1.1 .Tổ chức quản lý khai thác cầu
1. 6 Điều tra các liên kết trong kết cấu thép và bêtông cốt thép
4.2. Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa kết cấu nhịp cầu BTCT
cầu BTCT.
4.2.1. Giải pháp chung:
Tuỳ theo mục đích của việc sửa chữa là để kéo dài tuổi thọ kết cấu hay để khôi phục lại khả năng chịu lực nh− ban đầu của kết cấu mà chọn vật liệu, thiết bị và ph−ơng pháp để sửa chữa.
ở n−ớc ta, trên các cầu BTCT cũ của đ−ờng sắt cũng nh− bộ, nhiều nơi đn dùng xi măng để trám vá hoặc bịt các vết nứt các chỗ sứt vỡ. Biện pháp này thực tế là không có hiệu quả, sau một thời gian ngắn, vết nứt mới lại xuất hiện do sự co ngót và sự dính bám kém giữa lớp bêtông cũ và bêtông mới trát. Cần thiết phải áp dụng các vật liệu mới hữu hiệu hơn nh− các loại vữa sửa chữa đặc biệt của công ty Sika – Việt Nam hoặc bêtông polyme tự pha trộn trên cơ sở nhựa êpôxy theo các công thức của Đại học giao thông vận tải, Viện KHKTGTVT đn nghiên cứu ra.
Nói chung, công nghệ sửa chữa (ph−ơng pháp và vật liệu, thiết bị) đ−ợc chọn tuỳ theo đặc điểm của h− hỏng. Có thể phân loại các h− hỏng nh− sau:
Nhóm h− hỏng loại 1: là những h− hỏng không làm giảm c−ờng độ và tuổi thọ kết
cấu (các vết nứt bé 0,2 mm, các sứt vỡ bêtông nhỏ mà không lộ cốt thép, các vết rạn chân chim trên bề mặt bêtông).
Nhóm h− hỏng loại 2: là những h− hỏng làm giảm tuổi thọ kết cấu: Vết nứt quá 0,2
mm, các vết sứt vỡ bêtông lõi cốt thép, các chỗ bêtông bị ăn mòn và suy thoái.
Nhóm h− hỏng loại 3: là những h− hỏng làm giảm c−ờng độ kết cấu: Vết nứt xiên ở
bụng dầm, các vết nứt nằm ngang ở chỗ tiếp giáp bản cánh với bụng dầm, các sứt vỡ lớn bêtông ở vùng bị nén v..v…
Các h− hỏng nhóm 1 chỉ cần sửa chữa khi bảo d−ỡng định kì và làm cho khôi phục vẻ đẹp của kết cấu.
Đối với các h− hỏng nhóm 2 phải dùng các vật liệu sửa chữa có tính bảo vệ tốt cho kết cấu. Còn đối với các h− hỏng nhóm 3 cần phải dùng các vật liệu và công nghệ thích hợp để sửa chữa nhằm đảm bảo c−ờng độ cho kết cấu.
Các công tác sửa chữa thông th−ờng chỉ đối phó với h− hỏng nhóm 1 và nhóm 2. Riêng đối với h− hỏng nhóm 3 thì cần phải có đồ án thiết kế sửa chữa cụ thể cho từng tr−ờng hợp.
Nhóm vật liệu thứ 1: gồm những hợp chất mà sau khi thi công thì tạo ra lớp phủ cứng bên ngoài, có tính chất gần giống đá ximăng. Ng−ời ta dùng vật liệu này để sửa chữa h− hỏng trên đoạn kết cấu có biến dạng nhỏ, ví dụ có những vết nứt thay đổi đến 0,1 mm d−ới hoạt tải qua cầu, hoặc các vết nứt dọc cốt thép th−ờng và vết nứt co ngót trong các kết cấu dự ứng lực.
Các vật liệu đó có thể là vữa ximăng, cát, vữa polyme, vữa dùng keo tổng hợp.
Các vật liệu sửa chữa thuộc nhóm 2: là những vật liệu dẻo kiểu co su không bị hỏng
khi có biến dạng lớn. Chúng đ−ợc dùng để trát bịt các vết nứt có độ rộng biến đổi cỡ bằng hoặc quá 0,15 mm. Có thể là các hợp chất cao su – bitum chẳng hạn.
Vật liệu trên cơ sở nhựa êpôxy nên dùng để che phủ bảo vệ cho kết cấu nhịp ở vùng môi tr−ờng ăn mòn mạnh. Tuy nhiên giá thành cao. Các chất keo peclovynil và sơn silíc hữu cơ cũng có thể đ−ợc dùng. Công ty Sika Việt Nam có nhiều loại vật liệu để chọn lựa áp dụng thích hợp cho việc sửa chữa này.
4.2.2. Chuẩn bị kết cấu tr−ớc khi sửa chữa.
Cũng giống nh− sơn cầu thép, trong việc sửa chữa cầu BTCT, công tác chuẩn bị bề mặt kết cấu rất quan trọng và quyết định chất l−ợng sửa chữa. Công tác này th−ờng gồm một hay vài việc sau:
- Đục tẩy bỏ phần bêtông yếu đn bị suy thoái hoặc nứt vỡ nhiều.
- Cọ rửa bề mặt bêtông, phun khí nén thổi sạch bụi đất trên bề mặt gia công.
- Cạo mép các vết nứt, làm cho khô bề mặt gia công. - Khoan, chôn các đầu tiêm để tiêm vữa hoặc keo. - Cạo rỉ, tẩy sạch cốt thép đn bị lộ ra v..v…
Các dụng cụ nh− bàn chải sắt, máy phun cát, máy nén khí nên đ−ợc sử dụng khi chuẩn bị bề mặt bêtông.
Những chỗ bề mặt bêtông bị bẩn do dầu mỡ, nhựa đ−ờng phải đ−ợc làm sạch bằng các hoá chất nh− xăng, azêtôn và các dung môi hoà tan khác. Sau đó phải xối lại bằng n−ớc sạch.
Các vết nứt rộng quá 1mm phải đ−ợc đục vát cạnh 45oữ 60o hoặc rnnh hình chữ nhất sâu 10 ữ 30 mm cho đến cốt thép. (Hình 4 – 7)
ở những chỗ có vết vỡ rộng lộ ra nhiều cốt thép phải buộc thêm l−ới thép gồm các sợi thép đ−ờng kính nhỏ hơn 6 mm, ô l−ới 2,5 ữ 10 cm vào cốt thép. Còn các cốt thép rỉ của kết cấu phải đ−ợc cạo sạch bằng bàn chải thép hay phun cát.
4.2.3. Tiêm vữa Xi măng hoặc keo Epoxi
Ph−ơng pháp tiêm có thể áp dụng cho các vết nứt rộng ≤ 10 mm. Tuy nhiên đối với kết cấu nhịp cầu chỉ tiêm cho các vết nứt ≤ 3 mm vì nếu nứt to hơn nữa thì phải thay kết cấu mới.
Để keo thấm sâu thì phải có các đầu tiêm bằng thép đ−ợc đặt tr−ớc vào các lỗ khoan trên bêtông chỗ nứt (hình 4.8 và 4.9). 45° - 60°° 1 2 3 >10 1 2 3 10 - 3 0 Hình 4.7: Sơ đồ cắt rộng vết nứt để chuẩn bị trám vá. a) Cắt ronh chữ V b) Cắt ronh chữ nhật.
Hình 4.8: Sơ đồ đầu tiêm trên bề mặt. 1 – Cao su khoét lỗ. 2 – Bản thép 3 – Lỗ để bơm vữa 4 – ống thép 5 – ống cao su dẫn vữa 40 15 4 20 D5 20 40 40 130 150 1 2 3 4 5
Hình 4.9: Đầu tiêm sâu. 1 - Vết nứt
2 - Keo êpôxy
3 - Đầu tiêm bằng thép.
1
2 3
Số l−ợng đầu tiêm và cự ly giữa chúng phụ thuộc vào đặc điểm vết nứt. Nói chung cự ly không quá 50cm. Đầu tiêm đ−ợc cắm sâu 7 ữ 10cm vào bê tông. Đoạn dài của vết nứt giữa các đầu tiêm đ−ợc trám kín bề mặt bằng keo êpôxy.
Tr−ớc khi tiêm phải làm thí nghiệm kiểm tra nhiệt độ và thời gian hoá cứng của keo. Mỗi lần chỉ trộn 0.5 lít keo êpôxy rồi tiêm ngay.
Tỷ lệ thành phần pha trộn nhựa êpôxy, chất hoá dẻo, chất hoá rắn, dung môi axeton do thí nghiệm chọn lựa. Nói chung cứ 100% nhựa êpôxy thì trộn với 5ữ10% chất hoá dẻo và 10ữ12% chất hoá rắn.
Nếu dùng vữa xi măng để tiêm thì do thời gian hoá cứng lâu, th−ờng phải ngừng thông xe vài ngày. Tiêm keo êpôxy có thể thực hiện mà không cần ngừng thông xe.
4.2.4. Dùng bê tông Polime và vữa đặc biệt để vá các chỗ vỡ và bịt vết nứt. bịt vết nứt.
Hiện nay ở Việt Nam đn có một số cầu đ−ợc sửa bằng bê tông polyme trên cơ sở keo êpôxy. Vật liệu này có −u điểm lâu bền, độ chịu kéo cao, dính bám rất tốt với bê tông cứng nhanh nên không cần ngừng thông xe qua cầu lúc đang sửa chữa. Có thể dùng chổi quét hoặc máy phun, cũng có thể dùng ván khuôn để đổ bê tông.
Trong thành phần của bê tông có xi măng khô, nhựa êpôxy, chất hoá dẻo, chất hoá rắn, có thể thêm cát khô và đá dăm 1ì 2cm nếu chỗ vỡ to và dầy. Tỷ lệ mẫu và nén thử tr−ớc.
Công ty Sika – Việt Nam đn giới thiệu nhiều loại vữa sửa chữa thích hợp cho những điều kiện khác nhau và giá rẻ hơn khi dùng êpôxy. C−ờng độ vữa sau khi hoá cứng cũng có thể đạt đến 600 kG/cm2, có thể trát vữa này bằng tay hoặc bằng cách đặt ván khuôn nh− khi đổ bê tông thông th−ờng.
4.2.5. Phun bê tông.
Để phun bê tông cần có các thiết bị sau: - Máy bơm và máy trộn
- Đ−ờng ống dẫn từ máy bơm đến vòi phun - Vòi phun
Có 2 ph−ơng pháp là phun khô và phun −ớt:
4.2.5.1. Phun bê tông khô
Các cốt liệu nhỏ ở độ ẩm tự nhiên đ−ợc trộn với xi măng trong máy trộn rồi nhờ áp lự khí nén đ−a hỗn hợp đến đầu vòi phun. Tại đó có n−ớc đ−ợc đ−a đến từ một ống khác và cũng đ−ợc phun ra. Tốc độ phun nhanh đến 80ữ100m/s, có thể đặt vòi phun cách xa máy bơm đến 500m nằm ngang và 150m thẳng đứng.
4.2.5.2. Phun bê tông −ớt
Hỗn hợp bê tông trộn xong ở máy trộn đ−ợc rót vào máy bơm. Từ đó hỗn hợp đ−ợc khi nén đảy đến đầu vòi phun và phun ra. Tốc độ phun chậm khoảng 10ữ40m/s, có thể phun với l−u l−ợng lớn, th−ờng dùng thêm các phụ gia hoá dẻo cho bê tông.
Nhờ ph−ơng pháp bê tông phun có thể tạo đ−ợc lớp vữa dày bảo vệ bề mặt bê tông cũ và cùng tham gia chịu hoạt tải, các cốt thép cũ đn lộ ra cũng sẽ đ−ợc che phủ bảo vệ.