परिचय
फाइबर-प्रबलित बहुलक (एफआरपी), फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक भी, एक समग्र सामग्री है जो एक बहुलक मैट्रिक्स से बना है जो फाइबर के साथ प्रबलित है। फाइबर आमतौर पर कांच, कार्बन, या अरामिड होते हैं, हालांकि अन्य फाइबर जैसे कि कागज या लकड़ी या एस्बेस्टोस का उपयोग कभी -कभी किया जाता है। पॉलिमर आमतौर पर एक एपॉक्सी, विनाइलेस्टर या पॉलिएस्टर थर्मोसेटिंग प्लास्टिक है, और फिनोल फॉर्मलाडेहाइड रेजिन अभी भी उपयोग में हैं। एफआरपी आमतौर पर एयरोस्पेस, मोटर वाहन, समुद्री और निर्माण उद्योगों में उपयोग किए जाते हैं।
समग्र सामग्री इंजीनियर या स्वाभाविक रूप से दो या अधिक घटक सामग्रियों से बनाई गई सामग्री होती है, जिसमें अलग -अलग भौतिक या रासायनिक गुण होते हैं जो तैयार संरचना के भीतर अलग और अलग रहते हैं। अधिकांश कंपोजिट में एक मैट्रिक्स में मजबूत, कठोर फाइबर होते हैं जो कमजोर और कम कठोर होता है। उद्देश्य आमतौर पर एक घटक बनाना है जो मजबूत और कठोर है, अक्सर कम घनत्व के साथ। वाणिज्यिक सामग्री में आमतौर पर थर्मोसेटिंग पॉलिमर, जैसे एपॉक्सी या पॉलिएस्टर रेजिन के आधार पर मैट्रिस में ग्लास या कार्बन फाइबर होते हैं। कभी -कभी, थर्माप्लास्टिक पॉलिमर को पसंद किया जा सकता है, क्योंकि वे प्रारंभिक उत्पादन के बाद मोल्डेबल होते हैं। समग्र के आगे के वर्ग हैं जिसमें मैट्रिक्स एक धातु या एक सिरेमिक है। अधिकांश भाग के लिए, ये अभी भी एक विकासात्मक अवस्था में हैं, उच्च विनिर्माण लागतों की समस्याओं के साथ अभी तक दूर नहीं किया गया है। इसके अलावा, इन कंपोजिट में फाइबर को जोड़ने के कारण (या, कुछ मामलों में, कण) अक्सर जटिल होते हैं; उदाहरण के लिए, सुधार रेंगना, पहनने, फ्रैक्चर क्रूरता, थर्मल स्थिरता, आदि में मांगा जा सकता है।
फाइबर प्रबलित पॉलिमर (एफआरपी) लगभग हर प्रकार की उन्नत इंजीनियरिंग संरचना में उपयोग किए जाने वाले कंपोजिट होते हैं, जिनमें उनके उपयोग विमान, हेलीकॉप्टरों और अंतरिक्ष यान से लेकर नावों, जहाजों और अपतटीय प्लेटफार्मों के माध्यम से और ऑटोमोबाइल, खेल के सामान, रासायनिक प्रसंस्करण उपकरण और नागरिक बुनियादी ढांचे के माध्यम से होते हैं। पुलों और इमारतों के रूप में। एफआरपी कंपोजिट का उपयोग एक प्रभावशाली दर पर बढ़ता जा रहा है क्योंकि इन सामग्रियों का उपयोग उनके मौजूदा बाजारों में अधिक किया जाता है और अपेक्षाकृत नए बाजारों जैसे बायोमेडिकल उपकरणों और नागरिक संरचनाओं में स्थापित हो जाते हैं। हाल के वर्षों में कंपोजिट के बढ़े हुए अनुप्रयोगों को चलाने वाला एक प्रमुख कारक एफआरपी सामग्री के नए उन्नत रूपों का विकास है। इसमें उच्च प्रदर्शन राल सिस्टम और सुदृढीकरण की नई शैलियों, जैसे कार्बन नैनोट्यूब और नैनोकणों के विकास शामिल हैं। यह पुस्तक निर्माण, यांत्रिक गुणों, परिसीमन प्रतिरोध, प्रभाव सहिष्णुता और 3 डी एफआरपी कंपोजिट के अनुप्रयोगों का एक अप-टू-डेट खाता प्रदान करती है।
The Bre प्रबलित पॉलिमर कंपोजिट (FRP) को तेजी से बुनियादी ढांचे के घटकों या सिस्टम के लिए एक वृद्धि और/या विकल्प के रूप में माना जा रहा है जो पारंपरिक सिविल इंजीनियरिंग सामग्री, अर्थात् कंक्रीट और स्टील से निर्मित हैं। एफआरपी कंपोजिट हल्के, नो-जंगी, उच्च विशिष्ट शक्ति और विशिष्ट कठोरता का प्रदर्शन करते हैं, आसानी से निर्मित होते हैं, और प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सिलवाया जा सकता है। इन लाभप्रद विशेषताओं के कारण, एफआरपी कंपोजिट को नए निर्माण और संरचनाओं के पुनर्वास में शामिल किया गया है, इसके उपयोग के माध्यम से कंक्रीट, पुल डेक, मॉड्यूलर संरचनाओं, फॉर्मवर्क और बाहरी सुदृढीकरण को मजबूत करने और भूकंपीय उन्नयन के लिए बाहरी सुदृढीकरण के रूप में इसके उपयोग के माध्यम से।
फाइबर प्रबलित बहुलक (एफआरपी) की प्रयोज्यता स्टील बार या प्रेस्ट्रेसिंग टेंडन के विकल्प के रूप में ठोस संरचनाओं के लिए सुदृढ़ीकरण को दुनिया भर में कई अनुसंधान प्रयोगशालाओं और पेशेवर संगठनों में सक्रिय रूप से अध्ययन किया गया है। एफआरपी सुदृढीकरण कई फायदे प्रदान करते हैं जैसे कि संक्षारण प्रतिरोध, गैर-चुंबकीय गुण, उच्च तन्यता ताकत, हल्के और हैंडलिंग में आसानी। हालांकि, वे आम तौर पर असफलता (एक भंगुर विफलता के रूप में वर्णित) और अपेक्षाकृत खराब अनुप्रस्थ या कतरनी प्रतिरोध तक तनाव में एक रैखिक लोचदार प्रतिक्रिया रखते हैं। उनके पास आग के लिए खराब प्रतिरोध भी है और जब उच्च तापमान के संपर्क में है। वे झुकने पर महत्वपूर्ण ताकत ढीली करते हैं, और वे तनाव-टूटने के प्रभावों के प्रति संवेदनशील होते हैं। इसके अलावा, उनकी लागत, चाहे वह प्रति यूनिट वजन या बल ले जाने की क्षमता के आधार पर माना जाता है, पारंपरिक स्टील को मजबूत करने वाली बार या प्रेस्ट्रेसिंग टेंडन की तुलना में उच्च है। एक संरचनात्मक इंजीनियरिंग दृष्टिकोण से, एफआरपी सुदृढीकरण के साथ सबसे गंभीर समस्याएं प्लास्टिक व्यवहार की कमी और अनुप्रस्थ दिशा में बहुत कम कतरनी ताकत हैं। इस तरह की विशेषताओं से समय से पहले कण्डरा टूटना हो सकता है, खासकर जब संयुक्त प्रभाव मौजूद होते हैं, जैसे कि प्रबलित कंक्रीट बीम में कतरनी-क्रैकिंग विमानों में जहां डॉवेल एक्शन मौजूद है। डॉवेल एक्शन कण्डरा में अवशिष्ट तन्यता और कतरनी प्रतिरोध को कम करता है। उपयोग के समाधान और सीमाएं पेश की गई हैं और भविष्य में निरंतर सुधार की उम्मीद की जाती है। एफआरपी सुदृढीकरण की इकाई लागत में वृद्धि हुई बाजार हिस्सेदारी और मांग के साथ काफी कम होने की उम्मीद है। हालांकि, आज भी, ऐसे एप्लिकेशन हैं जहां एफआरपी सुदृढीकरण लागत प्रभावी और न्यायसंगत हैं। इस तरह के मामलों में कंक्रीट संरचनाओं की मरम्मत और मजबूत करने में बंधुआ एफआरपी शीट या प्लेटों का उपयोग और पतले सीमेंट उत्पादों में एफआरपी मेश या वस्त्र या कपड़ों का उपयोग शामिल है। एक संरचना की मरम्मत और पुनर्वास की लागत हमेशा, सापेक्ष रूप से, प्रारंभिक संरचना की लागत से काफी अधिक होती है। मरम्मत में आम तौर पर मरम्मत सामग्री की अपेक्षाकृत कम मात्रा की आवश्यकता होती है लेकिन श्रम में अपेक्षाकृत उच्च प्रतिबद्धता। इसके अलावा विकसित देशों में श्रम की लागत इतनी अधिक है कि सामग्री की लागत माध्यमिक हो जाती है। इस प्रकार मरम्मत सामग्री का प्रदर्शन और स्थायित्व उच्चतम है, अधिक लागत प्रभावी मरम्मत है। इसका तात्पर्य यह है कि भौतिक लागत वास्तव में मरम्मत में एक मुद्दा नहीं है और यह तथ्य कि एफआरपी मरम्मत सामग्री महंगी हैं, एक विवशता दोष नहीं है।
जब केवल ऊर्जा और भौतिक संसाधनों पर विचार किया जाता है, तो सतह पर, एक स्थायी निर्मित वातावरण में FRP कंपोजिट के लिए तर्क संदिग्ध है। हालांकि, इस तरह के निष्कर्ष का मूल्यांकन एफआरपी कंपोजिट के उपयोग में मौजूद संभावित लाभों के संदर्भ में किया जाना चाहिए जैसे कि विचार: जैसे:
उच्च शक्ति
हल्का वजन
उच्च प्रदर्शन
लंबा चलने वाला
मौजूदा संरचनाओं का पुनर्वास और उनके जीवन का विस्तार करना
भूकंपीय उन्नयन
रक्षा प्रणाली
अंतरिक्ष प्रणाली
महासागरीय वातावरण
एफआरपी कंपोजिट के मामले में, पर्यावरणीय चिंताएं एक स्थायी सामग्री के रूप में अपनी व्यवहार्यता में बाधा बनती हैं, खासकर जब जीवाश्म ईंधन की कमी, वायु प्रदूषण, स्मॉग और इसके उत्पादन से जुड़े अम्लीकरण पर विचार करते हैं। इसके अलावा, FRP कंपोजिट को रीसायकल करने की क्षमता सीमित है और, स्टील और लकड़ी के विपरीत, संरचनात्मक घटकों को किसी अन्य संरचना में एक समान कार्य करने के लिए पुन: उपयोग नहीं किया जा सकता है। हालांकि, बुनियादी ढांचे के अनुप्रयोगों में एफआरपी कंपोजिट के पर्यावरणीय प्रभाव का मूल्यांकन, विशेष रूप से जीवन चक्र विश्लेषण के माध्यम से, प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष लाभों को प्रकट कर सकता है जो पारंपरिक सामग्रियों की तुलना में अधिक प्रतिस्पर्धी हैं।
समग्र सामग्री बहुत विकसित हुई है क्योंकि वे पहली बार पेश किए गए थे। हालांकि, समग्र सामग्री का उपयोग पारंपरिक सामग्रियों के विकल्प के रूप में किया जा सकता है क्योंकि एक स्थायी वातावरण के हिस्से के रूप में कई आवश्यकताएं बनी हुई हैं।
एफआरपी समग्र सामग्री के लिए मानकीकृत स्थायित्व लक्षण वर्णन डेटा की उपलब्धता।
डीएवाबिलिटी डेटा का एकीकरण और एफआरपी कंपोजिट का उपयोग करने वाले संरचनात्मक सदस्यों की सेवा जीवन की भविष्यवाणी के लिए तरीके।
संरचनात्मक घटकों और प्रणालियों के जीवन चक्र आकलन के आधार पर सामग्री चयन के लिए विधियों और तकनीकों का विकास।
अंततः, कंपोजिट के लिए वास्तव में एक व्यवहार्य विकल्प माना जाने के लिए, उन्हें संरचनात्मक और आर्थिक रूप से व्यवहार्य होना चाहिए। मिश्रित सामग्रियों की संरचनात्मक व्यवहार्यता के बारे में कई अध्ययन साहित्य में व्यापक रूप से उपलब्ध हैं। हालांकि, लाइफ साइकिल दृष्टिकोण के दृष्टिकोण से इन सामग्रियों के आर्थिक और पर्यावरणीय व्यवहार्यता पर सीमित अध्ययन उपलब्ध हैं, क्योंकि अल्पकालिक डेटा उपलब्ध है या तुलना में केवल आर्थिक लागतों पर विचार किया जाता है। इसके अतिरिक्त, समग्र सामग्रियों का उपयोग करने के दीर्घकालिक प्रभावों को निर्धारित करने की आवश्यकता है। उत्पादन के उपोत्पाद, घटक सामग्रियों की स्थिरता, और समग्र सामग्रियों को रीसायकल करने की क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए समग्र सामग्री का निर्धारण करने के लिए एक स्थायी वातावरण का हिस्सा हो सकता है। इसलिए इस अध्याय में सिविल इंजीनियरिंग में उपयोग किए जाने वाले पॉलिमर और कंपोजिट के भौतिक रासायनिक गुणों का वर्णन करें। थीम को बेहतर समझ के लिए एक सरल और बुनियादी रूप में संबोधित किया जाएगा।
