در استاندارد شماره 1- 13277 ملی ایران به بررسی ویژگی ظاهری واتراستاپ و 2-13277 الزامات مواد ، آزمون و بازرسی می پردازد .
شرکت فنی مهندسی کلینیک بتن ایران-واحد آزمایشگاه:از مهمترین خواص فیزیکی مکانیکی واتراستاپ ها، تعیین استحکام کششی ، مقاومت پارگی ، تعیین سختی ، مقاومت در برابر شعله ،اثرات قلیایی ها ، شکنندگی در برابر سرما و …. را می توان نام برد ، که معیار سنجش و تصمیم گیری برای استفاده از پوشش های آب بند می باشد.
ما در اینجا به بررسی برخی از آزمون ها و نتایج حاصل از آن مرتبط با خصوصیات مورد قبول در واتراستاپ ها می پردازیم.
از مهمترین آزمون ها تعیین خواص کششی واتراستاپ می باشد که با دستگاه کشش یونیورسال اندازه گیری می شود، آزمون کشش یکی از آزمون‌های مخرب علم مواد است که در آن یک نمونه تحت اثر کشش تک محوری تا حد شکست مورد مطالعه قرار می گیرد.
آزمون کشش :
خواص کشش پذیری از مهمترین علائم استحکام یک جسم است. نیروی لازم برای کشیدن نمونه همراه با مقدار افزایش طول جسم قبل از پاره شدن آن تعیین می شود.
نمونه از طریق قالبگیری فشاری ساخته می شود. نمونه نواری قبل از ان بوسیله اکسترودر آزمایشگاهی تهیه شده است. ضخامت آن حدود سه میلی متر می باشد.
دو انتهای نمونه به طور محکم در محل هایی که به همین منظور در دستگاه تعبیه شده است، قرار می گیرند. یکی از این محل ها، ثابت بوده و محل دیگر با سرعتی ثابت در دمای ثابت کشیده می شود. مقدار نیروی وارد شده در واحد ضخامت به طور خودکار در مقابل افزایش طول نمونه روی یک کاغذ ثبت می شود.
برای محاسبات مقدار نیروی نهایی و میزان کشش نهایی را یادداشت کرده و مساحت سطح مقطع نمونه را در قبل از آزمایش حساب می کنیم، حاصل تقسیم نیروی نهایی بر مساحت میزان تنش وارده را به ما خواهد داد:
درصد ازدیاد طول
به دستگاه اندازه گیری تنش- کرنش نرم افزاری متصل است که بعد از ده بار آزمایش از یک ماده پلاستیکی خاص نمودار تنش -کرنش را ، همچنین مقادیری همچونمدول الاستیسیته را حساب می کند. مساحت کل زیر منحنی تنش-کرنش نشانه ای بر استحکام و مقاومت جسم می باشد.
آزمون سختی (Shore A)
این آزمون برای اندازه گیری میزان نرمی محصولات به کار می رود. نمونه ها معمولا به ضخامت3 میلی متر می باشند، دستگاه دیورمتر دارای زایده ای با نوک صاف است که بر روی سطح پلاستیک قرار گرفته، با رها کردن وزنه بر روی نمونه مقدار فرو رفتگی مستقیماً از روی عقربه خوانده می شود.
این آزمون مقدار فرو رفتگی در پلاستیک را بر روی صفحه دیورمتر از صفر تا صد نشان می دهد. این اعداد بدون واحد می باشند. مقدار عددی که بلافاصله بعد از قرار گرفتن نیرو خوانده می شود و عددی که بعد از مدت طو لانی خوانده می شود متفاوت است. زمان استاندارد برابر با 15 ثانیه است. با افزودن مقدار نرم کننده Shore Aکمتر خواهیم داد.
با توجه به خصوصیات مطرح در واتراستاپ مشخصات زیر مورد قبول برای واتراستاپ های پی وی سی می باشد:
مشخصات
نتیجه آزمون
ازدیاد طول در حداکثر بار گذاری (درصد) (حداقل)
≥ 300
سختی (Shore A)
67±5
مقاومت کششی MPA-حداقل
10
مقاومت پارگی -N/mm-حداقل
12
دانلود کاتالوگ واتراستاپ های پی وی سی
نوارهای آب بند پی وی سی موسوم به واتراستاپ، محصولات شناخته شده ای در سازه های بتنی آبی و فاضلابی هستند. این محصولات به شکل نوار در مقاطع درزهای حرکتی بتن واقع شده و این درزها را در طول عمر سازه، در برابر نشتی آب مسدود می کنند. این نوارها در ضخامت و پهناهای مختلف تولید می شوند و ابعاد این نوارها بسته به فشار آب پشت درزها محاسبه و انتخاب می گردد. هر چه فشار بالاتر باشد، ضخامت یا پهنا یا هر دو باید افزایش یابد. علاوه بر ابعاد و ظاهر واتراستاپ که باید طبق محاسبات مهندسی و بر اساس استانداردهای مربوطه باشد، جنس این محصولات نیز باید از مواد معین و با کیفیت تعریف شده و تحت کنترل تشکیل شده باشد. این متن مروری است بر ساختار شیمیایی و پلیمری مواد مصرفی این محصولات.
پودر پی وی سی:
پلی وینیل کلراید، که بطور مخفف به پی وی سی PVC معروف است، جزء دسته پلیمرهای ترموپلاستیک می باشد که دارای یک ساختار زنجیره پلی اتیلنی بوده و اتمهای کلر بر روی این زنجیر بطور یک در میان بر روی کربنها نشسته اند. تقریباً نزدیک به 60% وزن پی وی سی مربوط به اتمهای کلر است. حضور کلر بر روی این زنجیرها باعث ایجاد قطبیت نسبی نسبت به زنجیر پلی اتیلن می گردد و به همین دلیل زنجیره پی وی سی دارای سختی بالائی نسبت به پلی اتیلن است. همین سختی بالا باعث می شود که این پلیمر به تنهائی فرآیند نشود. نیم قرن تحقیقات بر روی فرآیند پذیری این ماده در نهایت منجر به یافتن راهی توسط شرکت گودریچ در اوائل قرن بیستم شد که حاصل این رهیافت، نرم کننده های فتالاتی بودند. از آن به بعد پی وی سی در ابتدا توسط یک فرآیند کامپوندینگجهت فرآیند نهائی آماده و در یک فرآیند نهائی این کامپوند به شکل مورد نظر در می آید. پایدارکننده های گرمائی، پایدارکننده های نوری، نرم کننده ها، کمک فرآیندها، فیلرها، بهبود دهنده های گرمائی، ضد باکتری ها، مقاوم کننده های در برابر آتش و رنگ، گستره ای از این مواد می باشند که بسته به محصول نهائی مورد نظر، از آنها در مقادیر مورد نظر استفاده می شود.
ترکیبات کامپوند مصرفی در واتراستاپ
پی وی سی مورد مصرف در واتراستاپ کامپوندی متشکل از چندین ماده در نسبتهای متفاوت بوده که هر کدام نقشی را در کیفیت واتراستاپ بر عهده دارند. در اینجا به ترتیب به این مواد و نقش آنها پرداخته می شود:
پودر پی وی سی:
جزء اصلی کامپوند مورد نظر ما پلیمر پلی وینیل کلراید است که به شکل پودر در واحدهای پتروشیمی تولید می شود. این ماده در کشور ما در مجتمع های بندر امام، آبادان و غدیر تولید شده و همچنین از کشورهای دیگر نیز وارد می گردد. کیفیت پی وی سی مرتبط با چندین عامل است. جرم مولکولی، توزیع جرم مولکولی و ساختار کریستالی ناشی از پیکربندی کلرها، تعیین کننده خصوصیات پی وی سی می باشد.
نرم کننده ها (Plasticizers)
جهت کاهش سختی کامپوندهای پی وی سی، از ترکیبات استری بر پایه فتالیک اسید، به شکل دی الکیل فتالات، استفاده می‌شود. دی اکتیل فتالات، معروف به DOP مهمترین نرم کنندهدر کامپوند واتراستاپ می باشد. این استر محصول واکنش انیدرید فتالیک و 2-اتیل هگزیل الکل بوده و از نظر وزن مولکولی جزو نرم کننده های متوسط است که هم امتزاج پذیری خوبی با پی وی سی دارد و هم مشکلات زیست محیطی ناشی از تبخیر سطحی استرهای سبک وزن را ندارد. کاری که این ماده انجام می دهد اینست که بر روی سطح زنجیرهای پی وی سی قرار گرفته و باعث کاهش بلورینگی این زنجیرها می گردد. استفاده از روان کننده های ارزان قیمت هیدروکربنی در تولید کامپوندهای ارزان قیمت نیز رایج بوده که باعث می شود محصول نهائی بوی مواد نفتی بدهد. این ترکیبات یک نرمی کوتاه مدت ایجاد می‌کنند که در اثر مرور زمان علاوه بر از دست دادن نرمی، محیط خود را آلوده به بخارات نفتی کرده و همچنین دوام واتراستاپ را در سازه پائین می آورند.
نرم کننده های بر پایه اپوکسی
روغن سویا تحت یک واکنش شیمیایی دارای گروه عاملی اپوکسی شده که در مقادیر کم در کامپوند پی وی سی واتراستاپ مصرف می شود. این مواد علاوه بر اینکه خاصیت نرم کنندگی دارند، هیدروکلریدریک اسید آزاد شده طی فرآیند را به دام انداخته و مانع از اسیدی شدن محیط و تاسیسات می شوند و علاوه بر این کیفیتواتراستاپ را نیز بهبود می دهند.
پایدار کننده های حرارتی
ساختار پی وی سی در برابر حرارت ناپایدار بوده و در حرارتهای بالای 70 درجه سانتیگراد شروع به تخریب خود کاتالیستی می‌کند. این پدیده علاوه بر کاهش کیفیت پلیمر، گاز HCl نیز آزاد می کند که هم مشکلات بهداشتی ایجاد کرده و هم باعث خوردگی تاسیسات و تجهیزات تولیدی می شود. لذا نیاز است که برای پایداری این مواد ازپایدار کننده ها استفاده شود. نمکهای فلزات سنگین اسیدهای آلی مهمترین این پایدار کننده ها هستند: مثل کلسیم استئارات. انتخاب این پایدار کننده ها بر اساس کیفیت و قیمت محصول نهائی می تواند متغیر باشد. نمکهای مضاعف زینک باریم و زینک کلسیم امروزه بطور مطلوبی در این صنعت به کار گرفته می شوند که خود این ترکیبات دارای فرمولاسیونهای بهینه می باشند.
فیلر
در کامپوندهای پی وی سی از مواد معدنی مثل کربنات کلسیم، تیتان، خاک رس و دیگر مواد معدنی می توان استفاده کرد که مهمترین این مواد پودر کربنات کلسیم می باشد. این ترکیبات در اندازه ذرات ریز استفاده می شوند. تقریباً در 80 درصد کامپوندها از کربنات کلسیم استفاده می گردد. فیلرها به منظورهای مختلف استفاده می شوند. کاهش قیمت کامپوند، افزایش سفتی و مقاومت کامپوند و بهبود ضربه پذیری کامپوند از این جمله‌اند. اندازه ذرات و خصوصیات ظاهری فیلر مهمترین خصوصیاتی است که باید کنترل شود. کاهش اندازه ذرات در محدوده یک میکرون، باعث می شود که پخش شوندگی این ذرات در کامپوند مشکل باشد و به همین دلیل معمولاً از پودرهای پوشش داده شده سطحی با ترکیبات آلی استفاده می شود که پخش شوندگی ذرات را افزایش می دهند. علاوه بر آن کاهش اندازه ذرات باعث گرد گوشه شدن ذرات شده و نقش آن در بهبود مقاومت در برابر ضربه کم می شود و به همین دلیل در این شرایط باید از مواد بهبود دهنده ضربه نیز استفاده کرد. مقاومت کششیکامپوند با میزان کربنات رابطه عکس دارد ولی در یک میزان ثابت فیلر، خصوصیات کششی کامپوند مرتبط با شکل ظاهری فیلر خواهد بود. کیفیت فیلر ارتباط با دانه بندی ذرات، نرمی و شکل ذرات داشته و ترجیحاً باید پوشش دهی خوبی با ترکیبات آلی داشته باشد و این عوامل تعیین کننده قیمت فیلر و در نهایت کیفیت واتراستاپخواهند بود. نسبت قیمت یک فیلر با کیفیت، نسبت به یک فیلرکم کیفیت تا 3 برابر متفاوت می باشد.
رنگ
رنگ نیز بخش دیگری از کامپوند پی وی سی مورد مصرف در واتراستاپ است. این رنگها بر پایه ترکیبات معدنی هستند که باید پایداری نوری و حرارتی مناسبی داشته باشند. در مورد واتراستاپ ، رنگ نشانه ایی از مبداء و تولید کننده واتراستاپ است و به نوعی یک معرف منحصر به فرد می باشد که هر تولید کننده ای با آن رنگ تولید کرده و شناخته می‌شود. البته در بازار ایران به این مسئله به این شکل توجه نمی شود.