MATERIALE COMPOZITE MATERIALE COMPOZITE POLIMERICE PENTRU POLIMERICE PENTRU CONSTRUCIICONSTRUCIICONSTRUCIICONSTRUCII
Sl.dr.ing. NAGY-GYRGY TamsUniversitatea Politehnica din TimioaraFacultatea de Construcii
2012/2013
INTRODUCEREINTRODUCERE
COMPOZITE 2 SAU MAI MULTE COMPONENTE (Adeziv + fibr)
PRIMELE EXEMPLEPRIMELE EXEMPLE INGINERETI EGIPTENI
crmid din argil cu pai
COMPOZITELE MODERNE MATRICE POLIMERICE ARMATE CUFIBRE (FRP)
AU CREAT O ADEVRAT AU CREAT O ADEVRAT REVOLUIE N STRUCTURILE DE NALT PERFORMAN
n
o
u
t
a
t
e
a
proprietile materialelor se pot proiecta ca o structur
INTRODUCEREINTRODUCEREADEZIV
36 000 ani n urm: Bitumen
4000 e n : sev de copac smoal4000 .e.n.: sev de copac, smoal
1500-1000 .e.n.: cear de albine,lb d albu de ou
1700 e.n.: clei de animale sau petep
1750 e.n.: cazein (din lapte)
1910 e.n.: bachelit
1930 idiProducerea adezivului Egipul antic 1930 e.n.: epoxidiceProducerea adezivului, Egipul antic
(Bjrn Tljsten)
EVOLUIA CONSTRUCIILOR I A MATERIALELOR
INTRODUCEREINTRODUCERE
PiatrFont n
(Bjrn Tljsten)
Font n compresiune
Font n ntindere Compozite
avansate
Pai/pmntBeton armat
Piatr/crmidn compresiune
Beton precomprimat
Structuri cu cabluri
COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRE
FIBR - grafit (carbon)- sticl- aramid - bazaltic
hibrid- hibrid
MATRICE - termoplaste
p- termorigide
COMPOZIT (FRP)
(COMPOZITE POLIMERICE
ARMATE CU FIBRE)
COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRESECIUNE TRANSVERSAL
5-20 m
Raport >10:1TRANSVERSAL
5 20 m
DIAMETRU FIR DE PR ~ 200 m
Pentru fibre unidirecionale:V l d fib 70%- Volum de fibre: cca. 70%
- Volum de matrice: cca. 30%
Bare din fibr de sticl
COMPOZITE COMPOZITE POLIMERTICEPOLIMERTICE ARMATE CU FIBREARMATE CU FIBRETuburi din
Grile din fibr de sticl
de sticl fibr de sticl
Mnunchiuri defibr de sticl
estur din fibr de carbon
estur din fibr de carbon
Bar din fibr de carbon
COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRE
FIBREFIBRE UTILIZATEUTILIZATE
Figura 2.4 Benzi unidirecionale
FIBREFIBRE UTILIZATEUTILIZATE
continue, cnd raportul dintre lungime (l) i diametru (d) l/d >1000; discontinue, care n funcie de dimensiuni se clasific n:,
- fibre lungi, la care l/d > 3001000;- fibre scurte, la care l/d = 100;- fibre foarte scurte (whiskers).
neesute esute
Benzi unidirecionale esturi multidirecionale
tafta (plain) satin mpletitur
COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRE
MATRICEMATRICE UTILIZATEUTILIZATEMATRICEMATRICE UTILIZATEUTILIZATE
TERMORIGIDE: - temperatur de topire joaslegturi ireversibile- legturi ireversibile
- ntrire prin nclzire i presare, sau cu ageni de ntrire, sau prin combinaie- nu i pot modifica forma prin nclzire se degradeaz
Ex: poliester, vinilester, epoxi
TERMOPLASTE: - devin moi cnd sunt nclzite la temperaturi ridicate i devin rigide dup rcire la temperatur ambiant- pot fi nclzii i rcii repetat pot fi reciclate - timp de depozitare nelimitat, reutilizare- vscozitatea mare greu de combinat cu fibre continuevscozitatea mare greu de combinat cu fibre continue
Ex: poliimide (PA), policarbonaii (PC), polietersulfonele (PES), polietereterchetona (PEEK), polieterchetona (PEK), polipropilen (PP), polipropilensulfura (PPS
CARACTERISTICICARACTERISTICI
COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRE
CARACTERISTICICARACTERISTICI
FIBRA NGLOBAT N MATRICE I STAREA DE TENSIUNE N FIBR
CARACTERISTICICARACTERISTICI
COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRE
CARACTERISTICICARACTERISTICI
VARIAIA PROPRIETILOR MATERIALELOR ARMATE CU FIBRE N FUNCIE DE DIRECIA DE SOLICITARE
Proprieti Proprieti slabeProprieti slabep superioare slabe slabe
Direcia fibrelor Direcia transversal Direcia transversal
CARACTERISTICICARACTERISTICI
COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRE
CARACTERISTICICARACTERISTICI
COMPORTAREA RINILOR N FUNCIE DE TEMPERATURA DE TRANZIIE STICLOAS (Tg)
o
l
u
m
i
g
i
d
i
t
a
t
e
V
o
R
i
TgTemperatura Tg Temperatura
CARACTERISTICICARACTERISTICI
COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRE
CARACTERISTICICARACTERISTICI
VARIAIA REZISTENEI FUNCIE DEDIAMETRUL FIBRELOR
RELAIA DINTRE EFORTUL UNITAR I CONINUTUL VOLUMETRIC AL FIBRELOR (VF)
e
n
a
VF=100%
R
e
z
i
s
t
e
VF 100%
VF=70%
VF=50%
Diametrul fibreiDiametrulfibrei (%)
CARACTERISTICICARACTERISTICI
COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRE
CARACTERISTICICARACTERISTICI
RELAIA DINTRE REZISTEN, VOLUMUL DEFIBRE I DISPUNEREA FIBRELOR N COMPOZIT
Unidirecional
e
n
a
R
e
z
i
s
t
e
Bidirecional
Izotropic
Volumuldefibre
CARACTERISTICICARACTERISTICI
COMPOZITE COMPOZITE POLIMERTICEPOLIMERTICE ARMATE CU FIBREARMATE CU FIBRE
CARACTERISTICICARACTERISTICI
TIPURI DE LAMINATE
Notaie: 0/ 90/ 45/ 45/ 90/ 0
CARACTERISTICICARACTERISTICI
COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRE
CARACTERISTICICARACTERISTICI
SCHEMATIZAREA PROCESULUI DE PULTRUDARE
Materiale Rezisten la ntindere[N/ 2]Modul de elasticitate
[N/ 2]Densitate
[k / 3]Deformaie specific
[%]
COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRE
[N/mm2] [N/mm2] [kg/m3] [%]Fiber de sticl
E 1900 3000 70000 1200 2600 3.0 4.5S 3500 4800 85000 90000 4.5 5.5
Fibr de aramidModul mic 3500 4100 70000 80000 1200 1700
Modul mare 3500 4000 115000 130000 2.5 3.5Fibr de carbonFibr de carbon
Rezisten mare 3500 4800 215000 235000
1500 1900
1.4 2.0
Rezist. ultra mare 3500 6000 215000 235000 1.5 2.3Modul mare 2500 3100 350000 500000 0.5 0.9
Modul ultra mare 2100 2400 500000 700000 0.2 0.4Fibr de bazaltic 4800 89000 2700 3.15Rin (Matrix) 80 100 30000 40000 900 1700 0.5 5GFRP 770 1670 38500 155000 1800 2100 0.45 2.2
AFRP 1500 3000 50000 130000 13 2.4 3.6
CFRP 1300 2800 165000 400000 1600 0.45 1.7
Beton 1 3 21000 50000 2300 2500 0.015Armtur din oel 350 550 210000 7800 (0.2) 25Armtur de pretensionare 1200 1800 210000 7800 NA
UTILIZAREAUTILIZAREA COMPOZITELORCOMPOZITELOR NN GENERALGENERAL
COMPOZITE COMPOZITE POLIMERTICEPOLIMERTICE ARMATE CU FIBREARMATE CU FIBRE
UTILIZAREAUTILIZAREA COMPOZITELORCOMPOZITELOR NN GENERALGENERAL
Industria automobil Sporturi mbrcminte antiglon Aviaie i nave spaiale etc.
(Bjrn Tljsten)
UTILIZAREAUTILIZAREA COMPOZITELORCOMPOZITELOR NN GENERALGENERAL
COMPOZITE COMPOZITE POLIMERTICEPOLIMERTICE ARMATE CU FIBREARMATE CU FIBRE
UTILIZAREAUTILIZAREA COMPOZITELORCOMPOZITELOR NN GENERALGENERAL
Industria automobil Sporturi mbrcminte antiglon Aviaie i nave spaiale etc.
(Bjrn Tljsten)
UTILIZAREAUTILIZAREA COMPOZITELORCOMPOZITELOR NN GENERALGENERAL
COMPOZITE COMPOZITE POLIMERTICEPOLIMERTICE ARMATE CU FIBREARMATE CU FIBRE
UTILIZAREAUTILIZAREA COMPOZITELORCOMPOZITELOR NN GENERALGENERAL
Airbus 380 CFRP
CFRP
GFRP
AFRP
CFRP
(Bjrn Tljsten)
UTILIZAREAUTILIZAREA COMPOZITELORCOMPOZITELOR NN GENERALGENERAL
COMPOZITE COMPOZITE POLIMERTICEPOLIMERTICE ARMATE CU FIBREARMATE CU FIBRE
UTILIZAREAUTILIZAREA COMPOZITELORCOMPOZITELOR NN GENERALGENERAL
JAS Gripen Swedish Military Aircraft
li itlipit
(Bjrn Tljsten)
lipit
MAIMAI AVEMAVEM CECE NVANVA DINDIN NATURNATUR !!!!!!
COMPOZITE COMPOZITE POLIMERTICEPOLIMERTICE ARMATE CU FIBREARMATE CU FIBRE
MAIMAI AVEMAVEM CECE NVANVA DINDIN NATURNATUR !!!!!!Gecko
(Bjrn Tljsten)Balanus Glandula (Ghind lipitoare) pe stnc Scoic alipit de Teflon
UTILIZAREAUTILIZAREA COMPOZITELORCOMPOZITELOR NN CONSTRUCIICONSTRUCII
COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRE
UTILIZAREAUTILIZAREA COMPOZITELORCOMPOZITELOR NN CONSTRUCIICONSTRUCII
CONSOLIDRI CU ESTURI UNI SAU MULTI DIRECIONALE- CONSOLIDRI CU ESTURI UNI- SAU MULTI-DIRECIONALE,PRE-IMPREGNATE SAU IMPREGNATE N TIMPUL APLICRII
- CONSOLIDRI CU LAMELE (CU POSIBILITATEA DE PRECOMPRIMARE)( )
- CONSOLIDRI CU ARMTURI COMPOZITE
ARMAREA I PRECOMPRIMAREA ELEMENTELOR DE BETON CU- ARMAREA I PRECOMPRIMAREA ELEMENTELOR DE BETON CUARMTURI COMPOZITE
- PANOURI SANDWICHPANOURI SANDWICH
- PROFILE COMPOZITE
CONSOLIDRI CU CONSOLIDRI CU COMPOCOMPOZITEZITE
INTRODUCEREINTRODUCERE
- TEHNOLOGIA DEZVOLTAT N JAPONIA ESTURITEHNOLOGIA DEZVOLTAT N JAPONIA ESTURI
EUROPA LAMELE
LIPIREA COMPOZITELOR PE SUPRAFAA DIFERITELOR ELEMENTE
ELEMENTE MATERIALE SOLICITARE
GRINZI BETON ARMAT NCOVOIEREGRINZISTLPIPEREIPLANEE
BETON ARMATCRMIDLEMNOEL
NCOVOIEREFOR TIETOARECOMPRESIUNETORSIUNEPLANEE OEL
PIATRTORSIUNE
CONSOL
