Sửa chữa các khuyết tật của kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép nằm trong phạm vi sửa chữa nhỏ và vừa, nó chỉ nhằm mục đích kéo dài thêm tuổi thọ của cơng trình, cịn việc phục hồi hoặc nâng cao sức chịu tải của cầu thuộc phạm vi sửa chữa lớn, sẽ được đề cập trong phần gia cố kết cấu nhịp.
1.5.3.1. Vật liệu để sửa chữa cầu BTCT:
a. Xi măng:
Xi măng sử dụng trong sửa chữa cầu yêu cầu phải khơ, khơng vón cục, lọt lỗ sàng 0,1mm và có độ ẩm nhỏ hơn hoặc bằng 0,1% mới đủ điều kiện để chế tạo các loại vữa Pôlyme, keo epôxy, ...
b. Cát vàng:
Cát phải đáp ứng u cầu sạch, khơng lẫn tạp chất, có hàm lượng muối SO3, bùn sét nhỏ hơn 1% khối lượng cát. Nếu sử dụng vào vữa Pơlyme thì độ ẩm của cát phải nhỏ hơn 0,1% và phải rang khô trước khi sử dụng.
c. Đá dăm:
Đá dăm u cầu có kích thước hạt 0,5-2cm, sạch không lẫn tạp chất, lượng bùn sét nhỏ hơn 0,5%, không chưa các hạt cốt liệu nhẹ, mềm. Đá phải đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn so mẫu và có độ ẩm trước khi đưa vào chế tạo vữa nhỏ hơn 0,5%.
d. Nhựa êpôxy:
Nhựa êpơxy là chất hóa học có tính chất dính bám rất tốt với một số loại vật liệu khác như gỗ, thép, bê tơng, đá, v.v... Trong q trình đơng cứng tạo thành keo êpôxy, vữa pôlyme không sinh ra nước hay chất bay hơi và tạo thành vật liệu có độ bền cao, chống thấm tốt và gần như không co ngót.
e. Chất hóa dẻo:
Được dùng khi trộn với nhựa êpơxy nhằm làm tăng tính dẻo của hỗn hợp, giảm co ngót, tăng khả năng chịu rung động và va đập, đặc biệt là kéo dài thời gian thi cơng vữa Pơlyme.
Các chất hóa dẻo có gốc là Cacbuahydro và các chất dẫn suất có trọng lượng phân tử thấp, thông dụng nhất là các chất Polyeste, Peclorovinyl, thiokel.
f. Chất hóa rắn:
Chất hóa rắn được sử dụng trong vữa pôlyme nhằm tạo ra hỗn hợp vữa đơng kết nhanh, chất này có gốc amin nên dễ bay hơi và có tính độc hại đối với con người nên khi thi cơng cần có bảo hộ lao động cho công nhân.
g. Chất độn:
Là chất được trộn vào bê tông hoặc vữa pôlyme nhằm làm tăng tính dính bám với bề mặt kết cấu hoặc tiết kiệm nhựa êpôxy. Chất độn thường dùng các loại vật liệu gần giống với vật liệu kết cấu nhưng ở dạng bột như ximăng, bột đá hoặc dạng
- 26 - TT 1 2 3 4 5 Thành phần Cát vàng khơ Nhựa êpơxy ED-6 Chất hóa dẻo Chất hóa rắn Xi măng Tỷ lệ % theo trọng lượng 1 2 3 100 100 100 18-20 20-22,5 24-25,6 2,8-3 3-3,4 3,6-3,9 1,9-2 2-2,3 2,4-2,6 30 40 50 sợi.
Ximăng làm chất độn yêu cầu độ ẩm nhỏ hơn 0,1% và có cường độ từ 30Mpa trở lên. Bột đá làm chất độn phải đảm bảo độ mịn, độ ẩm nhỏ hơn 0,1%, không chưa tạp chất.
Dạng sợi độn thường sản xuất từ polypropylen với chiều dài khoảng 20mm nhằm làm tăng khả năng chống nứt, chống thấm cho kết cấu.
h. Keo êpôxy:
Là hỗn hợp gồm nhựa êpơxy, chất hóa dẻo, chất hóa rắn và chất độn pha trộn theo tỷ lệ thành phần thiết kế quy định.
Thời gian sống của keo êpơxy thường từ 1-3 giờ, cần thí nghiệm cẩn thận để thiết kế thời gian thi công phù hợp.
Chất lượng keo êpôxy được đánh giá thơng qua mẫu thí nghiệm 2x2x2cm với số lượng 3 mẫu
1. Vữa Pôlyme
Vữa pôlyme là hỗ hợp gồm nhựa êpơxy, chất hóa dẻo, chất hóa rắn, chất độn, cát vàng khô hay cịn gọi là bê tơng hạt mịn.
Một vài tỷ lệ thành phần vữa pôlyme tham khảo:
Chế tạo vữa pôlyme:
+ Cân các thành phần vật liệu theo tỷ lệ thiết kế. + Trộn cát với xi măng thành một hỗn hợp
+ Trộn chất hóa rắn, nhựa êpơxy, và chất hóa dẻo thành một một hỗn hợp khác. + Đổ hỗn hợp keo êpôxy vào hỗn hợp cát xi và trộn đều.
+ Nhanh chóng đưa vào thi cơng tránh bị đồng cứng sớm.
Thí nghiệm kiểm tra chất lượng vữa thơng qua 3 mẫu thí nghiệm kích thước 2x2x2cm.
i. Bê tơng pôlyme:
Tương tự cấu tạo của vữa pôlyme, bê tông pôlyme sử dụng đá dăm làm cốt liệu và vữa pơlyme là chất kết dính, quy trình chế tạo tương tự như vữa pôlyme ở nhiệt độ thông thường.
Tỷ lệ thành phần các cốt liệu đá, cát, xi măng, keo êpơxy, chất hóa rắn dẻo, cần được xác định thơng qua thí nghiệm đảm bảo theo u cầu của cơng trình.
Hiện nay ở nước ta bê tơng pôlyme đã được các hãng chế tạo sẵn và chào bán, thông dụng nhất là hãng Sika, Ciec, Fico, ...
1.5.3.2. Khắc phục các vết nứt trong bê tông:
Các vết nứt trong bê tông, tùy thuộc vào độ mở rộng, phải được chét kín bằng vữa xi măng với cốt liệu phù hợp.
Hiện nay, các hóa chất xây dựng được sử dụng rộng rãi để chét các vết nứt trong bê tông.
Hiệu quả của công tác sửa chữa này phụ thuộc rất nhiều vào sự tẩy bỏ và làm sạch bề mặt bê tơng, cốt thép tại vị trí chét vữa.
- Sửa chữa vết nứt có độ mở rộng nhỏ hơn 0,3mm:
Trước khi chét vữa, phần long lở trên bề mặt bê tơng được tẩy sạch, sau đó làm vệ sinh bằng rửa nước và khí nén, đồng thời cạo sạch gỉ cốt thép, tạo khe dạng hình nêm hoặc hình chữ nhật để chèn vữa lấp vết nứt (hình 1.16).
a
Hình 1.16 - Sơ đồ tạo khe
a. Dạng hình nêm b. Dạng hình chữ nhật
1. Vết nứt; 2. Cốt thép; 3. Lớp bảo vệ
Kết hợp với keo êpôxy tạo nền, vữa được nhồi vào vết nứt thông qua các ống, có độ sệt đúng quy định và được nhồi chặt trên suốt chiều dài cũng như chiều sâu của vết nứt.
- 28 -
- Sửa chữa các vết nứt có độ mở rộng lớn hơn 0,3mm
+ Đục mở rộng vết nứt nếu phát hiện thấy hai bên vết nứt có bám rêu.
+ Dọc theo vết nứt khoan các lỗ khoan với khoảng cách từ 20-50cm, đường kính 0,5- 0,8cm, chiều sâu khơng nhỏ hơn chiều sâu vết nứt nhưng tối thiểu 2,5cm.
+ Vệ sinh vị trí vết nứt cả bên trong và bên ngồi, tuyệt đối khơng dùng hóa chất để tẩy rửa.
+ Cắm các đầu bơm vào các lỗ khoan, đầu bơm có cấu tạo đường kính ngồi phù hợp lỗ khoan, đường kính trong khoảng 0,2-0,4cm, cắm sâu vào trong lỗ khoan từ 1,5-3cm, để thừa ra ngồi 1,5-3cm để cắm vịi bơm.
+ Phủ lên vết nứt một lớp keo dầy để tránh vữa bơm đùn lên bề mặt. + Chuẩn bị keo, vữa bơm và máy bơm áp lực lớn hơn 20Atm.
+ Tiến hành cắm vịi bơm vào đầu bơm từ vị trí thấp nhất đến cao nhất, tiến hành bơm cho đến khi vữa khơng chảy vào vết nứt nữa thì rút đầu bơm chuyển sang lỗ tiếp theo, đầu bơm có van một chiều chống vữa trào ngược. Bơm lần lượt cho đến khi hết các đầu bơm, nếu thời gian thi cơng vữa chưa ninh kết thì nên tiếp tục bơm bổ sung lần hai vào các đầu bơm
+ Sau khi vữa đông cứng tiến hành cắt đầu bơm và làm phằng bề mặt.
1.5.3.3. Sửa chữa phần bê tông long lở, bong rộp hoặc rỗ mặt:
- Nguyên nhân:
Do chiều dày lớp bê tông bảo vệ không đủ dẫn đến hơi ẩm làm gỉ cốt thép và trương nở làm nứt vỡ bề mặt bê tông và đứt cốt thép, hiện tượng này thường thấy ở đáy dầm và những bộ phần dày cốt thép.
Do va chạm với các phương tiện đường bộ đường thủy, thường hư hỏng ở các nhịp thông thuyền hay các chân lan can, giải phân cách trên cầu.
Do áp lực cục bộ thường xẩy ra ở đầu dầm tại vị trí kê gối, đầu neo cáp dự ứng lực.
Do bê tơng bị phong hóa dưới tác dụng của môi trường đặc biệt là các mơi trường có độ mặn cao.
- Phương pháp sửa chữa:
Phần bê tông long lở, bong rộp hoặc rỗ mặt được sửa chữa bằng cách phủ lại một lớp vữa bê tông với bề dày tương ứng và cốt liệu phù hợp. Trong trường hợp này, tùy theo tình hình cụ thể, có thể sử dụng bê tơng pơlime hoặc các hóa chất xây dựng
phù hợp.
Trước khi tạo lớp phủ, bề mặt kết cấu phải được làm sạch, tồn bộ phần bê tơng bong lở, bong rộp phải được đục bỏ. Những cốt thép gỉ phải được cạo sạch, trong trường hợp cốt thép bị mất mát lớn hơn 20% cần phải bố trí thêm cốt thép. Vữa bê tơng phải có độ sệt thích hợp và đặc biệt phải tạo được sự dính kết tốt giữa bê tơng mới với bê tông cũ.
Sự dính kết giữa hai lớp bê tơng cũ và mới có thể được đảm bảo bằng các râu cốt thép hoặc bằng keo dính kết.
Để đảm bảo độ sệt thích hợp khi đổ bê tơng, có thể sử dụng phụ gia hóa dẻo. Trong trường hợp sử dụng phụ gia và hóa chất xây dựng, phải đặc biệt lưu ý thời gian thi công cho phép.
Việc bảo dưỡng bê tông và tháo dỡ dàn giáo, ván khuôn phải tuân thủ tuyệt đối theo quy trình kỹ thuật.
Có thể sử dụng phương pháp phun vữa bê tông áp lực song khơng phổ biến trong sữa chữa cơng trình cầu.
1.5.3.4. Cường độ bê tông bị suy giảm:
Dễ phát hiện cường độ bê tông bị suy giảm thông qua quan sát bề mặt bê tông, dùng búa gõ, hoặc các thí nghiệm lấy mẫu, súng bật nẩy, siêu âm. Thơng thường người ta dùng dung dịch phênôntalêin để xác định chiều sâu hư hỏng thơng qua sự trung tính của bê tông.
- Nguyên nhân:
Suy yếu do sự trung tính của bê tơng, trong q trình đơng cứng tạo ra tính kiềm mạnh ở sản phẩm hydrat hóa do đó thép trong bê tơng không bị gỉ. Nhưng bê tơng sẽ mất dần tính kiềm do bề mặt dần chuyển đổi thành cácbonát canxi do ảnh hưởng của khí cácbonníc trong mơi trường, đây là hiện tượng trung tính của bê tơng làm giảm khả năng bảo vệ cốt thép của bê tông gây gỉ, trương nở thép làm nứt vỡ bề mặt bê tơng.
Suy yếu vì thấm nước, vơi hydrát hóa trong bê tơng bị hịa tan và chảy ra ngoài làm cho cường độ của bê tông bị suy giảm mạnh.
Do tác động xấu từ mơi trường, đặc biệt là các mơi trường có tính xâm thực mạnh như ven biển, khu cơng nghiệp, ... hoặc trong bê tơng đã có sẵn các khuyết tật như nứt, rỗ, ...
- Giải pháp:
- 30 -
ảnh hưởng đến cốt thép phía trong đều cần thiết phải đục bỏ và thay thế bằng lớp vữa bê tơng mới có tính chất tương đương với các giải pháp sửa chữa như sữa chữa bê tơng nứt vỡ đã nói ở trên.
1.5.3.5. Thấm nước mặt cầu:
Trong cầu BTCT có thể có hiện tượng nước thấm qua bê tơng chảy xuống đáy dầm, đáy bản gây gỉ cốt thép và làm bê tông suy giảm cường độ.
- Nguyên nhân:
Lớp chống thấm mặt đường bị hư hỏng.
Mặt đường xe chạy có ổ gà, vết nứt, hệ thống thốt nước không tốt gây ứ đọng nước và thấm qua bản mặt cầu.
Bản mặt cầu bị nứt.
Mật độ bê tơng khơng cao, có khuyết tật bê tơng lúc thi cơng.
- Giải pháp:
Bóc lớp phủ mặt cầu, các lớp chống thấm để vệ sinh và sửa chữa thay thế. Nếu bản mặt cầu bê tông bị nứt cần bơm vữa xử lý, bổ sung bê tông tạo độ dốc ngang cầu đảm bảo thoát nước
Tiến hành sửa chữa lại lớp chống thấm, các lớp phủ và hệ thống thoát nước trên cầu.