Penguatan Plastik Bertulang Serat(Penguatan FRP) secara bertahap menggantikan tulangan baja tradisional dalam teknik sipil karena sifatnya yang ringan, berkekuatan tinggi, dan tahan korosi. Namun, daya tahannya dipengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan, dan faktor-faktor utama serta tindakan pencegahan berikut perlu dipertimbangkan:
1. Kelembaban dan lingkungan air
Mekanisme pengaruh:
Kelembaban menembus ke dalam substrat yang menyebabkan pembengkakan dan melemahkan ikatan antarmuka serat-substrat.
Hidrolisis serat kaca (GFRP) dapat terjadi dengan kehilangan kekuatan yang signifikan; serat karbon (CFRP) kurang terpengaruh.
Siklus basah dan kering mempercepat perluasan retakan mikro, memicu delaminasi dan pelepasan ikatan.
Tindakan perlindungan:
Pilih resin dengan higroskopisitas rendah (misalnya vinil ester); pelapis permukaan atau perawatan kedap air.
Lebih baik menggunakan CFRP di lingkungan lembap jangka panjang.
2. Suhu dan Siklus Termal
Efek suhu tinggi:
Matriks resin melunak (di atas suhu transisi kaca), mengakibatkan berkurangnya kekakuan dan kekuatan.
Suhu tinggi mempercepat reaksi hidrolisis dan oksidasi (misalnyaserat aramidAFRP rentan terhadap degradasi termal).
Efek suhu rendah:
Kerapuhan matriks, rentan terhadap keretakan mikro.
Siklus termal:
Perbedaan koefisien ekspansi termal antara serat dan matriks menyebabkan akumulasi tegangan antarmuka dan memicu pelepasan ikatan.
Tindakan perlindungan:
Pemilihan resin tahan suhu tinggi (misalnya bismaleimide); optimalisasi kecocokan termal serat/substrat.
3. Radiasi ultraviolet (UV)
Mekanisme pengaruh:
UV memicu reaksi foto-oksidasi resin, yang menyebabkan pengapuran permukaan, kerapuhan, dan peningkatan keretakan mikro.
Mempercepat masuknya kelembaban dan bahan kimia, memicu degradasi sinergis.
Tindakan perlindungan:
Tambahkan penyerap UV (misalnya titanium dioksida); tutupi permukaan dengan lapisan pelindung (misalnya lapisan poliuretan).
Periksa secara teraturKomponen FRPdi lingkungan yang terbuka.
4. Korosi kimia
Lingkungan asam:
Erosi struktur silikat pada serat kaca (sensitif GFRP), yang mengakibatkan putusnya serat.
Lingkungan basa (misalnya cairan pori beton):
Mengganggu jaringan siloksana serat GFRP; matriks resin dapat mengalami saponifikasi.
Serat karbon (CFRP) memiliki ketahanan alkali yang sangat baik dan cocok untuk struktur beton.
Lingkungan semprotan garam:
Penetrasi ion klorida mempercepat korosi antarmuka dan bersinergi dengan kelembapan untuk memperburuk penurunan kinerja.
Tindakan perlindungan:
Pemilihan serat yang tahan terhadap bahan kimia (misalnya, CFRP); penambahan bahan pengisi tahan korosi ke dalam matriks.
5. Siklus beku-cair
Mekanisme pengaruh:
Kelembaban yang menembus ke dalam retakan mikro membeku dan mengembang, memperbesar kerusakan; pembekuan dan pencairan yang berulang-ulang menyebabkan retaknya matriks.
Tindakan perlindungan:
Kontrol penyerapan air material; gunakan matriks resin fleksibel untuk mengurangi kerusakan getas.
6. Pembebanan dan creep jangka panjang
Efek beban statis:
Merayapnya matriks resin menyebabkan redistribusi tegangan dan serat mengalami beban lebih tinggi, yang dapat memicu fraktur.
AFRP merayap secara signifikan, CFRP punya ketahanan merayap terbaik.
Pemuatan dinamis:
Pembebanan akibat kelelahan mempercepat perluasan retakan mikro dan mengurangi masa kelelahan.
Tindakan perlindungan:
Memungkinkan faktor keamanan yang lebih tinggi dalam desain; lebih memilih CFRP atau serat modulus tinggi.
7. Kopling lingkungan terpadu
Skenario dunia nyata (misalnya, lingkungan laut):
Kelembaban, semprotan garam, fluktuasi suhu, dan beban mekanis bertindak secara sinergis untuk memperpendek umur secara dramatis.
Strategi respons:
Evaluasi eksperimen percepatan penuaan multi-faktor; desain faktor diskon lingkungan cadangan.
Ringkasan dan Rekomendasi
Pemilihan Material: Jenis serat yang disukai berdasarkan lingkungan (misalnya CFRP memiliki ketahanan kimia yang baik, GFRP berbiaya rendah tetapi membutuhkan perlindungan).
Desain perlindungan: pelapisan permukaan, perawatan penyegelan, formulasi resin yang dioptimalkan.
Pemantauan dan pemeliharaan: deteksi berkala terhadap retakan mikro dan penurunan kinerja, perbaikan tepat waktu.
Daya tahanPenguatan FRPperlu dijamin melalui kombinasi pengoptimalan material, desain struktural, dan penilaian kemampuan beradaptasi lingkungan, terutama di lingkungan yang keras di mana kinerja jangka panjang perlu diverifikasi secara cermat.
Waktu posting: 02-Apr-2025
