دوشنبه ، ۲۹ آبان ، ۱۳۹۶
Menu

آخرین مطالب

انواع ساختار مواد کامپوزیتی [FRP]135۱۳۹۵ ، ۰۶ ، ۲۲

blog950622-constituent-material-of-frp

مواد FRP از دو جزء اصلی تشکیل می‌شود، فایبر (الیاف) و رزین (ماده چسباننده)؛ فایبرها که اصولا الاستیک، ترد و بسیار مقاوم هستندجزء اصلی باربر در ماده FRP محسوب می‌شوند. رزین اصولا به عنوان یک محیط چسباننده عمل می‌کندکه فایبرها را در کنار یکدیگر نگاه می‌دارد.

 

blog950622-constituent-material-of-frp-001

شکل ۱ – اجزای تشکیل دهنده FRP

فایبر:

فایبر ممکن است از شیشه، کربن، آرامید و یا بازالت باشد که در این صورت محصولات کامپوزیت مربوطه به ترتیب به نام‌های GFRP، CFRP ،AFRP و BFRP شناخته می‌شود. مشخصات فایبرهای متداول به صورت زیر است:

 

الف- الیاف شیشه

 

blog950622-constituent-material-of-frp-002

شکل ۲ – الیاف شیشه

فایبرهای شیشه در چهار دسته زیر طبقه بندی می‌شوند:

  • E-GLASS: متداول‌ترین الیاف شیشه در بازار با محتوای قلیایی کم، که در صنعت ساختمان به کار می‌رود (با مدول الاستیسیته E= 70 GPa، مقاومت نهایی Fu=1500-2500 MPa).

  • Z-GLASS: با مقاومت بالا در مقابل حمله قلیایی‌ها، که در تولید بتن الیافی به کار گرفته می‌شود.

  • A-GLASS: با مقادیر زیاد قلیایی که امروزه تقریبا از رده خارج شده است.

  • S-GLASS: که در تکنولوژی هوا-فضا و تحقیقات فضایی به کار گرفته می‌شود و مقاومت و مدول الاستیسیته بسیار بالایی دارد (E=87 GPa و Fu=3900 MPa)

 

ب- الیاف کربن

 

blog950622-constituent-material-of-frp-003

شکل ۳ – الیاف کربن

الیاف کربن مقاومت بسیار خوبی در محیط‌های قلیایی و اسیدی داشته و در شرایط سخت محیطی از نظر شیمیایی کاملا پایدار هستند. این الیاف در دو دسته زیر طبقه بندی می‌شوند:

  • الیاف کربنی از نوع PAN که از سه نوع مختلف هستند. نوع اول که تردترین آنها بوده و دارای بالاترین مدول الاستیسیته است (Fu= 2000 MPa ، E=380 GPa). نوع دوم که مقاوم ترین نوع از الیاف کربن می‌باشد (Fu= 2800 MPa ،E=240 GPa) و نهایتا نوع سوم که نرم‌ترین نوع الیاف کربنی بوده و مقاومتی بین نوع اول و دوم دارد.

  • الیاف با اساس قیری که از تقطیر زغال سنگ به دست می‌آیند. این الیاف از الیاف PAN ارزان‌تر است و مقاومت و مدول الاستیسیته کمتری دارند (Fu= 765 – 2350 MPa ،E=37.5-140 GPa).

ج- الیاف آرامید

 

blog950622-constituent-material-of-frp-004

شکل ۴ – الیاف آرامید

آرامید جزو الیاف ساخته دست بشر است که برای اولین بار توسط شرکت دوپونت در آلمان تحت نام کولار تولید شد. چهار نوع کولار وجود دارد که از بین آنها کولار ۴۹ برای مسلح کردن بتن طراحی و تولید شده و مشخصات مکانیکی کولار ۴۹ بدین قرار است: (Fu= 2700 – 3500 MPa ، E=120 GPa).

 

د-بازالت:

در سالهای اخیر نوع جدیدی از الیاف معدنی به بازار آمده است. این الیاف، الیاف بازالت است که در تجارت الیاف صنعتی – معدنی بین دو دسته الیاف شیشه ای مخصوص و الیاف کربن قرار می گیرد.

تولید تجاری این الیاف ابتدا در روسیه و اوکراین آغاز شده است ولی در سالهای اخیر قیمت های رقابتی الیاف بازالت همراه با خواص فیزیکی، شیمیائی و مکانیکی مطلوب آنها، نظر شرکتهای تولید کننده الیاف و موسسات تحقیقاتی اروپائی را به خود جلب نموده است.

 

blog950622-constituent-material-of-frp-005

شکل ۶ – الیاف بازالت

بازالتها سنگهای آذرین خروجی هستند که در اثر انجماد یک ماگمای قلیائی در سطح و یا در نزدیکی سطح زمین و یا بستر دریا تشکیل شده است. بازالتها وسیع ترین گسترش سنگهای آذرین را در پهنه قاره‌ها و کف اقیانوسها دارند. به علت مجاورت با سطح زمین و یا کف دریا و سرعت زیاد سرد شدن، رشد کریستالی بازالتها در هنگام انجماد نسبت به سایر سنگهای آذرین کمتر است. مشخصات مکانیکی این الیاف بدین قرار است: (Fu= 3000 – 48300 MPa، E=93-110 GPa).

 

ماتریکس:

ماتریکس (رزین) را می‌توان از مخلوط‌های ترموست و یا ترموپلاستیک انتخاب کرد. ماتریکس‌های ترموست با اعمال حرارت سخت شده و دیگر به حالت مایع یا روان در نمی‌آید، در حالی که رزین‌های ترمو پلاستیک را می‌توان با اعمال حرارت مایع نموده و با اعمال برودت به حالت جامد درآورد. به عنوان رزین‌های ترموست می‌توان از موادی مثل پلی استر، وینیل استر و اپوکسی، و به عنوان رزین‌های ترموپلاستیک از پلی‌وینیلکلرید (PVC)، پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن(PP) نام برد.

نقش اصلی الیاف در FRP عبارت است از:

۱- تامین مقاومت
۲- تامین سختی

نقش اصلی ماتریس در FRP عبارت است از:

۱- انتقال برش از فیبر تقویتی به ماده مجاور
۲- محافظت از فیبر در شرایط محیطی
۳- جلوگیری از خسارات مکانیکی وارد بر الیاف
۴- کنترل کمانش موضعی الیاف تحت فشار

ویژگی های مصالح FRP:

۱- وزن کم  FRP (چگالی آن در حدود ۲۰% فولاد است)
۲- مقاومت کششی زیاد FRP
۳- مقاومت زیاد FRP در برابر خوردگی
۴- نفوذناپذیری مغناطیسی FRP
۵- امکان مقاوم سازی با FRP به صورت خارجی
۶- حمل و نقل آسان و سرعت اجرای بالابه دلیل وزن کم FRP
۷- روشهای تولید حجیم و وسیع FRP

 

منابع:

سازه های بتن آرمه. مستوفی نژاد، داوود. جلد اول.


بخش نظرات سایت :

دیدگاه ارسال شده توسط شما ، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.


كليه حقوق مادی و معنوی سايت محفوظ مي باشد. © 1395-1394