پلیمر چیست؟

پلیمر چیست؟

 اوّلین سؤالی که در ذهن خواننده پس از شنیدن نام بتن پلیمری نقش می بندد این است که پلیمر ( Polymer ) چیست ؟ برای پاسخ به این سؤال بهتر است اوّل با مونومر ( Monomer ) آشنا شویم :

دائره المعارف بریتانیکا در مورد مونومر چنین می گوید :

“ مولکولی از هر دسته ترکیبات ( ا‌غلب ارگانیک )‌ که می تواند با مولکول های همانند خود یا از نوع دیگر واکنش دهد و تشکیل مولکول های بسیار بزرگ یا پلیمر را بدهد . خاصیّت و ویژگی اساسی مونومر چندگانه واکنش دادن آن است ، مونومر دارای قابلیّت شکل دادن ترکیبات شیمیایی با حدّاقل دو مولکول مونومر دیگر است ، …..”

با توجّه به آنچه گفته شد می توان متوجّه شد که مونومر همانند حلقه های یک زنجیر است و پلیمر خود زنجیر است ، در واقع باید بتوان یک پلیمر را به مونومرها با ضریب صحیح تقسیم کرد ، لزومی ندارد که یک مونومر ، عنصر باشد ، در واقع مونومر مولکولی است که از تکرار آن پلیمر به دست می آید و دارای وزن مولکولی کمی می باشد . بد نیست بدانیم که معادل فارسی مونومر ، تکپار ، و معادل فارسی پلیمر ، بَسپار است .

بتن پلیمری قرن بیستم را به حق باید قرن پلیمر ها نیز دانست ، محصولات پلیمری از لحاظ حجمی در سال 1990 بر حجم محصولات آهنی فایق آمد و پیش بینی می شود که در قرن حاضر ، از لحاظ وزن نیز بالاتر رود . صنایع ساختمان بزرگترین مصرف کننده موادّ پلیمری ، 25 تا 30 درصد از کلّ پلیمر ها را مصرف می کند .

یکی از مواردی که در ساختمان به وفور استفاده می شود بتن است . این مادّه به دلیل هزینه پایین تولید ، راحتی استفاده و استحکام فشاری ، یکی از موادّ پرمصرف در سازه هاست ولی به دلیل نقایصی که دارد ( نقایصی چون : 1 – تخریب یخ زدگی و ذوب 2 – تخریب پذیری توسّط موادّ شیمیایی خورنده 3 – استحکام کششی کم 4- دیرپخت بودن و …. ) همزمان با تولید این مادّه ، ترکیب آن با فولاد ( مسلّح کردن بتن )‌ و ایجاد خاصیّت تاب خمشی مطرح شد و از همان موقع ، استفاده از موادّ و ترکیبات شیمیایی ، برای بهبود خواصّ آن مورد توجّه قرار گرفت . حاصل تحقیقیاتی که در این زمینه صورت گرفت این نتیجه را در بر داشت که جایگزینی مناسبی ، با موادّ پلیمری انجام شده است و با به کارگیری آنها به روش های مختلف ، خواصّ بتن ارتقا می یابد . ( این تحقیقات بیشتر در ژاپن ، آمریکا و روسیه انجام شده است ) . در این رابطه خانواده بتن های پلیمری ، بهترین خاصیّت ها را از خود نشان دادند . خواصّ این نوع بتن ، برتر از بتن های سیمانی بود و گاهی خواصّ
منحصر به فردی از خود نشان می دهد . با توجّه به ‌نیاز بیشتر به استحکام در سازه ها و برتری های این نوع بتن ، بتن پلیمری مورد علاقه دانشمندان واقع شد و با وجود آنکه مدّت زیادی از اختراع آن نمی گذرد و علیرغم قیمت بالایی نیز که داراست مورد استقبال روزافزون قرار گرفته است . بتن های پلیمری از حدود سال 1950 وارد بازار شده اند و پیش بینی می شود در طیّ دهه پیش رو ، مصرفشان 10 برابر شود . کاربرد این نوع پلیمرها به دو شاخه استفاده جامد و استفاده غیر جامد تقسیم می شود .
در حالت جامد محصولات پلیمری به جای فولاد جایگزین می شوند و بتن را مسلّح می کنند که در این حالت ، پلیمر به صورت رشته ، شبکه و یا میلگرد در بتن استفاده می شود . در حالت غیر جامد با تزریق پلیمر های پودری و مایع ، در دوام بتن بهبود حاصل می شود .

در کشور ما کار خاصّی روی بتن پلیمری صورت نگرفته است و هنوز در سطح یک موضوع تحقیقاتی برای دانشجویان
باقی مانده است ، موضوعی که منابع تحقیق آن نیز غالباً خارجی هستند .

بتن های پلیمری ( Polymer Concrete ) حالت جامد : اکثر موادّ و مصالح طبیعی به دلیل ناپیوستگی های سطحی و ترکیباتی که در خود دارند ، دارای مقاومت لازم برای تحمّل
تنش های زیاد نیستند و لازم است تا با موادّ دیگری مسلّح شوند . دانشمندان به دنبال موادّی هستند که در ضمن مسلّح کردن بتن ، دارای وزن کمتر ، مقاومت بیشتر در برابر عوامل جوّی ، رفتار بهتر در بارگذاری های متناوب باشد و بتواند مقاومت خود را در دماهای بالا مثل دمای کوره حفظ کند و …..از این قبیل.

یکی از مشهورترین این مصالح ، کامپوزیت های پلیمری می باشند . اوّلین باری که کامپوزیت ها در بنا استفاده شد در زمان جنگ جهانی دوّم بود . در آن زمان بر روی ساختمان هایی که باید رادار نصب می کردند ، استفاده از سازه های فلزّی و یا حتّی بتن آرمه ، مشکل ایجاد می کرد ، با مسلّح کردن بتن توسّط کامپوزیت های بتنی ، این مشکل برطرف شد . همچنین در همان بحبوحه جنگ بعضی از قسمت های هواپیماهای جنگی را از پلی استرهایی که با رشته های شیشه تقویت شده بودند
می ساختند .

در ساختمان های مسکونی از کامپوزیت هایی با فیبر شیشه ای یا پلی استر استفاده می شد . (‌ سازه کامپوزیتی GPR ) ، دو ساختمان استثنایی با سازه کامپوزیتی ساخته شده است که یکی سازه گنبدی شکل در بن غازی (‌ 1968 )‌ و دیگری سقف فرودگاه دبی ( 1972 )‌ است که تأثیر محسوسی بر استفاده از این نوع سازه ها داشته است .

اکثر این سازه ها دارای سازه اصلی بتن مسلّح بود و برای ساخت پانل ها از GPR (Glass Polymer Reinforced ) بهره می برد ، همانند سازه قوسی فضاکار زمین فوتبال شهر منچستر (‌1980 ) ، مهمّترین کاربردهای GPR به قرار زیر است :

1- ساختمان هایی که تحت اثر خوردگی شدید هستند .

2- سازه های پیشرفته رادارها .

3- ساختمان هایی که کنترل کیفیّت آنها مهم است .

4- ماهواره ها .

5- آنتن های بزرگ .

مهمّ ترین دلایل افزایش استفاده از کامپوزیت ( Composite ) :

1 – وزن کم 2- قابلیّت ایجاد معماری های زیبا 3- مقاومت در برابر شرایط جوّی 4- خواصّ ضدّ خوردگی

5 – وجود سازه هایی که در آنها نباید از فلز استفاده کرد .

امروزه بسیاری از پل های بتن آرمه به دلیل وجود کلر در آب دریا ، تخریب شده اند که بتن پلیمری این نقیصه را ندارد و خورده نمی شود ، محصولات پلیمری در حالت جامد بیشتر به صورت میلگرد و شبکه مورد استفاده قرار می گیرند .

انواع بتن های پلیمری ( حالت غیر جامد ) : پیش از بیان انواع بتن های پلیمری لازم است با فرآیند پلیمریزاسیون بیشتر آشنا شویم :

پلیمریزه شدن : از اتّصال واحد های مونومر به یکدیگر ، رشته یا شبکه های مولکولی سطحی یا فضایی
تشکیل می شود که دارای وزن مولکولی بالایی هستند و به آنها پلی مر می گویند ، این فرآیند را پلیمریزه شدن می گویند .

انواع بتن های پلیمری بدین قرارند :

1- بتن های باردار شده توسّط پلیمر ( PIC ) : شامل بتن پورتلند پیش ریخته شده است که توسّط یک سیستم مونومری باردار گردیده است (‌ آماده واکنش است )‌ و متعاقباً در محلّ ، پلیمریزه می شود .

2- بتن های پلیمر – سیمان (PCC) : شامل یک مونومر است که به مخلوط آبی بتن تازه افزوده می شود و متعاقباً در محلّ، پلیمریزه می شود .

3- بتن های پلیمری (PC) : شامل یک سیستم مخلوط از سنگریزه ( Aggregate ) و پرکننده ( Filler ) در مونومر می باشد که متعاقباً در محلّ ، پلیمریزه می شود .

4- بتن های پلیمر – گوگرد (PSC ) : شامل یک سیستم مخلوط از بتن های گوگردی است که توسّط پلیمر ها اصلاح خواصّ پیدا کرده باشد .

نحوه تولید بتن پلیمری (‌حالت غیر جامد ) : بتن های پلیمری از 80 تا 95 درصد پرکننده های معدنی و گاهی آلی تشکیل شده اند و حدود 5 تا 20 درصد بایندر پلیمری نیز

بتن را نگاه می دارد ( بایندر ( Binder ) به معنای پیوند دهنده یا متّصل کننده است و منظور همان محلول مونومر است که پس از فرآیند پلیمریزاسیون بتن را نگاه می دارد ) ، خواصّ بتن های پلیمری برتر از بتن های سیمانی است .

با انتخاب : الف ) بایندر مناسب ب) نوع و میزان مناسب پرکننده ج ) به کار بردن افزودنی های مناسب

می توان طیف وسیعی از بتن های پلیمری را با خواصّ فیزیکی ، مکانیکی ، دینامیکی ، الکتریکی ، حرارتی ، شیمیایی ، تزئینی و … تهیّه کرد . در صورتیکه این طیف وسیع برای بتن های سیمانی وجود ندارد . از مجموعه موادّ رایج به عنوان بایندر پلیمری سه نوع رایج ترند که عبارتند از : 1 – اپوکسی ( Epoxy ) 2- پلی استر 3 – پلی یورتان

از پرکننده های رایج نیز دو نوع رایج ترند که عبارتند از : 1 – سیلیس (Silica) 2- کربنات کلسیم

بر اساس آزمایش هایی از نوع برزیلی ، نتایج زیر حاصل شد :

1 – نمونه های بتن پلیمری با بایندر اپوکسی و پلی استر ، استحکاک بالاتری دارند .

2- نمونه های بتن پلیمری با بایندر پلی یورتان ، ازدیاد طول بسیار زیادی دارند . ( تعریف اپوکسی و …. در همین مقاله گفته خواهد شد . )

بایندر های پلیمری 90% کلّ قیمت بتن را شامل می شوند . با وجود این ، قیمت بتن های پلیمری ، بسیار کمتر از
پلاستیک هاست . انتخاب مناسب بایندر و پر کننده مناسب ، می تواند سبب هر یک از حالات زیر شود :

1 – بتن هایی با دی الکتریک بالا 2 – برعکس بتن هایی با هدایت الکتریکی بالا 3 – قطعاتی مناسب برای ایجاد خلاء و ..

تغییر خواصّ بتن پلیمری بر حسب تغییر پرکننده ها : پرکننده ها از دو دسته تشکیل می شوند : 1- جزء زبر ( دانه بندی درشت ) 2- جزء نرم ( دانه بندی ریز )

پرکننده های سبک وزن شامل سه دسته سنگ های رسی سبک ، پرلیت و سنگ پا ( Pumice ) می شوند و پر کننده های سنگین شامل 4 دسته قطیر ، هماتیت ، ایلمنیت ، باریت می شوند .

از این موادّ برای تولید بتن های پلیمری با وزن مخصوص بین 640 تا 5200 کیلوگرم بر متر مکعّب می توان استفاده کرد . پرکننده های بسیار نرم برای کاهش حجم خالی بتن به کار برده می شود . مانند پودر سیلیس ، کربنات کلسیم ، خاکستر ، کائولین . میکا تالک ،‌تری هیدرات آلومینا ‌، سولفات کلسیم و سیمان پورتلند . پر کننده ها می توانند سبک باشند مانند
دانه های شیشه ای سوراخ دار ، سرامیک یا گلوله های پلاستیک .

با استفاده از پرکننده های هادی مثل کربن یا پودرهای فلزّی ، می توان بتن را از نظر الکتریکی رساناتر کرد ، افزودنی هایی مثل فیبرهای شیشه ای ،‌آلی و فلزّی برای اصلاح استحکام ضربه ای ، خمشی و همچنین برای کاهش پدیده انقباض ناشی از پخت به کار می رود . عوامل تر کننده باعث کاهش سطحی زیرین مایع و سهولت ترشدگی سطوح پرکننده می شود . جهت تأمین رنگ و همچنین گاهی اوقات به منظور پایداری در مقابل نور از رنگدانه ها استفاده می شود .

با افزودن لاتکس های SBR و اپوکسی به بتن معمولی به عنوان بتن سیمان پرتلند ، پلی مری استفاده شده است که باعث بهبود خواصّ‌مهندسی و پایایی بتن می شود و همچنین با افزودن رزین های پلی اسراسیترن و اپکسی به مصالح سنگی
به عنوان بتن پلیمری که در مورد رزین پلی اسراسیترن، خواصّ‌ مهندسی و پایایی بتن به طور چشمگیری بهبود می یابد .

آشنایی با انواع بایندرها :‌

رزین ( Resin ) : به مادّه آلی جامد یا نیمه جامد یا شبه جامدی گفته می شود که اغلب دارای وزن مولکولی نامشخّص امّا بالایی بوده و وقتی در معرض تنش قرار می گیرد تمایل به جریان دارد .

اپوکسی : اپوکسی نوعی رزین است ، این نوع رزین دارای قطعاتی گرم و نرم است که با گرما آب می شوند .

رزین های اپوکسی : نوع مایع آن از چسبندگی خوبی به الیاف شیشه برخوردارند .

لاتکس : شیر آب محتوی مونومر که برای تولید پلی مر استفاده می شود . ( SBR )

خواصّ رزین های اپوکسی :

1- مقاومت در برابر خوردگی (Corrosion ) بسیار زیاد . 2- زمان پخت کم . 3- زمان کم برای رسیدن به استحکام ساختمانی . 4 –چسبندگی خیلی خوب به سطوح فلزّی . 5- مقاومت سایشی ( Abrasion Resistance ) بالا. 6 – استحکام مکانیکی بالا . 7 – مقاومت در برابر موادّ شیمیایی مخرّب .

8 – چروکیدگی ( Shrinkage ) کم در حین پخت . 9- عدم تولید محصولات فرّار جانبی در واکنش پخته شدن .

10 – حفظ خواصّ و سازگاری حرارتی با فولاد در محدوده دمایی 30 تا 70 درجه سانتیگراد .

رزین اپوکسی مایعی است بی رنگ ، ‌متمایل به زرد ، فرّار و سمّی که در دمای اتاق بخار می شود .

روشی برای تقویّت بتن های معمولی :‌

در بتن های پلیمری از تکنیک آغشته سازی بتن با پلیمر استفاده می شود . در این روش ، یک سیستم مونومری به داخل بتن سخت شده نفوذ می کند و پس از پلیمریزاسیون موجب انسداد مجاری و حفره های درون بدنه و اتّصال بیشتر اجزاء متشکّله و ارتقای بسیاری از خواصّ بتن خواهد شد . در این روش از مونومر های متیل متا کریلات و استایرن استفاده می شود . روش کار بدین ترتیب است که نمونه های بتن را خشک و تمیز نموده و سپس خنک می کنیم . بعد بتن را با سیستم مونومری
آغشته می کنیم و پس از انجام پلیمریزاسیون کاتالیتی حرارتی ، بتن پلیمری آماده است . این بتن ، مقاومت فشاری و نفوذناپذیری اش افزایش پیدا کرده است .

مزایای بتن های پلیمری :

1 – استحکام 2- کرنش های فشاری ، خمشی ، کششی (‌چندین برابر ) 3 – میرایی 4 – عمر سرویس

5 – مقاومت سایش و ضربه ای 6 – مقاومت در برابر تغییرات جوّی 7- مقاومت در برابر عوامل شیمیایی

8 – مقاومت در برابر عوامل مخرّب محیطی 9- مقاومت در برابر عوامل مخرّب صنعتی 10- جذب آب کمتر

11 – افت کمتر خواص 12 – خواصّ فیزیکی و مکانیکی بهتر 13 - دارای خواصّ تزئینی

خاصّیت بتن پلیمری با بایندر اپوکسی و پلی استر	افزایش یا کاهش خاصّیّت نسبت به بتن سیمانی
استحکام فشاری	پنج و سه دهم برابر افزایش می یابد
استحکام کششی	پنج و هشت دهم برابر افزایش می یابد
استحکام خمشی	چهار برابر افزایش می یابد
کرنش فشاری	پنج و دو دهم برابر افزایش می یابد
کرنش خمشی	ده ها برابر افزایش می یابد
جذب آب	10 تا 60 برابر کاهش می یابد

جدول بالا به خوبی می تواند مزایای بتن پلیمری با بایندر اپوکسی و پلیستر را نسبت به بتن سیمانی نشان دهد ، علاوه بر این بتن پلیمری پلی یورتان دارای ازدیاد طول منحصر بفردی است . بتن های پلیمری در برابر شستشوی دائم مقاومند و فراورش و اجرای آسانی دارند .

موارد مصرف بتن های پلیمری :‌

1 – روکش پل ها و جادّه ها 2 – تعمیرکاریها 3- سازه ساختمان هایی که در معرض خوردگی هستند .

4 – پوشش دهی کف ساختمان های صنعتی ، ورزشی و … (‌ مثلاً پلی یورتان با ازدیاد طول منحصر به فرد ، برای پوشش کف های مقاوم در برابر سر خوردن مناسب است . )‌ 5- تولید پانل های مصنوعی و تزئینی در فضاهای مسکونی و اداری (‌ مثل سنگ مرمر مصنوعی ، انیکس پلیمری ، گرانیت مصنوعی )‌ 6- درزگیر بتن ها 7- ساخت سازه های زیرزمینی مثل فاضلاب های صنعتی (‌ مقاوم در برابر خوردگی ) 8 – ساخت آبشخورهای مورد نیاز در دامداری ها (‌ در مقابل موادّ آمونیاکی مقاوم و نسبت به محصولات سرامیکی ارزان ترند .) 9 – ساخت مجسّمه ها ، گلدان های تزئینی و سایر اشکال آرشیتکتی مشابه سنگ 10 – ساخت مخازن نگهداری موادّ شیمیایی 11 – سازه محیط های دریایی

12 – ساخت سازه های زیر آب 13- ساخت سر ریز های سد 14 – دیواره آب بند سدها 15 – دیواره تونل ها

16 – بازسازی و سرعت در تعمیر (‌ برای سازه های بتنی و مخصوصاً سازه هایی که در شرایط خاص، مثلاً‌زیر آب قرار دارند . ) بتن معمولی همواره با مشکل خوردگی توسّط عوامل اکسیدکننده گازی و مایع روبرو است و دلیل آن مقاومت کم در برابر عوامل خورنده شیمیایی است . با جایگزینی کامل حامل آبی در بتن توسّط حامل پلیمری ، ترکیبی به دست می آید که دارای مقاومتی بالا در برابر عوامل خورنده شیمیایی ، بدون نیاز به حفاظت های شیمیایی است .

بتن پلیمری زمان کمی برای پخت و جذب آب نیاز داشته و نفوذپذیری کمی دارد . نحوه اختلاط این نوع بتن و لوازم مورد نیاز آن مانند بتن معمولی است و به سهولت قالب ریزی می شود . مجموعه این مزایا و آنچه قبلاً گفته شد سبب کاربردهای گوناگون و روزافزون این بتن ، علیرغم قیمت بالای آن شده است . باید در اینجا به استفاده خاصّ و اجباری از بتن پلیمری در شرایط غیر متعارف اشاره کنیم ، مثلاً در جاهایی که بتن در معرض موادً شیمیایی قرار دارد و ممکن است پدیده کاوتیاسون
رخ دهد یا در مکان هایی که ممکن است بتن دائماً در معرض کلر باشد و …..

انواع پلیمرهایی که برای مصارف بالا استفاده می شوند عبارتند از :

1- اپوکتیک ها 2- فورانها ( Furan ) 3 – اکرلیک ها 4 – پلیسترهای غیر اشباع 5- وینیل استرها

انتخاب پلیمر مصرفی بر حسب مورد مصرف ( کارایی )‌ و قیمت آن انتخاب می شود.

استفاده از بتن های پلیمری در قطعات پیش ساخته و نماهای ساختمانی:‌

یکی از موارد استفاده از بتن های پلیمری ، تولید قطعات پیش ساخته و نماهای ساختمانی است که البتّه این قطعات ، معایب سنگ های طبیعی را ندارند ، سنگ های طبیعی که در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند اغلب دارای معایبی هستند که بعضی از آنها این چنین اند :‌

1 – سنگ های طبیعی چگالی بالایی دارند . 2- در اثر عوامل جوّی و موادّ شیمیایی تخریب پذیرند .

3 – نفوذ پذیری و جذب آب بالایی دارند . 4 –تهیّه آنها در ضخامت کم به دلیل شکنندگی بالایی که دارند
ممکن نیست . 5 – حمل و نقل آنها سخت است . 6 – عایق صوت و حرارت نیستند .

بتن های پلیمری چگالی پایین ، خواصّ فیزیکی و مکانیکی سطح بالا را دارا هستند و امکان اعمال طرح های تزئینی متنوّع در آنها وجود دارد و جایگزینی مناسب برای سنگ های تزئینی و نماهای خارجی رایج خواهند بود. (‌مرمر ، گرانیت انیکس و .. )

با انتخاب موادّ اوّلیّه خاصّ برای تولید این نوع بتن تزئینی و فراورش مناسب ، سنگ نمای مصنوعی سبکی تولید خواهد شد که معایب سنگ های تزئینی طبیعی را نداشته و دارای خواصّ و برتری های ذیل می باشد :

1 – چگالی 3/1 گرم بر سانتی متر مکعّب . 2 – درصد جذب آب 19% (‌یک شصتم بتن سبک و یک سی ام بتن معمولی )

3 – قدرت چسبندگی بیشتر بر روی بتن سیمانی 4 – مقاومت در برابر ضربه . 5 – سازگاری حرارتی بسیار خوب در محدوده دمایی 30 تا 70 درجه سانتیگراد 6 - مقاومت بسیار عالی در برابر شرایط محیطی شیمیایی 7 – استحکام فشاری ، خمشی و کششی بالاتر . 8 – تنوّع رنگ بسیار زیاد .

نکته جالب این است که با وجود تمام محاسنی که ذکر شد ، این نوع تولیدات ، قیمت کمتری نسبت به سنگ های طبیعی دارند .

کاربرد بتن های پلیمری به عنوان صفحات ضدّ گلوله :

برای تولید صفحات ضدّ گلوله در صورتی که وزن و حجم ، عوامل محدود کننده ای نباشند ، بتن سیمانی در تهیّه و ساخت موانع ضدّ‌گلوله به کار می رود . در صورتی که به جای سیمان از رزین پلیمری ، به عنوان حامل در ترکیب بتن استفاده شود ، مقاومت مکانیکی بتن افزایش چشمگیری می یابد و‌ سرعت گیرش و پخت سازه مورد نظر به صورت محسوسی بالا می رود .

در این ترکیب پلیمری که شامل 12 درصد رزین است ، 3 درصد تقویت کننده شامل پودر و لاستیک الیاف کوتاه شیشه ،
ایجاد خواهد شد ، این صفحه ضدّ گلوله ،‌ برای ساخت هدفی با حدّ اقل ضخامت 5 تا 6 سانتی متر به کار می رود و می تواند گلوله ای با انرژی معادل 2400 ژول را مهار کند و کمترین خسارات را متحمّل شود .

کاربرد بتن های پلیمری سبک در ساخت تابلوهای ایمنی راه :

با توجّه به گسترش جادّه ها و ازدیاد مسافرت ها ، نیاز به علایم رانندگی هر روز بیش از پیش احساس می شود . این علایم عمودی و افقی هستند و نوع قائم آن از پایه و سر تابلو تشکیل شده است و عموماً از جنس فلز ساخته می شود ؛
با توجّه به اینکه مصرف این تابلوها در کشور بسیار زیاد است و فلزّ به کار رفته در آن ورقی و وارداتی و ارزبر است و از طرف دیگر منابع فراوان تولید بتن و سیمان در کشور وجود دارد ، مسئولین بر آن شدند تا از بتن سبک در تولید علائم ایمنی شهری بهره برداری کنند . این تابلو ها باید به گونه ای باشند که اوّلاً در برابر عوامل جوّی و یخبندان مقاوم باشند ، ثانیاً‌ از
نظر اقتصادی ، مقرون به صرفه باشند و ثالثاً دارای سطحی صاف و بدون خلل و فرج باشند تا بتوان شبرنگ ها را بر روی آنها چسباند . از این رو در حال حاضر به دستور سازمان مدیریّت و برنامه ریزی ، محقّقین در حال تحقیق در زمینه استفاده از
بتن های پلیمری برای تولید پایه و سر تابلوهایی هستند که خاصیّت های مذکور را دارا باشند ، چنانچه بتوان به این مهم
دست یافت ، حدود 30 الی 50 درصد کاهش هزینه نسبت به علایم فلزی خواهیم داشت و به عبارتی سالیانه حدود چندصد میلیون تومان کاهش هزینه خواهیم داشت .

نتیجه گیری :

با توجّه به آشنایی مختصری که در این مقاله نسبت به بتن پلیمری به دست آمد ، می توان پیش بینی کرد که در آینده از بتن پلیمری به صورت عمده ، هم در داخل ساختمان به عنوان تحمّل کننده بار و هم در خارج از ساختمان به عنوان نما استفاده خواهد شد ، بدون شک آنچه که باعث افزایش استفاده از بتن پلیمری شده است ، قابلیّت تغییر در خواصّ آن با تغییر دادن نوع و درصد پرکننده ها و بایندر های پلیمری است .

امید است دانشمندان و دانش پژوهان ایرانی از عرصه تحقیقاتی وارد عرصه ازمایشگاهی شوند تا بدین ترتیب صنعت ساختمان کشور بهبود فن آوری یابد .

2-پلیمرها در معماری جایگزین فلزات، سنگ‌ها، شیشه و غیره می‌شوند؛ با توجه به ویژگیهای خاص پلیمرها از جمله سبکی، قیمت تمام شده و غیره، استفاده از این مواد چه مزایای قابل توجهی در مقایسه با مواد متداول قبلی دارد؟

پلیمرها علاوه بر مزایائی مانند سبکی، قیمت تمام شده کمتر، شکل دهی آسانتر و مقاومت شیمیایی و محیطی مناسب در کاربردهای معماری، مباحثی مانند صرفه‌جوئی در مباحث انرژی که در حال حاضر نقطه تمرکز مباحث اقتصادی در ساختمانهاست را به خود اختصاص داده است.

3-آیا پلیمرها توانسته‌اند در معماری ابنیه ایرانی جایگاهی به دست آورند؟ و آیا در آینده امکان گسترش بیشتر در این زمینه وجود دارد؟

امروزه ظهور کاربرد پلیمرها در معماری ایرانی کاملاً واضح است از پنل‌های یونولیتی (پلی استایرن) در سقف‌ها و لوله‌های انتقال آب و فاضلاب گرفته تا دربها و پنجره‌های ‌PVC و UPVC و کلیه پریزهای پلیمری، روکشهای سیمهای برق جای خود را به خوبی در ساختمانهای و ابنیه ایرانی باز نموده‌اند.

4-آیا دروس معماری یا پلیمری که در دانشگاههای ایران تدریس می‌شوند به موضوع کاربرد پلیمرها در معماری می‌پردازند؟ در این زمینه چه پیشنهادی دارید؟

با توجه به رشد رو به گسترش مواد پلیمری در معماری و ساختمان‌سازی اگر چه بصورت بسیار مختصر در رشته‌های دانشگاهی به آنها اشاره می‌شود ولیکن مطمناً نیاز به آموزش وسیع‌تری در مباحث مصالح در معماری وجود دارد.

5-کدام پلیمرها در معماری کاربرد دارند و کدامیک از این پلیمرها در داخل کشور تولید ‌می‌شوند؟

کاربرد پلیمرها در معماری بحث مفصلی است که در حقیقت کل مبحث در این کتاب معین گردیده است که بسیاری از این مواد در کشور تولید می‌شوند و تعداد بسیاری نیز وارداتی است که می‌توان تولیدکنندگان مواد پلیمری را برای ساخت آنها در داخل راهنمائی نمود.

6- تا چه میزان صنعت تولید قطعات پلیمری پیش ساخته ساختمانی در ایران جا افتاده است؟ برای گسترش آن چه اقداماتی را لازم می‌دانید؟

نسبت تولید قطعات پلیمری رشد بسیار خوبی در کشور داشته است در این زمینه تولید قطعات پلیمری مورد مصرف در صنعت معماری مورد توجه سازندگان داخلی قرار گرفته‌اند. مطمئناً زمینه‌های تشویقی در این مقوله راه گشا خواهد بود.

معجزه پلیمر برای هزاره جدید

       

چند دهه قبل، معماران تنها می­توانستند تصوری از ایده­های خلاقانه و بناهای شگفت انگیز خود داشته باشند، درحالی که امکان ساختن چنین پروژه­های جاه طلبانه­ای وجود نداشت. اما امروزه ساخت پهنه­ای شناور از حبابهای شیشه­ای یا استادیوم ورزشی بافته شده از تیرهای فولادی و یا حتی پوشش شفاف چادر مانندی بر روی هزاران متر مربع زمین - که صرفا می­توانست در تصور آدمی شکل بگیرد -  جنبه عملی به خود گرفته است. هرچند عموم مردم، ساخت چنین بناهایی را حاصل ابتکار و خلاقیت معماران و مهندسان می­دانند اما حقیقت اینست که برپایی چنین سازه­هایی بیش از هر چیز مدیون ویژگی­های منحصر به فرد متریالی است که بطور مخفف ETFE نامیده می­شود.

ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene) یک پلیمر پایه فلوئوروکربن بسیار بادوام و با قابلیت­های فوق العاده است که از آن به عنوان متریال ساختمانی آینده نام برده می­شود. این پلیمر شگفت انگیز یک پلاستیک شفاف تفلونی است که جایگزین شیشه و پلاستیک­های معمولی در بسیاری از ساختمانها شده است. هر چند این متریال با کارهای معماری شگفت انگیز به جهانیان معرفی شده است اما در حقیقت تاریخچه اختراع آن به دهه 70 میلادی برمی­گردد که نخستین بار در صنایع هوانوردی به کار برده شد. ETFE  از حدود 15 سال پیش مورد توجه معماران قرار گرفت و هم اکنون بناهای بسیاری در سرتاسر جهان با استفاده از آن ساخته می­شوند.

ETFE در مقایسه با شیشه، امتیازات فوق­العاده­ای دارد که از آن جمله می­توان به وزن بسیار کم آن اشاره کرد، به گونه­ای که با دارا بودن یک درصد وزن، هم نور بیشتری را از خود عبور می­دهد و هم عایق بهتری محسوب می­شود. از لحاظ هزینه­های نصب، بین 24 تا 70 درصد صرفه اقتصادی دارد. از دیگر ویژگی­های آن می­توان به حالت ارتجاعی فوق­العاده آن اشاره کرد که می­تواند تا 400 برابر وزن خودش را تحمل کند. این متریال به خاطر سطوح کربنی لغزنده خود، بصورت خودکار، گرد و غبار و چرک و لکه را پاک می­کند، همچنین طول عمر زیاد داشته و از قابلیت بازیافت برخوردار است.

نمونه­ای از کاربردهای ETFE در جهان معماری:  

پروژه Eden در انگلستان (2001):

این پروژه عظیم ترین بنای ساخته شده با استفاده از ETFE می­باشد. این بنا گلخانه بزرگی با گنبدهای ژئودزیک است که قابلیت پرورش انواع گونه­های گیاهی بومی اقلیم­های مختلف سرتاسر جهان را داراست. از اقلیم مدیترانه­ای گرفته تا جنگلهای پرباران استوایی. اما نکته اینجاست که تمام این ویژگی­ها مدیون قابلیتهای فوق­العاده ETFE نظیر انعطاف پذیری، سبکی، دوام و ... است که معمار پروژه نیکولاس گریمشاو را در طراحی و اجرای آن یاری نموده است. 

             

استادیوم Basel در سوئیس (2001):

این پروژه توسط معماران هرزوگ و دمورن طراحی شده است. استادیوم شکل پف کرده خود را در نمای بیرونی از پانلهای بادکرده­ای به دست آورده است که از ورق­های ETFE ساخته شده­اند. برای ایجاد چنین پانلهایی، هوای خشک با فشار به داخل دو ورق­ ETFE که از تمام جهات به یکدیگر جوش داده شده­اند، دمیده می­شود. در نمای این استادیوم نام شهر باسل توسط ورق­های ETFE که دارای رنگ قرمز ثابتی هستند حک شده است و در سایر قسمت­ها، نما بصورت نیمه شفاف همانند پرده سینما است که با جلوه­هایی از طریق پرژکتورها روشن می­شوند. 

             

استادیوم Alianz-Arena در آلمان (2005):

این استادیوم فوتبال در مونیخ، ابتکار دیگری از هرزوگ و دمورن است. لقب (قایق بادی) این استادیوم، ریشه در شکل منحصر به فرد و نیز 2800 پانل پف کرده ETFE دارد که نمای خارجی آن را پوشانده­اند. همانند استادیوم باسل، پوسته استادیوم آلیانز هم، شب هنگام روشن می­شود و بسته به تیمی که در آن میزبان است به رنگهای قرمز، آبی یا سفید درمی­آید.

             

مرکز بازیهای آبی پکن (2007):

این ساختمان ملقب به مکعب آبی است و میزبان بازیهای آبی المپیک 2008 پکن خواهد بود. در طراحی و ساخت این بنا، بر اساس ایده خاص آن، از 4000 پانل ETFE در جداره­ها و سقف استفاده شده است تا جلوه­ای حباب مانند در داخل و خارج آن ایجاد شود. مکعب آبی دارای 5 استخر برای شنا، شیرجه و واترپلو و 17000 سکو برای تماشاگران است. همچنین این ساختمان جزء معدود بناهایی در جهان است که بیشترین بهره وری انرژی را داراست. لایه­های حبابی آبی رنگ در نما، این قابلیت را بوجود آورده تا ساختمان همانند یک گلخانه، تا 90 درصد انرژی تابشی خورشید را در خود حبس کرده و از آن برای گرمایش داخلی و گرمایش استخرها استفاده شود.

            

استادیوم ملی پکن (2007):

به فاصله نیم کیلومتر از مکعب آبی، محل استقرار آشیانه پرنده "Bird’s Nest" یعنی استادیوم ملی پکن  است که کاری دیگر از معماران، هرزوگ و دمورن می­باشد. این پروژه تضادی است از یک اسکلت فولادی به هم تنیده صلب و لایه های نرمETFE  که با یکدیگر ترکیب شده­اند و در واقع از لایه­های ETFE برای پوشش فضاهای میان استراکچر فولادی استفاده شده است.

            

مرکز تفریحی Khan Shatyry در قزاقستان (2008):

این پروژه که توسط دفتر معماری نورمن فاستر طراحی شده یک مرکز بزرگ تفریحی و فرهنگی است که در آستانه، پایتخت کشور قزاقستان واقع شده است. این مرکز که در حال ساخت می­باشد، شامل گستره­ای از فروشگاه­ها، کافه­ها، تئاترهای نمایش و ... می­یاشد. سازه این بنا به یک چادر غول پیکر برفراز یک کوهستان شباهت دارد. در حقیقت ETFE نقش یک ستاره را در ساخت این بنا بازی می­کند و غشاء عظیم خارجی آن را تشکیل می­دهد. در نتیجه این امکان فراهم می­شود که در عین عبور نور به فضاهای داخلی، مردم در مقابل اثرات نامطلوب آب و هوای ناملایم، محافظت شوند و کل مجموعه در سرتاسر سال قابل استفاده گردد.