Vải sợi carbon đơn hướng

Tổng quan dự án

Một tòa nhà giảng dạy bỏ hoang ở quận Hexi đã được cải tạo thành tòa nhà văn phòng, một số phòng học hiện được chuyển đổi thành phòng thiết bị theo nhu cầu sử dụng. Khả năng chịu cắt của dầm đạt yêu cầu, khả năng chịu uốn ban đầu là 204,3kN•m. Khả năng chịu uốn cốt thép của dầm yêu cầu là 260kN•m.

Khi sử dụng vật liệu sợi carbon đơn hướng để gia cố dầm, tấm và các bộ phận uốn khác, cần đáp ứng các giả định cơ bản sau:

＠Phải đáp ứng các giả định cơ bản của tiêu chuẩn quốc gia hiện hành "Quy chuẩn Thiết kế Kết cấu Bê tông" về khả năng chịu lực của mặt trước:

＠Quan hệ ứng suất và biến dạng của vật liệu composite sợi là tuyến tính; xét đến việc tải trọng động tác dụng lên kết cấu cốt thép về cơ bản đã được loại bỏ, ảnh hưởng của lực thứ cấp không được xét đến.

＠Trước khi đạt đến trạng thái chịu lực uốn cuối cùng, sẽ không có hư hỏng bong tróc liên kết giữa vật liệu cốt thép và bê tông.

Ba lớp vải sợi carbon đơn hướng rộng 250mm và dày 0,167mm được lựa chọn để đáp ứng các yêu cầu của phòng thiết bị.

.

Dự án sử dụng vải sợi carbon đơn hướng Horse HM30, là sợi carbon Toray của Nhật Bản (12K).

Xem xét các yếu tố môi trường thi công đặc thù của dự án, việc dỡ tải nên được thực hiện trong quá trình gia cố. Trước khi gia cố, cần loại bỏ bột và tạp chất trên ván.

Trong quá trình gia cố công trình, lớp bảo vệ phải được cắt đến bề mặt nền của lớp kết cấu trước khi tiến hành bước tiếp theo.

Giới thiệu tóm tắt về đặc tính kỹ thuật của kết cấu vải sợi carbon gia cường đơn hướng

Công nghệ gia cố kết cấu sợi carbon là việc sử dụng chất kết dính hiệu suất cao để dán vải sợi carbon đơn hướng lên bề mặt kết cấu công trình, giúp hai yếu tố này phối hợp với nhau để cải thiện khả năng chịu lực (uốn và cắt) của kết cấu, từ đó đạt được mục đích gia cố và tăng cường kết cấu. Polyme gia cường sợi carbon (Carbon Fibre Reinforced Polyme, viết tắt là CFRP, còn được gọi là nhựa gia cường sợi carbon) được làm từ nhựa epoxy liên kết với các bó sợi carbon có độ bền kéo cao. Việc sử dụng vải sợi carbon đơn hướng có những ưu điểm sau:

(1) Nhờ các đặc tính vật lý và cơ học tuyệt vời của vật liệu sợi carbon, cường độ và hiệu suất cao của vật liệu này có thể được tận dụng tối đa trong quá trình gia cố kết cấu bê tông, cải thiện khả năng chịu lực và độ dẻo của kết cấu và các bộ phận lồng, đồng thời nâng cao hiệu suất cơ học, đạt được mục đích gia cố hiệu quả.

(2) Nó có khả năng chống ăn mòn, độ bền và khả năng chống mỏi tuyệt vời. Độ bền và khả năng chống ăn mòn là những chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng của một công trình kết cấu. Đặc biệt đối với một số công trình có yêu cầu đặc biệt, khả năng chống ăn mòn và bảo vệ bức xạ (chống lão hóa) đã trở thành những yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi thiết kế loại kết cấu này. Bản thân vật liệu vải sợi carbon và vật liệu composite được tạo thành từ vật liệu liên kết có khả năng chống ăn mòn tốt trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau. Nó có thể chống lại tác động của axit, kiềm, muối và ăn mòn khí quyển thường gặp trong các công trình xây dựng, đồng thời có khả năng chống mỏi tốt. Giải quyết vấn đề ăn mòn hóa học mà các phương pháp gia cố khác thường gặp phải.

(3) Không làm tăng trọng lượng và thể tích của các bộ phận. Vải sợi carbon có trọng lượng nhẹ và độ dày mỏng. Các bộ phận được gia cố và sửa chữa về cơ bản không làm tăng trọng lượng và kích thước của kết cấu ban đầu, đồng thời không làm giảm diện tích sử dụng của tòa nhà. Điều này chắc chắn rất quan trọng đối với nền kinh tế và xã hội của "tấc đất".

(4) Ứng dụng rộng rãi. Do vải sợi carbon là vật liệu linh hoạt và có thể cắt tùy ý nên công nghệ gia cố này được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại kết cấu và nhiều bộ phận có hình dạng kết cấu khác nhau mà không làm thay đổi hình dạng kết cấu và không ảnh hưởng đến diện mạo kết cấu.

(5) Thi công đơn giản. Vì không cần thi công ướt tại hiện trường, không cần thiết bị thi công lớn, không cần thiết bị cố định tại công trường, diện tích thi công nhỏ. Với điều kiện đảm bảo chất lượng thi công và không có sự can thiệp ngẫu nhiên, thời gian thi công trong cùng điều kiện chỉ bằng một nửa so với phương pháp gia cố bằng thép tấm.

(6) Chất lượng thi công dễ dàng đảm bảo. Công nghệ kết cấu bê tông cốt sợi carbon thi công và vận hành thuận tiện. Trong điều kiện thi công bình thường, diện tích liên kết hiệu quả của vải sợi carbon về cơ bản có thể đạt 100%, việc kiểm tra tại chỗ rất thuận tiện. Ngay cả khi có một lỗ rỗng nhỏ, cũng có thể khắc phục bằng cách tiêm kim, đảm bảo hiệu quả chất lượng thi công.

Công nghệ gia cố sợi carbon phù hợp để gia cố và sửa chữa nhiều loại kết cấu và nhiều bộ phận kết cấu khác nhau, chẳng hạn như dầm, tấm, cột, giàn mái.

Đối với các công trình như trụ cầu, cầu, trụ tròn, vỏ cầu, v.v., cường độ bê tông nền phải đạt tối thiểu 1.000 C15. Ngoài ra, một số tính chất cơ học của khối xây bằng gạch cũng có thể được gia cố bằng sợi carbon.

Phần kết luận

Thông qua ví dụ về quá trình thi công một dự án tòa nhà văn phòng, tác giả đã nhận thấy rõ ưu điểm của công nghệ gia cố kết cấu vải sợi carbon. Trong quá trình thi công dự án này, với tiêu chí đảm bảo an toàn, chỉ sử dụng giàn giáo đơn giản, việc cắt vải sợi carbon rất thuận tiện. Có thể trồng và cắt theo hình dạng và kích thước tùy ý, đồng thời có thể luồn qua các lớp chống đỡ khác nhau, rất thuận tiện cho việc thi công. Hơn nữa, kể từ khi hoàn thành xây dựng và đưa tòa nhà vào sử dụng, kết cấu bê tông cốt thép đã đáp ứng được yêu cầu sử dụng an toàn của chủ đầu tư và được chủ đầu tư đón nhận nồng nhiệt.

Trong những năm gần đây, công nghệ gia cường sợi carbon đã được ứng dụng rộng rãi trong kết cấu dầm, bản, cột và tường chịu lực bê tông cốt thép của cầu, đường hầm, công trình công nghiệp và dân dụng. Sản phẩm có hiệu suất vượt trội, vận hành đơn giản, an toàn và tin cậy. So với các phương pháp truyền thống, công nghệ này mang lại lợi ích kinh tế, xã hội và môi trường lớn hơn. Công nghệ kết cấu bê tông cốt sợi carbon là một ví dụ điển hình về ứng dụng thành công vật liệu composite công nghệ Jiangwo trong lĩnh vực xây dựng dân dụng, là công nghệ gia cường đáng được khuyến khích phát triển. Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ xây dựng, công nghệ sợi carbon chắc chắn sẽ có triển vọng phát triển rộng lớn.