Wat is een koolstofraster?
Een koolstofrooster is een vorm van geweven, op koolstof gebaseerde vezel die wordt gebruikt als een versterkend gaas in de bouw, zoals in beton, waar het staalgaas of betonstaal kan vervangen. Het biedt voordelen ten opzichte van traditionele staalversterking doordat het veel dichter bij het oppervlak van een materiaal kan worden geplaatst en lichter van gewicht is. Hoewel betonwapening het primaire gebruiksgebied is, wordt koolstofraster ook gebruikt in veel andere soorten bouwmaterialen, evenals in structurele componenten voor vliegtuigen, schepen en auto's. Een andere toepassing van koolstofvezelrooster is het gebruik van het materiaal als een versterkend middel in het ontwerp van een ionenmotor, dat het gewicht van dergelijke ruimtevaartuigmotoren vermindert en hun stuwkracht verhoogt.
Het materiaal dat wordt gebruikt om een koolstofrooster te maken, is meer dan alleen koolstof zelf, en bevat wat bekend staat als vezelversterkt polymeer (FRP), een composiet van verschillende plasticverbindingen zoals polyester en epoxy, samen met glasvezel en koolstof. Andere synthetische vezels naast alleen glasvezel worden ook gebruikt, zoals aramide, een naam afgeleid van de woorden "aromatische polyamide." Aramid is een belangrijk onderdeel van kogelvrije vesten en ballistische bepantsering voor voertuigen in militair gebruik. Deze combinatie van vezels en kunststoffen samen met koolstof wordt vaak aangeduid als koolstofvezelversterkt polymeer (CFRP).
Een van de belangrijkste industriële gebieden waar koolstofrastermateriaal een cruciaal element is geworden, is het onderhoud van bruggen. Bruggen samengesteld uit beton die bij de bouw met staal waren versterkt, zijn in de loop van de tijd onderhevig aan corrosie, waardoor ze kwetsbaar kunnen zijn voor overmatige stress tijdens weerselementen zoals stormen en aardbevingen. Van staalgaas als extern versterkingsmechanisme is ook bewezen dat het een beperkte waarde heeft. In deze toepassing is het koolstofrooster niet ingebed in het beton van de brug, dat al is uitgehard, maar wordt het gebruikt als een externe doekwikkel om de voltooide structuur te versterken. Regio's waar vanaf 2003 koolstofnetten zijn gebruikt om brugkolommen te versterken, zoals in Florida in de VS, hebben een verhoogde sterkte van de brugkolommen tot 420% laten zien vergeleken met voordat ze enige vorm van wapeningsnetten hadden aangebracht.
In de jaren tachtig begon het koolstofnetmateriaal voor het eerst te migreren naar de commerciële sector vanuit ruimtevaart- en militaire toepassingen. De aanvankelijke hoge kosten maakten het onbetaalbaar voor dagelijks bouwgebruik, maar naarmate het productievolume is toegenomen, zijn de prijzen gedaald. Het wordt nu gebruikt om sierbetonplanters en andere zware, niet-essentiële producten op de consumentenmarkt te versterken. Een van de belangrijkste nadelen van de composietvezel in de bouwconstructie is dat deze niet de diverse vloeieigenschappen heeft die staal heeft onder stress of veranderende klimaatomstandigheden, dus bouwmethodes moesten worden aangepast om deze verandering bij gebruik te kunnen verwerken.