Perkenalan
Polimer yang diperkuat serat (FRP), juga plastik yang diperkuat serat, adalah bahan komposit yang terbuat dari matriks polimer yang diperkuat dengan serat. Serat biasanya kaca, karbon, atau aramid, meskipun serat lain seperti kertas atau kayu atau asbes kadang -kadang digunakan. Polimer biasanya plastik epoksi, vinylester atau poliester, dan fenol formaldehida resin masih digunakan. FRP umumnya digunakan dalam industri kedirgantaraan, otomotif, laut, dan konstruksi.
Bahan komposit direkayasa atau bahan yang terjadi secara alami yang terbuat dari dua atau lebih bahan konstituen dengan sifat fisik atau kimia yang sangat berbeda yang tetap terpisah dan berbeda dalam struktur jadi. Sebagian besar komposit memiliki serat yang kuat dan kaku dalam matriks yang lebih lemah dan kurang kaku. Tujuannya adalah untuk membuat komponen yang kuat dan kaku, seringkali dengan kepadatan rendah. Bahan komersial umumnya memiliki serat kaca atau karbon dalam matriks berdasarkan polimer termoset, seperti epoksi atau resin poliester. Terkadang, polimer termoplastik mungkin lebih disukai, karena dapat dicetak setelah produksi awal. Ada kelas komposit lebih lanjut di mana matriks adalah logam atau keramik. Sebagian besar, ini masih dalam tahap perkembangan, dengan masalah biaya produksi yang tinggi belum diatasi. Selain itu, dalam komposit ini alasan untuk menambahkan serat (atau, dalam beberapa kasus, partikel) seringkali agak kompleks; Misalnya, perbaikan dapat dicari dalam creep, keausan, ketangguhan patah, stabilitas termal, dll.
Polimer Bertulang Serat (FRP) adalah komposit yang digunakan di hampir setiap jenis struktur teknik canggih, dengan penggunaannya mulai dari pesawat terbang, helikopter dan pesawat ruang angkasa hingga perahu, kapal dan platform lepas pantai dan hingga mobil, barang olahraga, peralatan pemrosesan kimia dan infrastruktur sipil semacam itu dan ke mobil semacam itu, sebagai jembatan dan bangunan. Penggunaan komposit FRP terus tumbuh pada tingkat yang mengesankan karena bahan -bahan ini lebih banyak digunakan di pasar yang ada dan menjadi didirikan di pasar yang relatif baru seperti perangkat biomedis dan struktur sipil. Faktor kunci yang mendorong peningkatan aplikasi komposit selama beberapa tahun terakhir adalah pengembangan bentuk -bentuk baru dari bahan FRP. Ini termasuk perkembangan dalam sistem resin kinerja tinggi dan gaya penguatan baru, seperti karbon nanotube dan nanopartikel. Buku ini memberikan akun terkini tentang fabrikasi, sifat mekanik, ketahanan delaminasi, toleransi dampak dan aplikasi komposit FRP 3D.
Komposit polimer bertulang (FRP) semakin banyak dianggap sebagai peningkatan dan/atau menggantikan komponen atau sistem infrastruktur yang dibangun dari bahan teknik sipil tradisional, yaitu beton dan baja. Komposit FRP ringan, tanpa korosif, menunjukkan kekuatan spesifik dan kekakuan spesifik yang tinggi, mudah dibangun, dan dapat disesuaikan untuk memenuhi persyaratan kinerja. Karena karakteristik yang menguntungkan ini, komposit FRP telah dimasukkan dalam konstruksi baru dan rehabilitasi struktur melalui penggunaannya sebagai penguatan dalam beton, geladak jembatan, struktur modular, bekisting, dan penguatan eksternal untuk penguatan dan peningkatan seismik.
Penerapan balaal polimer bertulang serat (FRP) untuk struktur beton sebagai pengganti batang baja atau tendon prategang telah secara aktif dipelajari di berbagai laboratorium penelitian dan organisasi profesional di seluruh dunia. Bala bantuan FRP menawarkan sejumlah keunggulan seperti ketahanan korosi, sifat non-magnetik, kekuatan tarik tinggi, ringan dan kemudahan penanganan. Namun, mereka umumnya memiliki respons elastis linier dalam ketegangan hingga kegagalan (digambarkan sebagai kegagalan rapuh) dan resistensi transversal atau geser yang relatif buruk. Mereka juga memiliki resistensi yang buruk terhadap kebakaran dan ketika terpapar suhu tinggi. Mereka kehilangan kekuatan yang signifikan pada pembengkokan, dan mereka peka terhadap efek stres-ruptur. Selain itu, biayanya, apakah dianggap per unit berat atau berdasarkan daya dukung kekuatan, tinggi dibandingkan dengan batang penguat baja konvensional atau tendon prategang. Dari sudut pandang rekayasa struktural, masalah paling serius dengan bala bantuan FRP adalah kurangnya perilaku plastik dan kekuatan geser yang sangat rendah dalam arah transversal. Karakteristik seperti itu dapat menyebabkan pecahnya tendon prematur, terutama ketika efek gabungan hadir, seperti pada bidang-bidang yang menggeser dalam balok beton bertulang di mana tindakan dowel ada. Tindakan dowel mengurangi resistensi tarik dan geser residual dalam tendon. Solusi dan keterbatasan penggunaan telah ditawarkan dan perbaikan berkelanjutan diharapkan di masa depan. Biaya unit bala bantuan FRP diperkirakan akan menurun secara signifikan dengan peningkatan pangsa pasar dan permintaan. Namun, bahkan hari ini, ada aplikasi di mana bala bantuan FRP hemat biaya dan dapat dibenarkan. Kasus -kasus seperti itu termasuk penggunaan lembar atau pelat FRP terikat dalam perbaikan dan penguatan struktur beton, dan penggunaan jerat FRP atau tekstil atau kain dalam produk semen tipis. Biaya perbaikan dan rehabilitasi suatu struktur selalu, secara relatif, jauh lebih tinggi dari biaya struktur awal. Perbaikan umumnya membutuhkan volume bahan perbaikan yang relatif kecil tetapi komitmen persalinan yang relatif tinggi. Selain itu, biaya tenaga kerja di negara -negara maju sangat tinggi sehingga biaya material menjadi sekunder. Dengan demikian, semakin tinggi kinerja dan daya tahan bahan perbaikan, semakin hemat biaya adalah perbaikan. Ini menyiratkan bahwa biaya material sebenarnya bukan masalah dalam perbaikan dan bahwa fakta bahwa bahan perbaikan FRP mahal bukan merupakan kelemahan yang membatasi.
Ketika mempertimbangkan hanya energi dan sumber daya material, muncul, di permukaan, argumen untuk komposit FRP dalam lingkungan buatan yang berkelanjutan dipertanyakan. Namun, kesimpulan seperti itu perlu dievaluasi dalam hal potensi keuntungan yang ada dalam penggunaan komposit FRP yang terkait dengan pertimbangan seperti:
Kekuatan yang lebih tinggi
Berat yang lebih ringan
Kinerja yang lebih tinggi
Lebih tahan lama
Merehabilitasi struktur yang ada dan memperpanjang hidup mereka
Peningkatan seismik
Sistem Pertahanan
Sistem Ruang
Lingkungan laut
Dalam kasus komposit FRP, masalah lingkungan tampaknya menjadi penghalang kelayakannya sebagai bahan berkelanjutan terutama ketika mempertimbangkan penipisan bahan bakar fosil, polusi udara, kabut asap, dan pengasaman yang terkait dengan produksinya. Selain itu, kemampuan untuk mendaur ulang komposit FRP terbatas dan, tidak seperti baja dan kayu, komponen struktural tidak dapat digunakan kembali untuk melakukan fungsi yang sama dalam struktur lain. Namun, mengevaluasi dampak lingkungan dari komposit FRP dalam aplikasi infrastruktur, khususnya melalui analisis siklus hidup, dapat mengungkapkan manfaat langsung dan tidak langsung yang lebih kompetitif daripada bahan konvensional.
Bahan gabungan telah berkembang pesat sejak pertama kali diperkenalkan. Namun, sebelum bahan gabungan dapat digunakan sebagai alternatif bahan konvensional sebagai bagian dari lingkungan berkelanjutan, sejumlah kebutuhan tetap ada.
Ketersediaan data karakterisasi daya tahan standar untuk bahan komposit FRP.
Integrasi Data Daya Daya dan Metode untuk Prediksi Kehidupan Layanan dari Anggota Struktural Memanfaatkan Komposit FRP.
Pengembangan metode dan teknik untuk pemilihan bahan berdasarkan penilaian siklus hidup komponen dan sistem struktural.
Pada akhirnya, agar komposit dapat benar -benar dianggap sebagai alternatif yang layak, mereka harus layak secara struktural dan ekonomi. Sejumlah penelitian mengenai kelayakan struktural bahan komposit tersedia secara luas dalam literatur. Namun, studi terbatas tersedia tentang kelayakan ekonomi dan lingkungan dari bahan -bahan ini dari perspektif pendekatan siklus hidup, karena data jangka pendek tersedia atau hanya biaya ekonomi yang dipertimbangkan dalam perbandingan. Selain itu, pengaruh jangka panjang menggunakan bahan komposit perlu ditentukan. Produk sampingan dari produksi, keberlanjutan bahan konstituen, dan potensi untuk mendaur ulang bahan komposit perlu dinilai untuk menentukan bahan komposit dapat menjadi bagian dari lingkungan yang berkelanjutan. Oleh karena itu dalam bab ini menjelaskan sifat fisikokimia polimer dan komposit yang lebih banyak digunakan dalam teknik sipil. Tema ini akan dibahas secara sederhana dan dasar untuk pemahaman yang lebih baik.
