فهرست مطالب

آشنایی با الیاف کامپوزیت های پلیمری FRP

قبل از معرفی الیاف رایج در کامپوزیت های بلیمری FRP که با الیاف (FRP) تقویت شده اند بهتر است بدانید این الیاف از الیاف پیوسته آغشته شده در رزین پلیمری ساخته شده است.

در کامپوزیت های پلیمری الیاف دار، الیاف پیوسته دارای مقاومت و سختی بالا در کنار هم قرار داده شده و با استفاده از ماتریس پلیمری مدول-پائین به هم چسبانده می­شوند.

در مورد کامپوزیت­های FRP الیاف مسلح کننده، ستون فقرات مصالح را تشکیل داده و و مقاومت و سختی آن را در جهت الیاف تشکیل می­دهد.

ماتریس پلیمری برای ارضای چه کاربردهای لازم است؟

برای چسباندن الیاف به همدیگر و محافظت از سطح آن ها در مقابل خرابی­های ناشی از کار با آن­ها، ساخت و خدمت­رسانی کامپوزیت، برای پراکنده ساختن الیاف و جدانمودن آنها، برای انتقال تنش به الیاف.

ماتریس بایستی به لحاظ شیمیائی و حرارتی با الیاف سازگار بوده و در کنترل رفتار تنش-کرنش کامپوزیت و مقاومت آن­ها در برابر محیط­های خورنده نقش مهمی را ایفا نماید.

نوع ماتریس پلیمری همچنین بر مکانیزم خرابی و طاقت شکست Fracture Toughness کامپوزیت حاصله تاثیرگذار است.

فرایند تولید الیاف کامپوزیت های پلیمری FRP

معمول­ترین فرآیند تولید، فرآیند پالتروژن Pultrusion  است که در آن الیاف قبل از پخت Curing در یک  نوع رزین ، کشیده شده و  آغشته می­شوند.

چیدمان خاص الیاف یا ترکیب دو یا چند نوع از الیاف  تقویتی می تواند برای ایجاد خواص مکانیکی یکتای کامپوزیت  مورد استفاده  قرار گیرد.

علاوه بر این، برای بهبود خواص چسبندگی میلگردهای FRP در بتن، روش­های مختلفی را می­توان به کار گرفت که شامل تغییر شکل؛ پوشش ماسه، قالبگیری یک سطح دیگر بر روی میلگرد و یا ترکیبی از این­ها می­باشد.

آرماتور بتن FRP لازم نیست که دارای شکل‌های مشابه آرماتور فولادی باشد.

این آرماتور می­تواند به شکل میلگرد، میله، پروفیل و یا حتی قالب ماندگار باشد.

به لطف مقاومت بالا در برابر خوردگی، FRP به محافظت پوششی چندانی در مقایسه با فولاد نیاز ندارد و میتواند در برابر محیط‌های بسیار خورنده­تر قرار بگیرد.

با این ‌حال ماتریس پلیمری FRP مقاومت آن‌ها را در برابر آتش محدود می­نماید.

بایستی تأکید گردد که بسیاری از تولیدکنندگان درجات مختلفی از الیاف را برای کاربردهای متفاوت تولید نموده و با اصلاح روش­های تولید خواص کامپوزیت‌ها را بهبود می­بخشند.

آشنایی با الیاف کامپوزیت های پلیمری

الیاف کامپوزیت های پلیمری به علت مقاومت بالا، سختی بالا و کم­وزن بودن به کار می­روند.

به علت امتداد ترجیحی مولکول­ها در الیاف و نیز کم تر بودن نواقص آنها،  نسب به مصالح دیگری که از مواد آن نوع الیاف ساخته شده اند، قوی­تر هستند.

آنچه که از الیاف موجود در کامپوزیت از لحاظ سازه ای و کاربردی مورد انتظار است عبارتند از:

  • مدول الاستیسیته بالا
  • مقاومت نهائی بالا
  • کش­آمدگی مناسب در گسیختگی کششی
  • اختلاف کم در مقاومت بین تک تک الیاف
  • پایداری ویژگی­ها طی کار و ساخت
  • یکنواختی قطر و سطح الیاف
  • طاقت و دوام بالا
  • در دسترس بودن در شکل­های مناسب
  • هزینه قابل قبول

انواع الیاف مورد استفاده در میلگردهای مسلح FRP

رایج­ترین الیاف مورد استفاده برای ساختن میلگردهای مسلح کننده از جنس FRP شامل شیشه، کربن و آرامید Aramid است.

اخیرا الیاف بازالت نیز به صورت تجاری در دسترس عموم قرار گرفته­اند.

تمامی این الیاف تا رسیدن به مقاومت نهائی تحت کشش از خود رفتار خطی نشان ­می­دهند و ناحیه تسلیم ندارند.

الیاف کربن و آرامید دارای خواص مکانیکی و حرارتی غیرهمسانگرد Anisotropic در جهات اصلی بوده ولی الیاف  شیشه همسانگرد هستند.

برخی خواص الیاف تقویتی یا الیاف کامپوزیت های پلیمری در جدول زیر خلاصه شده است.

برای آشنایی با پلیمر تقویت شده با الیاف می توانید مقاله آن را در ویکیپدیا مطالعه نمایید.