اوستون، مرکر و سیلوود نیز تاثیر افزایش محتوای حجمی الیاف بر روی مقاومت کششی نهایی و مدول الاستیسیته در کشش مستقیم را یاد آور شده اند. نتایج آزمایشات انجام شده بر روی ترکیبات مسلح به الیاف کربنی پیوسته و هم تراز در شکل 5 نشان داده شده است. همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، اوستون، مرکر و سیلوود نشان داده اند که رابطه مشابهی میان مقدار حجمی الیاف و مقاومت کششی نهایی برای ترکیبات مسلح به الیاف با جهت گیری دوبعدی و تصادفی وجود دارد. همچنین شکل 6 نشان می دهد که الیاف دارای جهت گیری تصادفی در مقایسه با الیاف ردیف شده، نسبتاً تاثیری ندارند.
بریگس، بون و کلک اطلاعاتی راجع به سایر خصوصیات مهندسی CFRC ارائه کرده اند. تحقیق آنها نشان داده است که افزودن الیاف کربنی منجر به بهبود مقاومت ضربه ای، طاقت شکست و پایداری ابعادی
می گردد. هم مقاومت ضربه ای و هم طاقت شکست ترکیبات با افزایش مقدار الیاف، افزایش می یابند. جمع شدگی اندازه گیری شده ترکیبات حاوی تقریباً %6 حجمی از الیاف کربنی با مدول الاستیسیته بالا یک دهم جمع شدگی ماتریس سیمانی غیر مسلح گزارش شده است. به طور مشابه انبساط ترکیبات نگهداری شده در آب کمتر از انبساط ماتریس سیمانی غیر مسلح بود. همچنین به کاهش در کرنش خزشی ناشی از الیاف کربنی نیز متذکر شد.
شکل 5 منحنی تنش کششی - کرنش برای ترکیبات مسلح به الیاف پیوسته و هم تراز با درصدهای حجمی مختلف
بریگس، بوون و کلک، همچنین اثرات اضافه کردن الیاف کربنی را بر روی خستگی ناشی از بارهای استاتیکی وارده و خستگی ناشی از بارهای دینامیکی را بررسی کردند. نتایج آزمایش های بار دینامیکی نشان می دهد که ترکیبات CFRC ابتدا به دلیل خستگی، مقاومت را کاهش می دهد و سپس آن را هم سطح تراز حدی مقاومتی که بسیار بزرگتر از مقاومت ترک خوردگی ماتریس است، قرار می دهد. نتایج آزمایشات بار استاتیکی نشان می دهد که مقاومت نهایی به دلیل بارهای وارده کاهش می یابد حتی اگر این تنش، کمتر از مقاومت ترک خوردگی ماتریس باشد.
نیشیوکا و یاماکاوا و شیراکاوا، اثرات مقاومت کششی الیاف کربنی با مدول الاستیسیته پایین و با پایه قیری را بر روی مقاومت خمشی ترکیبات CFRC مطالعه کردند. جدول 1مقاومت کششی، مدول الاستیسیته و افزایش طول هر یک از انواع الیاف مورد مطالعه آنها را نشان می دهد. شکل 7 منحنی های تنش خمشی- تغییر شکل به دست آمده برای ترکیبات حاوی هر کدام از این الیاف را نشان می دهد. بر طبق نتایج نیشیوکا، مقاومت کششی الیاف باید بیشتر از ksi93 (Mpa641) باشد تا ماتریس سیمانی به طور موثر تقویت شود. الیاف بطول 0.4 این بوده و بطور تصادفی در ماتریس سیمان توزیع شده بودند.
جدول1 خصوصیاتمکانیکیالیافکربنی
| نوع الیاف | مقاومت کششی، ksi | مدول یانگ، ksi | افزایش طول ، % |
A
B
C
D
E
F
G
H | 8/63
6/83
4/93
9/69
4/99
0/99
6/106
9/110 | 3860
4426
4237
4498
4455
4295
4469
4701 | 65/1
89/1
22/2
17/2
19/2
33/2
38/2
36/2 |
معادل متریک : 1ksi=6.895Mpa
اوستون، مرکر و سیلوود نیز تاثیر افزایش محتوای حجمی الیاف بر روی مقاومت کششی نهایی و مدول الاستیسیته در کشش مستقیم را یاد آور شده اند. نتایج آزمایشات انجام شده بر روی ترکیبات مسلح به الیاف کربنی پیوسته و هم تراز در شکل 5 نشان داده شده است. همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، اوستون، مرکر و سیلوود نشان داده اند که رابطه مشابهی میان مقدار حجمی الیاف و مقاومت کششی نهایی برای ترکیبات مسلح به الیاف با جهت گیری دوبعدی و تصادفی وجود دارد. همچنین شکل 6 نشان می دهد که الیاف دارای جهت گیری تصادفی در مقایسه با الیاف ردیف شده، نسبتاً تاثیری ندارند.
بریگس، بون و کلک اطلاعاتی راجع به سایر خصوصیات مهندسی CFRC ارائه کرده اند. تحقیق آنها نشان داده است که افزودن الیاف کربنی منجر به بهبود مقاومت ضربه ای، طاقت شکست و پایداری ابعادی
می گردد. هم مقاومت ضربه ای و هم طاقت شکست ترکیبات با افزایش مقدار الیاف، افزایش می یابند. جمع شدگی اندازه گیری شده ترکیبات حاوی تقریباً %6 حجمی از الیاف کربنی با مدول الاستیسیته بالا یک دهم جمع شدگی ماتریس سیمانی غیر مسلح گزارش شده است. به طور مشابه انبساط ترکیبات نگهداری شده در آب کمتر از انبساط ماتریس سیمانی غیر مسلح بود. همچنین به کاهش در کرنش خزشی ناشی از الیاف کربنی نیز متذکر شد.
شکل 6 منحنیهای تنش خمشی - تغییر شکل به دست آمده برای ترکیبات حاوی الیاف
کاربردها
به دلیل هزینه بالای الیاف کربنی، کاربرد آنها محدود شده است. راماچاندران، فلد من و بییودیون، کاربردهای پیشنهادی برای بتن مسلح به الیاف کربنی را گردآوری کردند که شامل قسمتهای موجدار در ساختمان کف ها، سازه های غشایی تک یا دو انحنایی، بدنه قایق ها و تخته های زیرپایی داربست می باشد. هان نات پیشنهاد کرد که استفاده از الیاف کربنی در ترکیب با سایر الیاف ممکن است هزینه کلی را کاهش دهد.
CFRC بطور موفقیت آمیزی در ساخت سیستمهای دسترسی سریع طبقه که در اتاق های کامپیوتر و اتاق های سیستم خودکار اداری به کار می رود، استفاده شده است. اکی هاما، سواناگا و بن نو استفاده از CFRC هایی با وزن سبک با میکروبالون هایی به عنوان سنگدانه، در سات مقبره الشهید مونومنت در عراق گزارش کردند. بنا بر گزارش های وارده، استفاده از دیوارهای حائل CFRC در ساخت ساختمان اداری 37 طبقه توکیو، ژاپن، منجر به صرفه جویی های اساسی در وقت و پول گردید.
تحقیق بیشتری لازم است تا معلوم گردد بتن های مسلح به الیاف کربنی مقرون به صرفه هستند. همچنین لازم است خصوصیات مقاومت این ترکیبات در برابر آتش ارزیابی شود. طرفداران بتن مسلح به الیاف کربنی مقرون به صرفه هستند. همچنین لازم است خصوصیات مقاومت این ترکیبات در برابر آتش ارزیابی شود. طرفداران بتن مسلح به الیاف کربنی پیشنهاد کردند که با استفاده از الیاف کربنی می توان به حداقل ابعاد لوله ها و صفحات دست یافت. با صرفه نظر از مسائل اقتصادی کاربردهای سازه ای CFRC، امیدوار کننده به نظر می رسد. بهینه سازی فرایند ساخت الیاف کربنی ممکن است هزینه ها را کاهش دهد.