Materiale compozite. Descriere i domenii de aplicare n ingineria civil(referat)Din punct de vedere istoric, conceptul de material compozit este foarte vechi. n Egiptul antic crmizile de argil erau ntrite cu paie; la Muzeul Britanic din Londra, este expus un vas de depozitare din perioada merovingienilor 900 d.H de pe teritoriul Scoiei, realizat dintr-un material format din fibr de sticl ntrit cu o rin, ceea ce ar corespunde astzi unui compozit de tip rin epoxidic ntrit cu fibr de sticl.n ultimii ani, pe de o parte datorit creterii spectaculoase a consumurilor de material i, pe de alt parte, datorit rezultatelor cercetrii tiinifice, a studiilor privind proprietile intime ale unor materiale, s-a trecut la realizarea materialelor compozite, numite de specialiti de generaia a II-a [8] care prezint o serie de avantaje certe pentru o mare gam de produse, avantaje dintre care menionm:-masa volumic mic n raport cu metalele (compozitele cu rini epoxidice armate cu fibre de Si, B, C, au mas volumic sub 2 g/cm3);-rezistena la traciune sporit Rm (compozitul Kevlar are Rm de dou ori mai mare dect al sticlei);-coeficient de dilatare mic n raport cu metalele;-rezistena la oc ridicat;-durabilitate mare n funcionare (n aceleai condiii de funcionare, 1kg de Kevlar nlocuiete 5 kg de oel, la o durat egal de funcionare);-capacitate mare de amortizare a vibraiilor;-siguran mare n funcionare (ruperea unei fibre dintr-o pies din compozitnu produce o amors de rupere a piesei, ca n cazul materialelor clasice);-consum energetic sczut la elaborare, n comparaie cu metalele; de exemplu, pentru obinerea polietilenei se consuma 23 kcal/cm3, iar pentru oel 158 kcal/cm3;-rezisten la coroziune;-stabilitate termic i rezisten mare la temperatura ridicat (fibrele de Kevlar, teflon, Hyfil sunt stabile pn la 500 oC, iar fibrele ceramice tip SiC, Si3Ni4, Al2O3 sunt stabile pn la 1400 oC - 2000 oC.Tehnologia materialelor compozite s-a dezvoltat foarte mult nultimii ani. Motivaia acestei preocupri este determinat de:-progresul important n tiina i tehnologia materialelor, cum ar fi:fibre, polimeri, ceramice;-cerinele industriei pentru materiale cu performan ridicat n domeniul aeronauticii, structurilor aerospaiale;-dezvoltarea unor metode numerice puternice pentru analiza structural utiliznd tehnologii computaionale, precum i dezvoltarea unei baze de calcul vaste.Acestor cerine li se adaug astzi, asigurarea calitii produselor, reproductibilitatea i capacitatea de predicie a comportrii pe durataciclului de viata a unui produs.Utilizarea materialelor convenionale i a materialelor compozite este strns legat de dezvoltarea procedeelor de fabricaie.Procesul de prelucrare este unul dintre cele mai importante stadii n asigurarea calitii produsului finit. n acest scop, introducerea automatizrii i controlului adaptiv al proceselor de prelucrare este o necesitate din ce n ce mai stringent.Statistica pentru anii urmtori prefigureaz o continuare fructuoas a cercetrilor n acest domeniu, datorit scderii costurilor componentelor materialelor compozite, ieftinirea proceselor prin introducerea automatizrii tehnologiilor. Un alt factor determinant pentru viitoarele cercetri l constituie greutatea specific sczut a compozitelor, ce contribuie cel puin n industria automobilelor, la conservarea energiei - obiectiv prioritar al secolului nostru.Materialele compozite sunt materiale formate din dou sau mai multe faze la scar macroscopic a cror performan i proprieti sunt destinate a fi superioare celor ale materialelor constituente, acionnd independent. Una dintre fazele constituente este discontinu, rigid, numindu-se de "ranforsare", iar faza continu, cu rigiditate mai sczut se numete matrice. Uneori, datorit interaciunilor chimice ale altor efecte de prelucrare, apare o faz suplimentar - interfaza - la interfaa dintre ranforsare i matrice.

Materialele care intr n structura compozitelor sunt:- mase plastice;-fibre sintetice, de sticla, de carbon, de bor, lemnoase, metalice, celulozice etc.- metale ca Ni, Co, Al, Cr, Ti, W, Ta, Zr, Mo;- celulozice;- lemn sub form de placaje, plci aglomerate.

CLASIFICAREA MATERIALELOR COMPOZITEMaterialele compozite suscit din partea specialitilor din cercetare, nvmnt i producie un interes crescnd, interesnd mai ales comportarea lor n diferite condiii de exploatare (solicitri mecanice simple sau complexe i aciunea mediului).Materialele compozite se definesc ca fiind sisteme de corpuri solide, deformabile, obinute prin combinaii la scar macroscopic ale mai multor materiale. R. M. Jones clasific materialele compozite astfel [3]:-materiale compozite fibroase, obinute din materiale sub form de fibre, introduse ntr-un material de baz numit matrice;-materiale compozite laminate, rezultnd din straturi suprapuse din diferite materiale;-materiale compozite speciale, alctuite din particule introduse n matrice.N. Cristescu prezint o alt clasificare a materialelor compozite [4]:-materiale compozite armate cu fibre (fibroase) - fibre lungi plasate ntr-un aranjament prestabilit sau fibre scurte plasate aleatoriu;-materiale compozite hibride, alctuite din mai multe fibre;-materiale compozite stratificate, realizate din mai multe straturi, lipite ntre ele;-materiale compozite armate cu particule. TIPURI DE MATERIALE COMPOZITETipul matriceiTipul fibreiMaterialul matricei

sticl Eepoxy

sticl Spoliamida

POLIMERICcarbon (grafit)poliester

aramid (Kevlar)termoplastic

borPEEK, polisulfonic

boraluminiu

bormagneziu

carbon (grafit)titan

METALICAcarbur de siliciucupru

alumin

carbur de siliciucarbur de siliciu

aluminalumin

CERAMICAnitrura de siliciuceramic-sticl

nitrur de siliciu

CARBONICAcarboncarbon

Datorit proprietilor specifice ct i posibilitilor de a adapta aceste proprieti la condiiile de exploatare, se constata ca utilizarea materialelor compozite are o sfer a aplicaiilor foarte larg. Se constat c sunt prezente n toate domeniile de activitate, n ingineria civil utilizndu-se la: panouri faad rezervoare constructii de agreement acoperiuri tmplrie turnuri de rcire tipare cofraje profile poduri mobile consolidarea elementelor de rezistenta (stalpi, grinzi)

Intr-un proiect comun a doua firme: DSM Composite Resins (producator al rasinilor nesaturate Plyastr) si FiberCore Europe (firma olandeza specializata in productia de structuri compozit, a fost construit un pod pietonal din materiale compozite pentru piata chineza