C: Projekter - om tryk og trækstyrke

C5: Et projekt om kompositmaterialer

Oplæg til projekter om styrken af sammensatte materialer.

Øresundsbroens pyloner (bæretårne) er bygget af stålarmeret beton. Dette er et uhyre udbredt byggemateriale, der består af beton støbt uden om en gitterkonstruktion af stålstænger, de såkaldte armeringsjern. Beton har den egenskab, at det i forhold til prisen, er stærkt overfor trykkræfter. Til gengæld er det så svagt overfor trækkræfter, at man som regel slet ikke regner med nogen som helst styrke overfor træk. Stålstænger er til gengæld stærke overfor trækkræfter. Beton har yderligere den egenskab, at det kan gøres uigennemtrængeligt for vand. Så kan det beskytte stålet mod rustangreb.

Det er lidt voldsomt at lave projekter med stålarmeret beton. Men de følgende ideer er til andre kompositmaterialer, som man kan bygge bjælker eller andre konstruktionselementer af.

• Pakketape-armeret flamingo
  Skær to strimler af en flamingoplade (flamingo er ekspanderet polystyren også kaldet styropor) f.eks. 20x50x1000 mm. Prøv blødheden af den ene flamingobjælke.
  Sæt strimler af bred pakketape på de to sider af den anden strimmel. Prøv blødheden af denne.
  Sæt en tapestrimmel på den ene side af den første flamingobjælke. Prøv blødheden med tapen nedad og opad.
  Beskriv hvilke dele af bjælken der er udsat for trykkræfter, og hvilke dele af bjælken, der er udsat for trækkræfter, og hvad tapen gør i det sammensatte materiale.
• Glasfiber-armeret flamingo
  Prøv at armere flamingostrimlen på hver side med to lag glasvæv, købes i et byggemarked. Glasvævet kan limes på med hvid trælim.
  Test, når det hele er tørt.
  Diskuter, hvilke egenskaber armeringsmaterialet skal have for at lave de stiveste bjælker, og hvilke egenskaber det skal have for at lave de stærkeste bjælker.
  Prøv evt. at lave bjælker i samme dimensioner med balsatræ og flamingo i kernen og glasvæv som armering. Test forskellen. Diskuter, hvad forskellen er på balsatræ og flamingo som kernemateriale.
• Bomulds-armeret gips
  Støb en gipsbjælke cirka 10x50x500 millimeter.
  Støb en anden gipsbjælke af samme dimensioner med 10-12 lag gazestof indlagt. Dyp gazen i gipsen, så luftboblerne kommer ud, og læg hurtigt lagene i formen. Brug evt. en smal gummirulle til at arbejde luftboblerne ud. Hele støbningen skal ske i løbet af fem minutter, ellers begynder gipsen at hærde.
  Test de to bjælkers styrke.
• Glasfiberarmeret epoxyharpiks
  Brug enten rigtige skibsmaterialer, støbemåtter og epoxy, eller i mindre målestok glasvæv til vægbrug og araldit-lim. Byg evt. to bjælker over en kerne af 20x20x500 mm flamingo. En bjælke med glasvæv og en bjælke, der blot er blevet belagt med to-tre lag epoxylak. Husk at læse og overholde de sikkerhedsforskrifterne, der gælder for de anvendte materialer
  
• Dagligdags kompositmaterialer
  Find og sammenlign dagligdags kompositmaterialer: Glasfiberarmeret epoxy, kulfiberarmeret epoxy, gipsplader, melaninlamineret spånplade, krydsfiner, etc.