GIẢI PHÁP TIÊN TIẾN TRONG SỬA CHỮA, TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CHO KẾT CẤU BÊ TÔNG

NGUYEN TRQNG NGHiA
? ,
I\.
1\.'
GIAI PHAP TlEN TlEN TRONG
? - '" , ? '"
saA CHO'A,TANG ClflJNG KHANANG
CHIU LlfC CHO KET CAU
BE
TONG
•
•
, .A.A
A'
".A
SUDUNGVAT liEU GOTsalGUaNGDOGAO
• ••
•
•
DfNH
BAM
NGoAI FRP
NHA XUAT BAN
xAv
Ol/NG
HA NOI-
2014
L
N6i dung cuon sach bao g6m giai thieu tong quan
vJ
img

dung vgt
liiu
FRP trong tang
cuong
kha nang chiu
lite
cua kh cdu
be
tong,
co
sa tinh
toan,
thih ki tang cuong kha
nang
chiu luc cua kit cdu be tong cdt
thep,
be'
tong du Lingluc
sir
dung vQt
lieu
FRP, chi dan thi cong, kidm
tra,
danh gia
vel nghiem
thu kit cdu tang cuong bimg vdt
lieu
FRP theo tieu chudn
ACI440-2R tren h¢
don

vi SI (N,
111m
hoac KN, 111).Dac biet trong cuon sach
n(IY
giai thieu t6ng kit danh gia cac kh qua thi nghiem,
CLle
khuyen cao
vJ
Lingdung vQt li¢u FRP trong sua chua, tang cuong kha nang chiu luc kh
cc7l!'be tong
tis
cac
Nha
cung cdp vdt
liiu
FRP (Quake Wrap, Fyfe, S&P,
Gurit ), kit qua nghien cuutmg dung cua cdc truong dat h9C
A:y
thuQt tty
tin
tren thi giai
WI
t9i Vi¢tNam nhu: truang D9i h9CIllinois, Chicago - My,
truong a9i h9CRourke/a - An D6, Trung tam tId nghi¢111Khoa h9C vQt li¢u
vit
cong ngh¢ EMPA ThljY
S~
Tnfong D9i h9Cgiao thong VQntai, Truang
[)qi lwc Bach khoa Hd N6i, Vi¢n Khoa h9C va Cong ngh¢ giao thong VQn
t(li va cong ty

C6
ph6n Cong ngh¢ Tien tdn NhQt - Vi¢t.
Sach g6m
7
chuang va
3
phlj hlc
Chuang
1:
T6ng quan
vJ
ung d~mg vQt li¢u FRP trong tang cUCmgkha
llling chiu /{fCcua kit cdu be tong.
Chuang
2:
Ca sa tang cuang kh6 nang chiu hfC CLlakh cdu be tong sLr
d~lI1gvQtli¢u FRP.
Chuong
3:
Tinh loan thdt ki tang CUO'11gkha nang chiu hfC cua kit cdu
be tong c6t thep, be tong d~f{mg hfCsLrdljng vQtli¢u FRP.
Chuang
4:
Chi dan thi cong, kidm tra, tlcmh gia va nghi¢m thu kh cdu
fang cU'Cmgbrmg v«t li¢u FRP.
Chuang
5:
Kh qua thi nghi¢m, (mg dljng vgt li¢u FRP trong sLrachua,
fang cuang khil nang chill hfC kit Cdllbe tong.
Cac tac gia mong nh(m au9'c va xin chan thanh cam an m9i

Y
kdn phan
bi?l1,gop
y
cua tl6c gia
(ti
hoan thi?n Giao trinh nay trong Ian xlldt ban
sau. M9i
y
kdn gop
y
xin gtri
vJ
aia chi hom thu:
Cae tae
giii
4
1
D
Ja
tri
n~
th
lie
ta
th
gl
nl
F
Cl

(\
tl-
ci
s,
cJ
t
J-
(!
{
'
L
q
P
E
Chuong 1
TONG QUAN VE V~T LI:E:UFRP UNG DVNG TRONG TANG
CUONG
KHA
NANG CHIU LUC CVA KET cAu
BE
TONG
.
.
1.1. TONG QUAN VE UNG Dl)NG V!T LI~U FRP
Giai phap tang cuong kha nang chiu hrc k~t du be tong (be tong c6t thep, be tong
DVL) bang each su dung v~t lieu c6t soi cirong dQcao dinh bam ngoai (ten tieng anh
la Fibre Reinforced Polymer (FRP)), goi t~t la v~t lieu FRP, da diroc ap dung rong rai
tren th~ gioi
til
gitra nhlrng nam 1980

a
ca chau Au, My, Canada, Dc va Nhat Ban.
Tai chau Au, v~t lieu FRP duoc phat tri~n d~ thay th~ phuong phap tang cuong kha
nang chiu hrc k~t c~u be tong bang phuong phap dan ban thep, Phuong phap dan ban
thep trong vung chiu keo cua be tong diroc coi la ky thuat kha thi d~ tang
sire
khang
u6n cho k~t du be tong (Fleming va King 1967). Ky thuat nay da duoc
sir
dung d~
tang cuong nhieu cong trinh d.u va cac toa nha tren kh~p th~ gi6i. Tuy nhien, sau mQt
thai gian su d\lng ban thep dan them ben ngoai k~t du cli co th~ bi an mon va lam
giam kha nang chiu h!c dang k~. M~t khac, vi~c dan ban thep la kho thi cong t~i
nhung dia di~m co di~n tich ch~t h~p. Cac nha nghien
Clru
da xem xet d~n cac v~t li~u
FRP la mQt thay th~ cho ban thep dan. Cac nghien
Clru
v~
(rng
d\lng FRP d~ tang
cuang kha nang chiu h!c k~t c~u be tong da duQ'cbao cao vao dAunam 1978 t~i
D(rc
(Wolf va Miessler 1989), t~i Th\lY S1(Meier 1987; Rostasy 1987). T~i Nh~t Ban h~
th6ng FRP IAndAu tien duQ'cap d\lng d~ tang
cuang
kha nang chiu dQng d~t cua k~t
d.u cli vao nhung nam 1980 (Fardis va Khalili 1981; Katsumata et al 1987), d~c bi~t
sau tr~n dQng dfitHyogoken-Nanbu 1995 (Nanni 1995).
Cac nha nghien

Clm
a
My da co cac k~t qua nghien
Clm
(rng d\lng c6t sQ'itang
cuang
cho k~t d.u be tong k~
til
nllfrng nam 1930. Tuy nhien, b~t dAu vao nhung nam 1980
thong qua cac sang ki~n cua Quy khoa hQc qu6c gia (NSF) va chinh quy~n lien bang
(FHWA). Cac ho~t dQng nghien
Clru
da dful d~n vi~c xfty d\ffig Tieu chuin ky thu~t va
Chi d~n thi~t k~ ACI 440R va cac bao cao (Neale 2000; Dolan et al. 1999; Sheheta et
a1.l999; Sadatmanesh va Ehsani 1998; Benmokrane va Rahman 1998; Neale va
Labossiere 1997; Hassan va Rizkalla 2002; Shield et al. 2005). Sl,fphat tri~n cua cac
quy t~c va tieu chuin cho
M
th6ng v~t li~u FRP dinh bam ngoai duQ'cthl,fchi~n t~i chiu
Au,
Nh~t Ban, Canada, va Hoa Ky. Trong vong 10 nam qua, HQi ky su xfty dl,fngNh~t
Bim (JSCE), Vi~n be tong Nh~t Ban (JCI), va Vi~n nghien
Clru
ky thu~t duang sat
5
(RTRI) da cong b6 met s6 tai lieu, chi d§.n ky thuat lien quan d~n viec str dung v~t lieu
FRP trong tang cirong kha nang chiu hrc cho k~t d.u be tong. .
Tai Chau Au, Lien doan quoc t~ v~ k~t cAu be tong (FIB) da cong b6 chi dan thi~t k~
irng dung h~ thong v~t lieu FRP dinh bam ngoai trong tang cuong kha nang chiu lire cua
k~t cau be tong c6t thep (Lien

doan
quoc t~ v~ k~~cAube tong 2001).
Hiep hQi
tieu
chuan ky thuat Canada (CSA) va ISIS da hoat dong tich cue trong viec
phat trien
chi dfrn
thiet
k~ cho h~
thong
v~t
lieu
FRP.
Muc
16,
"ket
cAugia c6
soi" cua
tieu chuan thiet k~
dirong
cao t6c Canada da diroc
hoan
thanh trong
nam
2006
(CAN/CSA-S6-06)
va
CSA S806-00.
Tai
My

tieu chuan
ky thu~t d~ danh gia h~ th6ng
v~t li~u FRP duqc quy dinh cho nganh Xay dlJIlg (AC125; CALTRANS Division of
Stmctures 1996; Hawkins et al. 1998).
Cho d~n nay, cac Tieu chuftn ky thu~t v~ tang cUOngkha nang chiu h,rc k~t cAube
tong sfr d\mg v~t li~u FRP dinh bam ngoai da duqc chau Au, Nh~t Ban, Canada, va Hoa
Ky
quan tam phat tri~n.
1.1.1. Khai ni~mv~v~t li~u
FRP
Fibre Reinforced Polymer (FRP)
la mQt v~t li~u composite bao g6m c6t sqi cuemg
dQ cao (sqi carbon, sqi Aramid (8qi Kenvlar) ho~c sqi thuy tinh) k~t hqp vo; chAtk~t
dinh. Khi noi d~n FRP chung ta phai xem xet do la v~t li~u Composite bao g6m ca chAt
k~t dinh va 8qi lam vi~c d6ng thm chu khong duqc xet 8qi rieng va chAtk~t dinh rieng.
. :.tttcac
h~th&ngv~t li~u
FRP
H~ th6ng v~t li~u FRP chu y~u bao g6m h~ th6ng dan um (h~ th6ng vai) va h~ th6ng
tAmch~ tc;tOs~n.
H~
th6ng v~t li~u FRP co th~ duqc pharr loc;tidva tren cach thuc v~n
chuy~n d~n dia di~m xay d\lllg va lApd~t.
H~
th6ng v~t li~u FRP nen duqc Iva ch9n dva
tren loc;tik~t cAuc~n tang cuemg kha nang chiu Ivc (k~t cAuthep, k~t cAube tong, k~t
du da xay, gc;tchxay, k~tcAu g6 )
Hf thang FRP dan uVt
H~ v~t li~u dan um bao g6m cac t§m
8qi

kho thea m(>thu6ng ho~c hai hu6ng ho~c
cac to?i vai duqc ngam tAmv6i m(>tloc;tikeo da bao hoa t~i dia di~m thi congo Ch§t k~t .
dinh bao hoa, cung v6i lap chAtk~t dinh lot va vua tuong thich d~ lien k~t h~ th6ng v~t
li~u FRP v6i b~ m~t cua k~t duo H~ th6ng dim um bao hoa va dong rAntc;tich6, tuong
tv
nhu be tong dllCtc;tich6. Co ba loc;tiph6 bi~n cua h~ thong dan um nhu 8au:
- TAm sqi ho~c vai kho dan hu6ng - cac
8qi
chc;tychu y~u thea m(>thu6ng tren
m~t ph5ng.
- TAmsqi da hu6ng ho~c vai da hu6ng kho rna cac
8qi
duqc dinh hu6ng thea it nh§t
hai hu6ng tren mot m~t ph5ng.
du
da
ma
car
FR
V~
h~
ve
h~
hw
hai
6
r
~
."
lWU

t
k~
cua
vi~c
cua
:006
,
long
n of
I
U be
Hoa
- Bo soi kho diroc
cuon
hoac
thi
cong 'bang
may
tren
b~ mat be tong.
Bo soi
khong
duoc ngarn
tim
voi
keo trong su6t qua trinh
thuc hien
cuon.
a)
b)

Hinh
1.1:
H¢ th6ng vai sai cutmg
06
cao
a) vai soi carbon, b) vciisai aramid va
c)
vai
soi thuy
tinh
c)
LIang
it k~t
. chftt
:ng.
1.1.3.H~th6ng FRP tim chit k~t dinh trutrc (prepreg)
H~thong
v~t
lieu FRP
tAmchftt k~t dinh
tnroc
bao g6m
cac
tftm
soi
dan huang
hoac
da huang
hoac cac
tftm

vai
da duoc xir ly bAngeach tAmchftt k~t dinh
bao hoa
trong nha
may san
xuat.
H~
thong
v~t
lieu FRP duoc
lien k~t
voi
b~ m{ltbe tong co
hoac khong
dn co them chftt k~t dinh,
tuy
thuoc vao
yeu du
cu
th~
cua cua
v~t li~u
FRP. H~thong
FRP
tAmchftt k~t dinh truac thuang yeu cdu gia nhi~t them d~ giarn thai gian dong rful.
V~t li~u
FRP
dong rful
truac
co uu di~rn

la
cUOngdQva rna dun dan h6i rftt cao so vai
2
h~ th6ng v~t li~u
FRP
nen tren. H~ th6ng v~t li~u
FRP
tAmchftt k~t dinh truac dn luu y
v~
vftn d~ luu kho, khuy~n cao h~ sir.dl,lngva qua trinh dong rful. Ba lo~i ph6 bi~n cua
h~ th6ng
FRP
tAmchftt k~t dinh
truac
la:
_ Tftm
sqi
dan huang tAm chftt k~t dinh truac rna cac sqi chu y~u ch~y thee rnQt
huang tren rn{ltphimg;
- Tftrn
sqi
da huang tAmchftt k~t dinh truac rna cac sQ'iduQ'cdinh huang trong it nhftt
hai huang tren mQtrn{ltph~ng;
- Bo sgi
!fun
chfttk~tdinh
truac
duQ'ccUQnho{lcthi cong bkg may tren b~rn{ltbe tong.
~h6ng
cv~

n
dva
g,
k~t
~ho{lc
1fttk~t
ng v~t
tuang
.g tren
a)
b)
it nhftt
mnh
1.2:
H¢ th6ng FRP ttim chat kit dinh truac
a) vciis(Jicarbon, b) vciis(Jithily tinh
7
!\
1.1.4. H~ th6ng FRP dong rin trurrc:
H~ thong FRP dong rim truce bao g6m co cac tfun composite duoc san xuftt trong
nha may thanh cac tfun dinh hinh. Chftt k~t dinh cung voi lap l6t hoac vira tuong thich
duoc sir dung d~ dinh bam cac tftm d6 voi b~ m~t be tong. H~ thong dong rin tnroc
cung tuong
ttr
nhu be tong due sAn.Ba kieu thong thuong cua loai h~ thong nay la:
_ T~m don huang, thuong duoc chuyen toi dia di~m dum dang cac tftm
phang
Ian
hoac nhu
nhtrng

dai
mong
diroc cuon thanh mot cuon.
_T~m da huang, thuong duoc chuyen toi dia di~m diroi dang
cuon,
_Tftm Ion, thuong
diroc
chuyen d~n dia di~m dum
dang
cac pharr doan da duoc cit
thea chieu doc d~ giup chung c6 th~ dugc
rna
ra va lip d~t xung quanh cac cQtho~c cac
c~u ki~n khac; nhi~u v~t li~u FRP duQ'clien k~t dinh bam vm be tong va dinh bam v6i
nhau nhfun tang khi nang ch6ng dQngd§.t.
11
n
v
tl
v;
pi
1.
ffinh
1.3:
H? th6ng t6m s(li carbon, s(li thity tinh dong ran truae
(1000psi
=
6.895 Mpa)
160,000 ~-; ~
_ 140,000

+
'iii
a.
'0'
120,000
+
.Q)
.:.t!
::J
100,000
-1
:.c'
(.)
,0,
80,000
+
'0
OJ
.5
60,000
+
'5
(.) 40,000
+
20,000
+
o
4 l
i
I

ffinh
1.4:
So simh euang d(Jella vQtli¢u FRP dong ran truae
ella m(Jts6 hang scm xu6t vQtli¢u FRP (bao cao clia QuakeWrap 2010)
8
rong
thich
nroc
J
Ian
::>
J
1.1.5.H~thang FRP dang thanh cuong dQeao (NSM)
R~ thong V?t lieu FRP dang thanh cirong dQ cao bao g6m cac thanh hinh tron hoac
hinh chtr nhat hoac cac hinh dang khac d~ l~p d~t va lien k~t vao cac ranh da duoc tao ra
tren b~ m~t be tong. MQt chftt k~t dinh thich hop duoc sir dung d~ lien k~t thanh FRP
vao cac ranh
va
dong cirng
tai
ch6. Hai loai thanh FRP ph6 bien nhat
la:
- Cac thanh tron thirong diroc san xuftt bang each sir dung sir dung bien phap due ep,
tlurong duoc chuyen d~n cong tnrong duoi hinh thirc cac thanh don hoac mot cuon tuy
vao duong kinh thanh;
,
rc
cat -
Cac
thanh hinh

chtr nhat
va cac
tAm
thirong
duoc
san xuftt bang cach sir d\lng bi~n
.ccac phap duc ep, thubng duqc chuy~n tm cong trubng dum d~ng cuQn.
n
vai
fflnh
1.5:
H? th6ng FRP dt;mgthanh
1.2.THANH PHAN cAu TAO CVA VAT LIEU FRP
.

Thanh ph§.n v?t li~u duqc sir d\lng trong cac h~ th6ng ·,·?tli~u FRP hi~n nay bao
g6m : Chftt k~t dinh (chftt k~t dinh nSn, chftt'dQn, chftt k~t dinh bao hoa) ; C6t sqi cubng
dQcao (sqi Carbon, sqi thily tinh, sqi Aramid) va lap phil bao v~.
Bang 1.1: D,e tlnh
CO'
ban eiia v~t li~uFRP (ISIS, 2001)
V~t li~u
Mo
dun dim h6i
BiSn d~ng
CI,l'C
h~n
Ty
trQng
(GPa)

(%)
(g/cm
3)
CFRP
200-800
0,4-2,5
1,5-1,6
GFRP
70-87
2-5,6
1,2-2,1
AFRP
74-179
1,9-4,6
1,2-1,5
Bang 1.2: H~sa
daD
n6'nhi~t eiia v~t li~uFRP FRP (ACI440.2R)
Theo pl1LfO"ng
H~
s6
gian nO'nhi~t, x 1O-
6
fF
(l0-6fC)
GFRP
CFRP
AFRP
DQc,
at

3,3
dSn
5,6
-0,6
dSn
0
-3,3
dSn
-1.1
(6
dSn
10)
(-1
dSn
0)
(-6
dSn
-2)
10,4
dSn
12,6
12
dSn
27
33
dSn
44
Ngang,
ar
(19

dSn
23)
(22
dSn
50)
(60
dSn
80)
9
High modulus
Hink
1.6:
cs«
tao vdt lieu FRP (Gibson, 1994)
Carbon
HS
6000
(Q
4000
0
6
.;ca
:::I
<J)
C)
2000
5
Sgi thiJytinh
o
2

3
4
5
Bi€n d~ng (%)
Hinb
1.7:
Kha nang chiu lia:
cua
wjt
lieu FRP (ACI440R, 1996)
1.2.1.Cat
sQicuong
dq
cao
1.2.1.1. S¢ Carbon
Soi carbon (Carbon fiber - CF) duoc sang ch~ vao
nam
1879 boi Thomas Edison va
duoc coi la loai soi t6ng hQ1Jc6 nhfit cua loai ngiroi, nhimg lai c6 gia tri dt IOnd~n su
phat trien khoa hoc ky thu~t hien dai. Ban dau, nha phat minh nay da sir dung soi carbon
lam day t6c cua b6ng den. M~c du hie d6 soi soi carbon khong gi6ng
nhir
soi carbon
ngay
nay, nhung chung lai c6 sire chiu dung dang kS voi nhiet de),di~u nay khien cho
soi carbon tro thanh
y
nrong khong t6i cho cac loai soi dful di~n.
v~
sau, d~n t~ nhirng

nam 1950, Rayon da kham pha ra kha nang keo gian cua sgi carbon de t~o ra v~t li~u c6
kha nang chiu keo cao.
, Sgi cacbon da dugc thuang m~i
til
1960 trong nganh hang khong, vii tr\l va cac yeu
cau (rng d\lng v~t li~u nht";.Hi~n nay, sqi cacbon dugc ung d\mg re)ng dii trong hang
khong, giai tri, cong nghi~p, giao thong va v~t li~u composite. Composite lam
til
sqi
cacbon t6i un v~ de)b~n, de)c(mg, nh
y
va ch6ng nUt cao, chiu dugc nhi~t de)cao va treY
v6i h6achk
10
c(
sal
nit
CUI
cm
cht
CLII
tru.
the
to
I
cac
din
cue
car
chi

boi
lier
300
tin!-
tror
cacl
SO \
(
hue
va
slJ
on
on
ho
ng
co
eu
ng
SQ1
tra
SQ'i cacbon la V?t lieu co dQ b~n r~t cao, la loai soi chua it nh~t 90% nguyen nr
cacbon duoc kiem soat
chat
che trong qua trinh nhiet phan soi nguyen lieu ban dAu.
Nguyen lieu san xu~t soi cacbon tlurong bao g6m: soi polyacrylonitrile, soi xenlulo
(viscose rayon, cotton), dAumo, than da hoac
mot
s6 loai soi phenolic. SQ'icacbon duoc
san xuat
bang each

nhiet
phan
c6 kiem soat cac soi htru co da chon
tren
nham loai oxy,
nita, hydro d~
tao thanh soi
cacbon.
Co tinh soi cacbon cang cao khi tang c~u true tinh th~ va rmrc dQ dinh hirong soi,
cling nhu giam cac khuyet t?t tren soi. Cling diroc c~u t(;10bang cac phan nr carbon, kim
cuong Iii V?t lieu cirng vii b~n nh~t trong kbi than chi mem vii tron. SlJ khac nhau
gifra
chung
xu~t
phat
tir
nguyen
nhan
c~u truc tinh th~ khac nhau. Co th~ hi~u dan gian than
CLlimSm do c~u truc tinh th~ sApx~p khong thea tr?t t\I, khong bSn vUng trong khi c~u
tnk
tinh th~ kim cuang r~t tr?t tlJ vii d6ng d~u nen r~t b~n. Kim cuang co c~u truc tinh
th~
carbon ba chi~u trong khi sQ'icarbon c6 c~u truc m:;tnglu6i hai chi~u v6i cac nguyen
t6
carbon sAp x~p tr?t
W
th~ng hang vii qu~ l~y nhau. Cach t6t nh~t d~ co duqc sQ'i
cacbon dinh hu6ng cao lit ch9n sQ'inguyen li~u dinh hu6ng ca~, sau do duy tri muc dQ
dinh hu6ng nay trong qua trinh 6n dinh va cacbon hoa. Sqi Carbon duqc t:;tobOi cac sQ'i

qrc mong co duemg kinh khoang 5-10flm va bao g6m chu y~u
iiI.
cua cac nguyen tu
carbon duqc lien k~t v6i nhau thea phuang song song v6i tf\lCdiii cua sqi. Sqi Carbon
chiu IlJcduQ'cc~u t:;tob6i r~t nhi~u sQ'icarbon duQ'cxOAnvai nhau, co th~ duqc su d\mg
b6i sQ'idQc l?p ho~c d~t thanh vai. Sqi carbon k~t hqp vai ch~t ket dinh t:;tothanh v~t
li~u CRFP.
a) Phan /oqi
s(Yi
carbon theo cong ngh?
scm
xudt
D\fa van nguyen li~u sqi ban dAu,sqi Carbon duqc phan lo:;tithanh 3 lo:;ti:
- SQ'icacbon PAN
- Sqi
cabon PITCH
- SQ'icabon Rayon
S9'i caebon PAN:
duQ'csan xu~t qua 3 giai do:;tnchinh:
On
dinh oxy h6a: sQ'iPAN duQ'c keo cang va oxy hoa d6ng thai 6 nhi~t dQ 200 -
300°C, chuy~n sqi PAN nh\fa nhi~t den sang d:;tngco c~u truc l~p l:;tinhung khong con
tinh ch~t nhlJa nhi~t deo.
Cacbon hoa: sau khi oxy h6a, sQ'iduQ'c cacbon h6a 6 1000°C, khong cAnkeo' cang
trong moi truemg khi tra viii gia. Trong qua trinh nay, nhUng nguyen t6 khong phai
cacbon bi tach ra vii bay hai d~ hinh thiinh sQ'icacbon, luc nay kh6i luqng chi con 50%
so v6i kh6i luqng sQ'iPAN ban dAu.
Graphite h6a: sqi duQ'cxu ly nhi~t 1500 - 3000°C se cai thi~n tr?t tlJ, muc dQ dinh
Im6ng cua tinh th~.
11

Tinh chat cua soi Carbon PAN: Soi cacbon PAN la mot kh6i t~p hop cua soi lien tuc
(soi dan), duong kinh 5 - 7 urn co ty
trong
1,74 - 1,95 g/crrr'.
San
phfun t~p hop nhieu
loai
soi
dan khac nhau tao thanh bo soi
nhir
lK (1000 filaments), 3K (3000 filaments),
6K (6000 filaments), 12K (12000 filaments)
va
24K (24000 filaments diroc
(eng
dung
chinh trong nganh hang khong, th~ thao do ty trong thftp, dQ b~n keo va modul dan h6i
rftt cao.
Soi
cacbon PAN dong vai tro chinh
sci
cacbon
tren thi tnrong, loai bo
soi day
(tren 40K) hoac loai co dQben keo thftp hon chu y~u
(eng
dung trong
cong
nghiep. Soi
cacbon PAN pharr Ioai thea modun dan h6i: modun dan h6i tieu chuan (~240 GPa),

modun dan h6i trung gian (~300GPa) va modun dan h6i cao (~350GPa).
Soi
cacbon Rayon
duoc
san xuAtqua 3 giai
doan
chinh:
On dinh: la mot qua trinh oxy hoa xay ra thea cac
biroc:
Nhiet
dQ25 - 150°C:
khir
v~t ly
mroc
Nhiet
dQ 150 - 240°C:
khir mroc
trong pharr tu xenlulo
Nhi~t dQ240 _400°C: tach lien k~t vong thmn, c~t cac lien k~t eter va mQt s61ien k~t
C-C thea co ch~ g6c
tlJ
do.
Cacbon hoa: nhi~t dQ400 - 700°C, luqrrg cacbon con l;;tise chuy~n thanh lap gi6ng
graphite.
Graphite hoa: nhi~t dQ 700 - 2700°C, keo cang tlilora sqi co modun cao do dinh
huang t6t thea chi~u dQc.
S(!icacbon Pitch
(tu d~u mo, than da)
_C1manbi nguyen li~u: diE§uchinh kh5i IU'Q'ngphon tLr,dO nhat, dinh hU'ang k~t.
_ Keo sqi va xe sqi: pitch duqc chuy~n thanh sqi, mQt s6 da co da co s~p x~p thing

hang, dinh huang.
_On dinh: duy tri hinh dang sqi khi nhi~t pharr, nhi~t dQ250 - 400°C.
_Cacbon hoa: nhi~t dQcacbon hoa 1000 - 1500°C.
Tinh chAt cua sqi carbon PITCH: co hai lo;;tisqi PITCH g6m sqi lien tl,lCva khong
lien tl,lCtuang (rng qua trinh xe sqi. Sqi cacbon PITCH cling duqc pharr lo;;tithanh lo;;ti
d~ng huang (graphite hoa nghiem ng~t) va lo;;tibftt d~ng huang (graphite hoa d~ dang).
Lo;;tisqi cacbon PITCH d~ng huang thuOng la sqi khong lien tl,lc,dUOngkinh 12-18J.lm,
ty trQng 1,6.glcm
3
va co modun dan h6i thftp (~40 GPa), dQb~n va tinh d§.nnhi~t thftp
do sg dinh huang va k~t tinh thftp eua cac nguyen t6 cacbon. Vai gia thanh c;;tnhtranh,
sgi
cacbon PITCH d~ng huang dugc (rng dl,lngrQng rai trong cong nghi~p kh6i luqrrg
nht;,
6n dinh hoa chftt, khang nhi~t va khang mai mon. Sqi cacbon PITCH khong d~ng
huang thuOng la sqi lien tl,lc,dUOngkinh 7- 10).lm,ty trQng 1,7 ~ 2,2 g/cm
3.
Cae chuftn
~qi
nay la lK. 2K. 3K. 6K va 12K modun dan h6i thAp tu 6 GPa
tai
953 GPa trong khi
sgi
cacbon PAN khong th~ d;;ttduqc gia tri nay. Lo;;tico modun dan h6i cao (tren 350
12
r
(
11
f,
l

Ie
t~
be
N
dl
ti
d~
11]
(c
tI-
L
tr
c;
CI
t
I
tl
n
k
r
f,
t
.g
1~1
~).
n,
,
ap
lh,
ng

ng
,
lan
illi
,50
I,
.
1
MPa)
CO
kha nang gia cong dt t6t do dQben keo cao (hon 2,5 GPa) va ling dung rong
rai trong cong nghiep, th~ thao do dQ cling cao hon thep va khoi hrong nhe (nhe hon
50% so voi thep). Loai soi cacbon co modun dan h6i eire cao (tren 600 GPa) co dQ cling
r~t cao, d~n nhiet tuong duong
hoac
cao hon kim
loai
va
nhe,
b) Phtin loai soi carbon dua
VaG
tinh chat co
ly
Dua van tinh ch~t co ly soi carbon duoc phan thanh 4 loai: Soi carbon cuong dQ cao
(high strength - HS, co
rna
dun <265GPa), soi carbon
rna
dun trung binh (intermediate
moDULus -

IM,
co
rna
dun
tir
265-320GPa), soi carbon
rna
dun cao (high moDULus -
HM, co
rna
dun
tir
320-440GPa) va soi carbon
rna
dun sieu cao (ultra high moDULus -
UHM, co
rna
dun ~ 440GPa).
Ngay nay, My la thi tnrong tieu thu soi carbon I6n nh~t th~ gioi chiem 60% t6ng san
Iuong soi carbon trong khi Nhat Ban la quoc gia san xu~t toi 50% t6ng san hrong toan
du.
Toan
bQ hrong soi carbon chua thanh
pham
(soi don) hau nhu d~u duqc san xu~t
t?i Nh~t Ban. Cac nha may san xu~t sqi carbon I6n nh~t th~ gi6i duqc d~t t~i Nh~t Ban
bao g6m: Toray Industries of Japan, Toho Tenax Co. Ltd va Mitsubishi Rayon Co. Ltd,
Nippon Graphite Fiber.
Sf}i thuy tinh
Sqi thuy tinh, duqc keo ra tu cac 10~i thuy tinh keo sqi duqc (thuy tinh d~t), co

dUCmgkinh nha ttr 5-24J.1m.Khi do cac sqi nay khAc ph\1c nhfrng nhuqc di~m cua thuy
tinh kh6i, nhu: gion, d~ nm gay, va tra nen r~t dai, co dQchiu nhi~t, dQb~n hoa hQc va
dQ cach di~n ca~. Thanh phan cua thuy tinh d~t co th~ chua them nhfrng khoang ch~t
nhu: silic, nhom, magie, t~o ra cac lo~i sqi thuy tinh khac nhau nhu: sqi thuy tinh
E
(d~n di~n t6t), sqi thuy tinh D (cach di~n t6t), sqi thuy tinh A (ham lU9'l1gki~m cao), sqi
thuy tinh C (dQ b~n hoa cao), sqi thuy tinh R va sqi thuy tinh S (dQ b~n co hQc cao).
Lo~i thuy tinh E va S
Ia
lo~i ph6 bi~n, cac lo~i khac thuCmg
it
(chi~m 1%) duqc sir d\1ng
trong cac Ung d\1ng rieng bi~t. Sqi thuy tinh S duqc (rng d\lllg ph6 bi~n d~ tang cUCmg
cac k~t c~u chiu ll,fc, d~c bi~t chiu tai trQng moi, tai trQng dQng d~t cho db, cQt, san,
cQc Sqi thuy tinh k~t hgp v6i ch~t k~t dinh t~o thanh v~t li~u GFRP.
1.2.1.2.Sf}i Aramid
Aramid la vi~t tAt
Clla
"Aromatic Polyamide" (Polyamide co chua vong tham). Sqi
Aramid hay con gQi Ia sqi Kenvlar, day la lo~i sqi nhan t~o ch~t lU9'l1gca~, duqc c~u t~o
tLrhgp ch~t hfru co cao phan tu aramit, gia cong b&ngphuong phap t6ng hgp
a
nhi~t dQ
th~p
(-1
O°C), ti~p thea duqc keo ra thanh sqi trong dung dich, cu6i cling duqc xu ly
nhi~t d~ tang modun dan h6i. Sqi Aramid duqc sir d\1ngtrong cac ling d\1nghang khong
vu
tr\1va qufm Sl,f,cho ao giap ch6ng d~n, trong l6p xe Sqi Aramid k~t hgp v6i ch~t
k~t dinh t~o thanh v~t li~u AFRP.

13
a) Phiin loai
SQ'iAramid co hai loai: Meta-Aramid va Para-Aramid.
b) Tinh chat n6i bgt cua sai Aramid
SQ'iAramid co mot s6 tinh ch:1tn6i b~t so
voi cac
loai soi t6ng hQ'Pkhac:
- 81) ben
cao.
- Khang mai mon t6t.
- Khang dung moi htru
ca.
- Khang dfut (dien, nhiet),
_Khong nong chay (chi b~t d~u pharr huy
a
500°C) va chay cham.
- On dinh hinh dang
a
nhiet dl) cao.
SQ'iAramid co cac tinh ch:1tdl)c dao nay la do k~t hQ'P:
- Mach Polymer cirng.
- K~t tinh dinh huang cao.
_Tuong tac giira cac mach pharr nr la lien k~t Hydro nen r:1t lien k~t gitra cac mach
phan nr r:1tchat che,
c) Ung dung chinh cua soi Aramid:
_Day cao th~ cua h~ thong danh lira (Ingition Cables).
_Cap thong tin (day tai nghe, day cap trong nha).
- San pham bao v~ nhiet,
_Lam 6ng, 16p xe, day dai truyen dl)ng, cac san pham chiu rna sat (b6 th~g, kh6p ly
hgp), nh\fa ky thu~t cho nganh di~n, di~n tir va

t\l'
dl)ng.
- Vu khi, ao ch6ng d~n,
- Gi:1yky thu~t.
- V~t li~u Composite ph6 thong khac.
1.2.2. Chit
k~t
dinh
Ch:1t k~t dinh ctia h~ th6ng v~t li~u FRP b~o g6m ch:1t k~t dinh n~n, chit dl)n, chit
k~t dinh bao hoa. Cac lo~i chit k~t dinh thuang duQ'c sir d\ffig g6m co: Epoxy, vinyl
esters, va polyesters, duQ'c t~o ra d~ sir d\mg trong cac rit nhi~u di~u ki~n moi truemg
khac nhau. Khi thi~t k~ ung d\mg h~ th6ng FRP c~n chu
y
cac thong s6 ky thu~t v~ ch:1t
k~t dinh bao g6m:
_Kha nang tuang thich va dinh bam t6t v6i b~ m~t be tong;
_Kha nang tuang thich va dinh bam t6t v6i h~ th6ng v~t li~u FRP composite;
_ Ch6ng l~i dUQ'ccac tac dl)ng ctia moi truemg: dl) frm cao, nu6c m~n, nhi~t dl) cao,
va cac hoa ch:1tthong thuang khi chung k~t hgp v6i 16p be tong ben ngoai;
- Tinh linh dl)ng (dl) nh6t);
(
gitr:
lUQ1
cho
mat
troll
co
t
j
(

I
ire,
k~t
th61
(
dl)l
the)]
nan
li~u
(
Epe
Epe
hl'>a
I
(Re
trm
Nhl
14
h
.y
,
at
yl
19
,
lat
10,
- D~ thi cong;
- Thai gian sir dung phu hop voi cac irng dung (thai gian dong ran);
- Kha nang tuong thich va k~t dinh voi cac soi gia c6;

- Phat trien cac d~c
tinh
co ly phu hop voi v~t lieu FRP.
1.2.2.1.Chit kit dfnh nin
(lOp lot)
Ch~t k~t dinh n~n duoc sir dung d~ tham nhap van b~ m~t be tong, tao dinh bam t6t
giira b~ mat k~t c~u va chfrt ket dinh bao hoa soi, Pham vi ap dung cua chfrtk~t dinh nen
duoc khuyen cao ap dung
nhtr
sau:
- Chat k~t dinh nen dang long bao hoa co d<)
nhot
thfrp: Ap dung trong di~u kien ch~t
luong b~ mat be tong t6t, phang nhAn,khong yeu cAuthai gian dong r5n nhanh, ap dung
cho cac Ioai soi co tn;mg
luqng
nh~.
- Ch~t k~t dinh n~n d~ng s~t co d<)nh6t cao: Ap dVng trong di~u ki~n ch~t
luqng
b~
m~t be tong khong t6t, khong ph~g nhAn de ngan ch~ cac bong bong nho hinh thanh
trong qua trinh dong r5n, va yeu cAuthai gian dong r5n nhanh, ap d\lllg cho cac lo~i sqi
eo tr9ng
luqng
n~ng.
1.2.2.2.Chit kit dfnh bDohoa
Ch~t k~t dinh bao hoa duqc sir dvng de tAm bao hoa cae sqi tang cuang, phan b6
l\fc, truy~n l\l'c co hi~u giua eac sqi. Chfrt k~t dinh bao hoa eung dong vai tro la ch~t
k~t dinh cho cac h~ th6ng 9an
u6t,

phan b6 I\l'c giua b~ m~t be tong, 16p lot v6i h~
th6ng v~t li~u FRP.
1.2.2.3.Chit kit dfnh sir dl)ng cho tim vlt
lifu
FRP dong rin truuc
Ch~t k~t dinh sir dVng cho tfrmv~t li~u FRP dong r5n tru6c thuang co d~g s~t va eo
d<)nh6t cao duqc sir d\lllg de lien k~t cac tfrm v~t li~u FRP da dong r5n tru6c va cae h~
th6ng FRP d~ng thanh (NSM) v6i b~ m~t ti~p xuc cua be tong. Chfrt k~t dinh nay eo kha
nang truy~n l\l'ct6t giua be tong va h~ th6ng v~t li~u FRP ho~c de lien k~t nhi~u lap v~t
li~u FRP da dong r5n tru6c vai nhau.
Ch~t k~t dinh ph6 bi~n dung cho v~t li~u FRP la eh~t k~t dinh Epoxy. Ch~t k~t dinh
Epoxy la m{>tthanh phAnr~t quantr9ng quy~t dinh hi~u qua tang k~t cfrub~ng v~t li~u FRP.
Epoxy la m<)tlo~i nh\l'at6ng hqp rfrtc(mg va co d{>b~n ca~, co the chiu nu6c va moi truang
hoa chk Epoxy co d{>bam dinh cao han nhi~u so vai Polyester va Vinylester.
Epoxy duqc hinh thanh
til
1 phful
(rug
hoa h9C gifra 2 thanh phAn rieng bi~t: Nhl,fa
(Resin) va ch~t dong r5n (Hardener). De thu~ ti~n cho qua trinh v~ chuyen, bao quan
tru6c khi
Slr
dVng cho tang cuang k~t cfru, Epoxy duqc chia thanh 2 thanh phAnd<)cl~p:
Nhl,fa(Resin) va ch~t dong r5n (Hadener).
15
Bang 1.3: D~c tinh co'ban cua Polyester va chit k~t dinh Epoxy ACI440R, 1996)
V~t lieu
CU<Jng
dQ
Modun

dan
h6i
keo
Trong luong
BiSn dang
chill keo (MPa)
(GPa)
(kg/m')
cue han
(%)
Polyester
20-100
2,4-4,1
1000-1450
1-6,5
Epoxy
55-130
2,5-4,1 1100-1300
1,5-9
100
90
80
til
70
a
~
60
'0'
to
50

OJ
c
40
-0
!:!
(.)
30
20
10
0
7%
Epoxy
Vinylester
Polyester
4,5%
3%
Bien d~ng (%)
mil"
1.8:
M6i quan
h?
giiia ung
sudt - biin
dang cua
chdt
kit
dinh Epoxy, vinyl esters, va
polyesters sau
5h
dong rein

anhiet
d(j
80
a
c -
Gurit
2009
m
7 days
@
20°C
• 5
hours
@
80°C
5
W
7 days @ 20°C
• 5 hours
@
BOoC
~co
.s:::.
3
C
-«I
'0
C
.§l
2

cO
::E
o
Polyester Vinlyester
mil"
1.9:
So
sanh cuong
d(j
cua
elldt
kit
dinh
Hinh 1.10:
So
sanh
rno
dun dan h6i
cua
chat
Epoxy. vinyl esters, va polyesters - Gurit
2009 kit
dinh Epoxy, vinyl esters, va polyesters -
Gurit
2009
Ch~t k~t dinh Epoxy
tao nen sir
dinh bam t6t hay kh6ng t6t
gifra
soi Carbon, soi

Thuy tinh
va
b~ mat k~t c~Uphu thuoc vao tirng Nha cung c~p v~t lieu khac nhau. f)~c
tinh
ky
thuat cua
ch~t k~t dinh Epoxy ph\! thuQc r~t nhi~u vao di~u ki~n m6i truOng l~p
d~t, thi c6ng do nha san xu~t quy dinh.
1.6
1
1.
Ct
chanf
voi
h
bong
1.2
LO'
nang
thuon
k~t di
v~ thu
-10
-v
l1l~t
F:
thi
cor
LO'l
phat si

Cac
-R
Epoxy
tho-i
gi
J
o
Sqi khO(fiber)
I
I
~ FRP sqi
va
chat ket dfnh lam vi$c
: dong
thOi(composite)
I
I
I
I
I
Chat ket dfnh
(Epoxy)
e
max•m
mil"
1.11: [)(le tinh chiu luc cua vdt lieu FRP (theo bdo eao cua ACI440R, nam 1996)
1.2.2.4. Chit
t19n
Ch~t d9n Matit
diroc

sir dung dS l~p day cac khoang trong nho tren b~ mat k~t c~u,
chang han nhu cac 16 15m co kich thuoc Ion, dS tao ra mot b~ mat nhfu dS lien k~t
t6t
voi h~ thong v~t lieu FRP. Cac khoang tr6ng tren b~ mat diroc l~p day se ngan chan
bong bong hinh thanh trong qua trinh dong rfut cua ch~t k~t dinh bao hoa,
1.2.3. L6'p phii bao v~ cho FRP
LOp san phu bao v~ dung dS bao v~ sir lien k~t cua h~ thong gia e6 FRP tnroc kha
nang gay t6n hai ella tia UV, moi tnrong va cac tac d9ng cO'ly khac. LOp san phu
thu6ng duQ'cap d\mg eho cae b~ m?t ben ngoai cua h~ th6ng sira chua FRP sau khi eh~t
k~t dinh n~n ho?c ch~t k~t dinh bao hoa da dong rin hoan toano Cae d~ng lOp phu bao
v~ thu6ng bao g6m:
- Lap phu d~ng polymer nhU Epoxy ho?e polyurethanes.
- San g6e Acrylic.
- Veraxi mang khong co ngot. Khi sir d\lng vfra xi mang can yeu cau de>nh:im cua b~
l11?tFRP (phun cat ho?c xoa cat len b~ m?t v~t li~u FRP khi ch~t k~t dinh con
uat)
va
thi cong nhu vfra trat be tong thong thu6ng.
Lap phu ch6ng chay g6c polyme duQ'c
sil'
d\lng dS kiSm soat
Sl,l'
HiyIan cua lira va
S\f
phat sinh kh6i thea yeu cau.
Cae ly do chinh dn su d\lng lap phu bao v~ dSbao v~ h~ th6ng v~t li~u FRP, bao g6m:
- Bao v~ ch6ng lao hoa ch~t k~t dinh Epoxy do tia
Cl,l'C
tim (tia UV). Ch~t k~t dinh
Epoxy duQ'c su d\lng nhu la m9t phan cua h~ th6ng tang cu6ng FRP se

bi
lao hoa thea
thai gian do ti~p xuc tfl,l'Cti~p vai tia
Cl,l'C
tim. Co m9t s6 phuang phap duQ'csir d\lng dS
17
, , ,
bao v~ tia cue tim, bao gem: Son goc acrylic, lap phu vira
Xl
mang, son goc
polyurethane beo MQt s6 chat k~t dinh g6c vinylester c6 kha nang ben tia eire tim cao
hon so voi ch~t ket dinh Epoxy.
- Bao v~chong chay.
- Bao v~ chong pha hoai.
- Bao v~ chong mai mono
_Tao tham my cho k~t cftu tang cuong, son phu bao v~ c6 th~ diroc sir dung dS che
giau h~ thong v~t lieu FRP. C6 th~ su dung lap phu cao su acrylic c6 mau xam d~ phil
hop
voi
be tong, hoac chung c6 th~ co
mau
s~c va k~t c~u khac d~ phil hop voi kien true
hien c6.
_Bao
v~
chong
an
mon
do h6a
chat,

h~
thong
v~t
lieu
FRP c6 th~
bi
hu hong khi ti~p
xuc v6i h6a ch~t m(;lnh,ch~ng h~ nhu axit m~. Trong moi twang nhu v~y, lap son
phu c~n c6 kha nang chiu h6a ch~t t6t nhu urethanes va novo lac epoxies.
_Bao v~ an toan cho ngu6n nu6c sinh ho~t, trong cac (mg dl,mg neri rna h~ th6ng v~t
li~u FRP sfr dl,1ngcho ngu6n nu6c sinh ho~t, h~ th6ng FRP c6 th~ ng~m cac hgp ch~t
VaGngu6n nu6c. Lap phu bao v~ khong ng~m h6a ch~t dQc h~i VaGtrong ngu6n nu6c
sinh ho~t c6 th~ dugc su dl,1ngnhu mQt lap mang ngan cach gifra h~ th6ng v~t li~u FRP
va ngu6n cung c~p nu6c sinh ho~t.
1.2.4. Cae d~e eO'ban eua ehit k~t dinh Epoxy
Chftt k~t dinh Epoxy (hay con gQi la keo Epoxy, nhl,Ia Epoxy) la lo~i ch~t k~t dinh
c6 nhi~u
Uti
diSm t6t nhu d9 bam dinh cao tren
b~
m~t kim lo~i,
gel,
be tong, c6 tinh 6n
dinh h6a hQc, b~n h6a ch~t. Vi~c su dl,mgch~t k~t dinh Epoxy tren n~n c6t sgi thuy tinh
lam tang tinh b~n
ca
hQc len dang k~ va r~t thich hgp d~ ch~ t~o lap bQc 16t'bao v~ thi~t
bi an mon h6a ch~t.
1.2.4.1. Tfnh chit hoa hf)c
Tinh ch~t h6a hQc n6i b~t cua ch~t k~t dinh Epoxy la tinh khang h6a ch~t, khang mill

mono,
Thill
ch~t nay phl,1thuQcVaGmuc dQd6ng r~ va ban chftt cua chftt d6ng r~. V
6i
tac nhfm d6ng r~ la
anhydric acid
thi Epoxy khong b~n trong ki~m va acid vo ca. Con
d6ng r~ bkg
amin
thi 6n diM trong ki~m va acid vOca, khong b~n trong acid hfru ca.
Cac tinh chftt chinh cua Epoxy (n~n Bisphenol A) c6 cac tinh chftt d~c trung sau:
- Cftu truc h6a hQc cua chftt k~t dinh Epoxy cho chung c6 tinh khang h6a chftt cao,
chbng l~i mQts6 di~u ki~n an mono
_ C6 tinh bam dinh t6t tren b~ m~t cac lo~i v~t li~u nhu kim lo~i,
gel,
be tong, thuy
tinh, g6m va nhi~u lo~i chftt deo.
_ DQ co rut thftp trong qua trinh d6ng r~ cho k~t qua t6t trong tinh chinh xac kich
thu6c trong k~t cftu san ph~m va cho phep san xuftt keo dan tinh nang cao.
- DQ khang mai mon cao.
\
kho:
phai
T
tom
cao :
[
eLla
chAt
c

phen
K
d6nf
C
bi~n,
c
donE
t~o
t
xuM
amIa
18
)
e
Lt
c
p
n
it
it
c
P
h
n
h
,
~t
),
ly
:h

, - Mac du co SlJhan ch~ v~ nhiet dQ
irng
dung, chitt k~t dinh Epoxy vfu!t6t hon so voi
hau het cac nhira nhiet deo 6 nhiet dQcao.
1.2.4.2.Pluin
1i11g
dongrin ciia Epoxy
Vi Epoxy la nhua nhiet deo nen khong th~
tir
chuyen sang trang thai khong tan,
khong nong chay,
D~
chat
k~t dinh Epoxy co
nhieu
tinh chitt
co ly
t6t, ta
phai
thuc
hien
phan trng dong r~n nhira nay bang each chon cac chat dong r~n phu hop.
Tuy
nhien, viec
dong
ran 6
day
khong
gi6ng nhu
tnrong hop

dong r~
nhua
phenol
form va ehyt hay amin form va ehyt, rna dong r~n Epoxy giong nhu hien nrong luu hoa
cao su, nrc co th~ tao thanh v~tIieu mem deo va co gian t6t.
Do nhom Epoxy co heat tinh rftt manh nen pharr img d~ dang voi hydro linh dQng
Clla
cac hgp chftt amin, amid, acid, methylon, phenol. Vi~c IlJa chQn chftt dong r~ cho
chftt k~t dinh Epoxy ph\l thuQc vao:
- Tinh chftt gia cong t6t, trong h~ chua dong dn nhu: dQ nhat thitp
6
nhi~t dQ gia
cong, thai gian gel (pot life), nhi~t luqng cua phan
(mg
va dQdQch;;ti.
- Thai gian va nhi~t dQdong r~n.
- Nhfrng tinh chftt (v~t ly, cO'hQc, di~n va hoa hQc) cua h~ dong r~n.
- Gia thanh.
Chftt dong r~n Chftt k~t dinhEpoxy (nhlJa Epoxy) co th~ chia lam 3 nhom chinh:
- Chftt dong r~n lo;;tiamin: dong r~ 6 nhi~t dQthuemg
- Chftt dong r~n lo;;tiacid: dong r~ 6 nhi~t dQcao
- Chftt dong r~ lo;;tikhac: cac hgp chftt chua hai hay nhieu thanh phk dinh chuc nhu
phenol formvaehyt
a) Dong r6n
a
nhi¢t d(Jthuimg: amin, amid
Khi tac d\lng amin v6i Epoxy thi xay ra hi~n tuqng dlrt vang Epoxy va n6i amin,
d6ng thai khong sinh ra bftt ky chfttnao, do do san ph~m co dQco rut nho.
Chftt dong r~n nay co d~c di~m la dQ nhat thftp, gia re, do do no duQ'csir d\lng ph6
bi~n. Doi khi dung cac amin bi~n tinh d~ cai thi~n duQ'ccac tinh chftt tren.

Cac chitt dong r~n thuang g~p:
- DETA (dietyl triamin)
ham
IUQ'llg'5-8%.
- TETA (trietyl tetraamin) ham IUQ'llg7-10%.
- PETA (polyethylene polyamid) ham IUQ'llg10-20%.
- Versamit 125,135 ham luqng 40-55%.
Thai gian dong r~n ph\l thuQc vao nhi~t dQ. T6c dQ dong r~n cang nhanh thai gian
dong r~n cang giam. N~u du amin, phan (rng xay ra nhanh toa nhi~t lam phfm huy amin,
t;;tobQt. Vi phan ting k~t hgp gifra amin va Epoxy la phan
(mg
toa nhi~t, do do khi san
xuftt cac san ph~m co kich thu6c 100 ck mQt luqng chitt ph\l gia (bQt th~ch anh, sqi
amiang) d~ d~n nhi~t ra t6t.
19
CL
Uu
di~m:
_Ch~t dong r~n nay c6 th~ dong r~n cac chi ti~t
hrn.
_Kha nang bay hoi it, kha nang phan ling cao, c6 th~ di~u ch~ (] dang khan mroc.
NhU'Q'cdi~m:
_Amin dQcva kh6 di~u chinh thai gian chuan bi.
_Dung dich nhua voi amin kern ben khi bao quan.
b) Dong ran
a
nhiet dl} cao biing polyacid hay anhydric acid
Chung c6 thai gian gel dai, dQ
nhot
thAp va hoat tinh thAp (neu khong co X1ICtac).

Thirong
sir
dung AM(anhydric maleic), AP(anhydric phtalic). Tuy nhien AM cirng, don
va dQ ben kern han AP. Thuong dung la cac anhydric cua axit dicacboxilic, anhydric
maleic, anhydric phetaleic Qua trinh dong r~n nay thuong tao ra san pham phu la
nuoc khac voi loai chAt dong r~n amin, mroc tao ra se bay hoi d~ lai
16
x6p nen chat
dong r~n axit it dung.
c)
Dong ran
bimg nhiing
chat dong ran
khdc .:
Ngoai hai chat dong rk tren ta con dung cac hop chat c6 hai hay nhieu nh6m dinh
chuc d~ d6ng r~n ChAt k~t dinh Epoxy nhu: nhva phenol - form va ehyl, polyamine
(-NH-CO-), ure(melamin) - form va ehyl.
Dong r~n b&ng hai chAt dong rk tren thi nhva sau d6ng rk c6 nhi~u vong tham
trong m~ch, co dQ Clrng lam tang dQ b~n ca hQc, b~n nhi~t, trong nhva co lien k~t ete,
este lam cho m~ch m~m, trong nhva c6 nh6m OH tv do t~o nen dinh bam t6t, trong
nh\ra co s6 lien k~t ngang khong nhi~u (khong qua thua nhu UF) lam m~ch khong qua
clrng. Do do chAt k~t dinh Epoxy vira b~n nhi~t, b~n ca hQc,'·bam dinh t6t vai hftu h~t
cac V?t li~u khac.
d) Danh gia chung
Chat k~t dinh Epoxy sau khi dong r~n se d~t nhi~u tinh chat ki thu?t quan trQng, do .
d6 cftn chu
y
d~n qua trinh dong rim d~c bi~t la cac giai do~n cua qua trinh nay cung nhu
lo~i chat d6ng r~n bkg cach ki~m tra nhu sau:
(J giai dO(ln ddu:

t~o ra m~ch th~ng, ta dung phuang phap ph6 h6ng ngo~i hay phfm
tich h6a hQc d~ ki~m tra dQgiarn nhom Epoxy.
ogiai
aO(Jn
thlt
hai:
t~o m~ch khong gian, ta dung phuang phap tinh to3.n nhi~t dQ
bi~n d~ng ho~c tinh toan Sl,Ihap thl,!hai dung moi cua nhl,Ianghi~n nh6 (] 25°C.
1.2.4.3.KJui lIang dong rin clla Epoxy dU'oi tac dlJng ciia tiii tr(JDgd91lg
Nlm phfm tich (] tren ca ch~ dong r~n cua chat kSt dinh Epoxy phl,!thuQc chu ySu va
d(~
chat d6ng r~n va thai gian d6ng r~n. Do d6 trong qua trinh sua chua tang cuang kSt cAu
b~ng V?t li~u FRP v~n c6 th~ cho phep tai trQng khai thac tren k~t cau vai di~u ki~n tai
I
Lr
trQng khai thac la tai trQng thuang xuyen khai thac cua k~t c~u truac khi sua chua tang
K
nl
20
r
cuong va can kiern scat tac di)ng dong (gay ra dao dong cho k~t cau) cho k~t du la nho.
K~t qua thi nghiern quan trac
S1,l'
lam viec cua k~t c~u trong giai dean tang cirong bang
V?t lieu FRP v~n tac
dung tai
trong di)ng cho thay
kha
nang chiu hrc cua k~t c~u g~
nhir khong

thay d6i (hinh 1.12).
t
KhOng
tac
dl:mgtai trQngd¢ngtrongqua
I I +~.,-~-+~~ :::~~H trinh dong r~n
Tac
dl:mgtai trQngd¢ng
sau
khi dongr~n
;"'_-+ + t
rii5~IL+-~-f-I
Tac
dl:mgtai trQngd¢ngtrongkhidong r~n
e
n
>
-,
g
.a
z
,
~
~t
g
_J
lo
10 20 30
90 ·100
in

Ii)
mil" 1.12: Kit qua thi nghiem vita
Me
dung tai trong
t/(mg
len dam
vua tang cuong -
EMP A 2008
1.2.4.4. Pha trpn Epoxy
- Tron
ky
Epoxy voi chat dong r~ theo ty I~ cua nha san xuat.
Khong nen
tu
y
thay
va
d6i ty I~qua mire cho phep se lam hu Epoxy.
iu - Nen dung 1 d.i c6c hay 1 V?t chua co ke v;;tch chi dung IU9'l1gd~ do chinh xac
cai hrgng Epoxy va ch~t dong r~n.
ng _Tuy~t d6i khong pha trQn Epoxy v6i nu6c ho~c cac dung moi khac.
21
1.2.4.5. Cae die tinh kj thuit eua Epoxy eOnIuu
f
trong qua trinh dongrin
a) S~(phat nhiet
Phat nhiet la viec gia tang nhiet dQ cua hop chAt len tren nhiet dQ xu ly
tir
do nang
IUQ'ngthoat ra khi Epoxy don ran, D~ cho chAtkSt dinh ben chac hom tom nr ben trong

l5i
cau, giai phong
bong bong hoi
Hun
mit
cho
kSt cAu.
Nhiet 6n dinh: Nhiet dQtrong khi
xuc
tac, va d6 khuon phai luon luon 6n dinh, chi s6
bien
d6i
nhiet
(HDT) chi dao dQng cho
phep la
1.
Nhiet bien
d6i
nhieu
d~ gay
ra sir
lao
hoa (noi chung
13.
mAt di sire ben cua v~t lieu) d6ng thai b6 mat d~ bi bien thanh than
khi nhiet tang cao din dSn ran mrt va d~ phan huy,
b)
s~(
co rut
Lam giam di kich thuoc trong qui trinh xu

It
dong
ran, S\I
co rut lam phi va cac lien
kSt cua hqp chAtrna tu do gay ra cac vSt nm tu ben trong san phfun.
c)
D9
nhat
DQnh6'1cua Epoxy duQ'cki~m soat tu vi~c pha tfQn chAtkSt dinh va quYStdinh do la
dQnh6'1Cllacong thuc trong hqp chAt.
d) Phim ltng dong ran (qua trinh gel hoa)
Phan (mg cua Epoxy trong khi dong rk theo dinh lu~t eua Arrhenius cho mQt kSt
qua nhu sau: Cu m6i l~n nhi~t dQ duQ'c nang len 10°C, thi thm gian xay ra phan ling
. dong r~n nhanh len gAp doi. Vi d\l: Hqp chAt Epoxy t~o gel mAt 30 phut
6
nhi~t dQ
phong 2SoC, nSu chung ta lam Am len dSn 3SoC, thi thm gian gel hoa se xAp xi 1a IS
phut, nSu nhi~t dQduQ'c dua len 4SoC thi thm gian gel hoa se la 7.5 phut. Vi v~y nhi~t
dQ duQ'c sil d\lng nhu la mQt phuang ti~n lam giam dQ nh6'1,phan ling dong rk cling
xay ra nhanh han.
e) Cae tlidm luu
y
khi dllng Epoxy
Epoxy
13.
10:;1iv~t 1i~ukha an toan d6i v&id:;1ida s6 nguai su d\lng, tuy nhien chung ta
c~n Chlly 1 s6 di6u sau day:
_Nen bao quan Epoxy 6 noi co nhi~t dQthApthoing mit, va trinh xa t~m tay cua tre
em. H~u hSt mQi nguai d6u co th~ tiSp xuc v&i Epoxy rna khong g?P vAn d6 gi v6 suc
khoe. Tuy nhien mQt s6 it ngum co th~ se bi dV ung v&i Epoxy. Day chi la lo~i di (mg

thong thuemg, d~ tranh no ta chi c~n mang gang tay, kinh bao hQ va trinh khong d~
Epoxy long tiSp xuc v&ida va m~t.
_ Khi tay chan bi dinh Epoxy, khong nen dung bAt cu lo~i h6a chAt nao d~ t~y rila
111achi nen dung dAm an. Tuy nhien, dAm an chi t6t khi dung d~ rua tay chan. Mu6n
dimg d~ rila cac d\lng C\lta nen dung Acetone.
_ Epoxy chua dong r~n va chAtxuc tac cua n6 duQ'c xem la h6a chAt gay 0 nhi~m vi
v~y tru&c khi bo Epoxy thua vao thung ric ta phai g6i ky tUng bao ni long.
22-
loan
qua
th~ I
neu
van
phi]
eho
1.3.
,
nga
ke
hm
nhi
xu
7x
Mi
Kh
bj
ch
1I~
tr~
ra

co
- Epoxy chua dong r~n khong d~ gay chay,
d.n
chu
y
rang cac h6a ch~t dung d~ pha
loang va rna Epoxy nhir Acetone r~t d~ chay. Vi vay, nen cAnthan voi cac chat nay.
- Voi d?c tinh cua 1 polyme, Epoxy vfuI la loai
nhira
c6 kha nang bi lao h6a trong
qua trinh sir dung, do d6 cc1nnghien ctru d?c tinh cua nhua d~ c6 each bao v~ hoac thay
th~ kip thai
- V~ d~ hau su dung nhua Epoxy cling cfrn
diroc
quan tam vi nhua kh6 bi phan huy,
n~u thai ra qua nhieu cling gay anh huong d~n moi tnrong song. Do do, song song voi
v~n d~ nghien ciru trng dung cac tinh nang moi cua
nhira,
cac ky su cling cc1ntim ra giai
phap t6i uu d~ c6 th~ tai su dung hoac thai bo nhua rna vfuI dam bao moi tnrong song
cho con nguoi.
1
I
I
1.3. cAe DAe TiNH VAT
LV
eVA
VAT LIEU FRP
.
.

1.3.1.
Ty
trC}ng
V?t li~u FRP c6 ty tn;mg khac nhau
til
1.2 d~n 2.1 g/cm
3
(bang 1.1), thc1phon 4-61frn
so v6i thep. Ty trQng thc1pdfuI d~n chi phi v?n chuy~n thc1phon, lam giam tinh tai chc1t
them len k~t cc1u,va co th~ d~ dang thi cong thu cong ngoai cong trtremg.
1.3.2. H~
sa
giaD DO'nhi~t
H~ s6 gian no nhi~t cua v~t li~u FRP don huang khac nhau thea chi€u dQc va chi€u
ngang, tuy thuQc VaGtUng lo~i
sqi,
chc1tk~t dinh, va trQng luqng cua sqi. Bang 1.2 li~t
ke cac h~ s6 gian no nhi~t thea chi€u dQc va ngang d6i v6i tUng lo~i V?t li~u FRP don
huang. Luu
y
r~g vOi h~ s6
am
cua h~ s6
gian
no nhi~t chi ra r~g V?t li~u co l~i khi
nhi~t dQtang va no ra khi nhi~t dQgiam. Khac vOi cac lo~i V?t li~u khac,V?tli~u FRP c6
xu huang dan, no nhi~t nguqc l~i. Be tong c6 cac h~ s6 gian no nhi~t khac nhau
til
7x 10-

6
d~n 11xl 0-6/
oc,
va thuemg duqc gia dinh la d~ng huang (theo bao cao cua
Mindess va Young nam 1981). Thep co h~ s6 gian no nhi~t d~ng huang 11,7xl0-
6/
o
C.
Khi thi~t k~ tang cuemg k~t cc1u
Slr
d\lng V?t li~u FRP cfin xem xet thi~t k~ v6i anh
huemg cua nhi~t dQ.
1.3.3.
A.nh hU'Ong
eua
nhi~t
dQeao
Nhi~t dQvuqt qua nhi~t dQbi~n d6i tr~ng thai Tg, mo dun dan h6i cua V?t li~u FRP .
bi giam dang k~ do sv thay d6i cc1utruc phan tir cua n6. Gia tri cua Tg dva VaGcac lo~i
chc1tk~t dinh nhung thucmg n~m trong khoang 60 t6i 82°C. Trong V?t li~u FRP, thi V?t
li~u
sqi
co d~c tinh nhi~t t6t hon so v6i chc1tk~t dinh, c6 th~ ti~p Wc chiu mQt s6 tai
trQng thea phuong dQc cho d~n khi d~t tOi nhi~t dQ
t6j
h~n cua sqi. Di€u nay c6 the xay
ra 0 nhiet do t6i da 1000°C d6i vOi sO'icacbon, va 175°C cho
sqi
aranlid. Sqi thuy tinh
. . .

co kha nang ch6ng l~i nhi~t dQt6i 275°C. Tuy nhien, do sv suy giam sv truy~n Ivc gifra
cac
sqi
thong qua lien k~t v6i chc1tk~t dinh, d~c tinh chiu keo cua t~t ca cac V?tli~u FRP
23
L
,
'"
.","

_S
bi giam xuong. K~tqua thi nghiem cho thay rang
a
nhiet dQ250°C, cao hon rAt
nhieu
so
voi nhi~t dQTg cua chAtk~t dinh, se lam suy giam dQb~n keo cua v~t lieu GFRP va
CFRP Ian han 20% (theo bao cao cua Kumahara nam 1993). M~t khac cac d~c tinh bi
anh huang boi viec truyen lire thong qua chat k~t dinh, cling bi giam dang k~
a
nhiet dQ
thap han (theo bao cao cua Wang va Evans nam 1995).
D6i voi ling dung cua h~ thong v~t lieu FRP, dinh bam co tinh chAtrAtquan trong,
dac tinh cua po1ymetai b~ mat gitra soi va be tong la rAt
c§.n
thiet trong viec duy tri
Sl,I
dinh bam gitra FRP va be tong. Tuy nhien,
a
nhiet dQgfrnvoi Tg, cac tinh chat co hoc

cua polyme giam dang k~, va po1ymebit d~umAtkha nang truyen irng suAttu be tong
tai sQ'i.
1.4.
eAe DAe
TiNH
eo
LY
eVA
VAT
LIEU FRP
.
.
.
1.4.1.Ty l~thimh phin v~t li~u s(/i/ chAtk~t dinh trong v~t li~u FRP
1.4.1.1.Tf If thimhphOnvltlifu s¢l chit kit dfnhkhac nhau trongvlt Iifu FRP
Anh ch\!p b~ng kinh hi~n vi di~n tu cho thAychAt1uqngthi cong v~t li~u FRP ph\!
thuQcchu y~u vao tay ngh~ cua cong nhan va bQ ph~ tr\Ic ti~p thi cong, quan 1ythi
cong va ki~m soat chAtluqng. Chi~uday, cuemgdQva mo dun dan h6i cua lap v~t 1i~u
FRP pIw thuQcvao ty 1~sQ'i/chAtk~tdinh.
Rinh
1.13:
Kit qua ch¥P mdu
wjt
li¢u FRP thi cong
vai
tY
l¢ s<li/chat kit dinh khac nhau, - EMPA 2008
24
r
"

g
u
11
U
~_-~'~,
!
1.4.1.2. Tf
If s¢/
chit kit dfnh
trong
thanbpbOn vit
lifu
FRP
Ty 1~sci/chat k~t dinh t6i da duoc th8
hien
tren hinh. -
kat dinh

Inn" 1.14a: 2 truong hop thi cong cung 5 lop wjt li~uFRP
voi chiJu day, ty l~soi/ chdt kit dinh khdc nhau.
Inn" 1.14b:Mo hinh tinh todn d6i voi
tY
l~sai/ chdt kit dinh t6i aa
Trong tnrong hop
1y
nrong d6i voi soi
1
huang thi th8 tich t6i da cua soi trong v~t
lieu FRP
la:

w=
=
TCR
2
/2
=~ =
0908:=::;91%
f
.J3R
2
2.J3 '
v~
mat
ly
thuyet, mQt h6n hop soi mQthuang
eo
th8
co
V
f
~90%?
Trong thirc t~, soi
co
th8 khong diroc lien k~t hoan hao nen th8 tich cua soi luon nho han
90%,
thong
thuong d6i voi tnrong hop thi cong dat eh~t luqng eao thi th8 tieh sgi til 60~70%.
Hinh th8 hi~n m6i quan h~ ty l~ theo th8 tieh sgi, ty l~ theo tr<;mgluqng sgi eua v~t
li~u FRP.
(1-1)

'5·
~ 0,8
+ + + t :b!:iP9~
u_
,:; 0,6
+ I + ~7'$
"9 ____i
£041 +- __
~~~~ ~-____i
o '
r
Q)
£
0,2
t :;;;;f.l~iiio-""'T-___t r-___j
~
.
•>.
I-
- Sqi thuy tinh
- Sqi carbon HS
- SqiAramid
0,2
0,4
0,6
0,8
Ty
I~theo trQng Ilfqng sqi
Inn" 1.15: M6i quan h~
tY

l~thea thi tich s(li va ty l~
thea tr9ng lU(lngs(licua wjt li~uFRP - GurU2005
25
·.
1.4.1.3. ChiJa day va
if
trf)ngcua v,t Iiia FRP
Chi~u day cua v~t lieu FRP duoc tinh thee cong thirc:
d
==
nAw
PrVf
P
==
VrPr
+
VmPm
P
==
VfPf
+
(1- V
f
)Pm
P
==
Vr(Pr - Pm)
+
Pm
trong do:

n - sf,
lap
soi;
Aw -
trong
luong
cua v~t li~u FRP;
pr- trong hrong rieng cua soi;
V
f-
ty
l~ thee th~ tieh cua soi;
V
m _
ty
l~ th~ tieh cua chAtk~t dinh (V
f+
V
m
=
1).
TyI~
theo th~ tich cua sqi thuy tinh
_200glm
2
_300glm
2
_400glm
2
_600glm

2
ffinh
1.16:
M6l
quan h?
tY
I?thea th~tich soi they tinh
va
chiJu
day
cua w;itli?u GFRP- Gurit 2005
0,2
0,4 0,6
TyI~
theo th~ tich eua sqi carbon
_100gl111
2
_150glm
2
_200glm
2
_300glm
2
_500g/m
2
0,8
ffinh 1.17:
M6i
quan h?
tY

I?thea thJ tich soi
thuy
tinh
va
chiJu
day
cua
vgt
li?u CFRP- Gurit 2005
26
r
.
(1-2)
tro
(1-3)
2)
3)
1.4.1.4. M6 dun dilO
h6i
ctia
vlt
lifU
FRP
Me
dun dan h6i cua v~t lieu
FRP
thea phuong doc, ngang soi diroc tinh thea cong thirc:
E
J
=

Ef Vr+ Em( 1-Vf) va E2
=
EfEm
Em
v,
+E
f
(1-
V
f)
(1-4)
trong do: Ef-
me
dun dan h6i cua soi;
Em -
rna
dun dan h6i cua ch~t k~t dinh.
PhuO'ngdoc sqi 3
~
2
•• •• •
•••••
•••
•• •••
••
•
• ••
E
2,
s,

PhuO'ngngang
Hinb
1.18:
Ma hinh tinh
todn
rna dun
aim
h6i
E1
va
E2
cua
vat liiu
FRP
16
, r r ,, r
I I I I I I
t
14 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
I It. I I
t
I I I I I • I
12 - - ~ - - -
+ : : : ' : -
1
, I I I
'Carbon/epoxy
I
I
I I I I I I

_ r'" _
-r-_
-f _ : :
i ]
• I I I I I I
~ ~ ~ ~ ~ ~-
-~
I I I I I I
t
__ ~ -, _~ : :__ I
J
J
J
, I I I
G
ss/
I
I
I " I
la epoxy
I
I
4 ~ : ,
: + ; + 1
~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
I I I I I I I
I
I I I , I I
J
2

o+ ~~ + + ~ _+ +_ ~ ~
o
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Ty
I~ sqi theo the tich
Hinb
1.19:
Mdi quan
h?
giiia rnadun dan h6i
E2
va
ty
I? S(J'i
theo thi tfch trong
vdt
li?u GFRP - Gurit 2005
60~ ~ r_ _ _.
co
CL
30
<!)
~ 20

I
I
50 : ~~' :
40 ~ ~ ~
I I
I I I
, ~ r
I I I
I I I
~ r
I I
f
, I I
10 ~ ~ ~
I I I
- Sqi 1
phuO'Tlg
- Sqi 2 phVO'Tlg
o+ + + ,_ ~
0,1 0,3 0,5 0,7
Ty
I~ sqi theo the tich
Hinlt 1.20: Mdi quan h¢ giira
117a
dun dan h6i EJ va tf I?soi thuy tinh
thea thd tfch trong vQtli?u GFRP - Gurit 2005
27