Kependekan dariPlastik Karbon Fiber Reinforceddi Strengthening Bridge Structures dan Solusi

Tidak cukup ductilitas

Tidak cukup ductilitas, yang hampir salah satu cacat terbesar serat karbon.Baik itu kain, piring, atau tulang rusuk, itu terdiri dari banyak serat monofilamen yang sangat halus, dan serat bergantung pada resin epoxy untuk mengirimkan gaya shear untuk bekerja sama.Karena serat dan resin epoxy yang tidak merata didistribusikan pada bagian-persimpangan, itu ditakdirkan bahwa stres tidak merata didistribusikan pada bagian-persimpangan materi.Kurangnya kerakusan menyebabkan serat karbon monofilamen untuk istirahat setelah mencapai kekuatan tertinggi.Dengan cara ini, serat karbon benang di daerah stres tinggi akan istirahat sebelum serat karbon benang di daerah rendah stres sepenuhnya mengerahkan kekuatan mereka, dan semua benang serat karbon tidak dapat mengerahkan kekuatan mereka pada saat yang sama.Selain itu, karakteristik penting serat adalah perubahan dalam kekuatan serat filamen dan distribusi cacat sepanjang panjang serat.Kekuatan filamen serat sebelumnya bukan satu-satunya nilai spesifik, tapi agak diskrit.Hal ini juga mencegah filamen dari mencapai stres maksimum pada saat yang sama.Oleh karena itu, seluruh kekuatan bahan jauh lebih rendah dari serat monofilamen, dan penyebaran cukup besar.Fungsi Weber dapat digunakan untuk menggambarkan distribusi kekuatan dari serat karbon yang diperkuat plastik.

Serat karbon diperkuat plastik diterapkan ke struktur, dan kurangnya ductilitas dalam sifat material dimanifestasikan sebagai tidak memadai ductilitas komponen.Deformasi berlebihan dari komponennya akan menyebabkan retakan kecil dari CFRP, yang menyebabkan kegagalan struktur yang rapuh.Hal ini sangat merugikan bagi struktur yang memerlukan penurunan besar atau memerlukan resistensi seismik relatif tinggi.

Rasio elastik modulus untuk kekuatan terlalu rendah

Kekuatan serat karbon yang diperkuat dengan plastik sangat tinggi, umumnya mencapai lebih dari 3000MPA, tetapi modulus elastiknya relatif rendah.Yang biasanya digunakan pada umumnya hanya sekitar 230GPa, dan modulus elastis tinggi hanya sekitar 380- 640GPa.Untuk mengerahkan kekuatan yang lebih besar, serat karbon diperkuat plastik perlu perubahan yang cukup.Ketika bekerja dengan baja bar, CFRP hanya dapat bermain kurang dari 20% dari kekuatan ketika batang baja sepenuhnya mengerahkan kekuatan mereka.Sulit untuk menahan perubahan struktur dan pengembangan retakan.Jika sejumlah besar CFRP digunakan untuk mengontrol deformasi dan retakan struktur menurut persyaratan kekakuan, sulit untuk bersaing dalam hal ekonomi dibandingkan dengan teknologi penguatan seperti baja terikat, dan ada terlalu banyak kelebihan yang tidak perlu dalam kekuatan.Pekerjaan penelitian sebelumnya juga menunjukkan bahwa kinerja komponen yang diperkuat ditingkatkan terutama dalam hal kekuatan ketika anggota flekdural diperkuat dengan serat karbon diperkuat plastik.Peningkatan kekakuan, terutama kekakuan awal, cukup kecil, yang cukup tidak berlaku untuk struktur yang juga membutuhkan penguatan.

Gaya shear yang ditularkan oleh lapisan epoksi terbatas

Kekuatan gunting dari resin epoxy konstan.Setelah kekuatan guntingnya terlampaui, tekanan pada gunting yang ditularkan oleh antarmuka tidak lagi meningkat, sementara deformasi guntingnya terus meningkat, menunjukkan fenomena yang lembut.Ketika strain penutup kepala utama terlampaui, antarmuka retak mikro akan terjadi pada antarmuka.Dengan perluasan terus-menerus retakan mikro, antarmuka akhirnya akan mengelupas.Oleh karena itu, menempel CFRP lembar penguatan memiliki batas.Penjepit excessive akan menyebabkan antarmuka gagal untuk mentransfer stres shear cukup, sehingga kekuatan CFRP tidak dapat sepenuhnya dimanfaatkan, dan rentan terhadap kegagalan obligasi ketika komponen dikenakan beban besar.

Bagian atas disebutkan cacat membatasi penggunaan serat karbon yang memperkuat plastik di medan penguatan hingga batas tertentu.Terutama karena struktur sering membutuhkan penguatan kekuatan, tetapi juga penguatan kekakuan, dan sifat material serat karbon menentukan bahwa teknologi biasa tidak dapat melakukan penguatan kekakuan dengan keuntungan ekonomi yang lebih baik.Bahkan jika sejumlah besar serat karbon yang diperkuat plastik disisipkan disisipkan untuk meningkatkan kekakuan struktural, karena sifat material dari resin epoxy dan konsentrasi stres pada pembengkakan dan celah-celah gunting, mudah untuk menyebabkan antarmuka antara serat karbon diperkuat plastik dan beton untuk mengupas dan kegagalan ikatan.Mengurangi keandalan struktur yang diperkuat.Selain itu, karena kekuatan serat karbon yang tinggi, teknologi penguatan serat karbon yang ada tidak dapat memberikan sepenuhnya bermain dengan kekuatannya, yang juga membatasi aplikasi dan pengembangan serat karbon yang diperkuat plastik di medan penguatan.

Solusi

Dalam pandangan kekurangan di atas serat karbon diperkuat plastik, peneliti dan insinyur telah mengusulkan berbagai solusi.Mengenai cacat dari duktilitas serat karbon yang diperkuat plastik, peneliti mengusulkan bahwa serat karbon dicampur dengan serat kaca atau serat aramid untuk membuat serat hibrida, dan duktilitas serat kaca dan serat polimer digunakan untuk membuat untuk ductilitas yang tidak memadai serat karbon.

Mengenai kekurangan dari serat elastis karbon untuk rasio kekuatan yang terlalu rendah dan epoxy resin terbatas transmisi gaya shear, para peneliti mengusulkan untuk menekankan serat karbon diperkuat plastik.Dengan cara ini, serat karbon diperkuat plastik sudah mulai mengerahkan kekuatannya sebelum struktur menanggung beban.Dan secara efektif dapat meningkatkan kekakuan struktur, menghindari histeresis stres yang disebabkan oleh gaya kedua selama penguatan, dan memecahkan cacat kekuatan yang tidak memadai dan penguatan kekakuan yang tidak cukup.Stres awal terkonsentrasi di area jangkar setelah tekanan diterapkan, dan dalam banyak kasus momen membengkokkan daerah jangkar bukanlah yang terbesar, sehingga stres ikatan lebih merata didistribusikan di seluruh serat karbon yang diperkuat dengan daerah pasta plastik.Masalah dari kemampuan terbatas resin epoksi untuk mengirimkan gaya shear dipecahkan, dan kegagalan adhesi dicegah.

Secara umum, serat karbon diperkuat plastik adalah bahan baru dengan prospek aplikasi yang luas di bidang penguatan jembatan.Meskipun ada kekurangan tertentu, mengingat kinerja yang sangat baik serat karbon plastik diperkuat bahwa bahan lain telah sebanding, selama digunakan cukup, masih sangat cocok untuk memperkuat struktur jembatan.Aplikasi serat karbon memperkuat plastik di bidang penguatan pasti akan sangat mempromosikan pemeliharaan dan penguatan jembatan di negara saya.