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.
منحنی تنش-کرنش الیاف توانده معمولی a کربن مدول بالا، b کربن مقاومت بالا، c آرامید، d شیشه S ،e شیشه E، f بازالت
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.
برخی خواص الیاف کامپوزیت¬های FRP
برای آشنایی با پلیمر تقویت شده با الیاف می توانید مقاله آن را در ویکیپدیا مطالعه نمایید.