Konstrukcje z kompozytów węglowych w architekturze i budownictwie cd.

2. KOMPOZYT (WŁóKNO WĘGLOWE+ŻYWICA)

CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic) powstaje przez połączenie włókien węglowych czyli zbrojenia i żywicy epoksydowej, która stanowi spoiwo. Jest to struktura podobna do żelbetu, w którym spoiwem jest beton, a zbrojeniem stal. Podstawową różnicą jest to, że kompozyt węglowy ma dużo większą wytrzymałość. Kierunek ułożenia włókien, rodzaj splotu, ilość warstw mat i stosunek zawartości żywicy i włókna ma wpływ na właściwości kompozytu. Można zatem uzyskać pożądane właściwości materiału projektując jego twardość i wytrzymałość, i tak np.:
– do budowy ram rowerowych użyjemy materiału lepiej tłumiącego drgania, czyli o większym współczynniku sprężystości,
– przy konstruowaniu kadłuba samolotu użyjemy kompozytu o większej sztywności i wytrzymałości. Najważniejszą cechą każdego rodzaju kompozytu węglowego są jego znakomite własności mechaniczne przy niskiej gęstości samego materiału. W zależności od rodzaju włókna węglowego i spoiwa własności mechaniczne CFRP zmieniają się. Kompozyt ma średnio sześciokrotnie wyższą wytrzymałość na rozciąganie i średnio trzykrotnie wyższy współczynnik sprężystości podłużnej niż stali, przy czterokrotnie niższym ciężarze, (średnia wytrzymałość charakterystyczna na rozciąganie 2,5 GPa, średni współczynnik sprężystości podłużnej 450 GPa, gęstość 1.75g/cm3). Ponadto włókno węglowe charakteryzuje się bardzo dużą odpornością na zmęczenie materiału.

Włókna węglowe mają niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i cechuje je wysoka stabilność wymiarów. Ich korzystne własności mechaniczne nie zmieniają się nawet pod działaniem wysokiej temperatury.