Sửa chữa và bảo trì tòa nhà cũ

Các trường hợp dự án

Mục đích ban đầu của một công trình xây dựng nhất định là một công trình công nghiệp. Hiện nay, dự kiến sẽ tiến hành gia cố và chuyển đổi kết cấu để có thể đáp ứng được khả năng chịu lực của một kho lạnh có sức chứa khoảng 1000 tấn. Kết cấu của công trình là hệ thống kết cấu khung bê tông đúc sẵn. Bản sàn của mỗi tầng được làm bằng bản sàn kết cấu bê tông dày 10cm, cường độ bê tông C25 và cường độ thanh thép HRB335. Cọc ống bê tông đúc sẵn được đóng. Diện tích xây dựng khoảng 3600m2, với 5 tầng nổi và 1 tầng hầm. Kích thước dầm bê tông của công trình nằm trong phạm vi chịu lực, kích thước cột và cường độ bê tông có thể đáp ứng yêu cầu về chịu lực.

Kiểm tra kết cấu chịu lực của công trình cũ

Trước khi lập phương án thiết kế cốt thép cho công trình cũ, cần kiểm tra và đánh giá kết cấu và hiệu suất hiện tại của công trình. Dựa trên các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của kết cấu, các chỉ tiêu kinh tế và thời gian kiểm tra, ba chỉ tiêu kiểm tra kết cấu bê tông của nhà được xác định. Đó là kiểm tra cường độ bê tông trong các kết cấu bê tông, bao gồm cột bê tông cốt thép, dầm bê tông cốt thép và tấm bê tông cốt thép. Kiểm tra độ sâu cacbon hóa của bê tông cốt thép trong các kết cấu, bao gồm cột bê tông cốt thép, dầm bê tông cốt thép và tấm bê tông cốt thép. Kiểm tra mức độ ăn mòn của cốt thép trong các kết cấu bê tông, bao gồm cột bê tông cốt thép, dầm bê tông cốt thép và tấm bê tông cốt thép. Khi kiểm tra, trước tiên bề mặt của cấu kiện bê tông cần được làm nhẵn để loại bỏ bụi, mảnh vụn và các vật thể khác có thể ảnh hưởng đến kết luận về cường độ kết cấu. Sau đó, sử dụng máy thử đàn hồi để chia khu vực đo. Đối với các cấu kiện khác nhau, nên chia các lô kiểm tra riêng biệt để kiểm tra độ đàn hồi, và khi cần thiết, nên thực hiện thử nghiệm khoan lõi trong khu vực kiểm tra. Cường độ của lõi khoan được sử dụng để hiệu chỉnh cường độ đàn hồi của bê tông nhằm đạt được kết quả đồng nhất nhất. Ngoài ra, độ sâu cacbonat hóa cần được phát hiện cho các khu vực đo bê tông khác nhau, vì độ sâu cacbonat hóa khác nhau có tác động nhất định đến giá trị phát hiện được và sẽ làm giảm giá trị phục hồi, do đó phải thực hiện phát hiện chính xác.

Kết quả thử nghiệm kết cấu tòa nhà cũ

1) Kiểm tra cường độ bê tông kết cấu của công trình cũ. Kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ nén của bê tông kết cấu công trình có thể đáp ứng yêu cầu C30 theo thiết kế ban đầu. Chỉ cần có sai lệch nhỏ về dữ liệu điểm tập kết trên sàn, cường độ thiết kế kết cấu ban đầu không thể đạt được. Do đó, trong tính toán và thiết kế cốt thép kết cấu, cường độ bê tông nên được thực hiện theo cường độ thiết kế ban đầu. Cường độ của cột là C25, tương tự như dầm và bản. Vì giá trị hồi phục đáp ứng yêu cầu của thiết kế ban đầu, nên không cần phải giảm cường độ.

2) Kết quả kiểm tra độ sâu cacbonat hóa của bê tông kết cấu cho thấy độ sâu cacbonat hóa của kết cấu bê tông tương đối sâu và quá trình phát triển tương đối nhanh. Do quá trình cacbon hóa bê tông diễn ra sâu hơn, bê tông sẽ mất tính kiềm, điều này rất bất lợi cho việc bảo vệ cốt thép và cũng sẽ ảnh hưởng đến độ bền của kết cấu. Do đó, theo kết quả kiểm tra của hạng mục kiểm tra này, toàn bộ cốt thép của tòa nhà cần được xử lý kỹ thuật ở một mức độ nhất định để bảo vệ kết cấu khỏi bị ăn mòn và đảm bảo quá trình cacbon hóa của kết cấu có thể phát triển hợp lý trong quá trình sử dụng kết cấu sau này.

3) Báo cáo thử nghiệm mức độ ăn mòn cốt thép kết cấu bê tông cho thấy tình trạng ăn mòn cốt thép bê tông cốt thép của kết cấu công trình đã phát triển đến một mức độ nhất định, nhưng tình trạng ăn mòn không quá nghiêm trọng. Độ sâu và diện tích ăn mòn không đạt đến 1/10 đường kính ban đầu của thanh thép, do đó hiệu suất cơ học vẫn đáp ứng yêu cầu. Điều này cũng được xác nhận lẫn nhau với báo cáo cacbon hóa bê tông cốt thép, làm cơ sở cho việc xử lý của nhau. Do đó, việc ngăn ngừa và làm chậm sự phát triển ăn mòn cốt thép trong bê tông cần được xem xét trong kế hoạch thiết kế cải tạo.

Lựa chọn phương án gia cố và phạm vi xử lý gia cố

1) Lớp bảo vệ trên bề mặt cấu kiện cần được sửa chữa bằng vữa xi măng, và nên sử dụng công nghệ phun vữa áp lực tự động để sửa chữa cấu kiện bê tông bị nứt. Bởi vì nếu cấu kiện bê tông bị nứt, việc sửa chữa bằng vật liệu bê tông có cùng cường độ là không đủ. Mặc dù cường độ có thể được hình thành tạm thời, nhưng nếu không có keo dán, độ bám dính giữa bê tông đổ vào sẽ không đủ. Một khi cường độ được hình thành, nó sẽ tự sụp đổ, ảnh hưởng đến hiệu quả sửa chữa.

2) Đối với các vết nứt kết cấu bê tông ở đáy dầm và đáy bản, phương pháp dán vải sợi carbon đơn hướng được sử dụng để gia cố và xử lý các cấu kiện. Đối với các vết nứt thẳng đứng hoặc nghiêng xuất hiện ở phần trên của dầm và tấm, và các vết nứt có ảnh hưởng nhất định đến khả năng chịu uốn và chịu cắt của các cấu kiện, vải sợi carbon đơn hướng cũng được sử dụng để gia cố và xử lý các cấu kiện. Trước khi gia cố bằng sợi carbon, cần tính toán cường độ của sợi carbon, đồng thời thiết kế kích thước và số lượng vải sợi carbon để đảm bảo hiệu suất lực sau khi gia cố có thể đáp ứng các yêu cầu sử dụng sau này.

3) Đối với các vết nứt cắt xiên phát sinh trên dầm ban đầu, vải sợi carbon đơn hướng và các tấm thép hình chữ U cũng được sử dụng để gia cố, và các nút dầm chính và phụ có vết nứt cũng được gia cố bằng vải sợi carbon đơn hướng và các tấm thép hình chữ U. Do tấm thép hình chữ U có thể chịu được lực cắt truyền trong hệ kết cấu, nên nó tương đương với việc thêm một phần đai thép vào bên trong thân dầm để đóng vai trò chịu cắt. Do đó, việc tăng cường kẹp chữ U có ý nghĩa rất lớn trong việc tăng cường độ bê tông, và nó cũng là một phần không thể thiếu trong cốt thép.

Vật liệu dùng để gia cố

1) Giá trị tiêu chuẩn về cường độ chịu kéo của vật liệu cần sử dụng trong bản vẽ gia cố kết cấu không được nhỏ hơn 3000 MPa, độ dày phải đạt 0,11 mm, tỷ lệ giãn dài không được nhỏ hơn 1,6%, và các chỉ tiêu vật liệu khác cũng phải tuân thủ các yêu cầu liên quan của "Sợi Carbon" tại mục 3.2 của Quy chuẩn kỹ thuật về Kết cấu bê tông cốt thép tấm. Trước khi vào công trường, đơn vị thi công phải kiểm tra giấy chứng nhận chất lượng của vật liệu nhập vào và báo cáo kiểm tra, chất lượng phải đáp ứng các yêu cầu liên quan trước khi vào công trường. Ngoài ra, cần tiến hành kiểm tra lại mẫu để kiên quyết loại bỏ khỏi công trường những vật liệu không đạt yêu cầu.

2) Đối với vật liệu liên kết nhựa phù hợp, nên sử dụng vật liệu polypropylene với tấm sợi carbon nhỏ có độ bền kéo không dưới 12 để gia công. Những vật liệu này có đặc tính chịu kéo mạnh, và khi được sử dụng để gia cố, có thể làm tăng đáng kể độ bền của kết cấu. Dưới tác động của vật liệu này, các cấu kiện bị nứt hoặc không đủ độ bền có thể đáp ứng các yêu cầu cụ thể về độ bền kéo, giúp tăng đáng kể độ bền của kết cấu công trình.

3) Vật liệu kết cấu được sử dụng, bê tông cốt thép, v.v., phải đáp ứng các yêu cầu của quy chuẩn quốc gia hiện hành, cường độ cốt thép không được nhỏ hơn HRB335, cường độ bê tông không được nhỏ hơn C30, và cường độ vữa xi măng không được nhỏ hơn M7.5. Loại cường độ này đã được kiểm chứng qua nhiều thử nghiệm. Phần ngầm sử dụng vữa xi măng M10 để chống ẩm. Nếu cường độ không đủ, cần kiểm tra và tính toán khả năng chịu lực của tường chịu lực cho đến khi khả năng chịu lực và khả năng chịu cắt đạt yêu cầu.

Yêu cầu cụ thể về gia cố bằng vải sợi carbon một chiều

Trước khi gia cố, bề mặt cấu kiện bê tông cần được xử lý trước, sau đó làm sạch lớp trang trí trên bề mặt cấu kiện bê tông để lộ lớp kết cấu, từ đó có thể sử dụng bề mặt cấu kiện cho bước tiếp theo. Sau khi làm sạch, bề mặt bê tông cần được cán mỏng để dễ dàng thi công lớp vữa. Sau khi san phẳng, lớp kết cấu sẽ được lộ ra, vì lớp trang trí cần được gắn chặt vào lớp kết cấu để đáp ứng yêu cầu về lực, do đó cần xử lý bề mặt. Sau khi hoàn thành gia cố, cần tiến hành nghiệm thu và kiểm tra theo "Tiêu chuẩn Kỹ thuật Kết cấu Bê tông Cốt thép Tấm Sợi Carbon". Trong quá trình gia cố bằng vải sợi carbon, do sợi carbon có tính dẫn điện, nên cần tránh xa các thiết bị điện trong quá trình thi công để tránh thương tích hoặc tử vong do tính dẫn điện của vải sợi carbon trong quá trình lắp đặt. Trong quá trình thi công, mỗi lớp công trình được che phủ cần được kiểm tra và nghiệm thu, và chỉ khi công đoạn trước đáp ứng được yêu cầu thi công mới có thể chuyển sang công đoạn tiếp theo. Nếu quy trình trước đó không đáp ứng yêu cầu thi công thì phải khắc phục ngay, sau đó mới được tiến hành quy trình tiếp theo cho đến khi đạt yêu cầu, nếu không sẽ bị nghiêm cấm nghiệm thu.

Phần kết luận

Là một công nghệ gia cường mới, công nghệ gia cường vải sợi carbon đơn hướng đã được sử dụng rộng rãi trong gia cường kết cấu của các tòa nhà cũ. Cơ chế hoạt động của vải sợi carbon chủ yếu là chia sẻ lực của các thanh thép và cải thiện khả năng chịu uốn và cắt của các cấu kiện bê tông. Ưu điểm của vải sợi carbon là thi công tương đối đơn giản, chi phí nhân công thấp, thời gian thi công ngắn và kinh tế hơn, hiệu quả gia cường rất tốt và có khả năng chống ăn mòn rất tốt, không cần bảo trì bổ sung. Do đó, nhờ hiệu suất này, việc sử dụng sợi carbon ngày càng trở nên phổ biến. Bài viết này giới thiệu ngắn gọn về ứng dụng công nghệ gia cường sợi carbon trong việc cải tạo các tòa nhà cũ thông qua việc ứng dụng vải sợi carbon gia cường trong một dự án, hy vọng có thể cung cấp một số hướng dẫn cho các đồng nghiệp nói chung.