مشاهده همه 3 نتیجه

الیاف بازالت  BFRP

از بازالت الیاف تقویت شده FRP نیز تهیه می شود. که به آن الیاف بازالتی یا BFRP نیز می گویند. از جمله برتری های الیاف بازالتی مقاومت حرارتی بالا، اشتعال پذیری کم، افت کم عملکرد و استحکام در دماهای بالاتر از ۹۰۰ درجه سانتی گراد و همچنین در رطوبت زیاد، چسبندگی خوب به رزین های بسپاری و لاستیک ها، مقاومت سایشی و کششی، ویژگی های دی الکتریکی بالا است

 

بازالت

جذب دی اکسید کربن

الیاف بازالت BFRP

مواد، تجهیزات و روشهای آزمایش

مواد اولیه

ساخت صفحات کامپوزیتی

برش صفحات کامپوزیت

آزمون مکانیکی

آزمایش ضربه چارپی

آزمایش کشش

نتایج و بحث

آزمایش ضربه چارپی

آزمایش کشش

تحلیل اجزای محدود

نتایج تحلیل اجزای محدود

بکارگیری نتایج عددی در طراحی شناور

نتیجه گیری

 

بازالت

بازالت (به انگلیسی Basalt: یک سنگ سخت و سیاه و دانه ریز آتشفشانی با کمتر از ۵۲درصد سیلیس میباشد که به علت کمبود سیلیس سنگی قلیایی است.

 

سنگ بازالت، از گروه سنگ های آذرین است که بازمانده فعالیت های آتش فشانی است و در ایران به وفور وجود دارد. بازالت سنگی متراکم و سخت است که به رنگ های گوناگون در طبیعت یافت می شود. این سنگ فراوان ترین سنگ آذرین است.

سنگ بازالت به صورت کوپ و سنگ فرآوری شده در کف سازی پیاده روها، جدول خیابان ها و به صورت چرمی یا ساییده برای نمای ساختمان ها کاربرد دارد. کاربردهای دیگر آن به عنوان پشم سنگ و در فیزیوتراپی به جای تشک برقی است.

سنگ بازالت تمام بلورین، نیمه بلورین و گاهی شیشه ای است که دارای بافت آفانیتی می باشد.

کم بودن میزان سیلیس باعث می شود تا بازالت گرانروی کمی داشته باشد و به همین دلیل گدازه های بازالتی بر روی زمین می توانند سطحی تا حدود بیست کیلومتر را بپوشاند. فراوانترین کانی های سازنده این سنگ عبارتند از الیوین، پیروکسن و پلاژیوکلاز.

سنگ بازالت همچنین در کره ماه به فراوانی یافت می شود. در زیر بیشتر سطح ماه، گدازه های بازالتی در جریان اند. پس از برخورد شهاب های کهن به سطح ماه به خاطر نازک شدن سطح، گدازه های بازالت به سطح راه یافت و بخش های عظمیمی از رویه کره را پوشاند. این مناطق بازالتی و تیره رنگ کره ماه به نام دریاوارهای ماه شناخته می شوند.

۱ – ۱ – جذب دی اکسید کربن

تحقیقات آزمایشگاهی و میدانی در ساختار بازالتی رود کلمبیا در آمریکا نشان داده است که دی اکسید کربن تزریق شده در سنگ بازالت با مواد معدنی توده سنگ ترکیب شده و ترکیبات کربناتی مانند آنکریت ایجاد می کند و از انتشار دی اکسید کربن (که یکی از گازهای گلخانه ای است) در اتمسفر جلوگیری می کند.

۲ – ۱ – الیاف بازالت BFRP

بازالت ماده ای خنثی، طبیعی و تشکیل شده از سنگهای آتشفشانی است که عمده ترین حالت صخره ای در پوسته زمین را به خـود اختصـاص داده است. از مشخصه های مواد دارای ترکیبات بازالت، سازگاری با محیط زیست و غیر سمی بودن آنهاست. فناوری تولید کنـونی الیـاف بازالـت بسـیار شبیه به تولید الیاف شیشه نوع E میباشد. تفاوت اصلی تولید این دو نوع الیاف این است که الیاف شیشه نوع E از دسته ای از مواد با ساختارهای پیچیده تولید مـیگـردد در حـالیکـه الیـاف بازالت از رشته های ساخته شده از ذوب سنگ بازالت بدون مواد افزودنی دیگر تولید میشود که از نظر هزینه مقرون به صرفه تر است. همچنـین بـه علت سادگی روند تولید به انرژی کمتری نیازمند است. الیاف بازالت دارای ثبات شیمیایی بالا به نسبت الیاف شیشه علی الخصوص در محیطهای بازی قوی غیر سمی، غیر قابـل احتـراق و مقـاوم در برابر دماهای بالا هستند. این الیاف دارای پایداری حرارتی بالایی نیز می باشد. توانایی ایزولاسیون حرارتی بازالت سه برابـر پنبـه نسـوز مـی باشد و به علت خواص ایزولاسیون عالی در بحث حفاظت از حریق شناورها، میتواند گزینه مناسبی قلمداد شود. بررسی مطالعات انجام شده در حوزه الیاف مورد استفاده در صنایع دریایی گویای این مطلب است کـه الیـاف بازالـت دارای خـواص مکـانیکی قابـل مقایسه و یا بهتر ازالیاف شیشه نوع E میباشد (جدول ۱) مدول یانگ الیاف بازالت ما بین ۷۸ – ۹۰ گیگاپاسکال متغیر است که بـا توجـه بـه گزارشـات صنایع مرتبط در کشور روسیه، بالاترین حد آن GPa 90 میباشد. در مقایسـه بـا الیـاف شیشـه کـه امـروزه عمـده تـرین سـهم تولیـد شـناورهای کامپوزیتی را به خود اختصاص داده است، اکثر مراجع در بالاتر بودن مدول و استحکام کششی الیاف بازالت، متفق القول می باشند.

تا کنون اخبار عمده ای در رابطه با استفاده الیاف بازالت در زمینه های دریایی گزارش نشده است. با این وجود، صنایع کشتی سازی و قایق سازی در پی استفاده از الیاف بازالت به عنوان یک جایگزین مناسب بجای الیاف شیشه در ساخت شناورهای ارزان قیمت و عمـدتاً بـی خطـر بـرای سـلامتی کارگران هستند. با نگرشی دقیق بر مجموعه عوامل دخیل در انتخاب مواد مهندسی مناسب در صنایع ساخت شناور جایگاه ارزشمند الیـاف بازالـت به عنوان ماده ای منحصر به فرد با استحکام ضربه ای عالی ( بسیار بالاتر از الیاف کربن) و سختی سطحی بالا ( در مقایسه با الیاف شیشه و کـربن) و جذب آب بسیار پایین بیش از پیش نمایان میگردد. هدف از این پژوهش، امکان سنجی استفاده از الیاف بازالت به عنوان تقویتی مواد کامپوزیتی در کاربردهای دریایی و بهرهگیری از شاخصه هـای ویـژه این الیاف میباشد. برای این منظور و در مرحله اول، صفحات کامپوزیتی توسط الیاف کربن و ترکیبی از این الیاف کربن و بازالت توسط روش لایـه – گذاری دستی ساخته شد. به منظور بررسی تاثیر الیاف بازالت در سازه کامپوزیتی با الیاف کربن، آزمونهـای کشـش و ضـربه طبـق اسـتانداردهای ASTM  بر روی نمونه ها انجام گردید. در نهایت، یک مدل عددی ساده شده جهت بررسی خواص مکانیکی ساختار الیاف هیبریدی، با استفاده از یک نـرم افـزار اجـزای محـدود (ABAQUS) مورد استفاده قرار گرفت. داده های تجربی با مقادیر المان محدود مقایسه گشته، که نتیجه آن پیشبینی مناسب روش عددی را نشان داد. به عنـوان یک نتیجه، با استفاده از روشهای المان محدود و همچنین استفاده از خواص فیزیکی و مکانیکی ترکیبات کامپوزیـت بـه عنـوان داده هـای ورودی میتوان پیش بینی های مناسبی از رفتار این نوع چندلایه هیبریدی و بهینه سازی این ماده در مباحث طراحی و هزینه انجام داد. مدل عـددی فـوق همچنین جهت شبیه سازی رفتار اجزاء یک شناور (مانند پاشنه) مورد استفاده قرار گرفته است.

خواص و نتایج استفاده از الیاف بازالت

در محیط قلیایی،الیاف بازالت دچار تغییرات فیزیکی،شیمیایی نمی شوند،لیکن مصالح سنگی و خمیر سیمان باعث بروز تغییرات بر اینالیاف و بروز نقطه ضعف در اتصال مصالح و سیمان میشود.

اضافه شدن الیاف بازالت باعث افزایش مقاومت فشاری سیمان خالص میگردد.میزان افزایش مقاومت فشاری با افزایش طول الیاف شدت

بیشتری پیدا میکند. در این حالت الیاف بازالت باعث ایجاد محیط همگنی در ملات سیمان و در نتیجه افزایش مقاومت فشاری میشوند.

استفاده از الیاف با طول ۱۲ میلیمتر که کمتر از بزرگترین سنگدانه بتن بوده باعث افزایش مقاومت خمشی میگردد. در این دانه بندی خاص

الیاف بازالت با آسیب دیدگی کمتر و بعنوان پل رابط بین سنگدانه ها عمل میکند. یشترین افزایش در مقاومت خمشی در استفاده ۸ کیلوگرم الیاف در مترمکعب بتن رخ میدهد.در این حالت مقاومت خمشی حدود بیست درصد نسبت به نمونه بدون الیاف افزایش یافته است.

اضافه کردن الیاف بازالت باعث کاهش مقاومتهای فشاری و کششی بتن شده که این امر میتواند ناشی از تغییرات فیزیکی وکاهش ابعاد الیاف

بازالت در بتن سخت شده باشد. در این حالت در حجم ثابت بتن ، الیاف در ماتریس بتن جانشین سیمان وسنگدانه ها شده و در نتیجه مقاومت های فشاری وکششی نمونه بتنی کاهش یافته است.

مواد، تجهیزات و روشهای آزمایش

۱ – ۲ – مواد اولیه

مواد مورد استفاده در این تحقیق شامل رزین اپوکسی ۵۲۸۴، پارچه الیاف بازالت BAS630 از شرکت Basaltex کشـور بلژیـک و پارچـه الیـاف کربن AC220 از شرکت Colan استرالیا است. مشخصات و خواص فیزیکی و مکانیکی مواد مورد استفاده بـرای سـاخت کامپوزیـت در جـدول ۱ آمده است. همچنین در شکل ۱ نوع بافت پارچه های الیاف بازالت و کربن مورد استفاده نشان داده شده است