الیاف کربن بتن

 الیاف کربن به رشته الیافی گفته می شود که از حرارت دادن مواد عالی که بیشترین مواد، کربن است در محیط گاز های بی اثر ساخته می شود.الیاف کربن حداقل دارای ۹۰ درصد کربن می باشند و از پیرولیز کنترل شده الیافی ویژه حاصل می شوند.الیاف کربنی که به رنگ مشکی هستند، در اب حل نمی شوند و مقاومت زیادی در برابر مواد خورنده مانند اسیدها، بازها و مواد عالی دارند.به طور خلاصه الیاف کربن در زمینه های خودرو سازی، مقاوم سازی ساختمان ها و صنایع دفاعی کاربرد دارد که در ادامه مبحث به طور تکمیلی به توضیحشان خواهیم پرداخت.

علت استفاده و اضافه کردن الیاف کربن به بتن چیست؟

الیاف کربن از استحکام کششی بالایی برخوردار است. در نتیجه کامپوزیت های ساختمان ساخته شده از فیبر کربن نیز از استحکام و کشش بالایی برخوردار خواهند شد. اضافه کردن فیبر به بتن سبب ایجاد مواد همگن در آن می شود و باعث می شود هنگامی که بتن ترک میخورد، فیبرهای موجود در بتن به صورت تصادفی در ترکی که به وجود آمده افزایش پیدا کنند و همین عامل باعث افزایش استحکام و قدرت و انعطاف پذیری بتن خواهد شد.

منابع تولید الیاف کربن چیست؟

الیاف کربن از منابع مختلفی مانند گیاهان سلولوزی، قیر و پلی اکریل نیتریل ساخته و تولید می شوند.باید این نکته را ذکر کرد که به دلیل این که این نوع الیاف قیمت بالاتری نسبت به الیاف دیگر دارد، کاربرد های تجاری آن کم شده است.

مزایای الیاف کربن چیست؟

_فیبر کربن در برابر حرارت از مقاومت بالایی برخوردار است.
_وزن کمی دارد.
_از مقاومت کششی بالایی برخوردار است.
_الیاف کربن در برابر خستگی از مقاومت بالایی برخوردار است.
_در برابر مواد شیمیایی دوام و عمر طولانی دارد.
_در برابر اشعهX نفوذ ناپذیر است.
_الیاف کربن از رسانایی الکتریکی بسیار خوبی برخوردار است.
_الیاف کربن نسبت به دیگر الیاف از مقدار ضریب ارتجاعی بالاتری برخوردار است.
_فیبر کربن غیر قابل انفجار است.
_در برابر مواد خورنده از قدرت و استحکام بالایی برخوردار است.
_الیاف کربن از ضریب انبساط گرمایی کمی برخوردار است و همین امر سبب می شود که طول فیبر کربن در دماهای مختلف ثابت بماند.

کاربردهای الیاف کربن در چه زمینه هایی می باشد؟

_الیاف کربن در صنعت ساختمان سازی کاربرد دارد.ساخت دیوارهایی با مقاومت بالا و سبک کربنی، ساخت صفحات و ورق ها و لمینت کربنی، مقاوم سازی ساختمان و تقویت سازه ها، استفاده در دیواره داخلی تونل ها، ساخت سازه های پیش تنیده بتنی در سازه های بتنی از انواع کاربردهای الیاف کربن در صنعت ساختمان سازی می باشد.سبک بودن الیاف کربن و مقاومت کششی بالای آن باعث شده که در مباحث ساختمان سازی علی الخصوص مبحث صنعت کامپوزیت در زمینه مقاوم سازی لرزه ای بسیار مورد توجه و استفاده قرار گیرد.

_الیاف کربن در صنعت خودرو نیز کاربرد دارد.ساخت و تولید سپرهای کربنی خودرو ها، قطعات موتور، لنت ترمز، بدنه ماشین های مسابقه، مخازن سوخت کربنی خودرو ها، کمک فنر و جعبه فرمان از کاربردهای الیاف کربن در خودرو می باشد.

_صنایع دفاعی و هوا فضا، بخش انرژی، صنایع پزشکی از دیگر کاربرد های الیاف کربن می باشد.

با اینکه الیاف کربن دارای کاربرد ها و مزایای گوناگون و مختلفی است، معایبی را نیز دارا می باشد که در ذیل به برخی از آن ها می پردازیم.

_الیاف کربن دارای قیمت بالایی می باشد.
_ از مقاومت ضربه ای کم و پایینی برخوردار است.
_ هنگام شکست، کرنش کمی دارد.
_ شکننده است و کرنش گسیختگی بسیار کمی دارد.
_  کربن دارای هدایت الکتریکی است‌، هدایت الکتریکی بالا باعث به وجود آمدن اتصالات کوتاه در قطعات و اجزاء غیر عایق الکتریکی می شود.

پس نباید فراموش کرد که الیاف کربن باتوجه به کاربردهای خوبی که دارد، دارای معایب قابل توجهی نیز می باشد.

روش تولید الیاف کربن چگونه است؟

الیاف کربن از مبناهای آلی که به شکل الیاف هستند، ساخته می شوند.برای اینکه الیاف کربن دارای ویژگی های مناسبی باشد، باید از الیاف مبنایی در ساخت الیاف کربن استفاده نمود که بیشترین مقدار جهت گیری را داشته باشد و توسط اعمال کشش، در طی فرایندهای پایدار سازی حفظ شود.بهترین نوع الیاف برلی تولید و ساخت الیاف کربن، الیاف اکریلیک است زیرا دارای بیش از ۵۵ درصد کربن در ساختار خود می باشد.

دسته بندی انواع فیبر کربن:

فیبر کربن بر اساس تعداد فیلامنت، دمای نهایی عملیات حرارتی و مقاومت کششی تقسیم بندی می شود.

_بر اساس تعداد فیلامنت: در این نوع دسته بندی به دو نوع رشته الیاف کمتر از ۲۴۰۰۰ نوع فیلامنت که توو کوچک و سبک نامیده می شود و رشته الیاف بیشتر از ۲۴۰۰۰ فیلامنت که توو سنگین و بزرگ نامیده می شود، دسته بندی می شود.
_بر اساس مشخصات مکانیکی: الیاف با فیبر کربن با مدول الاستیسیته بسیار بالا، فیبر کربن با مدول یانگ بالا،  فیبر کربن با مدول متوسط و فیبر کربن با مقاومت کششی بالا و مدول پایین تقسیم بندی می شود.
_ بر اساس مبنای زمینه: فیبر کربن با مبنای کربن اکریلیک، فیبر کربن با مبنای قیر مزو فاز، فیبر کربن با مبنای الیاف ویسکوز ریون، فیبر کربن با مبنای فاز گازی و فیبر کربن با مبنای قیر ایزو تروپیک دسته بندی می شود. 

در مجموع در این حالت الیاف کربن به دو دسته تقسیم می شوند: دسته ای اول، الیاف کربن با مبنای الیاف مصنوعی است که مقاومت بسیار زیادی دارد ولی از قیمت بالاتری برخوردار است.
دسته ی دوم فیبر کربن با مبنای قیر است که از تقطیر زغال سنگ به وجود می اید و ارزان تر از الیاف کربن است. ولی در نتیجه مقاومت کمتری دارد.
_بر اساس دمای نهایی عملیات حرارتی نیز الیاف کربن به الیاف MH ( دمای عملیات حرارتی بالاتر از ۲۰۰۰ درجه سلسیوس)، الیاف SH ( دمای عملیات حرارتی ۱۵۰۰ درجه)، الیاف TH (دمای کمتر از ۱۰۰۰ درجه و با استحکام پایین) دسته بندی می شود.

سخن پایانی

همانگونه که در ابتدا نیز گفتیم الیاف کربن ابتدا به دلیل مقاومت های بالا و ویژگی هایی که در صنعت هوا و فضا از خود نشان داده است، در ساخت بتن های الیافی نیز کاربرد پیدا کرده و استفاده اش گسترش پیدا کرده است.
الیاف کربن دارای سختی بالا و مقاومت کششی خوبی هستند و در برابر مواد شیمیایی بی اثرند. الیاف کربنی در مقایسه با انواع دیگر الیاف گران تر می باشند.

جهت کسب اطلاعات بیشتر به سایت نیکاکورپ مراجعه نمایید.