Gia cố dầm

Trong những năm gần đây, với sự phát triển của khoa học công nghệ và ứng dụng vật liệu mới, một loại phương pháp gia cường mới nhanh chóng và hiệu quả đã xuất hiện, đó là phương pháp gia cường bằng sợi carbon.

Phương pháp này là dán một hoặc nhiều lớp vải sợi carbon lên bề mặt cấu kiện để gia cố hoặc cải thiện khả năng chịu lực, đáp ứng các yêu cầu về an toàn kết cấu. Nguyên lý gia cường của phương pháp này về cơ bản giống với phương pháp gia cường thép liên kết ban đầu. Chỉ có sợi carbon với cường độ cao hơn, độ dày mỏng hơn và trọng lượng nhẹ hơn mới thay thế được tấm thép, mang lại những ưu điểm tương ứng, chẳng hạn như ít ảnh hưởng đến khoảng hở của công trình, không làm hư hại kết cấu ban đầu, không làm tăng trọng lượng kết cấu, v.v. Hơn nữa, sợi carbon có các tính chất vật lý và cơ học tuyệt vời, độ bền kéo cao và khả năng chống ăn mòn mạnh, rất phù hợp để gia cố kết cấu bê tông.

Tổng quan dự án

Một tòa nhà giảng dạy tại Trường Trung học Cơ sở số 1 Quang Hoa đang trong quá trình xây dựng. Do lỗi thiết kế, dầm cầu thang tầng 1 không đủ khả năng chịu lực, kết cấu thép chịu lực dọc không đáp ứng được yêu cầu sử dụng thông thường, cần gia cố kết cấu để nâng cao khả năng chịu lực uốn. Chủ đầu tư có yêu cầu khá khắt khe về thời gian thi công, việc gia cố không được ảnh hưởng đến thẩm mỹ sau khi hoàn thiện. Xét về mặt hiện trường, việc sử dụng hiệu quả không gian công trình chưa đủ, chiều cao thông thủy còn hạn chế. Kết hợp các yếu tố này, phương pháp gia cố sợi carbon đã được lựa chọn để thi công thuận tiện và nhanh chóng.

Kế hoạch tăng cường

Vật liệu gia cố sử dụng vải sợi carbon HM-20 12K T700 và keo dán kết cấu hỗ trợ dòng keo dán sợi carbon HM

Dựa trên phân tích tính toán và kết quả nghiên cứu thực nghiệm trước đó, người ta quyết định dán hai lớp vải sợi carbon vào bề mặt dưới của dầm và sử dụng vòng chữ U để neo.

Tăng cường công nghệ xây dựng

1) Xử lý bề mặt: Trước khi dán, hãy cạo sạch và làm phẳng bề mặt cấu kiện bê tông đã được liên kết trước bằng vải sợi carbon để loại bỏ bụi bẩn và dầu mỡ, sau đó làm sạch bằng axeton.

2) Bôi keo nền: Pha keo nền HM-180 theo tỷ lệ quy định, trộn đều và bôi đều lên bề mặt bê tông.

3) Bôi keo san phẳng: Sau khi cao su nền khô, pha keo san phẳng HM-180CE theo tỷ lệ quy định và trộn đều, bôi lên bề mặt không bằng phẳng của cấu kiện để làm phẳng.

4) Bôi keo thẩm thấu: Sau khi keo nền và keo san phẳng khô, pha keo thẩm thấu HM-180C3P theo tỷ lệ quy định và khuấy đều, sau đó bôi lên phần cần dán vải sợi carbon.

5) Dán vải sợi carbon: Dán vải sợi carbon lên bề mặt dầm bê tông đã phủ keo, dùng con lăn lăn theo một hướng và làm phẳng để loại bỏ bọt khí, giúp vải sợi carbon và bề mặt dầm liên kết chặt chẽ với nhau.

Hiệu ứng tăng cường

Theo tính toán của công thức liên quan trong "Tiêu chuẩn Kỹ thuật Kết cấu Bê tông cốt sợi Carbon", sau khi dầm được gia cường, khả năng chịu uốn của dầm đã tăng thêm 12,8kN·m, cao hơn khoảng 35% so với móng ban đầu, đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu lực. Sau khi gia cường, sợi carbon và bề mặt của cấu kiện ban đầu được dán nguyên vẹn và tích hợp. Phần dày nhất của lớp dán là vòng chữ U ở đáy dầm (4 lớp), độ dày của nó nhỏ hơn 0,5mm, về cơ bản không làm tăng trọng lượng và kích thước tiết diện của cấu kiện kết cấu. Hơn nữa, thời gian thi công gia cường ngắn, diện tích nhỏ, hiệu ứng trang trí không bị ảnh hưởng sau khi gia cường, đáp ứng đầy đủ yêu cầu của chủ đầu tư. Ngoài ra, vật liệu sợi carbon có độ bền và khả năng chống ăn mòn cao, không cần bảo trì thường xuyên trong tương lai. Tóm lại, việc gia cường này đã đạt được kết quả khả quan.