مقایسه ویژگی های فیزیکی و مکانیکی سنگ های مصنوعی ساخته شده با شرایط وجود و عدم وجود خلاء و فشار، رزین و سنگ‌دانه های مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دوره دکتری زمین شناسی مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد،

2 دانشجوی دوره کارشناسی ارشد زمین شناسی مهندسی دانشگاه تربیت مدرس،

3 استاد گروه زمین شناسی دانشگاه اربیت مدرس

4 دانشگاه تربیت مدرس

5 رشته زمین شناسی مهندسی ، دانشکده علوم ، دانشگاه فردوسی مشهد ، مشهد ، ایران

چکیده

سنگ مصنوعی ترکیبی از سنگ‌دانه‌های طبیعی و مواد افزودنی مانند صمغ‌های صنعتی، سیمان و دیگر مواد پلیمری می‌باشد. هدف این پژوهش مقایسه ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی سنگ‌های مصنوعی ساخته شده با شرایط وجود و عدم وجود خلاء و فشار، رزین و سنگ‌دانه‌های مختلف می‌باشد. برای دست‌یابی به این اهداف نمونه سنگ‌های مصنوعی با رزین‌های پلی‌استر و ویلین‌استر و سنگ‌دانه‌های گرانیت، آهک، سیلیس و ترکیب برابر آهک و سیلیس، با شرایط وجود و عدم وجود خلاء و فشار در حین ساخت سنگ‌های مصنوعی ساخته شدند. برای تعیین ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی (کششی برزیلی، بارنقطه‌ای و مقاومت فشاری تک محوری)، سنگ‌های مصنوعی ساخته شده مورد آزمایش واقع شده‌اند. بر اساس آزمایش‌های صورت گرفته سنگ‌های مصنوعی ساخته شده با سیستم خلاء و فشار دارای ویژگی‌های فیزیکی مطلوب‌تر و ویژگی‌های مهندسی نامطلوب نسبت به نمونه‌های همزاد ساخته شده در شرایط کاملا دستی بدون سیستم خلاء و فشار دارند. نمونه‌های ساخته شده با رزین ویلین‌استر دارای مقاومت فشاری‌تک محوری بیشتر نسبت به سایر نمونه‌ها هستند و نوع شکست آن‌ها به‌صورت الاستیک - شکست است اما نمونه‌های ساخته شده با رزین پلی‌استر فارغ از نوع سنگ‌دانه دارای رفتار الاستیک – پلاستیک – خزشی هستند. افزایش درصد رزین در سنگ‌های مصنوعی ساخته شده با سنگ‌دانه آهک موجب بالا رفتن مقاومت کششی می‌شود اما در سنگ‌های گرانیتی تاثیر مثبتی ندارد. نتایج بررسی نشان می‌دهد که کلیه ویژگی‌های مقاومتی سنگ‌های مصنوعی قابل کنترل بوده و طرح اختلاط و نسبت درصدهای ترکیبی مهمترین اصل در استحکام مقاومت سنگ‌مصنوعی می‌باشد و برای هر استفاده‌ای و سلیقه‌ای قابلیت انعطاف پذیری را دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of physical and mechanical properties of artificial stone made with conditions (existence and lack of vacuum and pressure), resin and different aggregates

نویسندگان [English]

  • Akbar Jafarazari Khazineh 1
  • Fatemeh Sadat Halataei 2
  • Ali Oromiehei 3
  • Mohammad Reza Nikudel 4
  • naser Hafezi Moghads 5
1 1. PhD student of engineering Geology at ferdowsi University
2 Graduate student of engineering geology at Tarbiat Modares University
3 P{rof. of Engineering geology Tarbiat Modares University
4 4. Associate Professor, Department of Geology, Faculty of Basic Sciences, Tarbiat Modares University
5 Professor, Department of Geology, Faculty of Basic Sciences, Ferdowsi Mashhad University
چکیده [English]

Artificial stone is a mixture of natural aggregate and additives such as industrial gums (resin), cement and other polymer materials. The purpose of this study is to compare the physical and mechanical properties of artificial stones made in different conditions, resins and aggregates. To achieve these goals, synthetic rock samples were made with polyester and vinyl ester resins and granite, lime, silica granules and lime-silica composites, with the existence and lack of vacuum and pressure during the fabrication of artificial stones. To determine the physical and mechanical properties (Brazilian Test, Point Load Test, Uniaxial Compression Test), artificial stones have been tested. Based on experiments, artificial stones made with vacuum and pressure systems have more favorable physical properties and undesirable engineering characteristics than coarse specimens made in completely manual conditions without vacuum and pressure systems. The specimens made with vinyl ester resin have more axial compressive strength than the other specimens and their fracture type is elastic - fracture but the specimens made of polyester resin without paying attention to aggregate type, show the elastic - plastic and creep behevior. Increasing of the resin percentage in artificial stones made of limestone, increases tensile strength but does not have a positive effect on granite. The results show that all the resistive properties of artificial stones are controllable. Also the mixing plan and ratio of mixing percentages are the most important principles in the strength and resistance of the artificial stone and are flexible for any use and taste.

کلیدواژه‌ها [English]

  • artificial stone
  • vinyl ester and polyester resin plastic
  • physical and engineering properties
  • physical and mechanical properties
  • presence and absence of vacuum and pressure
آزادی، م، خاکزاد، ا، کریمی، م، بهاروند، س،  1389. کاربرد پودرهای کربنات کلسیم ضایعاتی برای ساخت رنگ، نخستین همایش انجمن زمین شناسی اقتصادی ایران، مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد.
باباآدم. ن، ارومیه ای. ع، نیکودل. م. 1394. تاثیر خصوصیات زمین شناسی مهندسی سنگ­دانه­های سیلیسی بر ویژگی­های مهندسی سنگ مصنوعی، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس.
سادات هل اتائی، ف .، جعفرآذری خزینه، ا .، ارومیه­ای، ع .، 1398. بررسی کمی و کیفی اعمال و عدم اعمال خلاء و فشار در تولید سنگ مصنوعی، بیست و دومین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران.
پژوهشکده حمل و نقل وزارت راه و ترابری، 1385. تهیه مواد پرکننده روان با استفاده از ضایعات کارخانه­های سنگبری، گزارش مرحله اول، شرکت خاک سنگ سازه.
جعفرآذری خزینه، ا، ارومیه ای، ع، نیکودل، م. ر، 1398. بررسی استحکام و کاربری سنگ­های مصنوعی ساخته شده با رزین­ و مواد افزودنی مختلف،نشریه انجمن زمین شناسی مهندسی ایران
حقیقی، ن، حبیبزاده، ع، پایندهمهر، س، رضایی، م، 1386. بازیافت و استفاده از ضایعات و لجن سنگبریها و معادن استان همدان، اولین همایش سراسری سنگهای ساختمانی و صنایع وابسته، دانشگاه آزاد اسلامی واحد محلات.
حسینی، س،  1394. تولید سنگ مصنوعی و اهمیت آن در معماری ساختمان"، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی و مدیریت ساخت، طبری بابل.
مصفا، ع، اسفنده، م، 1388. بررسی اثر افزایش اکریلونیتریلبوتادین را بر خواص مکانیکی و مرفولوژیکی رزین پلی­استر، تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران. نهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران.
ACI-COMMITTEE-221, (2007). Guide for use of normal weight and heavyweight aggregates in concrete. American concrete institute.
Carvalho, E. A. S., Vilela, N. D. F., Monteiro, S. N., Vieira, C. M. F., & Silva, L. C. D. (2018). Novel artificial ornamental stone developed with quarry waste in epoxy composite. Materials Research, 21.‏
Gomes, M. L. P., Carvalho, E. A., Sobrinho, L. N., Monteiro, S. N., Rodriguez, R. J., & Vieira, C. M. F. (2018). Production and characterization of a novel artificial stone using brick residue and quarry dust in epoxy matrix. Journal of materials research and technology, 7(4), 492-498.
     57–85.
ISRM, 2007. Rock characterization, testing and monitoring. In: Brown, E. T. (Ed), International Society for Rock Mechanics Mechanics Suggested methods.Pergamon Press, Oxford. 211pp.
Hamoush, S., Abu-Lebdeh, T., Picornell, M., & Amer, S. (2011). Development of sustainable engineered stone cladding for toughness, durability, and energy conservation. Construction and Building materials25(10), 4006-4016.‏
Merke, G. (2000). Sustainable development in the natural stone industry. Roc Maquina6, 56-58.‏
Nichols.S, Horning.G.J,. (1993). Rubber Toughening of Polyesters The Effect of Acid Content. Tech. Conf. Reinf. Plast./Comp. Inst., Soc. Plast. Ind., Session 19-B,
Phillips, K. A. (1989). Industrial minerals in Arizona's paint industry. Arizona Department of Mines and Mineral Resources.
‏‏ Peng, L., & Qin, S. (2018). Mechanical behaviour and microstructure of an artificial stone slab prepared using a SiO2 waste crucible and quartz sand. Construction and Building Materials, 171, 273-280.‏‏
Rajgor, M., & Pitroda, J. (2013). Stone sludge: Economical solution for manufacturing of bricks. International journal of innovative technology and exploring engineering, 2(5), 16-20.
Xie, X. L., Liu, Q. X., Li, R. K. Y., Zhou, X. P., Zhang, Q. X., Yu, Z. Z., & Mai, Y. W. (2004). Rheological and mechanical properties of PVC/CaCO3 nanocomposites prepared by in situ polymerization. Polymer45(19), 6665-6673.