Beton telah lama digunakan sebagai bahan bangunan untuk kekuatan tekan yang tinggi, daya tahan yang baik dan biaya rendah. Namun, tumit Achilles yang terkenal adalah kerapuhan dan kekuatan tarik yang terbatas. Ini diselesaikan cukup mudah sekitar satu abad yang lalu dengan menggunakan memperkuat bar (rebar) baja di sisi ketegangan struktur beton. Baja rebar fungsional efisien dan relatif murah, sehingga melakukan pekerjaan yang baik dalam banyak kasus. Namun, rebar baja memiliki kelemahan tersendiri: kerentanan terhadap korosi (oksidasi) ketika terkena garam, bahan kimia agresif dan kelembaban. Karena berkarat, rebar baja membengkak dan meningkatkan beban tarik pada beton, yang mulai retak dan spall, menciptakan bukaan yang menyebabkan kerusakan lebih lanjut dan lebih cepat dari baja dan beton. Ini memerlukan perbaikan dan pemeliharaan yang mahal dan, jika diizinkan untuk maju cukup jauh, itu dapat membahayakan integritas struktur. Banyak pelapis dan penetrants telah diperkenalkan selama beberapa dekade untuk membantu menutup kelembaban dari beton, dan rebar itu sendiri telah ditingkatkan dengan lapisan epoxy atau penggunaan stainless steel. Tetapi tidak selalu mungkin untuk mencegah korosi dalam jangka panjang. Lebih lanjut, kegemaran rebar baja untuk melakukan medan listrik dan magnetik membuatnya tidak diinginkan dalam beton yang ditentukan untuk aplikasi pembangkit listrik, medis / ilmiah, nuklir dan listrik / elektronik tertentu.
Proposisi nilai FRP
Ada banyak alasan mengapa rebar polimer diperkuat serat (FRP) masuk akal dalam beberapa struktur beton. Sebagai permulaan, rebar komposit tidak akan berkarat atau berkarat, jadi sangat ideal untuk perendaman periodik atau jangka panjang dalam air tawar atau air garam dalam aplikasi seperti dinding penahan, dermaga, dermaga, dermaga, dermaga, caissons, deck, menumpuk, sekat, kanal, platform lepas pantai, kolam renang dan akuarium. Ini juga kebal terhadap garam jalan dan bahan kimia deicing lainnya, menjadikannya pilihan yang lebih tahan lama dan kurang intensif pemeliharaan untuk jalan raya dan jembatan, struktur parkir, landasan pacu bandara, penghalang Jersey, dinding dan fondasi penahan, trotoar, parapet, dan lembaran di kelas. Lebih lanjut, ia menawarkan ketahanan yang luas terhadap sejumlah bahan kimia lain yang ditemukan di pabrik pengolahan air limbah, lokasi limbah padat, pabrik petrokimia, pulp dan pabrik kertas, pipa, tangki, menara pendingin dan cerobong asap, serta lingkungan alkali beton itu sendiri.
Keuntungan lain adalah bahwa kekuatan tarik rebar FRP biasanya 1,5 hingga 2 kali lebih tinggi dari baja, jadi ini adalah penyeimbang yang baik terhadap kekuatan tekan beton yang tinggi. Ini juga memberikan ketahanan kelelahan yang sangat baik, sehingga cocok untuk situasi pemuatan siklik (seperti yang ada di jalan dan jembatan). Selain itu, rebar komposit adalah seperempat berat baja yang berkinerja relatif. Di sini ada sejumlah manfaat praktis. Ada lebih sedikit keausan pada pekerja konstruksi yang harus membawa dan menginstalnya dan kurang membutuhkan crane dan peralatan angkat berat lainnya. Hal ini mudah dipotong dengan alat pemotong umum, tanpa merusak pisau gergaji. Lebih banyak rebar dapat diangkut per truk tanpa melebihi batas pemuatan hukum. Untuk jembatan dan struktur seperti, rasio kekuatan-ke-berat yang lebih tinggi memberikan kapasitas carrying yang lebih besar untuk struktur tertentu atau kemungkinan peluang untuk mengurangi ukuran dan berat seluruh struktur. Rebar komposit juga berguna dalam aplikasi peka berat di mana tanah memiliki sifat bantalan beban yang buruk, di lokasi yang aktif secara seismik atau di daerah yang sensitif terhadap lingkungan di mana tidak diinginkan untuk memindahkan alat berat.
Untuk aplikasi yang sensitif secara elektromagnetik, baik kaca (penguatan rebar komposit yang paling umum) dan polimer secara inheren tidak konduktif, sehingga mereka tidak akan mengirimkan arus, menarik sambaran petir atau mengganggu pengoperasian perangkat listrik terdekat. Yang membuatnya menjadi pilihan yang lebih aman dalam aluminium dan tembaga peleburan tanaman, pembangkit listrik tenaga nuklir, struktur militer khusus, menara bandara, menara transmisi listrik dan telepon, lubang yang mengandung peralatan listrik atau telepon, rumah sakit dengan peralatan pencitraan resonansi magnetik (MRI) dan jalan tol sensing array dan koleksi bilik. Karena komposit yang diperkuat kaca sama-sama miskin pada transmisi termal, dapat membantu untuk mempertahankan kontrol iklim di bangunan, dek teras dan ruang bawah tanah.
Meskipun biaya awal rebar komposit umumnya lebih tinggi dari rebar baja standar dan kira-kira sebanding dengan rebar baja epoxy-coated, ketika dipertimbangkan berdasarkan biaya siklus hidup (LCC), itu bisa sangat ekonomis - terutama untuk aplikasi beton non-prestressed tunduk pada flexure, geser dan pemuatan tekan yang biasanya membutuhkan perbaikan dan pemeliharaan yang sering atau di mana ada masalah lain dengan logam. Untuk semua alasan ini dan banyak lagi, rebar komposit perlahan-lahan mulai mendapatkan saham di pasar teknik sipil.
Tidak ada regs, tidak ada kemajuan
Rebar komposit mulai di Jepang pada tahun 1980-an, dengan karbon dan aramid serat bala bantuan di matriks thermoset, dan perlahan-lahan menyebar ke proyek-proyek di Kanada selama awal 1990-an, kata John Busel dari American Composites Manufacturers Assn. (ACMA, Arlington, Va.). Tapi itu tidak benar-benar lepas landas, ia ingat, sampai spesifikasi dikembangkan dan diterbitkan untuk rebar komposit pada akhir 1990-an. Busel, direktur Inisiatif Pertumbuhan Komposit ACMA, adalah selama 12 tahun sekretaris dan kemudian ketua American Concrete Institute (ACI, Farmington Hills, Mich.) Komite 440 - FRP Reinforcement, selama kelompok itu mengembangkan spesifikasi inovatif dan panduan desain untuk rebar FRP.
"Datang dengan produk yang tidak didukung oleh pengujian dan penelitian hanya tidak bekerja dengan insinyur sipil," jelas Busel. "Dibutuhkan banyak data untuk meyakinkan mereka, dan mendapatkan yang membutuhkan waktu." Dalam pandangan realitas itu, Komite 440 didirikan pada awal 1990-an dan memakan waktu hampir satu dekade untuk mengembangkan edisi pertama, yang diterbitkan pada tahun 1999, diperbarui pada tahun 2006, dengan update lain karena pada tahun 2012. "Sekarang Anda memiliki standar yang arsitek, insinyur, dan kontraktor dapat dimasukkan ke dalam rencana mereka secara global," kata Busel, mencatat bahwa "ACI 440.1R telah terbukti menjadi salah satu panduan spesifikasi yang paling terkenal dan paling banyak digunakan di dunia dan pasti sepadan dengan semua pekerjaan."
"ACI 440 telah menjadi asosiasi yang sangat dinamis dan aktif," catatan rekan lama Busel Doug Gremel. "Kami belum melakukan diskriminasi terhadap penelitian apa pun di mana saja di dunia. Jika kita dapat mengambilnya dan memasukkannya ke dalam kode kita, kita melakukannya." Gremel — direktur Non-Metallic Reinforcing di Hughes Brothers Inc., direktur anak perusahaan HughesAslan Pasifik Ltd(keduanya dari Seward, Neb.) dan ketua komite manajemen di Omaha, Neb.-based Composite Insulated Concrete Systems LLC - menambahkan, "Kami tidak memiliki kebanggaan kepemilikan ketika datang ke pengetahuan ini."
Meskipun tubuh ini tumbuh ilmu pengetahuan dan pengalaman pada pertengahan hingga akhir 1990-an, pertumbuhan dalam penggunaan frp rebar lambat. Instalasi AS pertama tidak muncul sampai tahun 1996 di McKinleyville / Buffalo Creek Bridge di Brooks County, W. Va. FRP rebar akhirnya memperoleh daya tarik di Amerika Utara setelah dimasukkan dalam kode jembatan jalan raya Kanada, di mana ia menjadi solusi default untuk menangani korosi yang disebabkan oleh cuaca keras Kanada. Itu, pada gilirannya, menyebabkan bekerja oleh American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) untuk mengembangkan spesifikasi untuk penggunaan kaca FRP (GFRP) dek beton dan pagar lalu lintas. Sejak saat itu, insinyur dan penentu Departemen Transportasi AS (DoT) memiliki panduan desain mereka sendiri untuk pergi bersama dengan ACI 440. Akibatnya, kata Busel, Kanada dan As bersama-sama sekarang memiliki hampir 400 jembatan dengan FRP rebar dalam beberapa aspek konstruksi mereka. Instalasi Eropa tumbuh, tetapi pada kecepatan yang lebih lambat.
Gremel - yang majikannya, Hughes Brothers, adalah pemasok global frp rebar - mengatakan standar membentuk kerangka objektif untuk jaminan kualitas. "Kami harus menyediakan certs produksi-banyak sebagai bukti bahwa setiap diberikan 'pabrik lari' rebar memenuhi atau melebihi properti yang dipanggil dalam standar ASTM," katanya. "Kami melakukan modulus tarik dan tes ketegangan pada setiap banyak yang kita jalankan, seperti orang-orang baja."
Kemajuan masyarakat teknik sipil menuju kenyamanan dengan rebar FRP mungkin lambat, tetapi tidak berkecil hati mengejar pendekatan baru untuk pembuatannya yang dapat, seperti contoh berikut menunjukkan, membuat generasi berikutnya komposit rebar alternatif yang jauh lebih menarik untuk baja.
