Skip to content

Onderzoek naar vezelversterkte kunststoffen

Bartels heeft, in het kader van een afstudeeronderzoek van een student Bouwkunde aan de NHL, onderzoek laten doen naar vezelversterkte kunststoffen. Het doel was om te zoeken naar een materiaal dat als alternatief kan worden gebruikt bij het repareren van kapot gereden vloerdilataties.

Vloerdilataties komen voor in grote betonoppervlakten en hebben als functie het beperken of voorkomen van scheurvorming ten gevolge van de vervorming van het beton. Daar dermate grote vloeroppervlakten meestal te vinden zijn in grote industriële complexen is er vaak ook sprake van veel transportbewegingen over de dilatatie. Hierdoor raakt de dilatatie beschadigd en dient deze zo snel mogelijk gerepareerd te worden om verdere schade te voorkomen.

Foto: Verwerkbaarheidseis onderzoek aan aramidevezel

Een reparatie mag echter de functie van de dilatatie niet belemmeren. Deze moet dus flexibel zijn en daarbij wel in staat om optredende krachten en spanningen op te nemen.

Het doel van het onderzoek was daarom het vinden van een vezelversterkte kunststof dat het effect van strainhardening vertoont. Dat wil zeggen dat het materiaal ook bij een aanzienlijke vervorming in staat is om grote krachten en dus spanningen op te nemen.

Diverse onderzoeken zijn in dit kader uitgevoerd, waarbij gekeken is naar de verwerkbaarheid van de vezels en harsen, maar vooral ook naar de eigenschappen van het samengestelde materiaal. Eerst is er een materialenstudie gedaan, waarin gekeken is naar de toepasbaarheid van de verschillende materialen. Hieruit is bepaald dat verder onderzoek gedaan wordt met epoxyharsen en aramide- en steenwolvezels. De materiaaleigenschappen zijn onderzocht aan de hand van trekproeven en in een later stadium is ook gebruik gemaakt van een driepuntsbuigproef.

Foto: uitvoering van de driepuntsbuigproef op de kunststof primsa

Foto: een bezweken trekstaafje

Bij het doen van de trekproef en het analyseren van de resultaten is in het bijzonder ook gekeken naar het effect van verschillende variabelen op de eigenschappen van het materiaal. Door het onderzoek uit te voeren met behulp van het Taguchi design of experiments is dit effect goed en overzichtelijk in kaart te brengen. Deze experimentindeling betekent dat er slechts een beperkt aantal proefstukken hoeft te worden gemaakt om het effect van de verschillende variabelen in beeld te krijgen. 

Resultaten
De resultaten van de beproevingen lieten echter afwijkende elasticiteitsmoduli zien. De elasticiteitsmodulus die bepaald is aan de hand van de trekproef was een factor 10 tot 15 lager dan wat deze in theorie zou moeten zijn. Omdat bepaling van de elasticiteitmodulus aan de hand van een geluidsproef wel een waarde opleverde die overeenkomstig was met de theoretisch bepaalde elasticiteitsmodulus is het vermoeden ontstaan dat er bij het doen van de trekproef iets niet goed is gegaan. 

Om fouten gemaakt tijdens het doen van de trekproef uit te kunnen sluiten is er een tweede onderzoek gedaan, maar ditmaal is gekozen voor het doen van een driepuntsbuigproef. Ook hier was de bepaalde elasticiteitsmodulus een factor tien lager dan verwacht. Tijdens het doen van de beproevingen zijn er echter waarnemingen gedaan die herkent zijn als tijdgerelateerd gedrag, zoals kruip en relaxatie. Dit wijst op een visco-elastisch materiaalgedrag terwijl steeds is uitgegaan van een lineair-elastisch materiaal.

 

Deze visco-elasticiteit wordt versterkt door het gebruik van additieven, die oorspronkelijk zijn bedoeld om de vezels beter in te kunnen mengen. Het gebruik van de additieven zou volgens de fabrikant geen effect mogen hebben op de materiaaleigenschappen, maar dit blijkt dus niet zo te zijn.
 
Wat uit het onderzoek wel is gebleken is dat toevoeging van vezels in een visco-elastisch medium geen versterkende resultaten geeft. Mogelijk is een chemische aanpassing van de epoxyhars een betere oplossing. Hierdoor wordt de hars namelijk beter vervormbaar, terwijl gebleken is dat de plastische vervorming na ontlasten gering is.
 
Om een goed eindresultaat te verkrijgen is het doen van meer onderzoek noodzakelijk, hierin zou gekeken moeten worden naar de mogelijke chemische aanpassingen van de hars. Maar ook mogelijke effecten van langdurige en herhaaldelijke belastingen dienen onderzocht te worden. 
 

Recent nieuws

Twitter update

Offerte

Vraag nu online uw offerte aan voor het uitvoeren van constructieve, bouwkundige of andersoortige werkzaamheden op gebied van bouw of infra. Wij reageren zo spoedig mogelijk op uw aanvraag!

sfy39587p00