau:Giảm giá thành.Tăng thể tích cần thiết đối với độn trơ, tăng độ bền cơ lý, hoá, nhiệt, điện, khả năng chậm cháy đối với độn tăng cường.Dễ đúc khuôn, giảm sự tạo bọt khí trong nhựa có độ nhớt cao.Cải thiện tính chất bề mặt vật liệu, chống co rút khi đóng rắn, che khuất sợi trong cấu tạo tăng cường sợi, giảm toả nhiệt khi đóng rắn.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Cốt liệu và chất độnVai trò của chất độn và cốt liệu trong quá trình hình thành cấu trúc của bê tông poliesteThành phần chính của BP (gần 80% theo thể tích) là chất độn và cốt liệu, mục đích và vai trò của chúng khi đưa vào nhựa là tạo cho kompodit độ bền, tính biến dạng và tuổi thọ,đáp ứng các điều kiện khai thác các nguyên vật vật liệu trong các kết cấu.Tính chất của vật liệu polime có chất độn phụ thuộc vào dạng chất độn ,độ mịn của chúng ,mức độ lèn đầy chất độn, đặc trưng bề mặt của chất độn ,bản chất sự tác động lên ranh giới polime-chất độn.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Cốt liệu và chất độnVai trò của chất độn và cốt liệu trong quá trình hình thành cấu trúc của bê tông poliesteChất độn là vật liệu ở dạng bột nghiền mịn đến độ mịn 500cm2/g và cao hơn của các khoáng đá tự nhiên và vật liệu nhân tạoCốt liệu là các loại hạt có kích thước lớn đến 500mm và lớn hơn của các khoáng vật ở dạng cát ,đá dăm và sỏi cũng như các hạt được chế tạo chuyên dụng từ gốm có hình dạng đều hoặc không đều với các tỷ trọng khác nhau.II. Bê tông polime sử dụng chất kết dính polieste.3. Cốt liệu và chất độnVai trò của chất độn và cốt liệu trong quá trình hình thành cấu trúc của bê tông poliesteLèn đầy Polime dẫn đến sự làm cứng kompodit. Theo thuyết của Rebinder hiệu ứng làm bền của chất độn liên quan đến tác dụng định hướng và chuyển polime sang trạng thái màng mỏng trên bề mặt của chất độn.Vật liệu kompodit polime có thể xem xét như hệ có cấu trúc lớp ,được tạo bởi các lớp đan xen của chất kết dính và các lớp bám dính định hướng của polime.III. Ứng dụng của bê tông polime Công nghiệp phát triển ngày càng có nhiều cơ sở sản xuất được đưa vào hoạt động thuộc ngành công nghiệp hóa chất, sợ nhân tạo, kim loại màu, công nghiệp in... Nơi đây thường sử dụng các chất gây ăn mòn khác nhau, tác động của các sản phẩm ăn mòn trong nhiều trường hợp có thể kéo theo với áp suất cao hoặc ở độ chân không lớn, có nhiệt độ rất cao hoặc ngược lại rất thấp.Kết quả khảo sát của nhiều tác giả tại nhiều cơ sở sản xuất cho thấy rằng ngoài các thiết bị, máy móc bị ăn mòn, các kết cấu xây dựng chịu lực và nhiều chi tiết khác của tòa nhà cũng chịu ảnh hưởng cuẩ ăn mòn.III. Ứng dụng của bê tông polime Khi vốn đầu tư phát triển các lĩnh vực sản xuất như công nghiệp hóa chất, công nghiệp luyện kim màu, công nghiệp thực phẩm và nhiều ĩnh vực khác của nền kinh tế quốc dân có liên quan tới sử dụng các sản phẩm gây ăn mòn ngày càng tăng các chi phí để bảo trì các kết cấu chống ăn mòn và công tác sửa chữa khác. Các loại vật liệu polime thường được sử dụng trong công tác bảo vệ chống ăn mòn như cao su, các vật liệu polime nhiệt dẻo, các mattit polime bền hóa, các vật liệu trát và vữa trên cơ sở nhựa tổng hợp hoạt hóa nhiệt.III. Ứng dụng của bê tông polime Do có sự vượt trội về một số tính chất như độ bền hóa cao, công nghệ thi công đơn giản và các tính chất khác cùng với sự phát triển mạnh về sản xuất các loại vật liệu polime cho phép ứng dụng rộng rãi chúng trong xây dựng.Một trong số đó là chế tạo các loại kết cấu từ bê tông polime bền hóa, silicat polime để sử dụng trong xây dựng các tòa nhà công nghiệp có độ bền lâu dưới tác động của các môi trường ăn mòn khác nhau.III. Ứng dụng của bê tông polime Bê tông trên cơ sở ứng dụng nhựa furan, polieste, karbamid được ứng dụng rộng rãi hơn. Trong số các loại bê tông polime bền hóa, triển vọng nhất là loại được chế tạo dùng cốt liệu agloporit dùng cho các kết cấu chịu lực.Công nghệ chế tạo bê tông polime có sự khác biệt không đáng kể so với công nghệ chế tạo bê tông xi măng thông thường và cho phép ứng dụng chúng trên các công trường xây dựng toàn khối hoặc chế tạo các kết cấu lắp ghép đúc sẵn. Sự đóng rắn bê tông polime xảy ra trong điều kiện thông thường trong khoảng thời gian 28-30 ngày đêm. Để thúc đẩy quá trình đóng rắn có thể sử dụng giải pháp đốt nòng khô.III. Ứng dụng của bê tông polime Thành phần cấp phối chất kết dính để chế tạo bê tông polime trên cơ sở nhựa polieste: Các cấu tửPhương ánGydroperekis izopropyl benzenPerekis metiletilkentolNhựa PN – 1100100Giperiz 3-4-Perekis metiletikentol-1Chất làm tăng tốc naftenat coban (10% dung dịch trong stirol)85III. Ứng dụng của bê tông polime Sửa chữa cầu, đường bằng cách tạo ra lớp lót mặt đường bằng bê tông polieste Bê tông polyester được sản xuất và được đặt giống như bê tông thông thường. Nó chứa hỗn hợp nhựa tổng hợp và cát. Thay cho xi măng và nước, một loại nhựa polyester xúc tác được sử dụng để ràng buộc các uẩn khoáng sản. Thời gian sửa chữa của hỗn hợp polyester được điều chỉnh theo loại và lượng chất xúc tác sử dụng. Trong nhiều trường hợp, hỗn hợp có thể được sửa chữa hoàn toàn và sẵn sàng để lái xe trên trong vòng chưa đầy một giờ.III. Ứng dụng của bê tông polime Sửa chữa cầu Puyallup bằng lớp phủ bê tông polieste. III. Ứng dụng của bê tông polime Sửa chữa mặt đường bằng bê tông poliesteCảm ơn các bạn đã theo dõi!The end