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

Faktor-faktor inti yang mempengaruhi kinerja ikatan

1. Doping volume dan panjang serat

Volume doping dari Basal Benang potong pendek mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kekuatan ikatan, dan pengujian menunjukkan bahwa doping volume sebesar 0,2% mempunyai pengaruh terbaik terhadap peningkatan kekuatan ikatan, sedangkan doping yang berlebihan justru dapat mengakibatkan penurunan kinerja akibat penggumpalan serat.

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

2. Kelas kekuatan beton daur ulang

Peningkatan tingkat kekuatan beton daur ulang (misalnya, dari C30 ke C40) meningkatkan kekuatan ikatan antara BPenguatan Frp dan substrat, tetapi peningkatannya terbatas, dan antarmuka rentan terhadap pengelupasan getas jika tingkat kekuatannya terlalu tinggi.

3. Perawatan antarmuka dan agen penggandeng

Sandblasting permukaan BFRP Penguatan dapat meningkatkan kekasaran dan memperbaiki gaya gigitan mekanis; penambahan agen penggandeng silana dapat mengoptimalkan ikatan kimia antara serat dan matriks resin serta mengurangi selip antarmuka.

Uji dan mekanisme sifat perekat

1. Uji tarik tengah

Kurva slip ikatan dipelajari melalui uji cabut, dan ditemukan bahwa mode kerusakan ikatan terutama adalah cabut tendon atau pecahnya beton. Penambahan serat basal dapat menunda kerusakan getas beton dan meningkatkan keuletan.

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

2. Model distribusi tegangan ikatan

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

Keunggulan aplikasi dan kasus rekayasa

1. Ketahanan korosi dan daya tahan

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

Contoh kasusnya: Jembatan Lintas Laut Qingdao mengadopsi tulangan BFRP untuk menggantikan tulangan baja, dan harapan hidupnya telah diperpanjang hingga lebih dari 100 tahun.

2. Ringan dan Performa Seismik

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

Tantangan yang Ada dan Arah Optimasi

1. Penguatan ikatan antarmuka

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

2. Kinerja jangka panjang dan standarisasi

Kurangnya data creep jangka panjang pada suhu tinggi dan kelembaban tinggi (misalnya, lebih dari 10 tahun), pengujian penuaan yang dipercepat diperlukan untuk verifikasi; spesifikasi desain belum seragam di seluruh negara, dan meskipun China 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 BFRP penguat 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 waktu nyata terhadap regangan antarmuka ikatan dan perkembangan retak, dikombinasikan dengan simulasi elemen hingga untuk mengoptimalkan desain.

2. Proses persiapan rendah karbon

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

3. Pemanfaatan bahan daur ulang yang efisien

Gabungkan agregat daur ulang dan serat basal dengan limbah konstruksi untuk mempromosikan sistem bahan bangunan hijau yang “sepenuhnya terbarukan” dan mengurangi konsumsi sumber daya.

Ringkasan

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