GIA CỐ KẾT CẤU BẰNG SỢI CARBON FRP

GIA CỐ KẾT CẤU BÊ TÔNG BẰNG SỢI CARBON FRP

Gia cố kết cấu bằng sợi carbon FRP  (carbon fiber reinforced polymer) hiện nay tại các công trình xây dựng ngày càng phổ biến.

Các công trình sau một thời gian đưa vào sử dụng, một số công trình đã xuống cấp cần phải có các biện pháp sửa chữa, cải tạo và nâng cấp.

soi carbon toray

sợi carbon toray

Sản xuất Sợi carbon.

Sợi carbon gồm có sợi carbon từ polyacrylontrinile (PAN) có nguyên liệu là sợi acryl và sợi carbon từ hắc ín (bitumen) có nguyên liệu là dầu nhựa than đá (coal-pitch) và hắc ín từ dầu mỏ (oil pitch). Sợi carbon từ PAN có cường độ cao, còn sợi carbon từ hắc ín thì có được đặc tính là có độ đàn hồi cao.

Sợi carbon từ PAN được sản xuất bằng đem sợi acryl xử lý nhiệt trong không khí ở nhiệt độ từ 200-300oC (xử lý ôxy hóa), sau đó cho carbon hóa dưới nhiệt độ 1000-1500 oC trong môi trường khí nitơ, nhờ đó các nguyên từ ngoài carbon ra sẽ bắn đi.

Ưu điểm tấm FRP.

Tẩm ướt sợi carbon bằng keo epoxy kết hợp giữa các sợi, từ đó hình thành vật liệu FRP và đạt được hiệu quả giống như là cho thêm cốt thép.

Trọng lượng sợi FRP nhẹ

  • Tỷ trọng chỉ nhẹ bằng 1/4~1/5 sắt.
  • Hầu như không làm tăng trọng lượng vật cấu trúc đã tạo.
  • Ưu việt về tính dễ thi công.

Không cần máy móc lớn, có thể thi công với số người ít, không hạn chế không gian thi công, có thể rút ngắn thời gian thi công, không gây tiếng ồn chấn động khi thi công, ảnh hưởng đến môi trường xung quanh ít.

      Tính đàn hồi cao, cường độ cao

  • Cường độ kéo 6~10- lần cốt thép, có được hiệu quả gia cố cao theo mục đích

      Độ bền cao

  • Không sinh gỉ sét, ưu việt về độ bền
  • Có hiệu quả ngăn chặn được các tác nhân xấu bên ngoài nhờ vào keo nhựa cây

      Dễ dàng xử lý trọng lượng và số lớp sợi FRP theo yêu cầu gia cố.

gia co ket cau bang soi carbon

gia cố kết cấu bê tông bằng tấm CFRP

Nguyên nhân hỏng hóc công trình cần phải gia cố kết cấu bê tông:

Những sai sót trong giai đoạn thiết kế

  • Các quy định về tải trọng, dự báo mức tăng trưởng của tải trọng chưa chính xác.
  • Tiêu chuẩn thiết kế còn chắp vá không thống nhất.

– Sai sót trong bản vẽ thiết kế: Các lỗi trong bản vẽ do khâu kiểm soát chất lượng kém.

Những sai sót trong giai đoạn thi công

    • Thi công không đạt chất lượng theo thiết kế:
    • Lớp bêtông bảo vệ không đủ đảm bảo yêu cầu chống ăn mòn gây ra hiện tượng rỉ cốt thép.
    • Độ đầm chặt kém, bêtông bị rỗng nhiều.
    • Bảo dưỡng không đúng qui trình yêu cầu, làm bêtông không đủ cường độ theo thiết kế, vết nứt xuất hiện.

Sự cố trong giai đoạn sử dụng

  • Các công trình thường xuyên làm việc trong điều kiện quá tải do công tác quản lý và khai thác sử dụng các công trình còn nhiều bất cập.
  • Việc thay đổi công năng sử dụng các công trình cũng là một trong những nguyên nhân làm cho công trình xuống cấp nhanh chóng.
  • Những yếu tố về ảnh hưởng môi trường làm việc của các công trình dẫn đến hiện tượng các công trình bị ăn mòn gây ra những hư hỏng trước thời hạn như thiết kế ban đầu.
  • Thiếu việc bảo trì theo đúng quy định khi đưa công trình vào sử dụng.
gia co san bang soi carbon

gia cố sàn bằng sợi carbon

Ứng dụng tấm FRP gia cố kết cấu bê tông bằng sợi carbon

Chúng ta có thể sử dụng tấm sợi FRP trong những trường hợp sau đây:

Gia cố dầm bằng sợi carbon

  • Tăng khả năng chịu cắt và chịu uốn của dầm bê tông cốt thép để sửa chữa, gia cố và tăng cường khả năng chịu tải động.

Gia cố sàn bằng sợi carbon

  • Tăng cường khả năng chịu uốn của sàn bê tông cốt thép tại vùng có mô men dương và mô men âm.

Gia cố cột bằng sợi carbon

  • Tăng khả năng chịu uốn và bó cột bê tông cốt thép để tăng cường khả năng chịu lực và chịu tải động.
gia co dam bang soi carbon

gia cố dầm bằng sợi carbon

Những phương pháp gia cố kết cấu bê tông cốt thép

Hiện nay có nhiều phương pháp gia cường kết cấu công trình bằng bêtông cốt thép được ứng dụng trong thực tế ở nước ta như:

  • Phương pháp bao bọc những chỗ hư hỏng bằng lớp bêtông hoặc BTCT.
  • Phương pháp dùng bản thép gia cường.
  • Phương pháp sử dụng loại vật liệu composite sợi cường độ cao FRP (Fiber-Reinforced Polymer).

Chủng loại tấm sợi carbon (1 hướng)

Mã sản

phẩm

Xuất xứTrọng lượng (g/m2)Độ dày thiết kế (mm)Cường độ kéo (N/mm2)Tỷ suất đàn hồi kéo (N/mm2)
CF20Hàn quốc2000,1113400245.000
CF30Hàn quốc3000,1673400245.000
Torayca UT70-20GNhật bản2000,1113400245.000
Torayca UT70-30GNhật bản3000,1673400245.000

Thi công gia cố kết cấu bằng sợi Carbon FRP 

Quá trình thi công dán tấm carbon FRP bằng phương pháp khô có thể chia làm 6 bước:

Bước 1: Chuẩn bị bề mặt bê tông trước khi thi công sợi CFRP

Trước khi gia cố lắp đặt tấm FRP thì bề mặt bê tông phải được xử lý kỹ.

Sự nguyên vẹn của kết cấu 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 xử lý trước khi thi công lắp tấm FRP. Các sứt mẻ và các loại hư hỏng khác cần phải loại bỏ và được vá lại với vữa epoxy sửa chữa. Tất cả các vết nứt bê tong có bề rộng lớn hơn 0,25mm cần phải được bơm keo epoxy xử lý nứt.
Bước 2 : Sơn lót kết cấu bê tông cần gia cố.

Sơn lót bề mặt bê tông cần gia cố bằng cách dùng cọ lăn ngắn hoặc trung bình.

Bước 3 : Phủ bột trét làm phẳng bề mặt.

Bột trét được sử dụng để làm phẳng bề mặt và lấp các khuyết tật. Bột trét có thể trét lên bề mặt sơn lót còn ướt không cần đợi khô.
Bước 4 : Phủ lớp keo TCK 510R.

Keo được quét lên bề mặt đã được sơn lót và làm phẳng bằng cọ lăn. Lượng keo sử dụng cũng phụ thuộc vào từng loại FRP được sử dụng.
Bước 5 : Dán tấm carbon FRP.

Tấm FRP cần được đo và cắt sẵn trước khi đặt lên bề mặt cần gia cố. Tấm FRP được đặt

lên bề mặt bê tông và được ấn nhẹ nhàng vào lớp keo dán.

Dùng con lăn bằng cao su lăn theo hướng sợi cho keo dễ dàng ngấm vào các sợi riêng rẻ. 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.

Lớp keo thứ hai có thể được phủ lên sau 30 phút kể từ khi đặt và lăn tấm FRP. Đến lúc

này lớp keo đầu tiên đã rút hết vào vào tấm FRP. Lớp keo thứ hai được quét lên tấm FRP bằng cọ lăn cỡ trung.

gia co cot bang soi carbon

gia cố kết cấu bằng sợi carbon