Nghiên cứu sự ảnh hưởng của tải trọng lên kết cấu bê tông được tăng cường bằng vật liệu tổng hợp composite theo phương pháp dán trên bề mặt ngoài
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.05 MB, 74 trang )
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KS. TRẦN VĂN THUYẾT
NGHIÊN CƢ́U SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA TẢI TRỌNG
LÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG ĐƢỢC TĂNG CƢỜNG
BẰNG VẬT LIỆU TỔNG HỢP COMPOSITE THEO
PHƢƠNG PHÁP DÁN TRÊN BỀ MẶT NGOÀI
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
HẢI PHÒNG - 2015
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
------------------
KS. TRẦN VĂN THUYẾT
NGHIÊN CƢ́U SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA TẢI TRỌNG
LÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG ĐƢỢC TĂNG CƢỜNG
BẰNG VẬT LIỆU TỔNG HỢP COMPOSITE THEO
PHƢƠNG PHÁP DÁN TRÊN BỀ MẶT NGOÀI
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY; MÃ SỐ:60580202
CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY
Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Phan Anh
HẢI PHÒNG - 2015
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự
hướng dẫn của TS. Nguyễn Phan Anh. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn
là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều có cơ
sở khoa học và đã được chỉ rõ nguồn gốc.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Trần Văn Thuyết
i
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn, ngoài sự nỗ lực của
bản thân, tôi xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc tới:
Ban Giám hiệu, Khoa công trình, Viện đào tạo sau đại học và các thầy
cô giáo Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã giảng dạy nhiệt tình, tạo điều
kiện để tôi hoàn thành chương trình đào tạo, nâng cao kiến thức cơ bản cũng
như kiến thức chuyên ngành và hoàn thành luận văn.
TS. Nguyễn Phan Anh đã tận tình hướng dẫn để luận văn được hoàn
thành theo đúng các yêu cầu của đề tài.
Các đồng nghiệp, bạn bè và người thân trong gia đình đã giúp đỡ động
viên trong suốt thời gian học tập và làm luận văn.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Trần Văn Thuyết
ii
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan ................................................................................................... i
Lời cảm ơn ...................................................................................................... ii
Mục lục ............................................................................................................ iii
Danh mục các bảng ......................................................................................... v
Danh mục các hình vẽ ..................................................................................... vi
Mở đầu ........................................................................................................... 1
Chƣơng 1. Tổng quan về các biện pháp tăng cƣờng khả năng chịu lực của
kết cấu bê tông bằng vật liệu tổng hợp composite (FRP) .......................... 4
1.1. Khái niệm về vật liệu tổng hợp composites (FRP) .................................. 4
1.2. Các phương pháp điển hình ứng dụng vật liệu FRP ................................ 7
1.2.1. Giới thiệu chung .................................................................................... 7
1.2.2. Tăng cường kết cấu bằng phương pháp dán ngoài bề mặt bằng vật liệu
FRP …. ............................................................................................................ 11
1.2.3. Biện pháp liên kết gần bề mặt (NSM) bằng tấm FRP .......................... 17
Chƣơng 2. Những mô hình phá hủy và nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán…21
2.1. Những mô hình phá hủy của kết cấu bê tông được tăng cường bởi tấm
FRP dán ngoài bề mặt ..................................................................................... 21
2.1.1.Mô hình phá hoại do lực uốn và căt ....................................................... 21
2.1.2. Mô hình phá hoại trong kết cấu bê tông gần với mặt liên kết .............. 22
2.1.3. Mô hình phá hoại tại mặt dính bám ...................................................... 22
2.1.4. Mô hình phá hủy liên kết do xuất hiện vết nứt trong dầm .................... 22
2.1.5. Mô hình phá hoại do giàn trong tấm FRP dán ...................................... 23
2.1.6. Mô hình phá hoại kết hợp ..................................................................... 24
2.1.7. Mô hình phá hoại do tác động ngoài ..................................................... 24
2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán .......................................................................... 24
2.2.1. Giới thiệu chung .................................................................................... 25
2.2.2. Phân tích toán học ................................................................................. 25
Chƣơng 3. Tính toán kết cấu bê tông đƣợc tăng cƣờng bằng phƣơng
pháp dán ngoài bởi tấm FRP dƣới tác dụng của tải trọng ngoài ............ 39
3.1. Đề xuất ví dụ tính toán ............................................................................. 39
3.1.1. Tính toán theo lý thuyết ........................................................................ 39
iii
3.1.2. Tính toán theo phần mềm ABAQUS/CAE ........................................... 40
3.2. Kết quả tính toán ...................................................................................... 47
3.2.1. Ứng suất trong toàn bộ liên kết ............................................................. 47
3.2.2. Ứng suất trong phần kết cấu bê tông..................................................... 48
3.2.3. Xác định nội lực trong lớp keo kết dính epoxy..................................... 51
3.2.4. Tấm dán tăng cường CFRP ................................................................... 54
3.3. Kết luận chung…………………. ............................................................ 57
Kết luận và kiến nghị .................................................................................... 58
Tài liệu tham khảo ........................................................................................ 60
iv
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng
Tên bảng
Trang
1.1
Một số đặc trưng cơ lý điển hỉnh của sợi thủy tinh
6
1.2
Một số đặc trưng cơ lý điển hình của sợi aramid
6
1.3
Một số đặc trưng cơ lý điển hình của sợi aramid
6
3.1
Số liệu tính toán
41
v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số
hình
Tên hình
Trang
1.1
Cấu tạo của FRP
4
1.2
Tỉ lệ giữa các thành phần của FRP
4
1.3
Cường độ chịu kéo của FRP
5
1.4
Tăng cường kết cấu đáy dầm sàn bằng dán bản thép (sử
dụng đồng thời cả keo dán và bu lông) tại Theillout, Pháp
năm 1990
8
1.5
Vết gỉ bản thép dán tăng cường tại mặt bên của dầm cầu
và dưới đáy bản mặt cầu Bà Rèn
9
1.6
Vết gỉ ở các bản thép dán phía đầu dầm tại Chiêm Hóa,
Quảng Bình
9
1.7
Hiện trạng bản thép dán gia cường tại đáy kết cấu nhịp cầu
tại Đức Phổ, Quảng Ngãi
10
1.8
Thử tải chất lượng của cầu sau khi dán bản thép
11
1.9
Trình tự thi công theo phương pháp dán ướt
13
1.10
Công tác chuẩn bị bề mặt bê tông cho phương pháp thi
công dán ướt
14
1.11
Dán tấm FRP
15
1.12
Dùng cọ lăn xử lý liên kết
15
1.13
Hoàn thành liên kết
16
1.14
Dán tấm FRP
16
1.15
Bước phủ lớp keo thứ hai
17
1.16
Hoàn thiện liên kết
17
vi
1.17
Hai loại cơ bản của liên kết kiểu NSM FRP
18
1.18
Các loại thanh và dài FRP
18
1.19
So sánh về diện tích bề mặt dán
19
1.20
Trình tự thi công theo phương pháp NSM FRP
20
2.1
Mô hình phá hoại liên kết do mô men uốn và lực cắt
21
2.2
Mô hình phá hoại trong lớp bê tông thớ dưới
22
2.3
Mô hình phá hủy tại bề mặt liên kết
22
2.4
Phá hoại liên kết do sự lan truyền vết nứt
23
2.5
Mô hình phá hoại giòn
23
2.6
Mô hình phá hoại kết hợp
24
2.7
Mô hình tính toán
25
2.8
Trạng thái cân bằng của tấm FRP
26
2.9
Mô hình tuyến tính
28
2.10
Mô hình song tuyến tính
29
2.11
Giai đoạn đàn hồi
32
2.12
Giai đoạn hóa dẻo
33
2.13
Giai đoạn III
36
2.14
Giai đoạn IV
37
3.1
Mô hình ví dụ tính toán
39
3.2
Các module phân tích ABAQUS/CAE
42
3.3
Phân tích ứng suất trong toàn bộ liên kết
48
3.4
Phân tích ứng suất trong riêng phần kết cấu bê tông
48
vii
3.5
Biểu đồ chuyển vị (U1) trong kết cấu bê tông
49
3.6
Biểu đồ chuyển vị (U2) trong kết cấu bê tông
49
3.7
Biểu đồ chuyển vị (U3) trong kết cấu bê tông
50
3.8
Biểu đồ chuyển vị tổng thể trong kết cấu bê tông
50
3.9
Biểu đồ ứng suất trong kết cấu bê tông
51
3.10
Sự phân bố ứng suất trong lớp keo dính epoxy
51
3.11
Biểu đồ chuyển vị (U1) trong lớp kết dính epoxy
52
3.12
Biểu đồ chuyển vị (U2) trong lớp kết dính epoxy
52
3.13
Biểu đồ chuyển vị (U3) trong kết cấu bê tông
53
3.14
Biểu đồ chuyển vị trong lớp kết dính epoxy
53
3.15
Biểu đồ ứng suất trong lớp kết dính epoxy
54
3.16
Phân bố ứng suất trong tấm CFRP
54
3.17
Chuyển vị (U1) trong tấm CFRP
55
3.18
Chuyển vị (U2) trong tấm CFRP
55
3.19
Chuyển vị (U3) trong tấm CFRP
56
3.20
Chuyển vị trong tấm CFRP
56
3.21
Biểu đồ ứng suất trong tấm CFRP
57
viii
ix
x
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nước ta nằm trọn trong khu vực nhiệt đới ẩm và được phân bố thành 3
vùng khí hậu riêng biệt theo vùng miền. Với khí hậu không thuận lợi như vậy
mà nước ta lại có một hệ thống các công trình cầu cũ đặc biệt trên tuyến
đường sắt Bắc – Nam khá lớn được xây dựng chủ yếu từ thời Pháp và Mỹ. Hệ
thống cầu cũ đó đã phải trải qua nhiều cuộc chiến tranh cùng với sự hư hỏng
ảnh hưởng theo thời gian do tác động của môi trường. Hiện nay trên cả nước
có tới hàng trăm cây cầu BTCT, cầu thép như vậy đang cần duy tu sửa chữa
hoặc thay thế xây dựng mới ngay. Nhưng do điều kiện kinh tế trong nước còn
hạn chế, nước ta không thể tập trung nguồn lực để xây mới các cây cầu nên
biện pháp tăng cường, sửa chữa các cầu yếu để duy trì sự làm việc thêm một
khoảng thời gian nữa luôn là biện pháp được ưu tiên hàng đầu.
Hiện nay có đa dạng các biện pháp tăng cường sửa chữa gia cố cầu đã
được áp dụng trong và ngoài nước tùy thuộc vào tình trạng thực tế của từng
công trình cầu và của từng địa phương. Gần đây, một trong những số ít biện
pháp đã và đang được áp dụng thành công ở một số cây cầu ở Việt Nam là
“tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu bằng biện pháp dán thêm bản
FRPs (fiber reinfoced polymers) lên bề mặt của kết cấu thông qua chất dính
bám là keo epoxy.
Việc ứng dụng vật liệu FRP vào các công trình xây dựng được bắt đầu
trên thể giới từ thập niên 80 của thế kỷ trước. Nhiều dự án [1,2,] đã được xây
dựng trên thế giới đã chứng minh được sự cần thiết phải ứng dụng vật liệu
này vào thi công các công trình sử dụng kết cấu bê tông. Công tác tăng cường
cho những thành phần cơ bản trong công trình như dầm, cột, sàn, tường, mố
1
và trụ đã đem lại hiệu quả rất cao. Những hiệu quả đó được thể hiện ở việc
tăng cường khả năng của kết cấu ở những điểm sau:
- Chịu uốn, cắt và chịu tải trọng trục;
- Chịu tải trọng động đất;
- Giảm sự ăn mòn bởi môi trường;
- Tăng tuổi thọ mỏi;
- Giảm biến dạng của công trình dươi tác dụng của tải trọng thiết kế
và tải trọng khai thác [3];
Trong tiêu chuẩn thiết kế cầu TCN272-05 hiện hành của nước ta mới
chỉ nhắc đến biện pháp dán bản thép lên bề mặt của kết cấu để tăng cường
nhưng dưới dạng giới thiệu, tính toán thiết kế và thi công chưa hoàn thiện,
vẫn cần phải nghiên cứu bổ sung thêm, chứ chưa đề cập đến biện pháp sử
dụng vật liệu FRPs hay vật liệu tổng hợp composites này.
Do vậy, đề tài “Nghiên cứu sự ảnh hƣởng của tải trọng lên kết cấu
bê tông đƣợc tăng cƣờng bằng vật liệu tổng hợp composite theo phƣơng
pháp dán trên bề mặt ngoài” là một trong những đề tài thiết thực, có ý nghĩa
thực tiễn cao, có thể căn cứ vào đó để làm cơ sở lý thuyết và khả năng ứng
dụng rộng rãi phương pháp này ở nước ta.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu tổng quan về các biện pháp tăng cường kết cấu bê tông
hoặc bê tông cốt thép bằng việc sử dụng vật liệu FRP;
- Nghiên cứu các mô hình phá hủy kết cấu khi sử dụng vật liệu FRP
dán ngoài mặt kết cấu;
- Ứng dụng phần mềm ABAQUS để mô phỏng xác định nội lực của
một ví dụ tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu bê tông bằng phương
pháp dán trên bề mặt kết cấu tấm FRP .
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
2
Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu bê tông được tăng cường bằng vật liệu
FRP theo phương pháp dán trên bề mặt.
Phạm vi nghiên cứu: mô hình phá hủy của loại kết cấu này, sử dụng
phần mềm ABAQUS để xác định nội lực trong kết cấu thông qua một ví dụ
sử dụng kết cấu bê tông chịu tải trọng ngoài được tăng cường bởi tấm FRP
bằng biện pháp dán ngoài bề mặt.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài
Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp thu thập, tổng hợp, phân tích tài liệu: thu thập tất cả các
tài liệu đã có nghiên cứu về nội dung, đối tượng nghiên cứu của phương pháp
tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu bê tông bằng tấm FRP thông qua
biện pháp dán ngoài bề mặt và ưu nhược điểm của nó;
- Phương pháp nghiên cứu mô hình phá hủy của kết cấu;
- Phương pháp tính toán thông qua phần mềm mô phỏng ABAQUS để
xác định nội lực của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng ngoài.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Kết quả nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ lý thuyết tính toán và cách
ứng dụng phần mềm ABAQUS để tính toán;
- Kết quả nghiên cứu là cơ sở để mở rộng phạm vi ứng dụng phương
pháp này ở Việt Nam.
3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP TĂNG CƢỜNG KHẢ NĂNG
CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG BẰNG VẬT LIỆU TỔNG
HỢP COMPOSITE (FRP)
1.1 Khái niệm về vật liệu tổng hợp composites (FRP)
Hai thành phần cấu tạo cơ bản của vật liệu FRP là các sợi (fiber) và
lưới tổng hợp (matrix polymer). Thông thưởng các sợi này là sợi thủy tinh
(glass), sợi carbon và sợi aramid được tương ứng với những loại CFRP,
AFRP và GFRP.
Hình 1.1: Cấu tạo của FRP
Các đặc trưng cơ lý của FRP được thể hiện như sau:
f fib,max
FIBER
FRP
f m,max
O
fib,max
MATRIX
m,max
Hình 1.2: Tỉ lệ giữa các thành phần của FRP [5,6]
4
(MPa)
2500
2000
Prestressing steel
1500
CFRP
AFRP
1000
GFRP
500
1
Concrete
2
Reinforcing steel
3
Hình 1.3: Cường độ chịu kéo của FRP[5,6]
Bẳng 1.1 đến 1.3 thể hiện các đặc trưng cơ lý của các loại vật liệu FRP.
Bảng 1.1: Một số đặc trưng cơ lý điển hình của sợi thủy tinh
Khối lƣợng
Loại sợi
Moduyn đàn hồi
thủy tinh
(GPa)
E- Glass
72.4
2.6
3445
S- Glass
86.9
2.49
4585
C- Glass
68.9
2.56
3310
AR-Glass
73.1
2.70
3241
riêng
Cƣờng độ chịu kéo
(kg/cm3)
(MPa)
Bảng 1.2: Một số đặc trưng cơ lý điển hình của sợi aramid
Moduyn
Loại sợi aramid
đàn hồi
(GPa)
General-purpose
fibers
High-performance
fibers
Khối
lƣợng
Độ dãn
riêng
dài
(kg/cm3)
Cƣờng độ chịu
kéo
(MPa))
69 - 83
1450
2.5%
3400 to 4100
110 - 124
1450
1.6%
3400 to 4100
5
Bản 1.3: Một số đặc trưng cơ lý điển hình của sợi carbon
Loại
Moduyn
Cƣờng độ
đàn hồi
chịu kéo
(GPa)
(GPa)
Đơn giá
Nơi sản xuất
trên 1
pound
Standard modulus (<265 GPa)
AP38-
228
3.4
Japan
16$
228
4.1
Japan
24$
G30-500
234
3.8
USA
24$
T300
230
3.5
USA
26$
500
AP38600
Intermediate modulus (265-320 GPa)
T1000
290
6.9
USA
326$
T650-42
290
4.8
USA
53$
G40-600
296
4.3
USA
45$
IM7
303
5.3
USA
53$
High modulus (320-440 GPa)
XMS4
AP50400
G50-300
AP53650
331
2.8
USA
345
2.8
Japan
55$
359
2.5
USA
58$
365
4.5
Japan
100$
Trông việc ứng dụng vào các công trình xây dựng, chất kết dính giữa
vật liệu FRP với kết cấu thông thường là epoxies. Mặc dù epoxies đắt hơn
nhiều so với các loại chất kết dính khác nhưng do những đặc trưng cơ lý tốt
hơn khi làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao nên epoxies rất thông
6
dụng. Moduyn đoàn hồi và cường độ chịu kéo của của epoxies tương ứng là
3.3 GPA và 75 MPa.
1.2 Các phƣơng pháp điển hình ứng dụng vật liệu FRP
1.2.1 Giới thiệu chung
Để tăng cường khả năng chịu lực của các kết cấu bê tông hiện hữu có
một số phương pháp truyền thống được sử dụng như: dán ngoài bề mặt của
kết cấu bê tông bằng bản thép [2]; bọc phủ bên ngoài bằng thép hoặc một kết
cấu bê tông cốt thép khác (như tăng cường kết cấu móng cọc của cầu Long
Biên, Hà Nội); gần đây sử dụng thêm phương pháp tăng cường ngoài bằng kết
cấu dự ứng lực để tăng cường khả năng làm việc của kết cấu, giảm những sai
sót trong khâu thiết kế hoặc tăng khả năng chịu lực của kết cấu. Những biện
pháp này tương đối hạn chế bởi giá thành cao, cần huy động các thiệt bị thi
công lớn và quan trọng là không kéo dài được nhiều tuổi thọ cho công trình.
Bên cạnh đó, biện pháp sử dụng kết cấu thép để tăng cường luôn hạn chế bởi
sự ăn mòn bởi môi trường. Hơn nữa, những kỹ thuật thi công này chỉ hạn chế
được việc phát triển vết nứt hay sự ăn mòn bề mặt bê tông trong một thời gian
ngắn mà không tăng cường thêm được khả năng chịu lực của toàn bộ kết cấu
trong nhiều trường hợp cụ thể như tăng cường khả năng chịu lực của dầm và
cột bê tông hoặc bê tông cốt thép.
Ở trong và ngoài nước đã có một số dự án tăng cường sửa chữa công
trình bằng phương pháp truyền thống dán bản thép này như:
7
Hình 1.4: Tăng cường kết cấu đáy dầm sàn bằng dán bản thép (sử dụng đồng
thời cả keo dán và bu lông) tại Theillout, Pháp năm 1990
Ứng dựng công nghệ tại cầu Bà Rèn Km957+637, Quốc lộ 1A, Quảng
Nam, toàn cầu gồm 14 nhịp giản đơn bằng BTCT thường đổ tại chỗ, bản và
dầm toàn khối. Nhịp dài 18.2m, cầu dài 255.5m, được thi công từ năm 19671970. Sau một thời gian dài đưa vào khai thác và sử dụng cầu đã xuất hiện các
vết nứt khá lớn từ 0.8-1.5mm trên hầu hết hệ dầm và bản mặt cầu. Năm 1993,
cầu đã được phép tiến hành gia cố và sửa chữa bằng phương pháp dán bản
thép [2].
8
Hình 1.5: Vết gỉ bản thép dán tăng cường tại mặt bên của dầm cầu và dưới đáy
bản mặt cầu Bà Rèn
Hình 1.6: Vết gỉ ở các bản thép dán phía đầu dầm cầu tại Chiêm Hóa,
Quảng Bình
Cầu đường sắt tại Km 410+580 (Chiêm Hóa, Quảng Bình) là cầu bê tông
cốt thép thường gồm 2 dầm chủ đã được xây dựng từ khoẳng năm 1927. Sau
9
một số sự cố xảy ra, cầu đã được tiến hành gia cường bằng phương pháp dán
bản thép để tăng khả năng khai thác của cầu.
Cầu đường sắt tại Km 983+900 tại Đức Phổ, Quảng Ngãi. Cầu gồm 2
nhịp dầm BTCT thường mặt cắt chữ T, đúc bê tông tại chỗ từ khoảng năm
1928 đến 1930.
Hình 1.7: Hiện trạng bản thép dán gia cường tại đáy kết cấu nhịp cầu tại Đức
Phổ, Quảng Ngãi
Rất nhiều cây cầu tại đồng bằng sông Cửu Long đã được tăng cường
bằng công nghệ dán bản thép và rất nhiều cây cầu vẫn đang hoạt động bình
thường.
10
Hình 1.8: Thử tải chất lượng của cầu sau khi dán bản thép
Vật liệu FRP có những ưu điểm nội bật như trọng lượng nhẹ và khả
năng chống chịu ăn mòn rất cao. Quá trình thi công FRP đơn giản và không
cần huy động nhiều thiết bị nặng. Nhưng do giá thành của vật liệu FRP cao,
nên khi áp dụng cần phải tính toán cân nhắc giữa biện pháp kéo dài thời gian
tuổi thọ của kết cấu hoặc thay thế bằng kết cấu mới.
1.2.2 Tăng cường kết cấu bằng phương pháp dán ngoài bề mặt bằng vật
liệu FRP
Để tăng cường khẳ năng chịu lực kết cấu sẵn có, biện pháp thường
được cân nhắc là dán bên ngoài bề mặt kết cấu đó bằng vật liệu FRP. FRP ở
đây có thể dùng ở dạng tấm (sheet), vải (fabric) và được liên kết với bề mặt
của kết cấu bê tông thông qua lớp kéo dán epoxy theo hai phương pháp là dán
khô và dán ướt.
Thi công dán theo phương pháp khô bao gồm những bước sau:
-
Bước 1: chuẩn bị xử lý kỹ bề mặt bê tông trước khi gia cố lắp đặt
tấm FRP. Sự làm việc của hệ thống tăng cường này phụ thuộc vào chất lượng
và khả năng chịu lực của bề mặt bê tông đủ để cho hoạt động của liên kết dán
11
của tấm FRP và bê tông dưới tác dụng của tải trọng ngoài được đảm bảo. Các
vết nứt, cốt thép bị và các mảnh vụn sứt mẻ phải được xử lý triệt đổ. Các sứt
mẻ và các loại hư hỏng khác cần phải được loại bỏ và được bù đắp lại bằng
các loại vữa sửa chữa có đặc trương cơ lý phù hợp. Mọi vết nứt có bề rộng
lớn hơn 0,25 mm cần phải xử lý bằng cách bơm kep epoxy để sửa chữa.
-
Bước 2: dùng cọ lăn ngắn hoặc trung bình để sơn lót toàn bộ
phần bề mặt kết cấu cần gia cố.
-
Bước 3: sử dụng các bay cầm tay để phủ bột trét làm phẳng bề
mặt kết cấu cần xử lý. Bột trét được sử dụng để bịt tất cả các khuyết tật và
làm phẳng bề mặt của kết cấu; việc bao phủ chỉ cần thiết cho những phần bề
mặt cần xử lý chứ không cần xử lý trên toàn bộ bề mặt. Bề mặt son lót không
cần quan trọng đang là trạng thái khô hay ướt, bột trét đều có thể được sử
dụng ngay.
-
Bước 4: Sử dụng một lượng keo phù hợp với từng loại FRP sử
dụng dán. Tiến hành phủ lớp keo thứ nhất, keo được quét lên bề mặt đã được
sơn lót và được tạo phẳng bởi cọ lăn.
-
Bước 5: Kích thước tấm FRP cần phải được tính toán thiết kế
trước và tiến hành đo và cắt sẵn trước khi đặt lên bề mặt cần gia
cố. Tấm FRP được đặt lên bề mặt bê tông và ấn nhẹ nhàng vào lớp keo dán.
Trước khi lột lớp giấy dán mặt sau, dùng con lăn bằng cao su lăn theo hướng
sợi cho keo dễ dàng ngậm vào các sợi riêng rẽ. Cọ lăn không bao giờ được lăn
theo hướng vuông góc với hướng sợi để tránh sợi có thể bị hỏng.
-
Bước 6: phủ lớp keo thứ hai, sẽ được phủ lên sau 30 phút kể từ
khi đặt và lăn tấm FRPs. Vào lúc này lớp keo đầu tiên đã bị hút hết vào tấm
FRPs.
12
