Giáo trình vật liệu xây dựng mới - Chương 7

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

414
lượt xem 136
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Giáo trình vật liệu xây dựng mới ( PTS.TS Phạm Duy Hữu - Nhà xuất bản Giao thông vận tải ) - Chương 7 Tấm polimer cốt sợi các bon

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình vật liệu xây dựng mới - Chương 7

CHƯƠNG 7 T M POLIME C T S I CÁC BON (PCSC) T m m ng Polime c t s i các bon (PCSC) ngày càng thay th t m thép m ng ñ gia cư ng cho k t c u bê tông. Vi c thi t k ch ng trư t và võng tuân th theo thi t k k t c u bê tông c t thép truy n th ng. Ph i xem xét t i ñ bi n d ng t i h n riêng c a thép và t m m ng. Theo phép ngo i suy (phân tích) vì kèo, mép c a t m m ng ph i ñư c nei phía ngoài c a bê tông theo hư ng c a các l c kéo. T m gia cư ng b ng PCSC có th b phá v do s phá v c a ñ bám dính d c cùng v i s r n n t c a bê tông, như ñã ñư c bi t ñ n ñ i v i các t m thép. Ki m tra v ñ bám dính ñã ch ra r ng mô hình trư c ñây v ñ dính có th thích ng cho t m PCSC. Trong 10 năm qua vi c nghiên c u và ng d ng v t li u Polime s i các bon ñ gia cư ng k t c u BTCT ñã ñư c tri n khai Châu Âu, M , Nh t và Châu Á. Vào năm 2001 ñã ñư c nghiên c u t i Vi t Nam do nhóm nghiên c u c a trư ng ð i h c Giao thông v n t i th c hi n. Các t m PCSC m ng, nh và cư ng ñ cao ngày càng thay th t m thép. T m PCSC có tính ch t tuy t v i v nhi u phương di n liên quan ñ n ñ m b n lâu, hi n tư ng m i và v n ñ ăn mòn. Tương t như ñ i v i t m thép b o ñ m bám dính c n thi t gi a bê tông và t m thép thông qua các m i ti p giáp b ng epoxy là m t yêu c u ph i có ñ i v i k t c u ñư c gia cư ng. ði u này ñ c bi t quan tr ng ñ i v i vi c ñ nh v các c nh c a t m. ð thi t k , c n ph i bi t l c bám dính t i ña và ki u r n n t. Ngoài các ki u r n n t như ñã quan sát th y ñ i v i t m thép, t m PCSC có thêm ki u r n n t khác. Vi c ki m ñ nh sâu r ng ñã ñư c th c hi n và mô hình v cư ng ñ bám dính ñã ñư c phát tri n [12]. Gia cư ng kh năng u n b ng công ngh g n k t các t m Carbondur Polime c t s i các bon (PCSC) vào v t li u như bê tông, g và v a ñã và ñang ñư c ch p nh n r ng kh p trên th gi i hi n nay ñang tr thành th c ti n sáng t o. Các ưu ñi m c a h th ng này, các ñ c tính ch t lư ng ñư c xác ñ nh rõ b ng tính toán và c sau khi áp d ng. ði u này cùng v i kh năng tương thích gi a t m và ñ k t dính k t c u như m t h ñã ñư c ki m tra là n n t ng cho vi c s n xu t t i nhà máy các h th ng t m Polime c t s i các bon (PCSC), các ki m tra g n ñây do SIKA (Th y Sĩ) cùng v i EMPA (Vi n ki m ñ nh và nghiên c u v t li u Liên bang Th y Sĩ) ti n hành ñưa ra k t qu có liên quan ñ n vi c áp d ng t i hi n trư ng v kh năng gia cư ng k t c u và tăng cư ng s c ch u trư t b ng tâm Polime c t s i các bon hình ch L [13]. 110
B o trì, ph c h i và thay ñ i k t c u hi n có ngày càng quan tr ng hơn khi s lư ng công trình xây d ng m i gi m. Các h th ng gia cư ng ph i ñáp ng t t m t lo t các yêu c u khác nhau. Thêm vào ñó ñi u quan tr ng nh t là ph i ñ t ñư c ch t lư ng hi u qu kinh t t t nh t trong thi t k và ng d ng. Hơn 10 năm trư c ñây là h th ng gia cư ng b ng Polime c t s i ñã b t ñ u xu t hi n trong xây d ng. B t ñ u b ng vi c s d ng lư i Composite trong vi c nâng cao ch ng l i ñ a ch n. Năm 1987 Giáo sư Urs Meier làm vi c t i EMPA. Dubenorf l n ñ u tiên ñã ñưa ra cách gia cư ng b ng cách g n k t Polime c t s i các bon (PCSC còn vi t t t là CFRP) [2]. So v i s d ng t m thép (Fe E 235 là lo i thép hay dùng) s d ng b ng PCSC có các ưu ñi m sau [14]. - Có th có ñ dài b t kỳ: b ng PCSC có th cung ng d ng cu n dài t i vài trăm mét. Ưu ñi m này giúp h n ch ñư c các m i n i mà khi dùng t m thép r t khó thi công. Vi c l p ráp t i nơi ñông ñúc và không gian h p không khó khăn. Vi c g n k t b ng PCSC qua các ñư ng ng, l tư ngv.v… cho th y b ng PCSC có nhi u ưu ñi m. - S c ñ kháng hoá h c: băng PCSC không c n ph i có x lý ñ c bi t nào, hoàn toàn có s c ñ kháng t t ñ i v i các ch t xâm th c ô nhi m thư ng có trong môi trư ng c a các k t c u. Vi c gia cư ng phía ngoài tăng cư ng s c ch u u n cho các k t c u bê tông c t thép b ng các t m Polime c t s i các bon ñã ñư c ti n hành năm 1991 t i c u Ibanh g n Lucxem (Th y Sĩ). Cây c u b h ng ñã ñư c ph c h i v tr ng thái ban ñ u ch trong 2 ca ñêm, các lý do chung nh t c n gia cư ng s c ch u u n b ng các t m Polime c t s i các bon là: - Gia cư ng do tăng trư ng t i tr ng. - Thay ñ i trong h th ng k t c u do thay ñ i trong s d ng. - Gia cư ng do thi t k không ñ y ñ - Gia cư ng ho c tăng ñ c ng c a các d m g - Nâng c p s c ch u ñ a ch n cho các k t c u c u, nhà ñang s d ng (ch u t i ñư c t i tr ng ñ ng khi thi công). ð tài nghiên c u khoa h c này nghiên c u các v n ñ sau: 1. Các d ng hư h ng c a k t c u c u Vi t Nam và các hư ng s a ch a, b o trì chính. 2. Nguyên t c và gi i pháp thi t k tăng cư ng c u b ng công ngh s d ng Polime s i các bon. 3. Các nghên c u th c nghi m 4. Quy trình công ngh 111
5. Ph l c: s a ch a c u Tr n Th Lý và các k t qu ñ t ñư c. Gi i pháp tăng cư ng c u b ng Polime s i các bon là m t gi i pháp hi n ñ i, thích h p cho nh ng công trình t m c , c n tăng cư ng nhanh và r t c n ñư c khuy n khích s d ng. 7.1 V t li u Polime s i các bon 7.1.1 M ñ u Công ngh tăng cư ng c u s d ng Polime s i các bon c n s d ng các v t li u sau : t m Polime s i các bon (PCSC), keo dán ñ t o ra l c dính gi a t m s i các bon và b m t bê tông ñã ñư c làm s ch và làm nhám, các t m thép ho c t m s i các bon hình ch L ñ neo. S làm vi c chung c a t m Polime s i các bon và k t c u c u cũ t o ra s tăng cư ng kh năng ch u l c cho k t c u bê tông c t thép – Polime s i các bon cao hơn k t c u c u cũ. 7.1.2 V t li u Polime s i các bon 1. T m PCSC Băng PCSC ñư c ch t o theo phương pháp keo t m. Theo phương pháp này s i các bon ñư c ch y qua b keo epoxy và qua các lò h p ñ làm c ng. C u trúc PCSC g m 2 ph n : c u trúc n n và c u trúc s i. - N n là epoxy, s i là s i các bon - S i các bon có E = 240 – 900 MPa. - Cư ng ñ kéo kho ng 3000 – 4000 MPa khi kéo d c s i. Các s i các bon ñư c ñ t ch y u theo chi u d c trên n n epoxy, các s i ngang ít hơn t o thành th m d t ô vuông. Các s i các bon này chi ph i s c kéo c a t m PCSC theo chi u d c r t t t còn cư ng ñ kéo ngang c a t m PCSC r t y u. T m PCSC có ñ dày 1.2 – 1.4 có chi u r ng 50 – 120mm, ch a 60 – 70% (theo th tích) s i các bon v i ñư ng kính kho ng 1/5000mm ñư c d i theo hư ng nh t ñ nh trong th m epoxy. S lư ng s i các bon t 1.3 – 2 tri u s i. T m PCSC có mô ñun ñàn h i 150 – 230 MPa. Tương t như s i các bon, quan h gi a ng su t và bi n d ng là tuy n tính ñàn h i cho ñ n khi b phá hu . Trong th c t s n xu t thì các bó s i ñư c ch y qua b ngâm epoxy r i qua lò làm c ng làm cho v t li u có ñ c tính cơ hoá cao. Phương pháp kéo liên t c này cho phép srn xu t ñư c b ng PCSC r t dài kho ng 250 – 500m. Trong khi thi t k t m PCSC m c dù vao trò c a th m epoxy ñ i v i cư ng ñ t m là không ñáng k nhưng cư ng ñ kéo kho ng 60-90 MPa, cao hơn r t nhi u so v i cư ng ñ bê tông, là y u t c n ph i có ñ chuy n t i các ng su t bám dính, ñ ng th i th m epoxy ph i có ñ bi n d ng c c ñ i cao ñ ñ m b o s c ch u t i c a s i ñ i v i toàn b ng su t có th có trong t m. 112
2. Keo k t dính Ph n l n là epoxy hai thành ph n tr n v i c t li u, cư ng ñ kéo l n hơn 30 MPa vư t hơn bê tông g p 10 l n. Ch t k t dính này có ñ co ngót và bi n d ng m i th p, s c ñ kháng hoá h c t t và ch u ñư c nhi t ñ cao. Ch t k t dính epoxy v i các tính năng trên thích h p cho vi c g n k t t m PCSC v i m t ngoài bê tông. 3. Keo dính epoxy Vi c g n k t cho phép n i k t kinh t các c u ki n t i công trư ng mà không thay ñ i tr ng thái c a chúng. Các m i n i g n k t còn chuy n l c ra toàn b di n tích g n k t. L c n i v t lý ñư c ta ra b i s c hút phân t gi a keo và v t li u bê tông. Cư ng ñ c a các l c này ph thu c vào lo i phân t và kho ng cách gi a chúng. Các ch t b n b i ho c d u m ngăn c n s c hút phân t . Vì v y, chu n b k b m t g n k t là t i quan tr ng. Công tác chu n b ch y u là làm s ch b m t b m t bê tông b ng cách ñ c th công, làm s ch l i b ng nư c nóng và axeton. B ng cách b ng cách làm nhám b m t có th ñ t ñư c các ch t dính cơ h c gi a ch t keo và v t g n k t. ðánh nhàm b m t còn làm tăng b m t bám dính riêng (di n tích bám dính cũng tăng lên). H th ng epoxy hai thành ph n ñ c bi t phù h p ñ g n k t b ng PCSC lên bê tông, thép. Lo i keo này có cư ng ñ cơ h c cao và s c ñ kháng hoá h c t t ch ng l i môi trư ng xâm th c. Hi n nay thông thư ng s d ng keo epoxy hai thành ph n (Sika Dur 30 – 33 có hai thành ph n A và B). M t vài khuy t t t l n và m t vài ñi m không ph ng ph i ñư c th c hi n trong mái che, nhi t ñ môi trư ng nên vào kho ng 25oC, nhi t ñ này lý tư ng cho vi c gia cư ng. Chưa khi nào ñ m cao quá m c, vi c ki m tra b t kỳ chưa ñư c th c hi n. Trư c khi th c hi n thi công c n ki m tra nhi t ñ không khí và ñ m k t c u. Qua nghiên c u cho th y Vi t Nam nhi t ñ t 25oC ñ n 35oC là nhi t ñ lý tư ng cho vi c thi công. 7.1.3 Ưu ñi m chính c a v t li u Như ta ñã bi t, ñ gia cư ng BTCT ngư i ta s d ng phương pháp g n k t các t m thép vào vùng ng su t trư t và kéo. Phương pháp này ñư c áp d ng t năm 1967 t i nay, nó ñ t ñư c nhi u k t qu th c ti n và ñã ñư c ki m ch ng. B t l i c a phương pháp này là: k t c u n ng n n, vi c b c d thi công g p nhi u khó khăn và nguy cơ c t thép chu n b ăn mòn t i vùng ti p giáp. 113
1. ð t ñư c ñ dài b t kỳ Băng PCSC có th ñư c cung ng d ng cu n dài t i vài trăm mét. Ưu ñi m này giúp h n ch ñư c các m i n i mà khi dùng các t m thép r t khó thi công. Vi c l p ráp chúng t i nơi ñông ñúc và không gian h n h p không m y khó khăn do ñ d o c a t m băng. 2. S c ñ kháng hoá h c Băng PCSC không c n ph i x lý ñ c bi t nào hoàn toàn có s c ñ kháng t t ñ i v i các ch t xâm th c và ô nhi m thư ng có trong môi trư ng c a các k t c u. M i nguy hi m ñ i v i băng PCSC có th xu t hi n do các tai n n làm ñ t băng ho c trong trư ng h p có ho ho n. B i v y vi c b o v băng PCSC tránh nh ng tác ñ ng trên là c n thi t. 3. Cư ng ñ cao, tr ng lư ng nh Cư ng ñ kéo c a băng PCSC hi n nay ñ t t i 300N/mm2. So v i t m thép s d ng cùng m c ñích, băng PCSC có cư ng ñ cao và tr ng lư ng ñơn v th tích th p (nh hơn t m thép 4 l n). Cư ng ñ cao cho phép ta s d ng băng m ng hơn r t nhi u (theo tài li u kèm theo). Thư ng dùng la i 50 x 1.2mm. Trong nhi u trư ng h p ñây là nh ng ưu ñi m c a băng PCSC t i nơ c n y u t th m mĩ vì ta có th sơn ho c ph chúng b ng ma tít mà không th y s gia c . Khi s d ng t m thép ñ gia c , m t t m thép ph i ñ t sâu trong bê tông ho c ph i làm g trên bê tông. Trong m t s trư ng h p t m thép ph i mài b t t i v trí giao nhau. Do ñó bên c nh s lư ng và tr ng lư ng c a v t li u, ta c n ph i xem xét các ch u võng t i v trí giao nhau. Ngoài ra do tr ng lư ng c a băng PCSC nh d n ñ n vi c chuy n ch cũng như công ñơn gi n hơn nhi u và h u như chúng ta không ph i s d ng b t c d ng c nào ñ c bi t. Ngoài ra nó còn có m t s tính ch t tuy t v i v nhi u phương di n liên quan ñ n ñ b n lâu và hi n tư ng m i c a v t li u. Tuy v y so v i thép, mô ñun ñàn h i E c a băng PCSC nh hơn nhi u (150000 – 300000 N/mm2) nên khi giai c cho nh ng d m có kh u ñ l n mà không có nh ng bi n pháp k t h p thì d m s có ñ võng l n, m t khá giá thành cho vi c s d ng t m PCSC ñ gia cư ng còn cao nhưng v i các ưu ñi m c a nó s t o ra tính kh thi cho gi i pháp này. 7.1.4 Tri n v ng c a v t li u m i. Hi n nay s i cac bon và các s n ph m t s i các bon ñư c ng d ng r ng rãi m t s nư c trên th gi i. Là lo i v t li u m i r t có tri n v ng trong vi c gia cư ng cho k t c u BTCT ho c dùng như m t nguyên li u tr c ti p s n xu t các d m các bon. T i Th y Sĩ và ð c, hơn 50 km băng PCSC ñã ñư c s d ng 114
như c t g n k t ñ gia cư ng. T i Nh t B n ñang ti n hành xây d ng m t cây c u có kh u ñ l n (hàng nghìn mét) b ng s i các bon. Như v y ñã xu t hi n xu hư ng dùng v t li u các bon thay th các v t li u truy n th ng. Tuy v y hi n nay v n còn thi u các mô hình th c t ñ tính toán ñ dài neo. Phá hu do s trư t bê tông t i vùng kéo ph i ti p t c kh o sát. Vi c phá hu giai ño n chưa ñông c ng c a băng gia cư ng trong các d m móng và dư i t i tr ng cao ti p t c ph i kh o sát chi ti t. C n phát tri n hơn nh a các phương pháp d ng l c và ñ nh v (neo). Trong các trư ng h p khác nhau, băng PCSC v i E > 300000 N/mm2 ñã ñư c s d ng, bi n d ng ñ c bi t trong các k t c u g có th gi m ñi ñáng k . T i Vi t Nam, vi c s d ng s i các bon và t m PCSC trong xây d ng và s a ch a c u chưa có, công ngh này m i ch gi i thi u g n ñây. Chúng ta ph i nghiên c u làm vi c, thích d ng c a chúng v i ñi u ki n Vi t Nam t ñó ñưa ra nh ng ñi u ch nh c n thi t. 7.1.5. H s n ph m CarbonDur 1. Sika CarbonDur – T m d o Polime c t s i các bon ðã s d ng măm 1991 c u Ibach (bê tông ng l c), năm 1992 pr c u Sin b ng g . * S i CarbonN - Tr ng lư ng th p. - Cư ng ñ hay ñ b n cao. - Ch u ăn mòn r t t t - S c ch u m i cao - Chi phí cao * S n xu t t m d o Sika CarbonDur: T m 50 x 1.2mm: 1.2 tri u s i S n xu t b ng phương pháp kéo t m: B trí 24000 s i m i t m, nhi t ñ s n xu t 1800C, cu n 250 m. - Quy trình s n xu t v i ñ tin c y cao. - Các s i x p song song (ñ ng hư ng) - T o thành lư i (th m) epoxy. - L n hơn 68%kh i lư ng s i. - S n ph n s n xu t t i Thu Sĩ. * ð c tính c a t m d o c t s i CarbonDur: - Tr ng lư ng nh (20% so v i thép). - Cư ng ñ cao (< 500 % so v i thép). - Ba ñ c ng: th p (S), trung bình (M), cao (H). 115
Mô ñun ñàn h i(N/mm2) 165.000 210.000 300.000 Cư ng ñ kéo (N/mm2) 2,800 2,400 1,300 ð bi n d ng t i cư ng ñ kéo (%) 1,7 1,2 0,45 Giá thành ñ/m dài 325.000 620.000 420.000 - Không d o. - Không b ăn mòn. - S c ch u m i cao. - Ch có kh năng ch u kéo cao d c theo hư ng s i. 2. Keo dính SikaDur 30- Giá thành 120.000 ñ/1 b . * Ưu ñi m. - Cư ng ñ cơ h c cao. - D b c d , v n chuy n - ð co ngót vì m i th p: ñ b n cao. - ð dính bám t t v i bê tông, g , g ch, ñá t nhiên. - Kinh nghi m v i trên 1000 ng d ng SikaDur trên toàn th gi i. - Là m t b ph n c a dòng SikaDur. * ð c tính: - Th i gian cho phép thi công l n hơn 40 phút. - Th i gian ñ h trên 30 phút. - Cư ng ñ nén kho ng 80N/ mm 2 - Môn ñun ñàn h i kho ng 12kN/mm2 - ð co trên 0,05 % - H s dãn nhi t kho ng 10-4 0C - Nhi t ñ s d ng t i ña + 50 0C * Công tác chu n b : Tr n v i t c ñ ch m và dùng tr c quay ñ tr n nh m làm gi m b t lư ng khí trong keo. * Quá trình g n k t: - G n k t keo dính ñã tr n vào: +M t n n v i m t l p m ng. + Quét m t l p hình chóp lên m t t m, các b t khí m c bên trong có th lo i b ra ngoài. - Dùng tay ñ t t m CarboDur. - n nh b ng con lăn cao su. - Lo i b nh ng ch keo th a. - T o l p ph b ng sơn, v a ho c l p ch ng cháy. 116
* Ch ng cháy t o l p ph . + Ch ng cháy b ng t m ch ng ngăn ph i : l p ñ t c n tr ng, ch dùng cho vùng g n k t. + Thi công l p ph ñ ch ng tia c c tím ho c vì lý do th m mĩ : có th dùng sơn ho c v a xi măng. 3. T m s i Sika Wrap- l p ph khô. * Dry Wrapping - Là t m s i ñư c thi công áp lên m t n n mà không c n ph i làm ư t (thi công khô). - Thi công b ng tay, không c n hti t b t o bão hoà. - Quá trình thi công s ch. - D b c d , v n chuy n. - Hi u qu kinh t ñ i v i d án nh . * Thành ph n h Sika Dry Wrap - SikaWrap Hex – 230C: d ng th m có các s i các bon x p ñ ng hư ng. - SikaWrap Hex – 43g (VP): d ng th m có các s i thu tinh x p ñ ng hư ng. - SikaDur – 30: + Epoxy d ng thixotricpic hai thành ph n bão hoà trong keo h nh a thông. + Cùng ch t k t dính gi ng như SikaDur – 30 nhưng h t l p ñ y (ñ n) nh hơn. * C t t m s i SikaWrap - C t thành nh ng kích cơ mong mu n, dùng dao s c ho c kéo chuyên d ng. - Không ñư c g p, cu n t m PCSC. * SikaDur – 330 Tr n: - Tr ng riêng trong t ng thùng. - ð thành ph n A vào B - Tr n v i t c ñ th p 3 phúc - ð vào thùng s ch - Tr n thêm m t phút G n k t: C n 0.7 ñ n 1.2 kg/m2. * Dán t m th m s i - ð t t m s i vào nơ ñã quýet SikaDur – 330 - Dùng con lăn b ng nh a không th m - Lăn ñ n khi ch t d o xùi ra 117
- Hai mép ch ng lên nhau 100 mm s i d c. * T o l p ph - Dùng kho ng 0.5 kg/m2 thêm vào t ng h p - C n t o vài ba l p trong m t gi n u có th . - N u ñi u ki n không cho phép thì ñ i sau 12 gi , r a s ch b m t b ng nư c trư c khi thi công l p ti p theo. - L p ph k t dính: quét thêm m t l p SikaDur – 30 v i các th ch anh. 4. T m s i SikaWrap – L p ph ư t * Wet Wrapping - T m s i ñư c thi công trên m t n n khi còn ư t - Dùng ch t bão hoà - Hi u qu ñ i v i công trình l n. - Ph n l n s d ng ñ gia c c t. * Prime SikaDur Hex – 300: C n 0.6kg/m2 7.2 Nghiên c u th c nghi m 7.2.1 M c ñích nghiên c u Như ph n trên ñã trình bày, c n nghiên c u b ng th c nghi m ñ quan sát d ng phá ho t k t c u ñã gia cư ng s i các bon, chi u dài c a t m Polime s i các bon. Tr ng thái ng su t ñã xác ñ nh kh năng tham gia ch u l c c a k t c u ñư c xét thông qua h s gia cư ng. H s gia cư ng v cư ng ñ : P KB = g Po Trong ñó: P0 – l c gây mô men m u không gia cư ng. Pg – L c gây mô men tr ng thái có gia cư ng. H s gia cư ng v ñ võng: f Kv = g f0 Trong ñó: fg, f0 - ð võng tr ng thái 0 và tr ng thái có gia cư ng. H s gia cư ng v ng su t: σg Kσ = σo 7.2.2. K ho ch th c nghi m: Ch t o m u th nghi m b ng bê tông M300 v i kích thư c m u 10 x10 x60 cm (m u chu n theo TCVN và qu c t ). M u có b trí c t thép d c và c t thép ñai Φ 6 v i a=10cm. 118
Tu i bê tông : 28 ngày, ñư c ch t o b ng xi măng Hoàng Th ch. C p ph i h t theo tiêu chu n TCVN. S i Polime các bon : Lo i M, b=6 cm, h=1,4 mm, (M614) Keo liên k t: SikaDur (3) T m Polime ñư c dán v i chi u dài t m Polime s i các bon 0,25; 40; 51cm. Sơ ñ ñ t t i là sơ ñ ñ t 1/3 L, theo hình v sau 119
V trí các ñi m do là 1,2,3,4,5,6,7 theo sơ ñ trên. Ký hi u m u th như sau: Chi u dài t m PCSC Ký hi u m u 0 (không dán PCSC) 3,6,8 L= 25cm 1,9,10 L=40cm 11,12 L=51cm 2,7 120
121
Quan s gi a ng su t trên bê tông và trên s i PCSC 122
Quan h gi a bi n d ng c c d i và c p t i tr ng v i chi u dài l p dán PCSC. 7.2.3. Các d ng phá ho i m u th : - V t n t: V t n t thư ng xu t hi n ph m vi ngoài vùng tăng cư ng t m Pllime s i các bon. Sau ñó phát tri n th ng lên và có xu hư ng là b t l p bê tông phía dư i t m Polime s i các bon. 123
Vì t m Polime vì c t thép trong bê tông m u th chưa ñư c khai thác h t nên l p bê tông vùng ch u n n dư i ñi m ñ t t i thư ng b phá ho i sau khi xu t hi n v t n t vùng kéo. - Tr ng thái phá ho i cu i cùng là d m b gãy 1/3 (xem hình nh) 7.2.4. Nh n xét v k t qu th c nghi m. Qua nghiên c u th c nghi m cho th y r ng. - H s Kb nên ch n t 1,3-1,5 ñ ñ m b o có th gia cư ng t t ph n ch u kéo mà t ng th k t c u v n làm vi c t t. - T m b n Polime s i các bon t ra dính bám t t v i bê tông và làm vi c chung v i bê tông t t. - Do hi n tư ng phá ho i b t l p bê tông dư i t m PCSC nên các k t c u ñ c bi t ñ ch ng vi c này v n còn c n nghiên c u ti p t c. - ng su t trong bê tông vùng nén và vùng kéo th (gi ñ nh) phù h p v i ng su t trong bê tông. - Vì l p Polime s i các bon có mô ñun ñàn h i v i cư ng ñ quá cao, nên ng su t trong t m thư ng là th p, R=500 -800. Như v y ch chi m 2,5 %0 -4%0 so v i ng su t phá ho i c a t m Polime . Như v y vi c b trí Polime trên toàn b m t ñáy k t c u(như thí nghi m làm) là không c n thi t. Trong các k t c u c th nên b trí các t m có kho ng cách nh t ñ nh. Kho ng cách này ít nh t là 2b (b- b r ng c a t m) và thông thư ng có th ñ n 15-20cm ñ khai thác h t kh năng ch u l c c a t m Polime s i các bon. - V m t k t c u: chi u dài l p gia cư ng nên kéo su t chi u dài c a k t c u vì n u không các v t n t có th thay ñ i v trí ra ngoài ph n ñã gia cư ng. 7.3. Công ngh Polime s i các bon. 7.3.1. M c ñích – gi i h n c a công ngh . Công ngh này ñư c biên so n ph c v cho vi c gia cư ng k t c u c u BTCT v i ñi u ki n mác bê tông≥ 200. Nhi t ñ thi công (không khí) nh hơn 350C và l n hơn 150C. ð PH≥ 10, v t li u s d ng là keo epoxy 30, t m s i các bon lo i M, S ho c H. Thi công trong ñi u ki n k t c u c n khô (không m ho c trong nư c). Trong trư ng h p c n thi công m t công trình c th n u ñi u ki n th c t không phù h p thì ph i l p l i công ngh m i cho phù h p. Công ngh này bao g m các bư c sau: 10 bư c. 1.1. Kh o sát công trình. 1.2. Chu n b v t li u. 1.3. Chu n b thi t b . 124
1.4. Làm s ch và nhám b m t bê tông, t o rãnh. 1.5. Ch t o kéo E30. 1.6. C t và làm s ch t m Polime s i các bon. 1.7. Bôi kéo lên b m t bê tông và b m t t m s i các bon. 1.8. Dán t m s i các bon và bê tông. 1.9. L p ph b o v , thi công l p b t v t n t. 1.10. Ki m tra ch t lư ng. 7.3.2. Các bư c công ngh . 1. Trư c khi ti n hành s a ch a c u c n ti n hành ñăng ký tr ng thái “0” c a công trình. Yêu c u c a bư c này là xác ñ nh cư ng ñ bê tông, ñ võng k t c u, s lư ng, ñ m r ng và chi u sâu v t n t, ño nhi t ñ môi trư ng, kh o sát m t b ng thi công, xác ñ nh v trí b o qu n keo và cu n s i các bon. Lưu ý kho ch a ph i ñ m b o phòng ho t t vì keo và t m s i các bon r t d b cháy. Ti n hành xác ñ nh ñư ng v n chuy n v t li u ñ n công trình. 2. Chu n b v t li u. V t li u E30 và t m s i các bon ph i ñư c t p k t t i công trư ng trư c 2 ngày. Ti n hành ki m tra ñ dính bán c a keo v i b m t bê tông nên khi nh các m u có bôi keo mà l p bê tông c a k t c u b bóc ra theo t o thành hình n m thì lo i keo ñó có ñ dính bám ñ m b o. 3. Thi t k thi công. Thi t b thi công bao g m: b d ng c tr n keo là m t thanh thép xo n, m t máy tr n theo tiêu chu n, 1 b dao c t t m s i các bon, axeton, 1kg v i s ch cho 1m dài t m s i các bon, m t bàn b ng g ph ng ho c thép có chi u dài b ng chi u dài c a t m s i các bon d ñ nh dùng, 1 thi t b ñ t o chi u dày l p keo h p lý, hai ho c ba bàn lăn cao su, 5 ñ n 7 th n ñ trét keo vào bê tông, 1 máy thông tin liên l c, h th ng ñi n, mũ b o h lao ñ ng, găng tay và ñ c bi t là kính b o h lao ñ ng, kh u trang ñ b o v m t và mũi cho công nhân. ð t o l p b o v c n chu n b m t b thi t b tiêm keo vào v t n t bê tông : máy khoan, máy bơm keo, thùng tr n keo và thi t b che n ng. Thi t b thi công ph i ñư c ki m tra theo các quy ñ nh hi n hành và có t l thi t b d tr kho ng 25 %. 4. Làm nhám, s ch và t o rãnh bê tông cũ. B m t k t c u bê tông c u c n ñư c ñ nh v chính xác v trí s dán t m s i các bon. Dùng các d ng c cơ h c t o rãnh trên b m t bê tông. B r ng rãnh b ng b r ng t m PCSC, chi u sâu rãnh kho ng 2-3mm. Dùng hơi ép th i s ch 125
b m t c a rãnh. R a s ch b ng nư c nóng và th i s ch nư c ñ khô trong th i gian kho ng 8-10 gi . 5. ch t o keo E30. Keo E30 g m 2 thành ph n A và B ñư c ch a hai h p riêng trong m t b. Trư c khi s d ng tr n ch t A và B và khuyâý b ng máy tr n có c n tr n b ng thép xo n. Không ñư c tr n b ng c n th ngvì nó s làm cho không khí b l n vào kéo khi tr n. Nhi t ñ khi pha tr n keo nên t 20 – 35oC. 6. C t và làm s ch t m PCSC T m Polime s i các bon ñư c ch t o t i nhà máy và cu n l i thành cu n 200 – 250m. D cu n PCSC trên bàn, dùng khăn sách lau s ch b m t t m, khăn s ch ñư c làm ư t b ng exeton. Lau cho ñ n khi khăn không còn màu ñen c a t m PCSC làm b n. 7. Bôi keo ð t t m PCSC lên bàn v i ph n có ch dư i. T o m t l p keo E30 lên b m t c a toàn b t m s i các bon. Chi u dày l p keo kho ng 2 – 3mm. Dùng bay trét keo E30 vào rãnh ñã ñư c chu n b s n v i chi u dày l p keo kho ng 1 – 2mm. 8. Dán Chuy n t m PCSC ñã có keo và dán nó vào b m t k t c u bê tông. Dùng rulô cao su ñ t o ph ng. Sau khi dán xong t m PCSC n m hoàn toàn trong rãnh. Làm sách 2 mép rãnh. 9. L p ph b o v , l p b t v t r t. Ba ngày sau khi dán t m PCSC, có th ti n hành l p b o v t m PCSC. L p ph có th là v a xi măng, t t nh t là b ng các lo i keo bi n tính g c xi măng silicát. L p b o v còn làm cho k t c u ñ p hơn. Th i gian b o dư ng k t c u: 7 ngày ñi u ki n thư ng, 2 ngày n u dùng thi t b ñi n t o nhi t ñ kéo chóng r n ch c. Sau ñó có th cho k t c u làm vi c bình thư ng. Trong trư ng h p k t c u cũ có các v t n t an> 0,2mm c n b t kín chúng b ng keo epoxy theo công ngh thông thư ng trư c khi thi công l p b o v b m t k t c u. 126
10. Ki m tra k t c u Theo các tính toán và thí nghi m cho th y: l p PCSC làm vi c chung v i k t c u cũ như m t l p c t thép. Vì v y có th áp d ng các phương pháp và thi t b quy ñ nh cho th nghi m k t c u c u bê tông ñ ki m tra. Các tiêu chí ñ ki m tra là: x p t i theo quy ñ nh, xác ñ nh ñ võng k t c u m i, xác ñ nh bi n d ng nh ng khu v c quy ñ nh, ñăng ký tr ng thái v t n t m i, ño ñ m r ng v t n t và ñ sâu v t n t, quan sát hi n tư ng bong hai ñ u t m PCSC. Căn c vào các tiêu chí trên ñ ñánh giá công ngh . Th i gian ki m tra: ð t 1: Sau khi thi công xong 7 ngày ti n hành th t i. ð t 2: Sau 6 tháng khai thác Sau ñó ki m tra ñ nh kỳ theo quy ñ nh v duy tu và ki m tra công trình thông thư ng. 7.4 K t lu n – ki n ngh 7.4.1 K t lu n Sau khi nghiên c u v lý thuy t và th c nghi m trên m u th và trên công trình th c t . Các nhà nghiên c u v t li u rút ra m t s k t lu n sau: 1- K t c u m i ñư c tăng cư ng b ng Polime s i các bon có kh năng ch u l c cao hơn k t c u cũ rõ ròng. Tuy nhiêm m c ñ tăng v n ch kho ng 1.5 – 1.5 l n so v i k t c u cũ. 2 – ng su t trong t m PCSC ch ñ t t 150 – 800 daN/cm2. Như v y hi u su t s d ng chưa cao. 3 – Các k t c u sau khi tăng cư ng b ng PCSC, khai thác v i t i tr ng cũ không th y xu t hi n v t n t. 4 – Phương pháp tính toán tăng cư ng k t c u c u b ng Polime s i các bon v n dùng các phương pháp tính hi n hành c a thi t k c u bê tông c t thép. 5 – Công ngh thi công không quá ph c t p, có tính kh thi trong ñi u ki n khí h u và trình ñ công ngh Vi t Nam. 6 – Giá thành t m PCSC còn cao, xong trong các trư ng h p không dùng ñư c các gi i pháp gia cư ng khác thì áp d ng công ngh này s rút ng n ñư c th i gian thi công và ñ m b o ch t lư ng công trình, nh t là nh ng công trình v a gia cư ng v a ph i khai thác. 7.4.2 Ki n ngh 1. V i nh ng công trình c u BTCT có d u hi u hư h ng nên áp d ng công ngh Polime s i các bon. 127
2. Có th áp d ng công ngh Polime s i các bon cho vi c gia cư ng k t c u nhà và h m BTCT r t có hi u qu . 3. C n th nghi m thêm vi c gia cư ng Polime s i các bon cho các k t c u BTCT s d ng c t thép d ng l c. CÂU H I ÔN T P 1. T ng quan v v t li u cacbon; 2. Khái ni m, phân lo i, các tính ch t và ph m vi ng d ng c a v t li u polyme c t cacbon; 3. ðánh giá k t qu nghiên c u th c nghi m v m t s công trình ñã s d ng v t li u polyme c t s i cacbon; 128
TÀI LI U THAM KH O 1. PGS.TS Ph m Duy H u: Bê tông cư ng ñ cao, Thông tin KHKT ð i h c GTVT s 1, Hà N i, 1992. 2. Ph m Duy H u - B.I.Salômet p: Bi n pháp tăng cư ng tu i th và ñ tin c y BTCT b ng con ñư ng s d ng Polime, B n ti ng Nga – MIIT, Matxcơva, 1989. 3. Báo cáo ñ tài NCKH c p B Giáo d c và ðào t o: Bê tông cư ng ñ cao – 1999. 4. High performance concrete: prroperties and applications S.P.Shah – 1995. 5. State of the Art Report on high – Strength concrete (Báo cáo trình ñ phát tri n khoa h c k thu t v bê tông cư ng ñ cao) – ACI – 363 – 92 – 1988. 6. Properties of concrete – A.M Neville – London – 1984. 7. F.de Larrard, R. Le Roy – Module Materiau Beton – Pari 1993. 8. Mix design methods for asphalt conrerte –A.C – 1993. 9. Fracois de Larrad Extension du domaine dappli cation des reglement de calcul BAEL/BPEL aux betons à 80 MPa. LCPC Paris – 1996. 10. M. VIRLOGEUX, J BARON SAUTEREY LES BETONG AHAUTES PERFORMANCES DU METERIAU à L’ouvlage – Paris 1990. Desing Asprets of Concrete Structure Strengthned with Externally Bonded CFRP Plates. Ferdinand, S.Rostaly Zuric – Th y S – 1999. 11. Ph m Duy H u – Báo cáo ñ tài NCKH c p B năm 2001. Tăng cư ng c u b ng Polime s i các bon – Hà N i – 2001. 12. Tiêu chu n ngành GTVT Tiêu chu n thi t k và ch t o bê tông cư ng ñ cao M60 – M80 t xi măng PC40 – Hà N i – 2000. 13. Tiêu chu n Vi t Nam 2000 14. Tính toán k t c u BTCT theo ACI, NXB. Giao thông 2001. 129