Sửa chữa vết nứt bê tông

Vải sợi carbon (CFRP) là một công nghệ gia cường mới trong mười năm gần đây. Nó có các đặc tính như cường độ kéo cao, mô đun đàn hồi cao, trọng lượng nhẹ, độ dày mỏng, khả năng chống ăn mòn tốt và dễ sử dụng. Công nghệ gia cường sợi carbon là việc sử dụng vật liệu nhựa để liên kết sợi carbon với bề mặt của kết cấu hoặc cấu kiện, để sợi carbon và bê tông tạo thành một tổng thể hỗn hợp, thông qua sự hợp tác của chúng với kết cấu hoặc cấu kiện, cải thiện khả năng chịu uốn và chịu cắt của các cấu kiện kết cấu. Để đạt được mục đích gia cường và gia cường các cấu kiện kết cấu và cải thiện hiệu suất cơ học. Công nghệ gia cường có các đặc điểm như thi công thuận tiện, sử dụng rộng rãi, không thay đổi hình dạng và trọng lượng của kết cấu, có giá trị nghiên cứu và phổ biến cũng như tiềm năng thị trường lớn.

1 Tổng quan dự án

Trong quá trình thi công một tòa nhà ký túc xá, phát hiện một vết nứt nhỏ ở đáy và bên hông dầm khung có nhịp 6m, bề rộng vết nứt khoảng 0,2mm. Để đảm bảo an toàn kết cấu, thông qua việc phân tích, so sánh giữa các đơn vị thi công, giám sát, thiết kế và thi công, cuối cùng đã áp dụng phương pháp gia cường CFRP để gia cường dầm khung.

2 Phương án gia cố

Trước khi thi công, vật liệu đóng cọc trên phần dầm khung được loại bỏ để giảm thiểu tải trọng tác động lên dầm khung trong quá trình thi công cốt thép, sau đó xử lý các vết nứt và cuối cùng tiến hành gia cố bằng sợi carbon. Xử lý vết nứt: vết nứt có chiều rộng nhỏ hơn 0,2 mm, dùng chổi phủ bề mặt bằng nhựa epoxy; vết nứt lớn hơn 0,2 mm thì dùng phương pháp tiêm sửa chữa vết nứt. Gia cố bằng sợi carbon: Đầu tiên, một dải vải sợi carbon rộng cùng chiều rộng được dán vào đáy dầm, sau đó dán một vòng sợi carbon hình chữ "U" rộng 100 mm với khoảng cách 200 mm. Một tấm CFRP rộng 100 mm được dán vào cả hai mặt của dầm để gia cố vòng hình chữ U. Cuối cùng, một tấm CFRP được dán lên bề mặt dầm với chiều rộng 250 + 2 * 100 = 450 mm, như thể hiện trong Hình 1.

3 Tiêm Epoxy để sửa chữa vết nứt

Trong dự án này, công nghệ thi công mối nối áp suất thấp tự động bằng nhựa epoxy được áp dụng để sửa chữa và gia cố các vết nứt nhỏ trên dầm khung. Quy trình này tận dụng nguyên lý xốp của bê tông và áp lực tạo ra bởi sự co ngót của màng cao su đàn hồi trên đế bơm cao su để ép nhựa epoxy có độ lưu động cao vào vết nứt và thâm nhập vào độ sâu của vết nứt, từ đó phục hồi bê tông.

4 Gia cố bằng sợi carbon

Các bước thi công: xử lý bề mặt, quét keo lót, sửa chữa, san phẳng, dán vải sợi carbon, bảo dưỡng và thử nghiệm.

4.1 xử lý bề mặt

(1) Mài đáy và cả hai mặt của toàn bộ dầm khung bằng máy mài, loại bỏ bụi bẩn, bùn nổi và cấu trúc rời rạc của lớp bề mặt bê tông, để lộ cấu trúc chặt chẽ và làm phẳng bề mặt.

(2) mài các góc của các bộ phận thành các cung tròn có bán kính cung không nhỏ hơn 20mm.

(3) Dùng máy thổi bụi thổi sạch bụi bẩn trên bề mặt và rửa sạch bằng nước và cồn. Chỉ sau khi bề mặt bê tông khô hoàn toàn mới được tiến hành các bước làm việc tiếp theo.

4.2 áp dụng lớp sơn lót

(1) Cân chính xác chất chính và chất đóng rắn của nhựa nền theo tỷ lệ quy định, sau đó cho vào thùng chứa chuyên dụng. Cân chính trước, sau đó cho chất tăng tốc đóng rắn vào, khuấy đều, sau 1-3 phút cho chất đóng rắn vào, khuấy đều bằng máy khuấy; lượng hỗn hợp trộn phải được sử dụng hết trong thời gian sử dụng (khoảng 30-40 phút).

(2) Lớp nhựa phía dưới được phủ đều lên bề mặt bê tông bằng chổi lăn chuyên dụng và chỉ có thể tiến hành thi công công đoạn tiếp theo sau khi bề mặt nhựa được chạm tới và khô (bề mặt nhựa đông cứng lại).

(3) Nhựa nền là nhựa tiếp xúc với quá trình sấy hoặc đóng rắn, bề mặt của phần lồi (tương tự như giọt sương) để sử dụng vải mài hoặc máy mài.

Bản vá 4.3 tăng cấp

(1) Chuẩn bị bột trét epoxy: Chất chính của bột trét, chất tăng tốc đóng rắn, chất đóng rắn theo tỷ lệ quy định, cân chính xác vào thùng chứa, thêm theo trình tự yêu cầu về kết cấu nhựa ở đáy, khuấy đều bằng máy trộn; lượng trộn phải được sử dụng hết trong thời gian sử dụng (khoảng 40-50 phút).

(2) Bề mặt lõm của linh kiện được trám bằng bột trét epoxy, bề mặt nhẵn mịn, không có góc cạnh. Góc cũng phải được sửa chữa thành hình cung tròn nhẵn có bán kính không nhỏ hơn 20mm.

(3) Bề mặt của bột trét được chà nhám và chà xát, và giấy nhám được sử dụng để mài và san phẳng.

4.4 dán vải sợi carbon

(1) Vải sợi carbon phải được cắt theo kích thước thiết kế gia cố. Vải sợi carbon phải được cắt theo cùng hướng với phần liên kết. Cấm cắt chéo vải sợi carbon và tránh kéo dây. Vải sợi carbon sau khi cắt phải được cuộn lại để tránh nhăn và cong vênh.

(2) Cân chính xác chất chính và chất đóng rắn của nhựa đã tẩm theo tỷ lệ quy định, khuấy đều trong máy trộn rồi cho vào thùng chứa. Lượng sử dụng phải đạt mức hài hòa trong thời gian cho phép (khoảng 50-60 phút).

(3) Lau sạch lại bề mặt bê tông trước khi dán sợi carbon. Sau khi xác nhận bề mặt không còn bụi, quét đều nhựa epoxy lên vị trí cần dán. Khi quét nhựa, phải đạt yêu cầu "ổn định, chính xác, đồng đều", nghĩa là: ổn định, lực quét vừa phải, cố gắng không bị chảy và rơi ra; quét chính xác, đúng vị trí, quét không có vạch kiểm soát; độ dày đồng đều, đồng đều trong phạm vi quét.

(4) Dán vải sợi carbon, phải đạt tiêu chuẩn "ổn định, chính xác, đồng đều", đạt được độ bền vừa phải, giúp vải sợi carbon không bị nhăn, không bị gấp, và kéo giãn mượt mà. Khi cán vải sợi carbon, phải cán nhiều lần từ đầu này sang đầu kia bằng trống chuyên dụng để tạo bọt khí. Không thích hợp để cán và chà xát nhiều lần trên một bộ phận. Trong quá trình cán, nhựa tẩm phải thấm đều vào vải sợi carbon để đạt được độ bão hòa. Khi cần mài phẳng tấm sợi carbon, chiều dài mài phải lớn hơn 100mm, và chất lượng thẩm thấu nhựa của bộ phận mài phải được đảm bảo.

(5) Khi dán lên bề mặt vải sợi carbon, lớp tiếp theo phải được dán lên bề mặt vải sợi carbon. Nếu quá 40 phút, phải đợi 12 giờ, sau đó quét lớp keo để dán lớp tiếp theo.

4.5 Vải sợi carbon phải được bảo dưỡng sau khi lưu hóa, thời gian lưu hóa (đặc biệt là thời gian lưu hóa ban đầu) phải được đảm bảo nghiêm ngặt không bị can thiệp và va chạm, thời gian lưu hóa khoảng 1 tuần.

4.6 Tiêu chuẩn kiểm tra, nghiệm thu chất lượng công trình xây dựng như sau:

(1) So với yêu cầu thiết kế, độ lệch cho phép của đường tâm nhỏ hơn 10mm.

(2) Lượng keo dán sợi carbon phải lớn.

(3) Chất lượng dính: A. Khi diện tích của một trống rỗng đơn lẻ nhỏ hơn 1000mm2, thì sửa chữa bằng keo trám; Khi diện tích của một trống rỗng đơn lẻ lớn hơn 1000mm2, thì sửa chữa bằng cách cắt; B. Tỷ lệ giữa tổng diện tích trống rỗng và tổng diện tích dính phải nhỏ hơn 5%.

(4) Khi chất lượng liên kết không đạt yêu cầu và cần cắt sửa chữa, cần cắt bỏ lớp vải sợi carbon của phần trống rỗng dọc theo mép trống rỗng và sử dụng cùng loại vật liệu sợi carbon với mỗi cạnh kéo dài 100 mm đến mép ngoài để hỗ trợ vị trí ban đầu bằng cùng loại keo dán.

5 điểm cần chú ý trong xây dựng

(1) Không giống như chất đông đặc của nhựa kết dính đã tẩm, chất đông đặc của sơn lót và bột trét cần được phân biệt rõ ràng với chất đông đặc của nhựa kết dính đã tẩm.

(2) Nếu chất đóng rắn có chứa peroxide hữu cơ, cần tránh sử dụng các sản phẩm từ sắt và đồng và nên sử dụng các vật chứa làm bằng thủy tinh, nhôm và thép không gỉ.

(3) Việc định lượng nhựa, chất đóng rắn và chất xúc tiến đóng rắn phải sử dụng đồng hồ đo, độ chính xác của đồng hồ đo là + 1g. Trình tự trộn như sau: trước tiên đo nhựa, sau đó thêm chất xúc tiến đóng rắn, khuấy đều 1-3 phút, sau đó thêm chất đóng rắn, khuấy đều 1-3 phút. Nghiêm cấm trộn đồng thời chất đóng rắn và chất xúc tiến đóng rắn.

(4) Lượng nhựa trộn phải được sử dụng hết trong thời gian sử dụng, đặc biệt là trong quá trình thi công nhựa tẩm và nhựa dán, lượng nhựa trộn phải được xác định sau khi xem xét thời gian thi công. Sau khi trộn chất chính và chất đóng rắn, cần tuân thủ nghiêm ngặt thời gian sử dụng, nếu nhựa đông tụ, phải dừng sử dụng ngay lập tức. Nếu vượt quá thời gian đông kết của nhựa, nhựa sẽ nhanh chóng đông cứng và không thể sử dụng tiếp. Để đảm bảo chất lượng thi công, thời gian sử dụng của nhựa nên được kiểm soát sao cho ngắn hơn thời gian đông kết khoảng 10 phút.

(5) Kiểm tra cẩn thận độ nhẵn của bề mặt liên kết trước khi dán sợi carbon, nếu không, cần phải mài để đảm bảo độ nhẵn của bê tông trong phạm vi 1 mm. Vì CFRP chỉ có thể tạo ra hiệu quả gia cường tốt nếu tiếp xúc chặt chẽ với bề mặt bê tông cốt thép, các gờ sắc nhọn hoặc góc lượn sóng trên bề mặt bê tông có thể làm hỏng CFRP và làm giảm cường độ của nó.

(6) Vải sợi carbon sau khi cắt nên được cuộn thành cuộn nhỏ để tránh nhăn. Khi bảo quản vải sợi, tránh ánh nắng trực tiếp, mưa, bụi bẩn và các tác động khác. Trong quá trình vận chuyển và bảo quản, không nên đùn tấm sợi carbon để tránh làm hỏng sợi carbon. Vật liệu kết dính nên được bảo quản ở nơi thoáng mát và kín khí.

(7) Vì sợi carbon là vật liệu dẫn điện nên vải sợi carbon phải cách xa thiết bị điện và nguồn điện trong quá trình thi công hoặc thực hiện các biện pháp bảo vệ tương ứng;

(8) Việc chuẩn bị chất kết dính phải được thực hiện trong nhà, môi trường làm việc và công trường xây dựng phải được thông gió tốt.

(9) Công nhân xây dựng phải đeo khẩu trang, găng tay bảo hộ và mặc quần áo lao động theo quy định.

(10) Các loại vật liệu kết dính không được gây ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt. Chất thải không được đổ vào cống rãnh, phải được xử lý tập trung theo yêu cầu bảo vệ môi trường.

6 Tóm tắt

Dầm khung bị hư hỏng được sửa chữa bằng công nghệ gia cố sợi carbon, bề mặt được sơn phủ theo yêu cầu thiết kế thông thường. Hiện tại, chưa có hiện tượng bất thường nào xảy ra trong quá trình sử dụng bình thường.

Công nghệ gia cường sợi carbon có đặc điểm là vận hành đơn giản, thi công nhanh, chỉ sử dụng các công cụ điện nhỏ trong thi công, tốc độ thi công nhanh, thời gian thi công ngắn, không làm tăng thể tích và trọng lượng của kết cấu, không làm thay đổi hình dạng kết cấu sau khi gia cường, không ảnh hưởng đến việc trang trí bề mặt kết cấu. So với phương pháp gia cường truyền thống, công nghệ này có những ưu điểm rõ ràng. Với việc nghiên cứu khoa học ngày càng chuyên sâu, tích lũy kinh nghiệm thực tiễn kỹ thuật và tiếp tục khám phá và phát triển các lĩnh vực ứng dụng mới, công nghệ này sẽ ngày càng hoàn thiện và trưởng thành hơn, đồng thời triển vọng ứng dụng của công nghệ này cũng sẽ mở ra nhiều triển vọng hơn.