Αναβαθμιστική ανακύκλωση ινώδους ενίσχυσης σε καινοτόμα δομικά υλικά
Loading...
Date
2025-10-08
Authors
Καρυώτη, Χριστίνα
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Το τσιμέντο αποτελεί ένα από τα θεμελιώδη υλικά που χρησιμοποιούνται σε δομικές εφαρμογές. Το χαμηλό κόστος του σε συνδυασμό με τις ιδιότητες που προσφέρει, το καθιστούν απαραίτητο για την προαγωγή της τεχνολογικής και κοινωνικής προόδου. Ωστόσο ορισμένα εγγενή ελαττώματα του, όπως η ψαθυρότητα, το καθιστούν ανεπαρκές για τις σύγχρονες ανάγκες και προκλήσεις των κατασκευών. Ένας τρόπος αντιμετώπισης του προβλήματος είναι η ενίσχυση του με ινώδη υλικά, τα οποία ενισχύουν την μήτρα του τσιμέντου και συμβάλλουν στην αύξηση των αντοχών του, καθώς τα φορτία μεταφέρονται στις ίνες οι οποίες έχουν μεγαλύτερη φέρουσα ικανότητα σε σχέση με το συμβατικό τσιμέντο.
Η ανάγκη για επίλυση αυτού του προβλήματος , σε συνδυασμό με το περιβαλλοντικό πρόβλημα που προκύπτει από την υγειονομική ταφή των πτερυγίων των ανεμογεννητριών μετά την ολοκλήρωση του κύκλου ζωής τους, οδήγησε στην ανακύκλωση και επαναχρησιμοποίηση των ινών άνθρακα που περιέχονται στα πολυμερικά υλικά κατασκευής αυτών των πτερυγίων. Οι ανακυκλωμένες ίνες άνθρακα παράγονται μέσω θερμικής, χημικής ή μηχανικής επεξεργασίας των πολυμερικών υλικών, και εμφανίζουν ιδιότητες παραπλήσιες με αυτές των παρθένων ινών, τις οποίες διατηρούν, έχοντας πολύ χαμηλότερο κόστος.
Εκτός από το περιβαλλοντικό ζήτημα, οι ανακυκλωμένες ίνες άνθρακα θεωρούνται κατάλληλο υλικό ενίσχυσης για το τσιμέντο, καθώς εμφανίζουν υψηλές μηχανικές ιδιότητες, είναι χημικά αδρανείς, εμποδίζουν την διάδοση των μικρορωγμών και εμφανίζουν αντίσταση στην διάβρωση εντός του αλκαλικού περιβάλλοντος του τσιμέντου.
Στην παρούσα διπλωματική έρευνα, μελετήθηκαν δύο τύποι ανακυκλωμένων ινών άνθρακα, η ανάκτηση των οποίων έγινε μέσω της διαδικασίας της πυρόλυσης και της σολβόλυσης. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα οπτικής παρατήρησης και φασματοσκοπικής ανάλυσης Raman, τα οποία επιβεβαίωσαν πως οι ανακυκλωμένες ίνες άνθρακα διατηρούν την δομή τους μετά την διαδικασία της ανακύκλωσης, παρά την εισαγωγή ενός βαθμού ατελειών.
Η επεξεργασία των ανακυκλωμένων ινών άνθρακα πριν την ενσωμάτωση τους στο τσιμέντο, περιλάμβανε διαδικασίες προσαρμογής του μήκους τους σε επιθυμητά μεγέθη και την παρασκευή υδατικών διαλυμάτων ινών, τα οποία απαιτούσαν την χρήση επιφανειοδραστικών ουσιών για την επίτευξη διασποράς τους.
Η αξιολόγηση των μηχανικών ιδιοτήτων των δοκιμίων τσιμέντου που ενισχύθηκαν με τις ανακυκλωμένες ίνες άνθρακα, έγινε με δοκιμές θλίψης και δοκιμές κάμψης. Τα αποτελέσματα των ενισχυμένων δοκιμίων συγκρίθηκαν με τα αποτελέσματα των πρότυπων, και μελετήθηκε η επίδραση των ινών εντός της τσιμεντοειδούς μήτρας.
Τα αποτελέσματα φανέρωσαν πως η ενίσχυση σε χαμηλές περιεκτικότητες, με ανακυκλωμένες ίνες άνθρακα μικρού μήκους, ενίσχυσαν τις μηχανικές ιδιότητες του τσιμέντου, και είχαν τιμές παραπλήσιες με του πρότυπου.
Ανακυκλωμένες ίνες άνθρακα μεγαλύτερου μεγέθους, και σε υψηλότερη περιεκτικότητα ενίσχυσης, δεν έδωσαν τα αναμενόμενα αποτελέσματα, καθώς εξαιτίας της δημιουργίας έντονων συσσωματωμάτων οι τελικές μηχανικές ιδιότητες των δοκιμίων υποβαθμίστηκαν.
Συνεπώς, γίνεται φανερή η ανάγκη για βελτιστοποίηση αυτών των παραμέτρων, ώστε η ενίσχυση με τις ίνες να επιφέρει την επιθυμητή αύξηση στις τελικές μηχανικές ιδιότητες.
Description
Keywords
Τσιμέντο, Ίνες άνθρακα