محتوای علمی

الیاف پلی استر (Polyester)

الیاف پلی استر - به عنوان مثال پلی اتیلن ترفتالات (PET) - فقط به صورت تک رشته ای در دسترس هستند. طول  الیاف پلی استر مورد استفاده در کامپوزیت های سیمان از 15 تا 100 است . الیاف پلی استر موجود در صنعت بتن تا به امروز به زیر گروه پلی استر ترموپلاستیک تعلق دارد. این نوع پلی استر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی را نشان می دهد که به تکنیک های ساخت بستگی دارد. خصوصیات الیاف انتخاب شده در جدول 4.1 نشان داده شده است. یکی از چندین روش شامل تولید گلوله های بسیار کریستالی است که در فرآیند استخراج مذاب به رشته تبدیل می شوند و متعاقباً حدود 400 درصد قبل از برش به طول دلخواه کشیده می شوند.

 تمام ترموپلاستیک ها به دما حساس هستند. در دمای بالاتر از دمای سرویس بتن معمولی ، مشخصات الیاف تغییر می کند. دمای بالاتر از 536 F (280 C) باعث تجزیه مولکولی می شود .

الیاف پلی استر تا حدی آبگریز هستند (آب زیادی جذب نمی کنند) و نشان داده شده است که بر هیدراتاسیون بتن سیمان پرتلند تأثیر نمی گذارد . اتصال الیاف پلی استر در ماتریس سیمان مکانیکی است.

در مورد دوام طولانی مدت الیاف پلی استر در بتن سیمان پرتلند اتفاق نظر وجود ندارد.

الیاف نایلون (Nylon)

نایلون یک نام عمومی است که خانواده ای از پلیمرها را مشخص می کند که با حضور گروه عملکرد آمید مشخص می شودCONH .انواع مختلف الیاف نایلون برای استفاده در پوشاک ، اثاثیه منزل ، کاربردهای صنعتی و منسوجات در بازار وجود دارد. ویژگی های الیاف نایلون توسط نوع پلیمر پایه (وزن مولکولی ، گروه های انتهایی ، مونومر باقیمانده و غیره) ، افزودن سطوح مختلف مواد افزودنی (تثبیت کننده های نور و حرارت ، هذیان ها و غیره) ، شرایط تولید (چرخش ، رسم ، ابعاد الیاف (شکل و سطح مقطع ، طول الیاف و غیره). در حال حاضر ، فقط دو نوع الیاف نایلون برای بتن مسلح با الیاف به بازار عرضه می شود. آنها نایلون 6 و نایلون 66 هستند.

الیاف نایلون از پلیمر نایلون چرخانده می شوند. این پلیمر از طریق اکستروژن ، کشش و گرمایش تبدیل می شود و ساختاری الیافی گرا ، بلوری دارد. علاوه بر نخ های معمولی که با نقاشی استاندارد تولید می شوند ، ویژگی های الیاف نایلون ممکن است با تیمارهای ویژه از جمله بیش از حد اتمام ، گرم کردن ، ایجاد بافت هوا و غیره افزایش یابد ، الیاف نایلون به صورت نخ های چند رشته ای ، تک رشته ای ، منگنه ای و بکسل در دسترس هستند. برای کاربردهای بتنی ، گرما و نخ پایدار سبک با مقاومت بالا (مقاومت در برابر کشش بالا) چرخانده می شود و متعاقباً به طول های کوتاهتری بریده می شود.

الیاف نایلون مقاومت ، استحکام و بازیابی الاستیک خوبی از خود نشان می دهند . خصوصیات انتخاب شده برای الیاف نایلون در جدول 4.1 نشان داده شده است. نایلون بسیار گرما پایدار است و به راحتی در برنامه های تجاری مورد نیاز این خاصیت مانند لاستیک استفاده می شود . نایلون آب دوست است و رطوبت آن 4/4 درصد بدست می آید . خاصیت بازیافت رطوبت بر روی هیدراتاسیون یا کارایی بتن در محتوای کم تجویز شده از 0.1 تا 0.2 درصد حجمی تأثیر نمی گذارد ، اما باید در محتوای حجم الیاف بالاتر در نظر گرفته شود. نایلون ماده ای نسبتاً بی اثر است و در برابر طیف گسترده ای از مواد آلی و معدنی از جمله مواد قلیایی قوی مقاوم است. نشان داده شده است که در شرایط پیری تسریع شده عملکرد خوبی دارد .

الیاف کربن (Carbon)

الیاف کربن در درجه اول به دلیل مقاومت و سختی بالا برای کاربردهای صنایع هوافضا تولید شده اند. در مقایسه با اکثر انواع دیگر الیاف مصنوعی ، الیاف کربن گران هستند و همانطور که قبلا در مورد الیاف آرامید ذکر شد ، این توسعه تجاری محدودی دارد. با این حال ، تحقیقات آزمایشگاهی برای تعیین خصوصیات فیزیکی بتن مسلح با الیاف کربن (CFRC) ادامه یافته است .

الیاف کربن دارای مقاومت کششی و مدول الاستیک بالا هستند که در جدول 4.1 نشان داده شده است. آنها همچنین نسبت به بیشتر مواد شیمیایی بی اثر هستند. الیاف کربن مبتنی بر پلی اکریلونیتریل (PAN) توسط نخ پلی اکریلونیتریل کربن دار در دمای بالا تولید می شود در حالی که بلورهای گرافیت حاصل را با فرایندی به نام "کشش گرم" تراز می کند. آنها به صورت الیاف HM (مدول بالا) یا الیاف HT (مقاومت در برابر کشش بالا) تولید می شوند و از نظر خصوصیات فیزیکی به منبع مواد و میزان کشش گرم بستگی دارند. آنها به اشکال مختلف در دسترس هستند.

نشان داده شده است که می توان الیاف کربن را از سطح زغال سنگ و نفت تهیه کرد که نسبت به الیاف پلی اکریلونیتریل مورد استفاده برای ساخت الیاف کربن مبتنی بر PAN ، قیمت کمتری دارند. الیاف پایه ای نیز در دو نوع تولید می شوند. الیاف عمومی (GP) از سطح ایزوتروپیک (ساختار الیاف غیرمحور) ساخته شده اند و از نظر مقاومت کششی و مدول الاستیک کم هستند. الیاف با کارایی بالا (اچ پی) از مسیوفاز (الیاف بسیار گرا) ساخته می شوند که الیافی با مقاومت کششی بالا و مدول الاستیک بالا تولید می کنند.

الیاف کربن به طور معمول در سیم بکسل ها (رشته ها) تولید می شود که ممکن است حاوی 12000 رشته جداگانه باشد. تووس ها معمولاً قبل از استفاده در CFRC برای تسهیل نفوذ ماتریس سیمان و به حداکثر رساندن اثر الیاف از قبل پخش می شوند.

الیاف اکریلیک (Acrylic)

الیاف اکریلیک حداقل 85 درصد وزن واحد آکریلونیتریل دارند. خصوصیات منتخب الیاف اکریلیک در جدول 4.1 نشان داده شده است. به طور کلی ، الیاف اکریلیک مورد استفاده در صنعت نساجی دارای مقاومت کششی از 30 تا 50 ksi (207 تا 345 MPa) هستند. با این حال ، الیاف اکریلیک با مقاومت بالا ، جایگزین الیاف آزبست در بسیاری از محصولات بتن مسلح با الیاف شده اند. این الیاف دارای مقاومت کششی تا 145 ksi (1000 مگاپاسکال) هستند .

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی الیاف آرامید (Aramid)

آرامید (پلی آمید معطر) یک ماده پلیمری ساخته شده با مدول بالا و ساخت بشر است که برای اولین بار در سال 1965 کشف شد. پس از سالها تحقیق تجربی ، بالاخره روشی برای تولید این ماده به شکل الیاف توسعه یافت. الیاف آرامید در ابتدا برای کاربردهای تجاری تا اوایل دهه 1970 تولید می شدند. تلاش ها برای ترکیب این الیاف به عنوان نوعی تقویت کننده در بتن ، از اواخر دهه 1970 آغاز شد. نتیجه گرفته شده است که خصوصیات مکانیکی ماتریس سیمان تقویت شده با الیاف آرامید به اندازه کافی جذاب است تا مطالعات بعدی را تضمین کند . با این حال ، هزینه بالای الیاف آرامید محدودیت در پذیرش تجاری بوده است.

الیاف آرامید دارای مقاومت کششی نسبتاً بالا و مدول کششی بالایی هستند ، همانطور که در جدول 4.1 نشان داده شده است. الیاف آرامید دو و نیم برابر الیاف شیشه E و پنج برابر الیاف فولاد در واحد وزن استحکام دارند.

مقاومت الیاف آرامید تا 320 فارنهایت (160درجه سانتیگراد) تأثیر ندارد

ج) الیاف آرامید پایداری ابعادی را تا 392 درجه فارنهایت (200 درجه سانتیگراد) از خود نشان می دهد و در برابر خزش مقاوم است . رشته آرامید با تعداد مختلف الیاف با قطر متفاوت نیز موجود است.