Infrastruktur beton, sebagai dukungan penting bagi masyarakat modern, banyak digunakan dalam konstruksi, jembatan, jalan, konservasi air, dan bidang lain, bermain peran penting dalam pengembangan non-ekonomi. Dari menara pencakar langit hingga jembatan yang mencakup sungai, danau, dan laut, dan terowongan utilitas bawah tanah, memastikan operasi perkotaan, beton, dengan keunggulan dari biaya rendah, Plasti tinggi, dan daya tahan yang baik, telah menjadi material yang sangat diperlukan dalam konstruksi infrastruktur.

Namun, struktur beton pasti terganggu dari berbagai faktor selama penggunaan jangka panjang, seperti erosi lingkungan, efek bantalan beban, dan penuaan bahan, menyebabkan kerusakan bertahap kinerja struktural, retak, dan mengurangi kekuatan, mengurangi keamanan dan daya tahan struktur. Menurut statistik, banyak jembatan beton yang dibangun awal telah mengembangkan cacat struktural serius karena beban lalu lintas jangka panjang dan erosi lingkungan, membutuhkan pemeliharaan dan penguatan yang sering. Beberapa bahkan harus menonaktifkan jembatan prabayar karena kerusakan parah, menyebabkan kerugian ekonomi yang signifikan dan dampak sosial. Oleh karena itu, bagaimana cara secara efektif memelihara dan memperkuat infrastruktur beton untuk memastikan operasi yang tahan lama aman dan andal telah menjadi masalah penting yang sangat perlu ditangani di bidang teknik sipil.

Sistem penguatan serat karbon, sebagai teknologi penguat struktural baru, telah menunjukkan potensi dan keuntungan yang sangat besar dalam bidang penguatan infrastruktur beton karena kinerja yang unggul mereka. Bahan serat karbon memiliki serangkaian properti luar biasa, termasuk kekuatan tinggi, modulator tinggi, kepadatan rendah, ketahanan korosi, dan ketahanan lelah. Memasangnya pada penguatan struktur beton dapat secara signifikan meningkatkan kapasitas bantalan beban, kaku, dan daya tahan struktur, memperbaiki dan meningkatkan performa dan memperpanjang kehidupan layanannya. Dalam beberapa tahun terakhir, sistem penguatan serat karbon telah banyak digunakan dalam berbagai proyek penguatan infrastruktur beton, baik di domestik maupun secara internasional, dan mencapai hasil yang sangat baik.

Prinsip kerja sistem diperkuat serat karbon

Prinsip Kerja Struktur beton yang diperkuat serat karbon didasarkan pada mekanisme kerja sinergi material komposit. Ketika serat karbon terikat dengan permukaan struktur beton menggunakan perekat, di bawah beban eksternal, stres ditransfer antara serat karbon dan beton melalui perekat, membentuk sistem bearing beban terpadu. Karena serat karbon memiliki kekuatan tarik yang sangat tinggi dan modulus, maka dapat menahan sebagian besar stres tarik, secara efektif menggantikan kekuatan tarik beton rendah. Secara khusus, ketika struktur beton dikenakan tarik, bengkok, atau memangkas beban, beton pertama berubah bentuk dan retak. Ketika beban meningkat, retakan secara bertahap menyebar. Pada titik ini, kain serat karbon atau pelat serat karbon yang terikat ke permukaan beton dapat menahan perkembangan retakan lebih lanjut. Melalui perekat, bagian dari beban yang ditransfer oleh beton ditransfer ke serat karbon, yang kemudian menanggung kekuatan tarik, dengan demikian meningkatkan kapasitas bantalan beban keseluruhan dan kaku struktur. Mekanisme kerja sinergi ini sepenuhnya memanfaatkan keuntungan dari serat karbon dan beton, mencapai peningkatan efektif dalam kinerja struktur beton.

Kelebihan dalam infrastruktur beton

Sifat mekanis yang ditingkatkan

Sistem yang diperkuat serat karbon excel dalam meningkatkan sifat mekanis dari struktur beton, secara signifikan meningkatkan tarik mereka, flexural, dan memotong kekuatan, secara efektif mengurangi migrasi retak, dan dengan demikian memperpanjang kehidupan layanan struktur.

1) peningkatan kekuatan tarik: beton memiliki kekuatan tarik yang relatif rendah, menjadikannya titik lemah dalam kinerja struktural. Ketika struktur beton dikenakan pada kekuatan tarik, retak dengan mudah dibentuk, dan karena retakan ini, mereka sangat berdampak pada keamanan dan daya tahan struktur tersebut. Bahan serat karbon memiliki kekuatan regang yang sangat tinggi. Ikatan kain serat karbon atau lembar untuk area ketegangan struktur beton memungkinkan mereka untuk bekerja dengan tandem dengan beton untuk berbagi beban tarik. Dalam penguatan balok beton yang diperkuat, ikatan kain serat karbon ke zona ketegangan di bagian bawah balok memungkinkan kain serat karbon untuk sepenuhnya memanfaatkan kekuatan tinggi untuk menahan sebagian besar stres regang ketika sinar di bawah kekuatan tarik, secara efektif mencegah generasi dan pengembangan retak beton, Dengan demikian meningkatkan kekuatan tarik sinar secara signifikan. Studi menunjukkan bahwa kekuatan regang balok beton diperkuat dengan sistem serat karbon dapat meningkat sebesar 30%-80%, dengan peningkatan spesifik tergantung pada faktor seperti jumlah serat karbon yang digunakan, metode pengikat, dan keadaan asli dari struktur beton.

2) peningkatan ketahanan terhadap pembengkokan: dalam struktur beton seperti balok dan lembaran, ketahanan terhadap pembengkokan adalah indikator penting dari kapasitas bantalan beban mereka. Sistem penguatan serat karbon meningkatkan area penguatan tarik pada Anggota beton dengan ikatan bahan serat karbon ke zona tekanan, dengan demikian meningkatkan ketahanan lentur. Sebagai contoh, sinar beton yang diperkuat hanya menampilkan retakan yang signifikan dan deformasi di bawah beban sebelum penguatan. Setelah menekuk penguatan dengan kain serat karbon, lebar retak berkurang secara signifikan di bawah beban yang sama, deformasi secara efektif, dan kapasitas penahan beban pembengkokan meningkat sekitar 50%, memenuhi persyaratan kinerja yang lebih tinggi. Ini karena Kain serat karbon dan beton membentuk struktur terpadu melalui bahan pengikat. Di bawah waktu lentur, kain serat karbon dapat menahan stres tarikan yang lebih besar, bekerja bersama dengan zona kompresi beton untuk menahan momen lentur, sehingga meningkatkan ketahanan bengkok sinar.

3) ketahanan geser yang ditingkatkan: ketahanan geser sama penting untuk balok, kolom, dan komponen lainnya dalam struktur beton. Sistem penguatan serat karbon dapat meningkatkan kapasitas pencukur komponen dengan dipasangkan pada lingkaran serat karbon berbentuk U atau kain serat karbon pada permukaan komponen. Hoop serat karbon berbentuk U secara efektif menyesuaikan beton, meningkatkan kekuatan mencukur. Secara bersamaan, ikatan antara kain serat karbon dan beton mentransfer beberapa kekuatan geser, sehingga meningkatkan ketahanan keseluruhan komponen. Dalam teknik praktis, untuk beberapa balok beton yang diperkuat menunjukkan retakan diagonal karena kapasitas geser yang tidak mencukupi, metode penguatan menggunakan tudung serat karbon berbentuk U dan kain serat karbon secara signifikan meningkatkan kapasitas bantalan geser balok, secara efektif menekan pengembangan retak diagonal, dan memastikan keamanan dan keandalan struktur.

4) kontrol retak dan perpanjangan umur struktural: struktur beton rentan terhadap retakan selama penggunaan jangka panjang karena faktor seperti beban dan kondisi lingkungan. Dengan adanya retakan tidak hanya mempengaruhi penampilan struktur tetapi juga mengurangi ketahanan dan mempercepat kerusakan. Sistem penguat serat karbon dapat secara efektif mengontrol adsorpsi retak dengan menahan deformasi beton, mengurangi lebar retak, dan meningkatkan kinerja pencegahan rembesan dan struktur, sehingga memperpanjang kehidupan layanannya. Misalnya, di beberapa jembatan beton yang terletak di lingkungan yang sangat keras, penggunaan sistem penguat serat karbon telah secara efektif dikendalikan retak, meningkatkan daya tahan struktural secara signifikan, dan memperpanjang masa pakai layanan yang diharapkan adalah 20-30 tahun, mengurangi kerugian ekonomi dan Dampak Sosial Pemeliharaan dan penggantian yang rutin.

Daya tahan lebih baik

Sistem yang diperkuat serat karbon memiliki ketahanan terhadap korosi dan asam serta ketahanan terhadap alkali yang sangat baik, membuatnya penting dalam melindungi infrastruktur beton dari erosi lingkungan yang keras. Mereka dapat meningkatkan daya tahan struktural secara signifikan, mengurangi biaya perawatan, dan sangat cocok untuk infrastruktur dalam lingkungan khusus.

1) prinsip ketahanan korosi: serat karbon itu sendiri adalah bahan yang sangat stabil secara kimia. Komponen utamanya adalah karbon, yang memiliki struktur kristalin yang tinggi. Struktur ini membuat pameran serat karbon inersia baik dalam media kimia dan tidak mudah bereaksi secara kimia dengan zat seperti asam, alkalis, dan garam. Pada saat yang sama, perekat resin epoksi yang digunakan untuk menjalin serat karbon juga memiliki ketahanan terhadap korosi kimia yang sangat baik, secara efektif mengisolasi serat karbon dan struktur beton dari media korosif eksternal, membentuk penghalang pelindung yang kuat. Ketika sistem penguatan serat karbon terikat pada permukaan struktur beton, bahkan jika zat korosif hadir di lingkungan eksternal, seperti sulfur dioksida dan nitrogen oksida dalam gas limbah industri, ion klorida dalam air laut, dan zat asam atau basa di dalam tanah, Media korosif ini sulit untuk menembus ke dalam beton, sehingga melindungi beton dan penguatan Baja internal dari korosi.

2) keunggulan dalam lingkungan khusus: di daerah pesisir, banyak jembatan, Dok, dan infrastruktur lainnya dikenai angin yang jangka panjang dalam air laut dan erosi melalui laut. Ion klorida dalam air laut menimbulkan korosi berat pada penguatan Baja dalam struktur beton, menyebabkan baja berkarat dan memperluas, menyebabkan pembobolan dan lonjakan beton dan penurunan tajam dalam kinerja struktural. Setelah penguatan dengan sistem penguatan serat karbon, ketahanan korosi serat karbon secara efektif tahan erosi ion klorida, melindungi penguatan Baja dari korosi dan memperpanjang masa pakai layanan struktur. Misalnya, setelah bertahun-tahun penggunaan, sebuah jembatan pantai mengembangkan korosi parah pada Pier dan geladak. Setelah penguatan dengan kain serat karbon dan pelat serat karbon, dan pemantauan bertahun-tahun, struktur tetap dalam kondisi baik tanpa masalah korosi baru, secara efektif memastikan pengoperasian jembatan yang aman.

Kenyamanan konstruksi

1) proses konstruksi sederhana

2) tidak memerlukan peralatan besar

3) periode konstruksi singkat

4) dampak lingkungan Minimal

5) tidak memengaruhi penampilan struktural asli atau ruang yang dapat digunakan