Sửa chữa tấm sợi carbon

Dự án

Cầu siêu lớn Kim Hoa là cầu dầm chữ T kép được xây dựng và đưa vào sử dụng cuối năm 1993, trong quá trình bảo trì cầu, Ban Công trình Công cộng Tương Phàn đã phát hiện ra sự cố. Các dầm bê tông cốt thép bị rơi ra, cốt thép chính và cốt thép đai bị lộ ra, tình trạng ăn mòn nghiêm trọng. Cơ quan kiểm định đã được ủy quyền kiểm tra các dầm bê tông của cầu. Kết luận như sau.

(1) Lớp bảo vệ của dầm dự ứng lực dài 12m và 16m đáp ứng yêu cầu. Độ dày lớp bảo vệ cốt thép chính của dầm bê tông cốt thép thường dài 8m tại từng bộ phận nhỏ hơn 3cm theo yêu cầu của tiêu chuẩn, tối thiểu chỉ 1cm. Độ dày lớp bảo vệ cốt thép đai cục bộ nhỏ hơn 1,5cm theo yêu cầu của tiêu chuẩn, và cốt thép đai bị lộ ra ở một số vị trí.

(2) Chất lượng thi công dầm bê tông cốt thép 8m kém, cấp phối bê tông không tốt, hàm lượng cát sỏi quá lớn, dẫn đến bê tông có độ chặt kém. Lớp bảo vệ dễ bong tróc, cốt thép dọc và cốt thép đai bị lộ ra ngoài, bị ăn mòn; mặt khác, do lớp bảo vệ bê tông mỏng cục bộ nên cốt thép cục bộ bị ăn mòn nghiêm trọng.

(3) Do vấn đề sửa chữa độ bền chung của dầm bê tông cốt thép thông thường 8m, mặc dù khả năng chịu lực hiện tại của dầm bê tông vẫn đáp ứng yêu cầu, nhưng nếu không được xử lý kịp thời, tình trạng ăn mòn cốt thép sẽ gia tăng, làm giảm diện tích hiệu dụng của cốt thép, làm giảm khả năng liên kết hiệu quả giữa cốt thép và bê tông, cuối cùng sẽ ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của dầm bê tông và an toàn vận hành tàu.

Trước tình trạng hư hỏng nghiêm trọng của các cây cầu nói trên, năm 2004, cầu Kim Hoa đã được gia cố và sửa chữa. Áp dụng công nghệ mới về tấm sợi carbon (CFRP) và keo vá vết nứt (keo kết cấu nhựa epoxy biến tính).

Kế hoạch sửa chữa

(1) Đục bỏ lớp bê tông bảo vệ lỏng lẻo để lộ ra các thanh thép bị ăn mòn, đồng thời tiến hành tẩy gỉ và xử lý chống gỉ trên các thanh thép.

(2) Sửa chữa và phục hồi bằng vữa sửa chữa được trộn vào một tỷ lệ nhất định chất làm kín bề mặt.

(3) Phủ một lớp tấm sợi carbon lên bản cánh chịu kéo của dầm chữ T để gia cố kết cấu và tăng độ bền, đồng thời xử lý chống ăn mòn để cải thiện khả năng chịu lực của dầm.

(4) Bôi keo lên bề mặt bê tông lộ ra tại vị trí dán tấm sợi carbon để tăng độ chặt và độ bền của bê tông.

Quy trình xây dựng và yêu cầu về quy trình

Gia công lớp dưới

Sửa chữa bề mặt bằng keo

Trám vết nứt bằng vữa

Gia cố bằng tấm sợi carbon

Rèm vải chống thấm dạng thanh dán

Hiệu quả của dự án

1) Sau khi sơn hệ thống sửa chữa và bảo vệ, bề mặt thân dầm chắc chắn, sạch sẽ, không nứt vỡ, bám dính chặt chẽ với bê tông, đồng thời làm tăng mật độ bê tông một cách hiệu quả. Đặc biệt, chất sửa chữa có lực liên kết mạnh, vải chống thấm và thân dầm cũng được liên kết rất chắc chắn. Sau khi thi công, không phát hiện vết nứt nào trên vải chống thấm.

(2) Việc sử dụng keo sửa chữa, một loại keo kết cấu nhựa epoxy biến tính, khắc phục được nhược điểm giòn và kém dẻo dai của nhựa epoxy. Độ kết dính của nó cũng rất mạnh, giúp liên kết chặt chẽ tấm sợi carbon (CFRP) và thân dầm, tạo thành một khối thống nhất để chịu lực, phát huy tối đa các đặc tính cơ học tuyệt vời của tấm sợi carbon. Nhờ đó, khả năng chịu lực và độ cứng uốn của dầm được cải thiện, độ võng được giảm thiểu. Theo tính toán, khả năng chịu lực có thể tăng thêm 20%. Đồng thời, nó còn cải thiện trạng thái ứng suất của các cấu kiện, tăng cường độ dẻo của các cấu kiện, giảm vết nứt bê tông ở vùng chịu kéo, làm chậm quá trình lão hóa bê tông và cải thiện độ bền của kết cấu.

(3) Tấm sợi carbon có tính chất vật lý và cơ học tuyệt vời, độ bền kéo của nó cao hơn 10-15 lần so với thép thông thường và mô đun đàn hồi của nó gần bằng thép, làm cho nó rất thích hợp để gia cố và sửa chữa bê tông cốt thép. Quy trình thi công đơn giản, công nhân dễ dàng nắm vững và hiệu quả thi công cao và thuận tiện. Không cần máy móc lớn, tấm sợi carbon có thể được cắt tùy ý và có thể được sử dụng rộng rãi trong các loại và hình dạng kết cấu bê tông khác nhau. Sau khi gia cố và sửa chữa, về cơ bản không có sự gia tăng về trọng lượng kết cấu và kích thước tổng thể. Tấm sợi carbon mềm và có thể được dán hiệu quả ngay cả khi bề mặt gia cố không đủ phẳng. Nó có khả năng chống axit, kiềm, muối và ăn mòn trong khí quyển và không cần bảo trì thường xuyên. Công nghệ mới này có lợi ích kinh tế và kỹ thuật tốt, và hiệu quả là rõ ràng. Nó tốt hơn phương pháp gia cố liên kết tấm thép và có giá trị phổ biến.