تاریخچه
الیاف کربنی که ابتدائاً به دلیل خصوصیت مقاومت بالا و قابلیت هایی در زمینه صنعت هوا فضا گسترش یافت، تاثیرات خود را به عنوان تقویت کننده در سات بتن های الیافی نشان داده است. در مقایسه با انواع دیگر الیاف، الیاف کربنی به طور قطع گرانتر هستند. به همین دلیل کاربرد تجاری آن محدود شده است. با این حال تحقیقات بیشتر آزمایشگاهی به منظور مشخص نمودن خصوصیات فیزیکی بتن مسلح به الیاف کربنی CER انجام شده است.
الیاف کربنی
الیاف کربنی دارای سختی بالا و مقاومت کششی بالا بوده و در برابر بیشتر مواد شیمیایی بی اثرند. الیاف کربنی از طریق ترکیب مواد آلی مناسب با زغال در دماهای بالا به شکل رشته ای تولید می شوند و سپس بلورهای گرافیت حاصله (کربن طبیعی که نرم و سیاه و براق است)با استفاده از روش کشیدن به حالت داغ، همراستا می شوند. این الیاف یا ب شکل الیاف نوع 1 ( مدول بالا( و یا نوع 2 )مقاومت بالا( تولید می شوند و خصوصیات فیزیکی آنها وابسته به منبع مصالح و میزان کشیدگی در حالت داغ است.
الیاف کربنی به شکل های مختلفی در دسترس هستند و ساختار رشته مانندی شبیه به آزبست ها دارند. برخی خصوصیات عمومی الیاف کربنی نوع 1 و 2 در جدول 1 داده شده اند.
الیاف کربنی متداول نوع 1 و 2 اساساً گرانتر از بسیاری از انواع دیگر الیاف از قبیل شیشه و فولاد هستند. البته ثابت شده است که الیاکربنی که از نفت خام و قیر زغال سنگ ساخته شده اند، خیلی کم هزینه تر از الیاف کربنی متداول ساخته شده از مواد آلی )معمولاً الیاف آکریلیک)می باشند. اما الیاف کربنی متداول نوع 1 و 2 ، 20 تا 40 برابر قوی ترند و مدول الاستیسیته ای تا 100 برابر بزرگتر از الیاف کربنی با پایه قیری دارند.
جدول 1 ویژگیهای شاخص الیاف کربنی
| الیاف | مقاومت کششی، ksi | مدول یانگ، ksi | افزایش طول در شکست، % |
کربن نوع 1 (مدول بالا)
کربن نوع 1 (مقاومت بالا) | 260
380 | 55100
33400 | 0.5 ~
1.0 ~ |
معادل متریک : 1ksi=6.895MPa
الیاف کربنی عموماً به صورت تارهایی )رشته هایی( تولید می شوند که ممکن است حاوی 12000 رشته منفرد باشد. تارهای الیاف کربنی به منظور سهولت رسوخ در ماتریس سیمان و تاثیر گذاری بیشتر، معمولاً قبل از مخلوط شدن در داخل CFRC، از هم باز می شوند. براون و هافورد آزمایش هایی بر روی الیاف کربنی انجام داده اند. در این آزمایش الیاف کربنی پیش از آنکه در مخلوط جای بگیرند، با رزین پلی وینیل استات PVA آغشته شدند. رزین PVA موجب پیوستگی تک رشته های نفرد با یکدیگر می شد به طوری که دیگر احتیاجی به نفوذ ماتریس سیمان نبود. براون و هافورد با به کارگیری این روش به موفقیت های اندکی دست یافتند.
