Đang tải... (xem toàn văn)
NỘI DUNG BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ ĐỀ TÀI: Nêu quy trình thi công tấm gia cường GFRP. Ưu, nhược điểm của tấm gia cường GFRP. Vì sao việc tiếp cận công nghệ này ở Việt Nam chưa được tốt? Lịch sữ hình thành tấm FRP: Trên thế giới, vật liệu polymer có cốt bắt đầu được nghiên cứu tại Mỹ từ những năm 1930 và bắt đầu được ứng dụng rộng rãi để sửa chữa và tăng cường kết cấu bê tông cốt thép từ cuối những năm 1970 tại châu Âu (xem ACI 440, 2008, FIB, 2001). Đầu tiên, vật liệu polymer có cốt được sử dụng để thay thế cho bản thép dán ngoài trong công nghệ dán bản thép để tăng cường kết cấu dầm bê tông cốt thép chịu uốn. Việc sửa chữa, gia cố công trình bằng cách sử dụng vật liệu FRP là một phương pháp mới đã được nghiên cứu và áp dụng tại các nước tiên tiến bắt đầu từ những năm 1990. Phương pháp mới này tận dụng được ưu điểm khả năng chịu lực rất cao của vật liệu cùng với sự tiện lợi khi thi công đã trở thành một giải pháp tốt rất đáng chú ý khi chọn lựa để sửa chữa, gia cố công trình bằng cách sử dụng vật liệu FRP (Tạp chí pháp triển KHCN, tập 10, số 102007) Vật liệu polymer có cốt (Fiber Reinforced Polymer – FRP) sử dụng ba loại vật liệu chính làm cốt: Cốt sợi thủy tinh (GFRP); ( Glass Fiber Reinforced Polymer ) Cốt sợi aramid (AFRP); ( aramid Fiber Reinforced Polymer ) Cốt sợi carbon (CFRP). ( carbon Fiber Reinforced Polymer ) Trong đó, vật liệu polymer cốt sợi carbon được sử dụng nhiều hơn do có cường độ cao và mô đun đàn hồi lớn vật liệu polymer cốt sợi thép. (Nguyễn Ngọc Long – Tapchigiaothong – 2222015) Quy trình thi công: 1. Thi công dán theo phương pháp khô (dry layup): Bước 1 : Chuẩn bị bề mặt bê tông . Trước khi gia cố lắp đặt tấm FRP thì bề mặt bê tông phải được xử lý kỹ. Sự nguyên vẹn của hệ thống phụ thuộc vào chất lượng và khả năng chịu lực của bê tông đủ để cho liên kết dán của tấm FRP và bê tông được đảm bảo. Các vết nứt, các mảnh vụn sứt mẻ và cốt thép bị gỉ cần phải được chú ý trước khi thi công lắp đặt tấm FRP. Các sứt mẻ và các loại hư hỏng khác cần phải được loại bỏ và được
NỘI DUNG BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ ĐỀ TÀI: Nêu quy trình thi cơng gia cường GFRP Ưu, nhược điểm gia cường GFRP Vì việc tiếp cận công nghệ Việt Nam chưa tốt? Lịch sữ hình thành FRP: Trên giới, vật liệu polymer có cốt bắt đầu nghiên cứu Mỹ từ năm 1930 bắt đầu ứng dụng rộng rãi để sửa chữa tăng cường kết cấu bê tông cốt thép từ cuối năm 1970 châu Âu (xem [ACI 440, 2008], [FIB, 2001]) Đầu tiên, vật liệu polymer có cốt sử dụng để thay cho thép dán ngồi cơng nghệ dán thép để tăng cường kết cấu dầm bê tông cốt thép chịu uốn Việc sửa chữa, gia cố công trình cách sử dụng vật liệu FRP phương pháp nghiên cứu áp dụng nước tiên tiến năm 1990 Phương pháp tận dụng ưu điểm khả chịu lực cao vật liệu với tiện lợi thi công trở thành giải pháp tốt đáng ý chọn lựa để sửa chữa, gia cố cơng trình cách sử dụng vật liệu FRP (Tạp chí pháp triển KH&CN, tập 10, số 10-2007) Vật liệu polymer có cốt (Fiber Reinforced Polymer – FRP) sử dụng ba loại vật liệu làm cốt: - Cốt sợi thủy tinh (GFRP); ( Glass Fiber Reinforced Polymer ) - Cốt sợi aramid (AFRP); ( aramid Fiber Reinforced Polymer ) - Cốt sợi carbon (CFRP) ( carbon Fiber Reinforced Polymer ) Trong đó, vật liệu polymer cốt sợi carbon sử dụng nhiều có cường độ cao mơ đun đàn hồi lớn vật liệu polymer cốt sợi thép (Nguyễn Ngọc Long – Tapchigiaothong – 22/2/2015) Quy trình thi cơng: Thi công dán theo phương pháp khô (dry lay-up): Bước : Chuẩn bị bề mặt bê tông Trước gia cố lắp đặt FRP bề mặt bê tông phải xử lý kỹ Sự nguyên vẹn hệ thống phụ thuộc vào chất lượng khả chịu lực bê tông đủ liên kết dán FRP bê tông đảm bảo Các vết nứt, mảnh vụn sứt mẻ cốt thép bị gỉ cần phải ý trước thi công lắp đặt FRP Các sứt mẻ loại hư hỏng khác cần phải loại bỏ vá lại với loại vữa sửa chữa phù hợp Tất vết nứt có bề rộng lớn 0,01in (0,25mm) cần phải bơm êpoxy để sửa chữa Bước : Sơn lót kết cấu cần gia cố Sơn lót bế mặt bê tơng cần gia cố cách dùng cọ lăn ngắn trung bình Bước : Phủ bột trét làm phẳng bề mặt Bột trét trét bay cầm tay Bột trét sử dụng để làm phẳng bề mặt lấp khuyết tật; việc bao phủ hồn tồn khơng cần thiết Bột trét trét lên bề mặt sơn lót ướt khơng cần đợi sơn khơ Bước : Phủ lớp keo thứ Keo quét lên bề mặt sơn lót làm phẳng cọ lăn Thông thường nên lăn lớp keo dày khoảng 15mil đến 20mil tùy thuộc loại keo Lượng keo sử dụng phụ thuộc vào loại FRP sử dụng Bước : Dán FRP Tấm FRP cần đo cắt sẵn trước đặt lên bề mặt cần gia cố Tấm FRP đặt lên bề mặt bê tông ấn nhẹ nhàng vào lớp keo dán Trước lột lớp giấy dán mặt sau, dùng lăn cao su lăn theo hướng sợi cho keo dễ dàng ngấm vào sợi riêng rẻ Cọ lăn không lăn theo hướng vng góc với hướng sợi để tránh sợi bị hỏng Bước 6: Phủ lớp keo thứ hai Lớp keo thứ hai phủ lên sau 30 phút kể từ đặt lăn FRP Đến lúc lớp keo rút hết vào vào FRP Lớp keo thứ hai quét lên FRP cọ lăn cỡ trung với chiều dày khoảng 15mil đến 20mil Bước : Dán FRP lần 2 Q trình thi cơng dán FRP theo kiểu ướt (wet lay-up): Phương pháp dán FRP theo kiểu ướt trình tự giống với phương pháp khơ Tuy nhiên phương pháp ướt có khác biệt bước thoa keo nhúng nhựa FRP Khi dán FRP phương pháp ướt ta sử dụng vải FRP dạng khô chưa tẩm nhựa Tấm FRP khô tẩm đẫm nhựa đến bảo hòa dán lên bề mặt bê tơng xử lý kỹ Ưu điểm phương pháp dán ướt sử dụng cho cấu kiện có kích thước lớn (cột đường kính lớn, mặt đáy sàn, dán bọc ba mặt dầm), liên kết lớp FRP với bề mặt bê tông liên kết FRP đảm bảo hơn, có trường hợp bị phá hoại liên kết Tuy nhiên, dùng phương pháp dán ướt sử dụng lượng keo dán lớn nên thời gian đợi cho FRP khô keo lâu làm cho thời gian thi công kéo dài (Ngô Quang Tường – Tạp chí phát triển KH&CN, Tập 10 số 10-2007) Một số ứng dụng - Chống nứt, võng cho dầm nhà, cầu Chống nứt cho cột Chống nứt, võng cho sàn… Ưu nhược điểm - Ưu điểm : + Khả chịu lực mô đun đàn hồi cao + Khối lượng nhẹ chống ăn mòn cao + Cách điện, cách nhiệt tốt + Có khả làm việc đồng với kết cấu làm bê tông, bê tông cốt thép, thép, gỗ… + Phương pháp thi cơng đơn giản + Khơng làm tăng kích thước tiết diện công sử dụng gia cố kết cấu bê tông cốt thép FRP vượt trội phương pháp khác trở thành giải pháp hàng đầu sửa chữa, gia cố cơng trình -Nhược điểm: + Vật liệu GFRP có giá thành cao + Dễ bị phá hoại liên kết keo dán bị phá hoại tia UV (UV ngăn chặn sơn lên bề mặt FRP lớp sơn đặc biệt chống lại phá hoại tia UV.) Chất thải khó xử lý (Ngơ Quang Tường – Tạp chí phát triển KH&CN, Tập 10 số 10-2007) Ưu điểm Ưu điểm phương pháp sửa chữa, gia cố kết cấu bê tông cốt thép FRP thể rõ ởhai mặt ưu điểm vật liệu FRP ưu điểm phương pháp thi công lắp đặt FRP Nhờ tận dụng tính chất ưu việt vật liệu FRP nhưkhảnăng chịu lực mô đun đàn hồi cao, khối lượng nhẹ, có tính chống ăn mòn cao, cách điện, cách nhiệt tốt đặc biệt có khả đồng làm việc với kết cấu làm bê tông, bê tông cốt thép, thép, gỗ… giúp cho phương pháp sửa chữa, gia cốkết cấu FRP trởthành giải pháp chọn lựa tốt chọn phương án sửa chữa, gia cốcơng trình Mặt khác, vật liệu FRP sản xuất đa dạng vềchủng loại sợi dệt theo nhiều dạng khác nên dễ dạng chọn lựa chủng loại FRP giúp tiết kiệm vật liệu Ngồi ra, phương pháp thi cơng lắp đặt FRP dễdàng, khơng đòi hỏi phải cần thiết nhiều nhân cơng, máy móc thiết bị Q trình thi cơng diễn nhanh chóng, bị ý nên giải vấn đềthi công sửa chữa cơng trình hoạt động Khối lượng gia cố nhỏ, khơng đáng kể, cơng trình nhanh vào hoạt động sau sửa chữa, gia cố Ngoài ưu điểm trên, phương pháp sửa chữa, gia cốkết cấu bê tông cốt thép FRP làm cho cấu kiện cần sửa chữa, gia cốkhơng tăng kích thước tiết diện, khơng làm thay đổi đến mỹquan cơng trình, khơng ảnh hưởng đến cơng sửdụng cơng trình.Kết hợp ưu điểm vật liệu ưu điểm phương pháp thi công làm cho phương pháp sửa chữa, gia cốkết cấu bê tông cốt thép FRP vượt trội phương pháp khác trởthành giải pháp hàng đầu sửa chữa, gia cốcơng trình Nhược điểm Hiện nay, vật liệu FRP có giá thành cao phí sửdụng phương pháp dán FRP sửdụng công tác sửa chữa, gia cốcác cơng trình xây dựng dân dụng tương đối cao phương pháp bọc ngồi bê tơng cốt thép thép Tuy nhiên, trường hợp sửa chữa, gia cốcầu lại có kinh phí thấp so với phương pháp ứng lực Một khuyết điểm đáng ý sửdụng phương pháp dán FRP sửa chữa, gia cố cho cấu kiện bê tông cốt thép vấn đềphá hoại liên kết keo dán bịphá hoại tia UV Tuy nhiên, khuyết điểm khắc phục Trong thời gian tới giá thành vật liệu FRP giảm xuống sựcải tiến công nghệ sản xuất nhu cầu sửdụng ngày tăng Để ngăn ngừa giảm thiểu vấn đềphá hoại liên kết có thểtiến hành xử lý kỹ bềmặt bê tơng, tính tốn thiết kếvà bốtrí dạng neo chống lại tượng tách lớp dán Việc khắc phục phá hoại tia UV ngăn chặn sơn lên bềmặt FRP lớp sơn đặc biệt chống lại phá hoại tia UV Tình hình Việt Nam Tấm gia cường GFRP chưa sử dụng phổ biến Việt Nam vì: - Chưa nghiên cứu sâu sắc chưa có nghiên cứu vật liệu, cần có phân tích, nghiên cứu độ tin cậy chất lượng kết cấu sau tăng cường để xác định hệ số sức kháng kết cấu - Gíá thành cao (vì sao???) - Keo dán khơng phù hợp với điều kiện khí hậu.( Nhà sản xuất keo khuyến cáo không tiến hành trộn keo nhiệt độ mơi trường nóng 35ºC [FYFE, 2012]) ( Nguyễn Ngọc Long – Tapchigiaothong – 22/2/2015 ) Kết luận: Việc nghiên cứu sử dụng FRP để gia cường cơng trình xây dựng đem lại hiệu kinh tế định thi công cải tạo đơn giản, không ảnh hưởng đến hình dạng ban đầu kết cấu ( Tạp chí khoa học công nghệ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG-SỐ 3(44).2011 ) Với ưu điểm vật liệu cường độ chịu tải lớn, khối lượng nhẹ so với vật liệu truyền thống, thuận tiện việc thi công, phương pháp gia cường kết cấu chịu lực bê tông cốt thép việc dán vật liệu cốt sợi tổng hợp thể hiệu kỹ thuật cao Sự tăng cường vật liệu cường độ cao vùng chịu kéo làm tăng chiều cao chịu nén mặt cắt bêtông, kéo theo tăng sức chịu tải uốn cấu kiện Khảo sát số thực nghiệm cho thấy, việc gia cường vật liệu composite làm tăng đáng kể độ cứng cấu kiện sau gia cường Vì vật liệu gia cường có giới hạn biến dạng phá hoại cao, nên phá hoại mặt cắt chịu lực chủ yếu xảy bê tông vùng chịu nén vượt khả chịu lực Sự chuyển đổi từ dạng phá hoại dẻo cốt thép thường sang phá hoại dòn bê tơng vùng chịu nén khai thác tối đa chịu lực bê tơng,và hiệu gia tăng sức chịu tải kết cấu cao (300% cho trường hợp kết cấu thí nghiệm khn khổ báo này) Ngồi dạng phá hoại thơng thường mặt cắt đứt cốt liệu chịu kéo phá hoại nén bê tơng, phương pháp gia cường có phá hoại bóc tách lớp gia cường chiều dài lớp gia cường không đủ lớn Việc nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng mức độ gia cường, chiều dài gia cường, dính bám bê tơng lớp vật liệu gia cường với làm việc chung bê tông vùng chịu kéo cần thiết ... gia cường có phá hoại bóc tách lớp gia cường chiều dài lớp gia cường không đủ lớn Việc nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng mức độ gia cường, chiều dài gia cường, dính bám bê tơng lớp vật liệu gia cường. .. nóng 35ºC [FYFE, 2012]) ( Nguyễn Ngọc Long – Tapchigiaothong – 22/2/2015 ) Kết luận: Việc nghiên cứu sử dụng FRP để gia cường cơng trình xây dựng đem lại hiệu kinh tế định thi công cải tạo đơn... Việt Nam Tấm gia cường GFRP chưa sử dụng phổ biến Việt Nam vì: - Chưa nghiên cứu sâu sắc chưa có nghiên cứu vật liệu, cần có phân tích, nghiên cứu độ tin cậy chất lượng kết cấu sau tăng cường để