Bagaimana Serat Baja Meningkatkan Beton Kinerja Ultra Tinggi (UHPC)

Serat baja memiliki dampak yang signifikan terhadap kinerja mekanis beton kinerja ultra tinggi (UHPC). Serat baja secara efektif dapat meningkatkan sifat-sifat utama seperti kekuatan tarik, ketahanan retak, ketangguhan, dan keuletan.

Hal ini terutama karena serat baja memiliki kekuatan yang jauh lebih tinggi daripada matriks beton dan membentuk ikatan yang kuat dengannya, yang membantu mencegah inisiasi dan perambatan retak. Seiring dengan meningkatnya kandungan serat, kekuatan tarik UHPC secara bertahap meningkat, sehingga menghasilkan kinerja struktural yang lebih baik secara keseluruhan.

Pengaruh Serat Baja terhadap Flowabilitas Beton Kinerja Ultra Tinggi (UHPC)

Penambahan serat baja memiliki dampak negatif terhadap kemampuan alir beton kinerja tinggi (UHPC).

Pada kandungan serat yang sama, UHPC yang diperkuat dengan serat pendek dan lurus tanpa pengait menunjukkan kemampuan aliran terbaik, sementara serat ujung berkait dan serat lurus yang lebih panjang menyebabkan berbagai tingkat penurunan kinerja aliran.

Hal ini terutama karena serat yang lebih panjang meningkatkan resistensi pencampuran, dan serat yang berujung bengkok lebih mungkin untuk saling mengunci dan membentuk gumpalan selama pencampuran, yang selanjutnya mengurangi kemampuan kerja.

Ketika kandungan serat baja melebihi 2.0%, kemampuan aliran UHPC menurun secara signifikan, menghasilkan kemampuan kerja yang lebih buruk dan konstruksi yang lebih sulit.

Pengaruh Serat Baja terhadap Kekuatan Tekan Beton Kinerja Ultra Tinggi (UHPC)

Seiring dengan bertambahnya kandungan serat baja, kuat tekan 28 hari beton kinerja ultra tinggi (UHPC) secara umum menunjukkan tren peningkatan. Namun, ketika kandungan serat pendek dan lurus tanpa kait melebihi 1.5%, kuat tekan mulai menurun.

Ketika kandungan serat baja adalah 0%, kuat tekan 28 hari dari kelompok kontrol adalah 97,6 MPa. Pada kandungan serat 2.5%, kuat tekan 28 hari UHPC yang diperkuat dengan serat berkait, serat lurus panjang tanpa pengait, dan serat lurus pendek tanpa pengait mencapai 156.5 MPa, 147.4 MPa, dan 130.6 MPa, masing-masing mewakili peningkatan 60.3%, 51.0%, dan 33.8% dibandingkan dengan kelompok kontrol.

Dari tren keseluruhan, serat baja hooked-end memberikan efek penguatan yang paling signifikan. Hal ini terutama disebabkan oleh geometri pengaitnya, yang memungkinkan penahan mekanis yang lebih baik dan ikatan yang lebih kuat dengan matriks semen, sehingga menghasilkan transfer beban dan pengurungan yang lebih baik. Meskipun flowabilitas UHPC dapat berkurang, efek penguatan pada kekuatan lebih terasa.

Sebaliknya, serat lurus pendek tanpa pengait dapat meningkatkan ikatan antar muka dan kekuatan pada dosis yang lebih rendah. Namun, ketika kandungannya melebihi 1.5%, serat menjadi sulit untuk menyebar secara seragam selama pencampuran, yang menyebabkan pengelompokan yang berlebihan. Di area ini, enkapsulasi matriks yang tepat tidak dapat dicapai, menciptakan antarmuka yang lemah dan pada akhirnya mengurangi kekuatan tekan UHPC.

Pengaruh Serat Baja terhadap Kekuatan Lentur Beton Kinerja Ultra Tinggi (UHPC)

Ketika kandungan serat baja meningkat, kekuatan lentur 28 hari dari beton kinerja ultra tinggi (UHPC) umumnya menunjukkan tren peningkatan. Namun, ketika kandungan serat pendek dan lurus tanpa kait melebihi 1.0%, kekuatan lentur mulai menurun.

Ketika kandungan serat baja adalah 0%, kekuatan lentur 28 hari dari kelompok kontrol adalah 17,9 MPa. Pada kandungan serat 2,5%, kekuatan lentur 28 hari UHPC yang diperkuat dengan serat berkait, serat lurus panjang tanpa pengait, dan serat lurus pendek tanpa pengait mencapai 39,9 MPa, 32,5 MPa, dan 22,7 MPa, masing-masing mewakili peningkatan 122,9%, 81,6%, dan 26,8% dibandingkan kelompok kontrol.

Peningkatan kekuatan lentur untuk serat yang berkait dan serat lurus panjang secara signifikan lebih besar daripada kekuatan tekan. Hal ini terutama disebabkan oleh ketangguhan serat baja yang tinggi, serta aksi penghubung efektif yang disediakan oleh panjangnya dan, dalam kasus serat hooked-end, penahan mekanis di kedua ujungnya. Faktor-faktor ini meningkatkan ikatan dengan matriks, meningkatkan ketahanan retak, dan menghasilkan kinerja lentur yang unggul.

Sebaliknya, serat lurus pendek tanpa kait memiliki panjang yang lebih pendek, permukaan yang halus, dan tidak ada pengait di ujungnya. Di bawah pembebanan lentur, titik lemah lebih mungkin terjadi pada antarmuka antara serat dan mortar. Serat dapat ditarik keluar dengan lebih mudah, yang menyebabkan keretakan dini dan kekuatan lentur yang lebih rendah.

Pengaruh Serat Baja terhadap Kekuatan Tarik Belah Beton Kinerja Ultra Tinggi (UHPC)

Seiring dengan meningkatnya kandungan serat baja, kekuatan tarik belah beton kinerja tinggi (UHPC) selama 28 hari meningkat secara signifikan.

Ketika kandungan serat adalah 0%, kekuatan tarik belah 28 hari dari kelompok kontrol adalah 6,5 MPa. Pada kandungan serat 2.5%, nilai untuk UHPC yang diperkuat dengan serat berujung kait, serat lurus panjang tanpa kait, dan serat lurus pendek tanpa kait mencapai 16.5 MPa, 15.3 MPa, dan 12.7 MPa, masing-masing mewakili peningkatan 153.8%, 135.4%, dan 95.4% dibandingkan kelompok kontrol.

Di antara jenis serat yang berbeda, serat baja berkait menunjukkan peningkatan yang paling signifikan dalam kekuatan tarik belah. Sebaliknya, apabila kandungan serat lurus pendek tanpa kait melebihi 1.5%, efek penguatannya menjadi kurang terasa.

Hal ini mengindikasikan bahwa panjang serat dan keberadaan ujung yang berkait memainkan peran penting dalam memperkuat kerangka internal UHPC dan meningkatkan ikatan pada antarmuka serat-matriks.

Pengaruh Serat Baja terhadap Rasio Tarik terhadap Tekan dan Rasio Lentur terhadap Tekan Beton Kinerja Ultra Tinggi (UHPC)

Rasio kekuatan lentur-ke-kekuatan tekan beton mengacu pada rasio kekuatan lentur terhadap kekuatan tekan. Rasio ini biasanya digunakan untuk mengevaluasi ketangguhan beton, terutama pada aplikasi seperti perkerasan jalan dan rekayasa jembatan. Rasio yang lebih tinggi menunjukkan ketangguhan yang lebih baik.

Rasio kuat tarik terhadap kuat tekan mengacu pada rasio kuat tarik belah terhadap kuat tekan. Rasio ini digunakan untuk menilai keamanan dan stabilitas beton. Rasio yang lebih tinggi menunjukkan kinerja yang lebih stabil dan risiko kegagalan getas yang lebih rendah.

Seiring dengan meningkatnya kandungan serat baja, rasio kuat tarik terhadap kuat tekan beton kinerja ultra tinggi (UHPC) menunjukkan tren peningkatan secara keseluruhan.

Ketika kandungan serat adalah 0%, rasio untuk kelompok kontrol adalah 0,08. Pada kandungan serat 2.5%, rasio tarik-ke-tekan UHPC yang diperkuat dengan serat ujung berkait, serat lurus panjang tanpa pengait, dan serat lurus pendek tanpa pengait mencapai 0.115, 0.110, dan 0.106, secara berurutan-merepresentasikan peningkatan 43.8%, 37.5%, dan 32.5% dibandingkan kelompok kontrol.

Apabila kandungan serat baja di bawah 1,0%, peningkatan dalam rasio ini relatif terbatas, mengindikasikan bahwa dosis serat yang rendah tidak banyak berpengaruh. Namun, apabila kandungannya melebihi 1,0%, peningkatannya menjadi signifikan. Hal ini dikarenakan serat terikat lebih baik dengan matriks mortar, yang mengarah pada peningkatan stabilitas dan risiko kegagalan getas yang lebih rendah.

Rasio kekuatan lentur-ke-tekan UHPC yang diperkuat dengan serat lurus berujung bengkok dan lurus panjang umumnya meningkat dengan kandungan serat, sedangkan rasio kekuatan lentur-ke-tekan serat lurus pendek pertama kali meningkat dan kemudian menurun.

Ketika kandungan serat adalah 0%, kelompok kontrol memiliki rasio 0,18. Pada kandungan serat 2,5%, rasio untuk serat hooked-end, long straight, dan short straight masing-masing mencapai 0,25, 0,23, dan 0,18-mewakili peningkatan 38,9%, 27,8%, dan 0%.

Hal ini mengindikasikan bahwa meningkatkan kandungan serat lurus pendek tanpa kait tidak meningkatkan ketangguhan dan bahkan dapat menguranginya. Hal ini terutama karena serat-serat ini lebih pendek dan tidak memiliki pengait di ujungnya. Di bawah tekanan tinggi selama pembebanan lentur, pelepasan ikatan antara serat dan mortar lebih mungkin terjadi, sehingga mengakibatkan pengurungan yang lebih lemah dan berkurangnya ketangguhan.

Kesimpulan

• Penggabungan serat baja mengurangi kemampuan alir beton kinerja ultra tinggi (UHPC), dengan serat ujung bengkok yang memiliki dampak paling signifikan. Ketika kandungan serat melebihi 1.5%, maka flowabilitas menurun tajam. Khususnya, ketika serat hooked-end melebihi 2.0%, UHPC hampir tidak menunjukkan kemampuan mengalir. Mempertimbangkan persyaratan kemampuan kerja, kandungan serat baja yang optimal direkomendasikan antara 1.5% dan 2.0%.
• Penambahan serat baja secara signifikan meningkatkan sifat mekanik UHPC, dengan serat hooked-end memberikan peningkatan terbesar. Pada kandungan serat 2.5%, kuat tekan 28 hari, kuat lentur, dan kuat tarik belah masing-masing mencapai 156.5 MPa, 39.9 MPa, dan 16.5 MPa-menunjukkan peningkatan substansial dibandingkan dengan kelompok kontrol.
• Seiring dengan meningkatnya kandungan serat baja, rasio tarik-ke-tekan UHPC menunjukkan tren peningkatan secara keseluruhan. Rasio lentur-ke-tekan juga meningkat untuk serat ujung berkait dan serat lurus panjang, sementara itu pertama kali meningkat dan kemudian menurun untuk serat lurus pendek. Pada kandungan serat yang optimal, UHPC menunjukkan peningkatan stabilitas dan ketangguhan.

Selain itu, dengan menggunakan ZHONGDIMEI serat baja produk, kinerja UHPC dapat lebih ditingkatkan dalam hal kekuatan, ketahanan retak, dan daya tahan jangka panjang.