Jabarkan Penguatan non-baja dari Beton bertulang

Ada banyak tumpang tindih antara subjek tulangan non-baja dan tulangan serat beton. Pengenalan beton non-baja relatif baru; dibutuhkan dua bentuk utama: batang tulangan non-logam, dan serat non-baja (biasanya juga non-logam) yang dimasukkan ke dalam matriks semen. Misalnya, ada peningkatan minat dalam beton bertulang serat gelas (GFRC) dan dalam berbagai aplikasi serat polimer yang dimasukkan ke dalam beton. Meskipun saat ini tidak ada banyak saran bahwa bahan-bahan tersebut akan menggantikan tulangan logam, beberapa dari bahan ini memiliki keunggulan besar dalam aplikasi spesifik, dan ada juga aplikasi baru di mana tulangan logam bukan pilihan. Namun, desain dan aplikasi penguat non-baja penuh dengan tantangan. Untuk satu hal, beton adalah lingkungan yang sangat basa, di mana banyak bahan, termasuk sebagian besar jenis kaca, memiliki masa pakai yang buruk. Juga, perilaku bahan penguat tersebut berbeda dari perilaku logam, misalnya dalam hal kekuatan geser, rangkak, dan elastisitas.

Plastik/polimer yang diperkuat serat (FRP) dan plastik yang diperkuat gelas (GRP) terdiri dari serat polimer, kaca, karbon, aramid, atau polimer lain atau serat berkekuatan tinggi yang diatur dalam matriks resin untuk membentuk batang tulangan, atau kisi, atau serat. Tulang ini dipasang dengan cara yang sama seperti tulangan baja. Biayanya lebih tinggi, tetapi jika diterapkan secara tepat, strukturnya memiliki kelebihan, khususnya pengurangan dramatis dalam masalah yang berkaitan dengan korosi, baik dengan alkalinitas beton intrinsik atau oleh cairan korosif eksternal yang mungkin menembus beton. Struktur ini dapat secara signifikan lebih ringan dan biasanya memiliki masa pakai lebih lama. Biaya bahan-bahan ini telah menurun secara dramatis sejak adopsi mereka yang luas di industri dirgantara dan militer.

Secara khusus, batang FRP berguna untuk struktur di mana keberadaan baja tidak dapat diterima. Sebagai contoh, mesin MRI memiliki magnet besar, dan karenanya memerlukan bangunan non-magnetik. Sekali lagi, pintu tol yang membaca tanda radio perlu beton bertulang yang transparan untuk gelombang radio . Juga, di mana umur desain struktur beton lebih penting daripada biaya awal, tulangan non-baja sering memiliki kelebihan di mana korosi baja tulangan merupakan penyebab utama kegagalan. Dalam situasi seperti itu, penguat tahan korosi dapat memperpanjang umur struktur secara substansial, misalnya di zona intertidal . Batang FRP juga dapat berguna dalam situasi di mana kemungkinan struktur beton dapat dikompromikan pada tahun-tahun mendatang, misalnya tepi balkon ketika langkan diganti, dan lantai kamar mandi dalam konstruksi bertingkat dimana masa kerja struktur lantai kemungkinan akan berkali-kali masa pakai membran bangunan kedap air .

Penguatan plastik sering lebih kuat, atau setidaknya memiliki rasio kekuatan terhadap berat yang lebih baik daripada baja tulangan. Juga, karena tahan korosi, tidak perlu penutup beton pelindung setebal tulangan baja (biasanya 30 hingga 50 mm atau lebih). Struktur yang diperkuat FRP karenanya bisa lebih ringan dan bertahan lebih lama. Oleh karena itu, untuk beberapa aplikasi, biaya seumur hidup akan bersaing dengan beton bertulang baja.

Sifat material FRP atau GRP bar sangat berbeda dari baja, sehingga ada perbedaan dalam pertimbangan desain. Tulangan FRP atau GRP memiliki kekuatan tarik yang relatif lebih tinggi tetapi kekakuan lebih rendah, sehingga defleksi cenderung lebih tinggi daripada untuk unit yang diperkuat setara baja. Struktur dengan tulangan FRP internal biasanya memiliki deformabilitas elastis yang sebanding dengan deformabilitas plastis (daktilitas) struktur baja yang diperkuat. Kegagalan dalam kedua kasus lebih mungkin terjadi oleh kompresi beton daripada oleh pecahnya tulangan. Lendutan selalu menjadi pertimbangan desain utama untuk beton bertulang. Batas defleksi ditetapkan untuk memastikan bahwa lebar retak pada beton bertulang baja dikontrol untuk mencegah air, udara atau zat agresif lainnya mencapai baja dan menyebabkan korosi. Untuk beton bertulang FRP, estetika dan mungkin kedap air akan menjadi kriteria pembatas untuk kontrol lebar retak. Batang FRP juga memiliki kekuatan tekan yang relatif lebih rendah daripada batang baja, dan karenanya memerlukan pendekatan desain yang berbeda untuk kolom beton bertulang .

Salah satu kelemahan dari penggunaan tulangan FRP adalah ketahanan api-nya yang terbatas. Di mana keselamatan kebakaran merupakan pertimbangan, struktur yang menggunakan FRP harus mempertahankan kekuatan dan penahan gaya pada suhu yang diharapkan pada saat terjadi kebakaran.Untuk keperluan ketahanan api (fireproofing), diperlukan penutup beton semen yang cukup atau kelongsong pelindung. Penambahan 1 kg/m3 dari serat polypropylene untuk beton telah terbukti mengurangi spalling selama simulasi kebakaran. (Peningkatannya dianggap karena pembentukan jalur keluar dari sebagian besar beton, memungkinkan tekanan uap hilang.)

Masalah lain adalah efektivitas tulangan geser. Sengkang FRP tulangan yang dibentuk dengan menekuk sebelum pengerasan umumnya berkinerja relatif buruk dibandingkan dengan sengkang baja atau struktur dengan serat lurus. Ketika disaring, zona antara daerah lurus dan melengkung dikenakan tekanan lentur, geser, dan memanjang yang kuat. Diperlukan teknik desain khusus untuk mengatasi masalah tersebut.

Ada pertumbuhan minat dalam menerapkan penguatan eksternal untuk struktur yang ada menggunakan bahan canggih seperti tulangan komposit (fiberglass, basal, karbon), yang dapat memberikan kekuatan luar biasa. Di seluruh dunia, ada sejumlah merek tulangan komposit yang diakui oleh berbagai negara, seperti Aslan, DACOT, V-rod, dan ComBar. Jumlah proyek yang menggunakan tulangan komposit meningkat dari hari ke hari di seluruh dunia, di negara-negara mulai dari Amerika Serikat, Rusia, dan Korea Selatan hingga Jerman.