1-17-5 تعریف

پلیمرها (بسپارها)، از نظر شیمیایی، به مولکول‌های زنجیر بلند، با وزن مولکولی بسیار زیاد در حد صدها هزار گفته می‌شود. در این زنجیرها، یک واحد اصلی، که مونومر (تکپار) نامیده می‌شود، به تعداد زیاد تکرار می‌شود. این زنجیر ممکن است خطی با شاخه باشد. این زنجیرها به دلیل طول زیاد به یکدیگر گره‌های فیزیکی می‌خورند که باعث افزایش خواص مکانیکی آنها نسبت به کوچک مولکول‌ها و مشابه خواص فلزات می‌شود. همچنین ممکن است زنجیرها با تعدادی اتصالات عرضی شیمیایی به یکدیگر پیوند برقرار کنند و خواص مشابه جامدات داشته باشند. از این رو، پلیمرها به صورت خالص و تقویت شده می‌توانند به عنوان مصالح ساختمانی به کار برده شوند. پلیمرها به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم می‌شوند که انواع طبیعی ساختار و وزن مولکولی یکسان دارند، در حالی که در انواع پلیمرهای مصنوعی وزن مولکولی همه زنجیرها یکسان نبوده و توزیع نسبتاً وسیعی از وزنهای مولکولی و در نتیجه اندازه زنجیر متفاوت دارند.

برخی پلیمرها به تنهایی خواص مکانیکی مناسبی ندارند و نمی‌توانند در ساخت مصالح ساختمانی استفاده شوند. پلیمرها را می‌توان توسط مواد دیگر مانند مواد ذره‌ای لیفی تقویت کرد. مجموعه پلیمر و مواد تقویت کننده را کامپوزیت (مواد مرکب یا مواد چند سازه‌ای) می‌نامند.

مهم‌ترین کامپوزیت‌ها، پلیمرهای تقویت شده با الیاف (FRP) هستند که فاز ناپیوسته آنها را الياف تشکیل می‌دهند و این ناشی از آن است که توانایی دستیابی به استحکام بالا در آنها وجود دارد. پرمصرف‌ترین الیاف تقویت کننده در صنعت کامپوزیت، الیاف شیشه می‌باشد که ناشی از خواص مکانیکی خوب همراه با قیمت نسبتاً پایین آن است. الیاف کربن، آرامید و بُر  مدول قابل توجهی دارند و پس از الیاف شیشه مهمترین تقویت کننده‌های لیفی صنعت کامپوزیت هستند. در این میان الیاف کربن از تنوع زیادی برخوردار می‌باشند و به جهت مدول بالا و چگالی کمتر میزان استفاده از آنها رو به رشد است. محصولات FRP عمدتاً به صورت میلگرد یا ورق عرضه می‌شوند و کاربردهای گسترده‌ای برای مصارف بهسازی و تعمیر سازه‌ها دارند. همچنین با توجه به مشخصات منحصر به فرد میلگردهای FRP از قبیل مقاومت به خوردگی آنها نسبت به محیط‌های آسیب رسان کلریدی و کربناسیون و خواص مکانیکی مناسب در مقاصد سازه‌ای نیز استفاده می‌گردند.

کامپوزیت‌ها خواص مکانیکی برجسته‌ای داشته و از انعطاف پذیری مناسبی در طراحی برخوردارند و روش‌های ساخت آن‌ها نسبتاً آسان است. کامپوزیت‌ها موادی سبک، مقاوم در برابر خوردگی و ضربه، دارای مقاومت خستگی عالی، مستحکم و با دوام‌اند و به روش‌های مختلفی قابل تبدیل به یک محصول یایک قطعه می‌باشند. لوله، نبشی، قوطی، میلگرد معمولی و آجدار، داکت، تیرهای I شكل، مخازن نگهداری مواد خورنده و صفحات نمای ساختمان نمونه کاربردهای کامپوزیتهای پلیمری در صنعت است.

علاوه بر کامپوزیت‌ها شکل دیگری از پلیمرها به نام فوم‌های پلیمری در مصالح ساختمانی استفاده می‌شوند. مثال‌های فوم‌های پلیمری فوم‌های پلی استایرن و پلی یورتان می‌باشند که در فصل ۵-۱۳ عایق‌های حرارتی به آنها اشاره شده است.

2-17-5  دسته بندی

1-2-17-5 مواد پلیمری کاربردهای بسیار متنوع و متعدد در ساختمان دارند. بنابراین، تعیین تفکیکی این کاربردها ضرورتی ندارد. در جدول ۵-۱۷-۱، یک دسته بندی کلی از کاربردهای پلیمر در ساختمان ارائه شده است.

2-2-17-5 پلیمرها را می‌توان بر مبنای مکانیک تغییر شکل به دسته‌های زیر تقسیم کرد:

1-2-2-17-5 گرمانرم‌ها (ترموپلاستیکها): پلیمرهای غیر بلوری یا نیمه بلوری که با افزایش دما از حالت جامد به حالت سیال درآمده و قابلیت جاری شدن پیدا می‌کنند. پلیمرهایی گرمانرم  غیر بلوری با افزایش دما در دمای انتقال شیشه‌ای از حالت جامد به حالت ویسکوالاستیک در آمده و پس از عبور از نقطه نرمی کاملاً سیال می‌شوند. بلورهای پلیمرهای گرمانرم نیمه بلوری در نقطه ذوب از جامد به حالت سیال در آمده و پس از سرد کردن آن‌ها می‌توان دوباره پلیمر گرمانرم را به دست آورد. در محدوده دمایی زیر نقطه نرمی پلیمرهای گرمانرم این مواد تغییرشکل کمی از خود نشان می‌دهند. مثال‌های این نوع پلیمرها عبارتند از : پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی آمیدها، پلی کربنات، پلی استایرن.

2-2-2-17-5 گرماسخت‌ها (ترموستها): زنجیرهای پلیمر عمدتاً غیربلوری هستند که دارای گروه‌های عاملی هستند که می‌توانند به طور شیمیایی پخته شده و تشکیل یک شبکه سه بعدی را دهند که در این شبکه زنجیرهای پلیمری نسبت به به یکدیگر قابلیت حرکت نداشته و کاملاً سخت می‌شوند. این فرایند سخت شدن را پخت یا شبکه‌ای شدن می‌نامند. پلیمر پخت نشده را رزین نیز می‌نامند. بنابراین، پلیمرهای گرماسخت پس از پخت شدن اجازه هیچ گونه تغییر شکل خمیری را ندارند و کمترین تغییر شکل آنها متضمن نیروی بزرگی می‌باشد و تغییر شکل ایجاد شده در آن‌ها کاملاً برگشت ناپذیر است. مثال‌های این رزین‌ها، اپوکسی های پلی یورتان ها و رزین‌های غیراشباع و رزین‌های سیلیکونی می‌باشند.

3-2-2-17-5 الاستومرها، رابرها یا مواد لاستیکی: مواد پلیمری غیربلوری اند که زنجیرهای آنها به صورت شیمیایی با یکدیگر واکنش داده و متصل شده‌اند. الاستومرها موادی هستند که تغییر شکل‌های ایجاد شده در اثر اعمال تنش خارجی کاملاً قابل بازگشت بوده و از خود کشسانی نشان می‌دهند. کشسانی الاستومرها نتیجه تغییرات برگشت پذیر صورت بندی (کنفورماسیون) بخش‌های زنجیر پلیمر می‌باشد. الاستومرها قابلیت بازگرداندن تا ۳۰۰٪ تغییر شکل را دارند که این رفتار به هیچ وجه توسط مواد فلزی قابل ارائه نمی‌باشد.

4-2-2-17-5 الاستومرهای گرمانرم: این پلیمرها دارای خواص کاربردی الاستومرها و خواص فرآیندی گرمانرم‌ها هستند. الاستومرهای گرمانرم معمولاً به دو دسته فیزیکی و شیمیایی تقسیم می‌شوند. نوع فیزیکی آنها از اختلاط فیزیکی یک پلیمر گرمانرم و یک الاستومر حاصل می‌شود. مثال‌های الاستومرهای فیزیکی عبارت است از: آمیخته پلی اتیلن و اتیلن پروپیلن دین منومر (EPDM) و پلی استایرن و استایرن بوتادین رابر (SBR).

نوع شیمیایی این مواد معمولاً کوپلیمرهای بلوکدار می‌باشند که دارای دو یا سه بخش پلیمری می‌باشند که یک بخش لاستیکی به یک یا دو بخش گرمانرم متصل شده‌اند. این ساختار شیمیایی در دمای محیط همانند لاستیکهای پخت شده رفتار کرده و تغییر شکل‌های مکانیکی را کاملاً بازیابی می‌کنند. با افزایش دما بخش لاستیکی نرم یا ذوب شده و حرکت زنجیرهای آن را تسهیل می‌کند. در دمای بالاتر از نقطه نرمی فاز گرمانرم می‌توان این مواد را شکل دهی کرد. مثال‌های این دسته از الاستومرهای گرماگرم خانواده‌های استایرن بوتادین (SB)، استایرن بوتادین استایرن (SBS) و اتیلن ونیل استات (EVA) می‌باشند.

3-17-5 استانداردها

1-3-17-5 ویژگی‌ها

1-1-3-17-5 نظر به تنوع فراوان پلیمرها و نیز کاربردهای آنها در ساختمانها ارائه فهرست کاملی از ویژگی‌های آنها در اینجا ممکن نیست. تولیدکنندگان و مصرف کنندگان، بسته به نوع محصول و کاربرد مورد نظر، باید ویژگیهای استاندارد و الزامات عملکردی آن را با توجه به استانداردهای ملی با استانداردهای معتبر برآورده نمایند. به عنوان مثال، معمولاً برای بیشتر محصولات پلیمری، مقاومت‌های مکانیکی به سبب کنترل کیفی آنها، یا حداقل مقاومت و مدول کششی آنها از ویژگی‌های مهم است. همچنین، اگر محصول تحت بار فشاری است، باید حداقل مقاومت فشاری آن تعیین شده باشد. گاهی، با توجه به نوع محصول (مثلاً اسفنجها و عایق‌های حرارتی پلیمری) به جای مقاومت فشاری، باید حداقل تنش فشاری در ۱۰ درصد تغییر شکل، در نظر گرفته شود.

2-1-3-17-5 خستگی در پلیمرها بسیار بیشتر از مصالح دیگر است، بنابراین چنانچه محصول پلیمری تحت بار باشد، باید پدیده خستگی آن نیز در نظر گرفته شود.

3-1-3-17-5 در صورت لزوم قرار گرفتن پلیمر در معرض رطوبت، ویژگی جذب آب آن باید معلوم باشد، به خصوص در مورد اسفنجها و عایق‌های حرارتی پلیمری که مستعد جذب آب است و خواص آنها با جذب آب تغییر می‌کند. دوام پلیمرها در شرایط کاربرد (مثلاً در شرایط جوی، یا در برابر مواد شوینده یا حتی در شرایط عادی) بسیار مهم است. واکنش پلیمرها در برابر آتش نیز بستگی به کاربرد آنها در ساختمان دارد، که با توجه به الزامات مبحث سوم مقررات ملی ساختمان تعیین می‌شود.

4-1-3-17-5 ویژگی‌های لاتکس برای چسباندن بتن تازه به بتن سخت شده در استاندارد ملی ایران شماره ۱۹۲۲۴ ارائه شده است.

5-1-3-17-5 مشخصات نوارهای آب بند از جنس پلیمرهای گرمانرم برای استفاده در درزهای اجرایی و انقباضی بتن درجا طبق استاندارد ملی ایران شماره ۲-۱۳۲۷۷ می‌باشد.

6-1-3-17-5 مشخصات عایق‌های پلیمری در فصل ۵-۱۳ عایق‌های حرارتی ارائه شده است.

7-1-3-17-5 پروفیل‌های پلی وینیل کلراید سخت (U-PVC) برای استفاده در در و پنجره باید مطابق با استاندارد ملی ایران شماره ۱۲۲۹۱ باشند. همچنین ضوابط مواد، شیشه، نحوه شیشه گذاری، امنیت، آب بندی، و کارآیی عملکردی و استحکامی پنجره‌های از جنس پروفیل پلی وینیل کلراید سخت (U-PVC) در استاندارد ملی ایران شماره ۸۵۱۰ ارائه شده است.

8-1-3-17-5 مشخصات سامانه‌های لوله گذاری پلی وینیل کلراید کلردار شده (PVC-C) جهت استفاده در تاسیسات آب گرم و سرد در مجموعه استانداردهای ملی ایران شماره ۱۳۲۵۱ ارائه شده است.

9-1-3-17-5 ویژگیهای کف پوش‌های انعطاف پذیر همگن بر پایه پلی وینیل کلراید (PVC) در استاندارد ملی ایران شماره ۱۸۱۲۴ ذکر شده است.

10-1-3-17-5 ویژگی‌های پروفیل‌های اکسترود شده تهیه شده از پلی وینیل کلراید با مقاومت ضربه‌ای بالا (PVC-H)، جهت تولید در و پنجره‌های مورد استفاده در دیوارهای خارجی ساختمان در استاندارد ملی ایران شماره ۶۸۴۰ ارائه گردیده است.

11-1-3-17-5 در استاندارد ملی ایران شماره ۱۴۷۱۸ ویژگیهای کاربردی چسب برای نصب انواع سنگها بر روی کف، دیوار و سقف در درون و بیرون ساختمانها بیان شده است.

12-1-3-17-5 ویژگی‌های انواع چسبهای کاشی در استاندارد ملی ایران شماره ۱۲۴۹۲ ارائه شده است.

13-1-3-17-5 مشخصات ورق‌های FRP برای کاربرد در سازه‌های بتنی در استاندارد ملی ایران شماره ۲۰۲۰۱ ارائه شده است.

2-3-17-5 آزمایش‌های استاندارد

1-2-3-17-5 تنوع فراوان پلیمرها و کاربردهای آنها در ساختمان مستلزم آن است که تولیدکنندگان و مصرف کنندگان، بسته به نوع محصول و کاربرد مورد نظر، آزمایش‌های استاندارد در مورد آنها را انجام دهند. از جمله آزمایش‌های مهم استاندارد که معمولاً باید انجام شود، می‌توان تعیین مقاومت و مدول کششی، مقاومت در برابر نفوذ، مقاومت فشاری باتنش فشاری در ۱۰ درصد تغییر شکل، جذب آب، آزمایش‌های آتش، ضریب هدایت حرارتی و مقاومت حرارتی و آزمایش‌های دوام را نام برد.

2-2-3-17-5 روش‌های آزمون قابل کاربرد برای میله و رشته‌های پلیمری تقویت شده با الیاف به عنوان مسلح کننده‌ها با کابل‌های پیش تنیدگی (تاندون‌های پیش تنیدگی) در بتن در استاندارد ملی ایران شماره ۱-۱۴۷۶۱ ارائه شده است.

3-2-3-17-5 طبقه بندی، الزامات و روش‌های آزمون پروفیل‌های پلی وینیل کلراید سخت (PVC-U) برای ساخت در و پنجره در استاندارد ملی ایران شماره ۱۲۲۹۱ ارائه شده است.

4-2-3-17-5 ویژگیها و روش‌های آزمون پروفیل‌های پلی وینیل کلراید با مقاومت ضربه‌ای بالا (PVC-H) مورد مصرف در ساخت در و پنجره در استاندارد ملی ایران شماره ۶۸۴۰ ارائه شده است.

5-2-3-17-5 روش‌های آزمون اصلاح کننده‌های پلیمری پودری و لاتکسی برای کاربرد در ملات و بتن دارای سیمان هیدرولیکی طبق استاندارد ملی ایران شماره ۱۲۶۰۲ می‌باشد.

6-2-3-17-5 روش‌های آزمون نوارهای آببند از جنس پلیمرهای ترموپلاستیک برای استفاده در درزهای اجرایی و انقباضی بتن درجا در استاندارد ملی ایران شماره ۲-۱۳۲۷۷ ارائه شده است.

7-2-3-17-5 روش‌های آزمون پروفیل‌های پلی وینیل کلراید سخت (U-PVC) برای استفاده در در و پنجره در استاندارد ملی ایران شماره ۱۲۲۹۱ ارائه شده است.

3-3-17-5 استانداردهای مرجع این بخش در پیوست ۲ ارائه شده‌اند.

4-17-5 ایمنی، بهداشت و ملاحظات زیست محیطی

با توجه به تنوع انواع مواد پلیمری مصرفی در صنعت ساختمان و خصوصیات متفاوت این مواد با یکدیگر، الزامات ایمنی کار با این مواد به طور کلی به شرح زیر است:

1-4-17-5 هنگام کار با برخی از پلیمرهای مایع در ساختمان که مستلزم استفاده از حلال‌ها برای تنظیم گرانروی است (مانند پوشش‌ها، افزودنی‌ها، رزین‌ها و چسبها)، باید از دستکش مقاوم در برابر مواد شیمیایی استفاده کرد تا از تماس حلال‌ها با پوست جلوگیری کند و اگر کار در محوطه بسته انجام می‌گیرد، باید از ماسک‌های مخصوص تنفسی استفاده شود، زیرا بسیاری از حلال‌ها (خصوصاً حلال‌های آروماتیک) به شدت سمی و سرطان زا هستند.

2-4-17-5 استفاده از هر نوع محصول پلیمری محدود به دماهای خاص کاربرد است. برخی از پلیمرها، در هنگام آتش سوزی و یا در معرض حرارت بالا، تجزیه می‌شود و گازهای سمی متصاعد و ایجاد مسمومیت می‌کنند. بنابراین، از کاربرد این مواد در معرض حرارت بالا جلوگیری شود. در صورت سوختن این مواد و تولید دود، از استنشاق آن باید خودداری کرد. پیش از انتخاب و کاربرد مصالح پلیمری در ساختمان، باید رفتار آنها در برابر آتش بررسی شود و استفاده از آنها با رعایت کامل ضوابط ایمنی صورت گیرد. مثلاً در برخی فضاهای ساختمان (مانند راههای خروج یا فضاهای تجمعی) استفاده از این مواد محدود گردد، یا نیاز به پوشش‌های محافظت کننده است.

3-4-17-5 برخی از پلاستیکها از پلیمرها و یا اجزای سمی تولید می‌شود، بنابراین، از کاربرد آنها برای نگهداری یا انتقال آب آشامیدنی (حتی سرد) و کشاورزی باید خودداری شود.

4-4-17-5 دما و رطوبت (یا آب داغ) همزمان اثر مخرب‌تری روی پلیمرها دارند. در صورتی که پلیمر دارای مونومر آزاد (مونومرهایی که در فرایند پلیمریزاسیون وارد واکنش نشده و در محیط به صورت آزاد باقی مانده‌اند) باشد، ممکن است مواد آن به آب داغ انتقال پیدا کنند، چون اغلب مونومرها به شدت سمی و سرطان زا هستند، از مصرف خوراکی آن آبها باید خودداری شود.

5-4-17-5 هر چند پلیمرها در حالت جامد کم خطرترند، نظر به کاربرد عوامل پخت بسیار سمی در برخی از این مواد (مثلاً ترکیبات کبالت و پراکسید در بتن پلیمرها) باید هنگام کار با آنها از ماسک و دستکش مخصوص استفاده شود.

6-4-17-5 در هنگام کار کردن با پلیمرهای سمی، یا دارای حلال‌های سمی، علاوه بر به کار گرفتن تجهیزات ایمنی لازم، همه عملیات باید در محوطه دارای هواکش قوی صورت گیرد.

5-17-5 سازگاری

تولیدکنندگان محصولات پلیمری موظفند، در مشخصات فنی محصولات خود هر نوع عدم سازگاری محصول با سایر مصالح ساختمانی را که امکان دارد با هم در ساختمان به کار برده شوند، اعلام کنند و راه حل‌های لازم (مانند کاربرد پرایمرهای ویژه، انواع توری یا سایر تمهیدات) را به طور دقیق ارائه دهند. مصرف کننده نیز موظف است به این موارد به دقت توجه کند.

6-17-5 بسته بندی، حمل و نگهداری

1-6-17-5 در هنگام بسته بندی پلیمرها، باید به مایع یا جامد بودن آن توجه شود. معمولاً پلیمرهای مایع در ظرفهای فلزی با مقاومت زیاد در برابر خوردگی حمل می‌شوند. گاهی برخی از پلیمرها و حلال‌ها در ظرفهای پلاستیکی حمل می‌شوند. این کار در صورتی مجاز است که از عدم انحلال مواد سازنده ظرف در مایع درون آنها اطمینان حاصل شده باشد.

2-6-17-5 معمولاً پلاستیکها و پلیمرهای جامد به صورت تکی و یا در بسته‌های کارتونی با پلاستیکی حاوی چند عدد از آنها حمل می‌شوند. در مورد پلاستیکها باید اطمینان یافت که فشار زیاد به قطعات وارد و یا از شکل اولیه خارج نخواهد شد.

3-6-17-5 ظرف‌های مخصوص بسته بندی و حمل پلیمرهای مایع باید کاملاً آب بند باشد و از نفوذ هر ماده خارجی و یا خروج محتوای آن جلوگیری کند. همچنین، این ظروف باید تحمل بارهای اضافی را داشته باشند، تا در صورت وارد آمدن صدمات ناخواسته و اتفاقی، دچار نشت و ریزش مواد درون آن نشود.

4-6-17-5 در صورتی که پلیمر یا ماده پلاستیک به نور و رطوبت با حرارت حساس باشد، در هنگام بسته بندی و حمل، باید از ورقه‌های پلاستیکی مات یا ظرفهای مات و یا بسته بندی کامل استفاده شود.

5-6-17-5 مواد سمی باید در ظرفهای مناسب آن بسته بندی و علائم خطر و عبارت “سمی” و یا “بسیار سمی” روی آن ثبت گردد. آن‌ها را باید کاملاً محکم و مطمئن بسته بندی کرد و هنگام حمل باید از وارد آمدن ضربه به بسته یا ظرف جلوگیری شود.

6-6-17-5 شرایط محیطی می‌تواند روی ترکیب، درصد، شیمی و خصوصیات پلاستیکها و حتی شکل پذیری آنها اثرگذار باشد، بنابراین در هنگام نگهداری این مواد، باید به عواملی مانند رطوبت محیط، دمای محیط و تابش نور و صدمات مکانیکی توجه کرد. اغلب پلیمرهای مایع یا حلال‌های آن‌ها نسبت به دما بسیار حساس‌اند. حلال‌ها باید در دمایی زیر نقطه اشتعال نگهداری و رزینها باید در دمایی که موجب ژل شدگی آنها نشود، حفظ شوند. بنابراین، نگهداری مواد پلیمری و پلاستیکی و حلال‌ها در انبار کاری حساس است و لازم است دقت لازم در این زمینه به عمل آید.

7-6-17-5 با توجه به آتش گیری مواد پلیمری، انبار این مواد، یا مواد وابسته، باید حتماً مجهز به وسایل آتش نشانی و جعبه کمکهای اولیه باشد.

8-6-17-5 در انبار پلیمرها، ظرف‌ها بر روی ظرفهای دیگر و یا کف کاذب ساخته شده برای این منظور، قرار داده می‌شوند. بنابراین، ظرف‌های حاوی مواد پلیمری مایع و یا قطعات پلیمری، نباید مستقیماً روی زمین نهاده شوند.

9-6-17-5 تعداد ظرفهای حاوی مواد پلیمری مایع که بر روی هم قرار گرفته است نباید چندان زیاد باشد که باعث سقوط آنها و یا نشت کردن طرفهای زیرین شود.

10-6-17-5 روی برچسب ظرف پلیمرها باید شرایط نگهداری آنها، از جمله نور، دما و رطوبت، درج شده باشد.