مقالات

واکنش کامپوزیت ها در برابر رطوبت

واکنش کامپوزیت ها در برابر رطوبت

خرابی ناشی از جذب رطوبت ممکن است به طور قابل توجهی طول عمر سازه های FRP را کاهش دهد. تلفیق رطوبت با دمای بالا این فرآیند را سرعت می بخشد. بنابراین، انتشار و گسترش رطوبت در کامپوزیت ‌ها و چسب‌ های FRP به عنوان یکی از نگرانی ‌های اصلی قابلیت اطمینان برای عملکرد بلند مدت سازه ‌های FRP در نظر گرفته می ‌شود که شرکت فراسطح زرفام با طراحی فنی مهندسی این مهم را انجام می دهد.

تاثیر جذب رطوبت بر خواص مکانیکی کامپوزیت های FRP و چسب ها به خوبی در بسیاری از مقالات مستند شده است. خواص برشی و خمشی بین لایه‌ای کامپوزیت‌های FRP عموماً نسبت به خواص کششی به اثرات رطوبت حساس‌تر است، زیرا خواص کششی توسط الیاف به خوبی تقویت می شود. اما الیاف شیشه و کربن رطوبت را جذب نمی کند. فقط رزین ها یک مسیر برای جلوگیری از نفوذ رطوبت ارائه می دهند. با توجه به ارتباط قوی بین سرعت تخریب مکانیکی و جذب رطوبت، درک فرآیند انتشار رطوبت در پلیمرها، که می تواند برای شناسایی محل آسیب، تجزیه و تحلیل تخریب مکانیکی و پیش بینی استحکام و سرویس باقیمانده مورد استفاده قرار گیرد، بسیار اهمیت دارد. از آنجایی که اندازه گیری توزیع غلظت رطوبت در سراسر مقاطع سازه با روش های تجربی دشوار است، معمولا تست های آزمایشگاهی بر روی مقاطع نازک مواد FRP برای به دست آوردن ضریب انتشار رطوبت بکار می رود. در این تست ها با ثبت وزن آب جذب شده در یک نمونه به عنوان تابعی از عمر سازه، تحمل سازه در بلند مدت را تخمین می زنند.

واکنش کامپوزیت ها در برابر رطوبت

واکنش کامپوزیت ها در برابر رطوبت

نحوه اندازه گیری اثرات رطوبت در کامپوزیت ها

به طور کلی، آزمایش ‌های انتشار رطوبت برای کامپوزیت ‌های FRP و چسب ها در مدت زمان نسبتاً کوتاهی، معمولاً در عرض 5 سال، محدود می‌شوند. اما عمر مورد انتظار زیرساخت هایی مانند پتروشیمی و پل ها بیش از 20 سال است. بنابراین، بررسی های تجربی کوتاه مدت برای تخمین عملکرد بلند مدت سازه های FRP کافی نیست. برای دستیابی به این هدف، برخی از روش‌های تجربی تعمیم یافته توسط تحقیقات توسعه یافتند به طوری که، در دما یا فشار اتمسفر شرایط تخریب محیطی فراتر از شرایط سرویس را تست می کنند. این تست فرآیند انتشار و تجزیه رطوبت را تسریع می کند. این روش‌های تجربی تسریع‌کننده برای بررسی دوام کامپوزیت‌ها و مواد چسبنده FRP در مقابل رطوبت مفید و از نظر زمان موثر هستند. اما برخی تحقیقات نشان داد که دمای بالا که به دمای انتقال شیشه ای نزدیک می شود، عملکرد مکانیکی را با پخت نهایی بهبود می بخشد یا با ایجاد ترک های حرارتی بدتر می کند، که در کاربرد واقعی از ساختارهای کامپوزیتی FRP رخ نمی دهد. روش دیگر برای مطالعه رفتار انتشار رطوبت دراز مدت در سازه ‌های FRP روش المان محدود (FE) است. با استفاده از ضرایب انتشار رطوبت تعیین شده توسط آزمایش های وزن سنجی کوتاه مدت، فرآیند انتشار رطوبت در سازه های FRP واقعی یا اتصالات چسب را می توان با تجزیه و تحلیل FE در بلند مدت پیش بینی کرد. تحقیقات مختلفی انتشار رطوبت را در اتصالات کامپوزیت مختلف تحت دو شرایط محیطی (45 درجه سانتی‌گراد تا 85 درصد RH و 90 درجه سانتی‌گراد تا 97 درصد RH) با تجزیه و تحلیل FE مورد مطالعه قرار دادند.

تکنیک های افزایش عمر کامپوزیت ها در ارتباط با رطوبت

مطالعات نشان می دهد که جذب رطوبت در لایه های کامپوزیتی را می توان با استفاده از یک پوشش سطحی یا با اصطلاح رزین کاهش داد. این مطالعات همچنین پیشنهاد می‌کند که استفاده از این پوشش ها می‌تواند پیوند سطحی بین الیاف و ماتریس را بهبود بخشد، که در نتیجه منجر به افزایش استحکام کامپوزیت شود. شرکت فراسطح زرفام با تجربه و دانشی که در انتخاب رزین مناسب برای کاهش جذب رطوبت دارد می تواند با طراحی مناسب عمر مد نظر در سازه های مختلف را گارانتی نماید.

یک دیگر از روش های موثر افزایش عمر در کامپوزیت ها و کاهش جذب رطوبت هیبریداسیون الیاف است.

شرکت فراسطح زرفام با توجه به تجربه ها و دانشی که در این زمینه دارد می تواند انواع سازه های در معرض رطوبت را از تخریب محافظت کند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *