Papers by George Soupionis
MDPI, 2020
The present paper deals with the use of polymeric matrix composite materials reinforced with carb... more The present paper deals with the use of polymeric matrix composite materials reinforced with carbon fiber as concrete shear reinforcement materials. Accordingly, cement specimens were manufactured and coated with various types of carbon fabrics and epoxy resin in liquid and solid form (paste). Additionally, composite materials of epoxy resin matrix reinforced with carbon fiber fabrics were manufactured. In all the specimens, the mechanical properties were estimated; the cement samples coated with composite materials of epoxy resin matrix reinforced with carbon fiber fabrics were tested for compressive strength, while the other specimens were tested for shear and bending strength. The specimens were subjected to artificial aging through heat treatment for 8, 12 and 16 days. During the process of artificial aging, the temperature in the chamber reached the range of 65–75 °C. These composite materials exhibited high mechanical properties combined with adaptability. Both an external deterioration of the materials as well as a reduction in mechanical properties during their artificial aging heat treatment were observed. This was shown in the specimens that were not subjected to artificial aging, with an applied compression strength of 74 MPa, and after the artificial aging, there was a decrease of ~7%, with the compression strength being reduced to 68 MPa
Hindawi, 2019
Composite materials were created for usage as reinforcement and to protect the building envelope ... more Composite materials were created for usage as reinforcement and to protect the building envelope based on today’s global conditions such as climate change. Composite materials were manufactured using phenol-formaldehyde resin (case of resol) as a matrix, carbon fiber as reinforcement (7.5%), and perlite (10%) as a low thermal conductivity component, to combine high mechanical properties with good heat resistance and good thermal insulation properties. The structure of these new materials was examined through scanning electron microscopy (SEM) and elemental analysis (SEM-EDS). The addition of perlite (10%) in the resite matrix (without fibers) increased the flexural and shear strength of the composite materials. On the other hand, the composite materials with fiber reinforcement show that the perlite reduces the flexural and shear strength due to the additional interfaces which were created. During heat treatment at 473 K, carbon fibers had the smallest weight loss followed by perlite while the resite matrix (i.e., the cured resol) shows the greatest weight loss. It is noted that the role of perlite is to stabilize the mass of the resite matrix during heat treatment. The composite material with carbon fibers and perlite is a heat-resistant material with only 2% weight loss at 473 K for 1 hour and shows a low coefficient of thermal conductivity, making it a new material in the direction of heat-insulating materials.
ΠΕΡΙΛΗΨΗ Κατασκευάστηκαν σύνθετα υλικά με ρητίνη φαινόλης-φορμαλδεΰδης (ρεζόλη) ως μήτρα, ίνες άν... more ΠΕΡΙΛΗΨΗ Κατασκευάστηκαν σύνθετα υλικά με ρητίνη φαινόλης-φορμαλδεΰδης (ρεζόλη) ως μήτρα, ίνες άνθρακα ως μέσον ενισχύσεως (7.5% κ.ο.) και περλίτη (10% κ.β.) ως συστατικό με χαμηλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, ώστε τα νέα υλικά να συνδυάζουν υψηλές μηχανικές ιδιότητες με καλή θερμοανθεκτικότητα και ικανοποιητικές θερμομονωτικές ιδιότητες. Η δομή των νέων υλικών εξετάστηκε με ηλεκτρονική μικροσκοπία σαρώσεως (SEM) σε συνδυασμό με στοιχειακή ανάλυση SEM-EDS. Από την μέτρηση της αντοχής σε κάμψη και της αντοχής σε διάτμηση των υλικών διαπιστώθηκε αύξησή τους με την προσθήκη περλίτη 10% κ.β. στην μήτρα ρεζίτη (χωρίς ίνες). Για τα σύνθετα υλικά που περιέχουν ίνες διαπιστώθηκε ότι η συμμετοχή του περλίτη μειώνει τις αντοχές λόγω των πρόσθετων διεπιφανειών που δημιουργούνται. Κατά την θερμική επεξεργασία των υλικών στους 200 ο C, την μικρότερη απώλεια βάρους εμφανίζουν οι ίνες άνθρακα και ακολουθεί ο περλίτης, ενώ η μήτρα ρεζίτη (δηλ. η σκληρυμένη ρεζόλη) εμφανίζει την μεγαλύτερη απώλεια βάρους. Διαπιστώθηκε ο σταθεροποιητικός ρόλος που επιτελεί ο περλίτης για την συγκράτηση μάζας της μήτρας ρεζίτη κατά τη θερμική επεξεργασία. Το σύνθετο υλικό με ίνες άνθρακα και περλίτη αποτελεί θερμοανθεκτικό υλικό (μόνο 2% απώλεια βάρους, στους 200 ο C για 5 ώρες) και παρουσιάζει χαμηλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας αποτελώντας νέο υλικό προς την κατεύθυνση των θερμομονωτικών υλικών. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα σύνθετα υλικά αποτελούνται συνήθως από μήτρα ενός θερμοσκληρυνόμενου πολυμερούς σε συνδυασμό με ίνες υάλου ως ίνες ενισχύσεως. Με αυτή τη μορφή βρίσκουν πολλές εφαρμογές [1-3] (ναυπηγική, αυτοκινητοβιομηχανία, κατασκευαστικός τομέας κλπ.), στις οποίες πλεονεκτούν και λόγω της χαμηλής πυκνότητάς τους σε σχέση με άλλα υλικά. Παρόλα αυτά, για εφαρμογές όπου ταυτόχρονα με την υψηλή αντοχή του υλικού απαιτείται και μεγάλη ακαμψία δεν ανταποκρίνονται οι ίνες υάλου. Για υψηλοτέρων απαιτήσεων εφαρμογές, όπου απαιτείται και υψηλό μέτρο ελαστικότητας [4,5] (π.χ. αεροναυπηγική, αυτοκινητο-βιομηχανία σε τμήματα υψηλών μηχανικών απαιτήσεων, αθλητικά είδη κλπ.), χρησιμοποιούνται ίνες άνθρακα ή αραμιδικές ίνες, δεδομένου ότι οι δύο αυτές κατηγορίες ινών, πέραν της υψηλής αντοχής εφελκυσμού έχουν και υψηλό μέτρο ελαστικότητας. Οι θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες, μετά την σκλήρυνση της αρχικής ρητίνης αποκτούν διασταυρωμένα μακρομόρια και είναι άτηκτες και αδιάλυτες σε διαλύτες. Οι συνηθέστερες ρητίνες αυτής της κατηγορίας είναι οι φαινολικές ρητίνες, οι εποξειδικές ρητίνες και οι πολυεστερικές. Οι φαινολικές ρητίνες παράγονται με αντιδράσεις πολυσυμπύκνωσης φαινόλης-φορμαλδεΰδης με σταδιακό πολυμερισμό με καταλύτες οξέα οι βάσεις. Σε όξινο περιβάλλον παράγονται ρητίνες νεολάκης, ενώ σε αλκαλικό παράγονται ρητίνες ρεζόλης. Λόγω των αυξανόμενων απαιτήσεων της σύγχρονης τεχνολογίας, πέραν των εξαιρετικών μηχανικών ιδιοτήτων του συνθέτου υλικού, συχνά απαιτούνται και άλλες ιδιότητες, όπως θερμικές. Ως θερμομονωτικά, θεωρούνται τα υλικά που εμφανίζουν συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας (λ) μικρότερο του 0.1 W/mΚ [6]. Η θερμική αγωγιμότητα ενός θερμομονωτικού υλικού εξαρτάται απο τον όγκο του περικλειόμενου αέρα στους πόρους του υλικού, το μέγεθος και τη δομή των πόρων, την περιεκτικότητα σε υγρασία κλπ. Τα θερμομονωτικά υλικά διαχωρίζονται σε δύο κατηγορίες τα ανόργανα και τα οργανικά υλικά. Οργανικά θερμομονωτικά υλικά αποτελούν τα πολυμερή
Conference Presentations by George Soupionis
12 ΠΕΣΧΜ, 2019
Η παρούσα εργασία αφορά στην εφαρμογή συνθέτων υλικών πολυμερικής μήτρας ενισχυμένης με ίνες άνθρ... more Η παρούσα εργασία αφορά στην εφαρμογή συνθέτων υλικών πολυμερικής μήτρας ενισχυμένης με ίνες άνθρακα, ως υλικών ενίσχυσης διάτμησης σκυροδέματος. Επί τούτου, κατασκευάστηκαν
δοκίμια τσιμέντου τα οποία επενδύθηκαν με διαφόρων τύπων ανθρακουφάσματα και εποξειδικής ρητίνης σε υγρή αλλά και στερεή μορφή (πάστα). Αυτού του είδους τα σύνθετα υλικά παρουσιάζουν εξαιρετικά υψηλές μηχανικές ιδιότητες σε συνδυασμό με την προσαρμοστικότητα στην εφαρμογή τους. Τα δοκίμια υποβλήθηκαν σε θερμική κατεργασία τεχνητής γήρανσης σε εύρος θερμοκρασίας 65-75οC για 8, 12 και 16 ημέρες ώστε να διαπιστωθεί πόσο επηρεάζονται οι μηχανικές ιδιότητες των υλικών. Επίσης, κατασκευάστηκαν σύνθετα υλικά μήτρας εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένα με υφάσματα άνθρακα. Σε όλα τα δοκίμια μετρήθηκαν οι μηχανικές Ιδιότητες και συγκεκριμένα: στα δοκίμια τσιμέντου που επενδύθηκαν με σύνθετα υλικά μήτρας εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένα με υφάσματα άνθρακα η αντοχή σε θλίψη, ενώ στα υπόλοιπα δοκίμια μετρήθηκε η αντοχή σε διάτμηση και σε κάμψη. Διαπιστώθηκε η εξωτερική φθορά των υλικών κατά την θερμική κατεργασία τεχνητής γήρανσης αλλά και η μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων.
Uploads
Papers by George Soupionis
Conference Presentations by George Soupionis
δοκίμια τσιμέντου τα οποία επενδύθηκαν με διαφόρων τύπων ανθρακουφάσματα και εποξειδικής ρητίνης σε υγρή αλλά και στερεή μορφή (πάστα). Αυτού του είδους τα σύνθετα υλικά παρουσιάζουν εξαιρετικά υψηλές μηχανικές ιδιότητες σε συνδυασμό με την προσαρμοστικότητα στην εφαρμογή τους. Τα δοκίμια υποβλήθηκαν σε θερμική κατεργασία τεχνητής γήρανσης σε εύρος θερμοκρασίας 65-75οC για 8, 12 και 16 ημέρες ώστε να διαπιστωθεί πόσο επηρεάζονται οι μηχανικές ιδιότητες των υλικών. Επίσης, κατασκευάστηκαν σύνθετα υλικά μήτρας εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένα με υφάσματα άνθρακα. Σε όλα τα δοκίμια μετρήθηκαν οι μηχανικές Ιδιότητες και συγκεκριμένα: στα δοκίμια τσιμέντου που επενδύθηκαν με σύνθετα υλικά μήτρας εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένα με υφάσματα άνθρακα η αντοχή σε θλίψη, ενώ στα υπόλοιπα δοκίμια μετρήθηκε η αντοχή σε διάτμηση και σε κάμψη. Διαπιστώθηκε η εξωτερική φθορά των υλικών κατά την θερμική κατεργασία τεχνητής γήρανσης αλλά και η μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων.
δοκίμια τσιμέντου τα οποία επενδύθηκαν με διαφόρων τύπων ανθρακουφάσματα και εποξειδικής ρητίνης σε υγρή αλλά και στερεή μορφή (πάστα). Αυτού του είδους τα σύνθετα υλικά παρουσιάζουν εξαιρετικά υψηλές μηχανικές ιδιότητες σε συνδυασμό με την προσαρμοστικότητα στην εφαρμογή τους. Τα δοκίμια υποβλήθηκαν σε θερμική κατεργασία τεχνητής γήρανσης σε εύρος θερμοκρασίας 65-75οC για 8, 12 και 16 ημέρες ώστε να διαπιστωθεί πόσο επηρεάζονται οι μηχανικές ιδιότητες των υλικών. Επίσης, κατασκευάστηκαν σύνθετα υλικά μήτρας εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένα με υφάσματα άνθρακα. Σε όλα τα δοκίμια μετρήθηκαν οι μηχανικές Ιδιότητες και συγκεκριμένα: στα δοκίμια τσιμέντου που επενδύθηκαν με σύνθετα υλικά μήτρας εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένα με υφάσματα άνθρακα η αντοχή σε θλίψη, ενώ στα υπόλοιπα δοκίμια μετρήθηκε η αντοχή σε διάτμηση και σε κάμψη. Διαπιστώθηκε η εξωτερική φθορά των υλικών κατά την θερμική κατεργασία τεχνητής γήρανσης αλλά και η μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων.