Studi tentang kinerja adhesi material semen yang diperkuat serat basal dengan tendon BFRP.

Faktor-faktor utama yang memengaruhi kinerja pengikatan

1. Volume serat, doping, dan panjang.

Doping volume Basal Benang potong pendek memiliki pengaruh signifikan terhadap kekuatan ikatan, dan pengujian menunjukkan bahwa doping volume 0,2% memiliki efek terbaik dalam peningkatan kekuatan ikatan, dan doping yang berlebihan justru dapat menyebabkan penurunan kinerja karena aglomerasi serat.

Panjang serat (misalnya 6 mm dan 18 mm) memiliki pengaruh yang lebih kecil terhadap kekuatan ikatan, tetapi serat yang lebih pendek lebih mudah tersebar untuk mengurangi cacat antarmuka.

2. Kelas kekuatan beton daur ulang

Meningkatkan mutu kekuatan beton daur ulang (misalnya, dari C30 ke C40) meningkatkan kekuatan ikatan antara BPenguatan FRP dan substratnya, tetapi peningkatannya terbatas, dan antarmuka rentan terhadap pengelupasan rapuh ketika tingkat kekuatannya terlalu tinggi.

3. Perawatan antarmuka dan agen penghubung

Penyemprotan pasir pada permukaan BFRP Penguatan dapat meningkatkan kekasaran dan memperbaiki gaya gigitan mekanis; penambahan agen pengikat silan dapat mengoptimalkan ikatan kimia antara serat dan matriks resin serta mengurangi slip antarmuka.

Pengujian dan mekanisme sifat perekat

1. Uji tarik keluar tengah

Kurva slip-ikatan dipelajari melalui uji tarik, dan ditemukan bahwa mode kerusakan ikatan terutama berupa penarikan tendon atau retaknya beton. Penambahan serat basal dapat menunda kerusakan rapuh pada beton dan meningkatkan daktilitas.

Kisaran kekuatan ikatan tipikal adalah 6-12 MPa, dan nilai spesifiknya dipengaruhi oleh dosis serat, diameter penguatan (misalnya, 16 mm) dan proses perlakuan antarmuka.

2. Model distribusi tegangan ikatan

Tegangan ikatan terdistribusi secara nonlinier sepanjang tulangan, dan tegangan puncak terkonsentrasi di ujung pembebanan. Model teoretis perlu mempertimbangkan resistensi perpanjangan retak dan efek gesekan antarmuka pada beton bertulang serat.

Keunggulan aplikasi dan studi kasus teknik

1. Ketahanan terhadap korosi dan daya tahan

Tulangan BFRP mempertahankan lebih dari 90% kekuatan ikatannya dalam lingkungan erosi ion klorida (misalnya, teknik kelautan), yang secara signifikan lebih baik daripada tulangan baja dan fiberglass.

Sebagai contoh: Jembatan Penyeberangan Laut Qingdao mengadopsi tulangan BFRP untuk menggantikan tulangan baja, dan masa pakainya telah diperpanjang hingga lebih dari 100 tahun.

2. Performa Ringan dan Tahan Gempa

Kepadatan tulangan BFRP hanya 1/4 dari kepadatan baja, yang dapat digunakan untuk memperkuat balok beton guna mengurangi berat struktur sebesar 20%-30%, dan pada saat yang sama meningkatkan kapasitas penyerapan energi seismik dengan membungkus tulangan.

Tantangan yang Ada dan Arah Optimalisasi

1. Penguatan ikatan antarmuka

Masalah yang ada: Antarmuka antara serat dan matriks semen rentan terhadap pengelupasan akibat konsentrasi tegangan, dan agen antarmuka yang dimodifikasi nano (misalnya, yang didoping nano-SiO₂) perlu dikembangkan untuk meningkatkan ikatan kimia.

2. Kinerja jangka panjang dan standardisasi

Kurangnya data creep jangka panjang pada suhu dan kelembapan tinggi (misalnya, lebih dari 10 tahun), pengujian penuaan dipercepat diperlukan untuk verifikasi; spesifikasi desain belum seragam di berbagai negara, dan meskipun Tiongkok telah merilis standar GB/T 38143-2019, pedoman desain detail masih perlu ditingkatkan.

3. Desain kolaboratif multi-skala

Di masa depan, kita dapat mengeksplorasi teknologi hibrida dari BFRP Penguatan dan serat baja/serat karbon untuk membangun komposit gradien dan menyeimbangkan kekuatan dan keuletan.

Arah Penelitian Masa Depan  

1. Pemantauan cerdas dan pemodelan digital

Sensor serat optik tertanam dalam tendon BFRP, pemantauan real-time regangan antarmuka ikatan dan perkembangan retakan, dikombinasikan dengan simulasi elemen hingga untuk mengoptimalkan desain.

2. Proses persiapan rendah karbon

Mengurangi suhu peleburan dan penarikan serat basal (saat ini 1400-1500 ℃), serta pengembangan resin pengerasan suhu rendah untuk mengurangi konsumsi energi.

3. Pemanfaatan bahan daur ulang secara efisien

Gabungkan agregat daur ulang dan serat basal dengan limbah konstruksi untuk mempromosikan sistem material bangunan hijau "sepenuhnya terbarukan" dan mengurangi konsumsi sumber daya.

Ringkasan

Penelitian tentang kinerja pengikatan material semen yang diperkuat serat basal dan BFRP Tendon telah mencapai hasil secara bertahap, tetapi penerapannya dalam skala besar masih perlu mengatasi hambatan optimasi antarmuka, verifikasi daya tahan jangka panjang, dan desain standar. Di masa depan, melalui inovasi lintas disiplin (misalnya, material cerdas, proses rendah karbon), diharapkan dapat mewujudkan terobosan teknologi di bidang teknik kelautan dan penguatan tahan gempa, serta membantu pengembangan bangunan berkelanjutan.