Gia cố cột bê tông cốt thép

Tổng quan dự án

Một tòa nhà được xây dựng vào những năm 1950. Trong quá trình sử dụng tầng hầm, pin axit đã được lưu trữ, gây ra hiện tượng ăn mòn và nứt nghiêm trọng trên bề mặt các cấu kiện bê tông thẳng đứng. Sau khi kiểm tra kỹ lưỡng tại hiện trường, độ sâu cacbon hóa của một số cột khung tầng hầm nằm trong khoảng 25mm-35mm. Một phần của nó đã bị cacbon hóa đến các thanh thép chịu ứng suất dọc của cột, và tình trạng ăn mòn rất nghiêm trọng. Khoảng 50% lớp bê tông bảo vệ cột có các vết nứt rộng dọc theo cốt thép. Hơn 25% thanh thép bị lộ ra và bị ăn mòn nghiêm trọng. Tỷ lệ mất diện tích mặt cắt ngang tối đa sau khi thép bị ăn mòn là 30%.

Người sử dụng yêu cầu gia cố bằng cường độ cho các thanh thép chịu lực của cột khung bị ăn mòn và phải đảm bảo rằng hoạt động bình thường của thiết bị sẽ không bị ảnh hưởng trong quá trình thi công và gia cố cột, đồng thời phải cân nhắc đến việc tiết kiệm chi phí gia cố.

Lựa chọn và triển khai phương án tăng cường

Do công trường xây dựng có cáp thông tin liên lạc và thiết bị điện, nên không thể di chuyển các thiết bị này, và không thể hàn các bộ phận gần thiết bị. Do hạn chế về mặt bằng và chi phí gia cố, nghiên cứu đã quyết định áp dụng phương án sau: Gia cố ống bê tông cốt thép được sử dụng ở những nơi xa thiết bị và ít chịu tác động. Đối với những nơi không có công trường xây dựng, phương pháp gia cố thép góc thuê ngoài được áp dụng. Gia cố bọc FRP được sử dụng cho các cột khung không có không gian vận hành và không thể hàn.

Trước khi gia cố, cần đục bỏ phần bê tông rời rạc và dễ vỡ trong kết cấu ban đầu, đồng thời loại bỏ bề mặt rỗ tổ ong và các lỗ hổng của kết cấu ban đầu và sửa chữa bằng vữa epoxy. Các vết nứt kết cấu có chiều rộng > 0,2mm được sửa chữa bằng phương pháp đổ áp lực thấp để khôi phục cường độ bê tông. Đối với bê tông bề mặt bị nứt có lớp phong hóa giòn, lớp nứt gỉ cacbon hóa và lớp dầu mỡ nghiêm trọng, cần cắt bỏ trước khi đổ bê tông. Áp dụng biện pháp trám bề mặt cho các vết nứt kết cấu có chiều rộng ≤ 0,2mm.

Bây giờ hãy mô tả ngắn gọn về các yêu cầu kỹ thuật của các phương án xây dựng khác nhau

1 Phương pháp thi công cốt thép ống bê tông cốt thép

Phương pháp tiết diện mở rộng là phương án gia cố đơn giản và tiết kiệm nhất. Nhược điểm là cần gia cố từ móng, thời gian thi công dài và bản thân nặng. Khi tháo lớp bảo vệ bê tông kết cấu ban đầu, phải dùng búa nặng đóng nhẹ, không được dùng búa tạ để giảm hư hỏng hoặc gãy dầm cột khung do rung động khi đập. Các thanh thép bị ăn mòn phải được làm sạch bằng axit photphoric và không được cắt khi chưa được phép. Bề mặt tiếp xúc giữa bề mặt bê tông kết cấu mới và bê tông mới đổ được làm nhám và sử dụng nước. Làm sạch ở giữa và bôi keo dán lên bề mặt. Xem Hình 1 để biết chi tiết về phương pháp neo cốt thép cột khung. Tại bề mặt tiếp xúc giữa bê tông cột mới và cột khung ban đầu, các thanh neo ngắn sẽ được thêm vào sau mỗi 300 theo chiều dọc và sau mỗi 200 theo chiều ngang. Tỷ lệ nước xi măng tối đa của bê tông mới trộn không được lớn hơn 0,55, lượng xi măng tiêu thụ tối thiểu không được nhỏ hơn 300kg/m3, độ dày lớp bảo vệ là 35.

2. Phương pháp gia cường thép góc ngoài cho cấu kiện dầm bê tông

Phương pháp gia cường này thuận tiện trong việc tìm kiếm vật liệu, chi phí thấp, thi công đơn giản và có nhược điểm là cần bảo trì thường xuyên. Phương pháp xử lý của chúng tôi là quét lớp vữa xi măng chống ăn mòn bên ngoài thép góc gia công.

3. Cột gia cường sợi carbon

Sợi carbon có độ bền cao, trọng lượng nhẹ, khả năng chống ăn mòn tốt, quy trình thi công đơn giản và nhanh chóng, hầu như không ảnh hưởng đến kết cấu ban đầu khi được sử dụng để gia cường và gia cường, đồng thời có hiệu quả gia cường và sửa chữa tốt, độ bền cao. Cải thiện đáng kể khả năng chịu uốn, cắt, xoắn, kéo và khả năng chịu động đất của cấu kiện gia cường, tăng cường độ dẻo và độ cứng của cấu kiện, đồng thời cải thiện hiệu suất chịu lực của cấu kiện. Ở đây, chúng tôi chủ yếu xử lý uốn cột và gia cường cắt.

Lời kết

Các phương pháp gia cường nêu trên có thể gia cường kết cấu bê tông, từ đó tăng khả năng chịu lực, nâng cao khả năng chịu động đất và cải thiện hiệu suất chịu động đất. Việc gia cường kết cấu bê tông trong môi trường ăn mòn có thể nâng cao khả năng chống ăn mòn, ngăn ngừa và giảm thiểu sự xuất hiện của các vết nứt, đồng thời cải thiện độ bền và độ tin cậy của kết cấu. Hơn nữa, các phương pháp này đều có những ưu và nhược điểm riêng. Tóm lại, các phương pháp gia cường này dễ dàng tìm kiếm vật liệu, chi phí vừa phải, thi công đơn giản, nhanh chóng và ít ảnh hưởng đến kết cấu ban đầu. Các nhà thiết kế có thể sử dụng chúng một cách linh hoạt trong các ứng dụng và có triển vọng ứng dụng rộng rãi.