BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU TỔNG KẾT CÁC CÔNG NGHỆ PHỦ BỌC BẢO VỆ VÀ GIA CƯỜNG KẾT CẤU BÊ TƠNG, LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ THÍCH HỢP CHO CÁC CỐNG DƯỚI ĐÊ BIỂN THUỘC ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỂ ĐẮP ĐÊ BẰNG VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU TỪ QUẢNG NINH ĐẾN QUẢNG NAM” Mã số: 05 Thuộc chương trình: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ PHỤC VỤ XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI VÙNG CỬA SƠNG VEN BIỂN Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Nguyễn Quốc Dũng Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam 7579-27 22/12/2009 Hà Nội 2009 Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê MỤC LỤC MỤC LỤC BÁO CÁO CHUYÊN Đề: NGHIÊN CỨU TỔNG KẾT CÁC CÔNG NGHỆ BỌC PHỦ BẢO VỆ VÀ GIA CƯỜNG KẾT CẤU BÊ TÔNG, LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ THÍCH HỢP CHO CÁC CỐNG DƯỚI ĐÊ .2 ĐẶT VẤN ĐỀ 2 CẤU TẠO VẬT LIỆU FRP CÁC ƯU ĐIỂM CỦA VẬT LIỆU FRP TRONG SỬA CHỮA, GIA CỐ CƠNG TRÌNH KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CƠ SỞ LÝ LUẬN CÔNG NGHỆ BỌC PHỦ BẢO VỆ VÀ GIA CƯỜNG KẾT CẤU BÊ TÔNG BẰNG VẬT LIỆU CFRP .9 5.1 Đặt vấn đề 5.2 Xây dựng mơ hình PTHH để mơ hình hóa kết cấu có sử dụng vật liệu CFRP gia cường 10 5.3 Tính tốn kết cấu BTCT có gia cường vật liệu CFRP 18 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU CFRP .26 6.1 Chuẩn bị thí nghiệm: 26 6.2 Trình tự làm mẫu thí nghiệm: 27 6.3 Tiêu chuẩn đo mẫu thí nghiệm: 27 6.4 Kết thí nghiệm: 27 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG SỬA CHỮA, GIA CỐ KẾT CẤU BẰNG FRP .28 Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam -1- Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê Báo cáo chuyên đề: NGHIÊN CỨU TỔNG KẾT CÁC CÔNG NGHỆ BỌC PHỦ BẢO VỆ VÀ GIA CƯỜNG KẾT CẤU BÊ TƠNG, LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ THÍCH HỢP CHO CÁC CỐNG DƯỚI ĐÊ ĐẶT VẤN ĐỀ Sự phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật nói chung khoa học xây dựng nói riêng ngày tạo thêm nhiều hội thách thức cho chuyên gia xây dựng, đặc biệt giai đoạn phát triển ứng dụng loại vật liệu Nhiều cơng trình xây dựng sau hồn thành, sau thời gian sử dụng có biểu xuống cấp, cần phải có giải pháp sửa chữa, khắc phục; hạng mục cơng trình cống đê, đập cơng trình thủy lợi, thủy điện; việc sửa chữa, khắc phục gặp nhiều khó khăn, địi hỏi phải sử dụng tiến khoa học vật liệu, giải pháp mới, thi công nhanh giảm giá thành Trong điều kiện công nghệ, vật liệu xây dựng điều kiện môi trường Việt Nam nay, nhiều hạng mục cơng trình cống đê, đập thuộc cơng trình thủy lợi phát sinh vết nứt, rỗ bề mặt, cốt thép bê tông bị gỉ môi trường xâm thực mạnh, bê tơng bị bào mịn dịng chảy, xuất hiện tượng nhũ vôi, hư hỏng phận nối tiếp kết cấu giai đoạn thi công sau thời gian sử dụng Có nhiều nguyên nhân gây vết nứt hư hỏng vị trí khớp nối co ngót, từ biến, cường độ chịu kéo bê tông chất lượng thi công kém… Hậu xuất dịng thấm, rị rỉ qua cơng trình, làm suy giảm khả chịu lực cơng trình, dẫn đến làm ảnh hưởng đến mức độ an tồn q trình khai thác, vận hành bình thường cơng trình Mặt khác, cơng tác nâng cấp, sửa chữa cơng trình có kết cấu bê tông cốt thép, yêu cấp cấp thiết đặt cho hạng mục cống đê, đập cần tăng cường khả chịu lực mà không làm thay đổi kết cấu chịu lực cống Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam -2- Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn công nghệ thích hợp cho cống đê Như vậy, có nhu cầu quan trọng là: sửa chữa gia cường kết cấu bê tông cốt thép; xử lý chống thấm vết nứt, vị trí khớp nối, khe co dãn bị hư hỏng… cống đê, đập cơng trình ngầm Để giải vấn đề này, người ta sử dụng nhiều giải pháp như: 1) Về giải pháp gia cường kết cấu bê tông cốt thép cống đê, đập: Các giải pháp truyền thống thường sử dụng phương pháp bọc bê tơng mặt ngồi cấu kiện cần gia cường; phương pháp dùng bản, ống thép gia cường Giải pháp bọc bê tơng có nhược điểm như: cần phải lắp dựng ván khuôn thi công, cần không gian thi công lớn; phải đập vỡ, làm mặt cấu kiện trước gia cường; liên kết không tốt gia bê tông cũ mới, co ngót khơng bê tơng cũ Giải pháp dùng bản, ống thép gia cường có nhược điểm như: cần khơng gian thi cơng lớn; khó khăn dựng lắp đặt thép vị trí gia cường, thời gian thi cơng kéo dài; khoan liên kết thép bê tơng làm tăng giảm yếu cơng trình, 2) Về biện pháp chống thấm như: Sử dụng vật liệu vữa trát, sơn chống thấm, hỗn hợp chất vô hữu để trát mặt trong, mặt ngồi cơng trình… Các giải pháp nhiều trường hợp không xử lý được, khắc phục thời gian ngắn, ứng dụng vài trường hợp có cột nước cường độ thấm nhỏ, phức tạp, không kinh tế Với giải pháp truyền thống nêu cho thấy cần phải có giải pháp công nghệ tiên tiến, khắc phục nhược điểm giải pháp truyền thống, nâng cao hiệu cơng tác sửa chữa, nâng cấp cơng trình thủy lợi nói chung, cơng trình cống đê, đập nói riêng Trong giải pháp tiên tiến giới nay, giải pháp gia cường/sửa chữa vật liệu Tyfo® Fibrwrap® Composite Systems ứng dụng rộng rãi giới; Tyfo® Fibrwrap® Composite Systems polymers tạo thành cốt liệu sợi có cường độ cao thủy tinh, cacbon Aramid kết hợp với loại dung dịch Epoxies, nhựa tổng hợp chế tạo đặc biệt Đây công nghệ gia cường kết cấu công ty Fyfe Asia Pte Ltd (Singapore) đề xuất Cơng nghệ sử dụng vật liệu Tyfo® Fibrwrap® Composite Systems bọc phủ bề mặt kết cấu khắc phục nhược điểm giải pháp truyền thống là: Không phải đập vỡ bề mặt cấu kiện thi cơng dễ dàng; nhẹ / tỉ số (cường độ ÷ trọng lượng) lớn; khơng địi hỏi phải có Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam -3- Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn công nghệ thích hợp cho cống đê thiết bị thi cơng nặng, đặc biệt thi cơng nơi diện tích nhỏ hẹp; Có thể sử dụng với nhiều loại vật liệu bao phủ bề mặt kết cấu khác nhau; ứng dụng cho cơng trình nước; tăng khả chịu lực cho cấu kiện chịu uốn, cắt Với ưu điểm công nghệ, đối chiếu vào thực tế xây dựng cơng trình Việt Nam nhận thấy: ứng dụng cơng nghệ tiên tiến để sửa chữa, nâng cấp, cụ thể gia cường, chống thấm cho công trình cống đê, đập, cơng trình ngầm,…, có ý nghĩa quan trọng; thị trường ứng dụng công nghệ lớn Để làm chủ, phát triển công nghệ, mở rộng khả áp dụng vào cơng trình thuỷ lợi nói chung, cống đập nói riêng, cần thiết phải nghiên cứu đầy đủ ứng xử vật liệu sử dụng để bảo vệ, gia cường kết cấu thơng qua “quan trắc” phân tích quan hệ ứng suất - biến dạng diễn biến chúng theo thời gian loại tải trọng tác dụng khác Việc "quan trắc" phân tích cần tiến hành cách lý thuyết, khảo sát mơ hình vật lý mơ hình số, thử nghiệm cơng trình thực tế CẤU TẠO VẬT LIỆU FRP - Vật liệu FRP - Fiber Reinforced Polymer dạng vật liệu composite chế tạo từ vật liệu sợi, có ba loại vật liệu sợi thường sử dụng sợi carbon CFRP, sợi thủy tinh GFRP sợi aramid AFRP Đặc tính loại sợi có cường độ chịu kéo cao, mơ đun đàn hồi lớn, trọng lượng nhỏ, khả chống mài mòn cao, cách điện, chịu nhiệt tốt, bền theo thời gian … - Các dạng FRP dùng xây dựng thường có dạng như: FRP dạng tấm, FRP dạng thanh, FRP dạng cáp, FRP dạng vải, dạng cuộn … Trong sửa chữa gia cố cơng trình xây dựng thường dùng loại FRP dạng dạng vải Hinh Quan hệ ứng suất biến dạng vật liệu FRP Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam -4- Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê Dạng Dạng cuộn Dạng chế tạo sẵn Dạng Dạng băng - Trong xây dựng, loại vật liệu FRP thường sử dụng hãng sản xuất: MBraceTM, Replark®, Sika, Tyfo® … Bảng đặc tính lý Tyfo® COMPOSITE SYSTEM Tyfo® COMPOSITE SYSTEM TYPE ĐẶC TÍNH WEB SEH25 SEH51 UG WAB SAH51 SCH41 SCH11 UC Giới hạn 309 bền (MPa) Độ dãn dài 1.6 (%) Mođun đàn 19.3 hồi (GPa) 575 575 896 240 696 876 1062 2790 2.2 2.2 2.2 1.2 1.7 1.2 1.05 1.8 26.1 26.1 41.4 20 40 72.4 102 155 CÁC ƯU ĐIỂM CỦA VẬT LIỆU FRP TRONG SỬA CHỮA, GIA CỐ CƠNG TRÌNH Tăng cường khả chịu cắt thép chịu uốn dầm Gia cố sàn bê tơng cốt FRP Với tính chất kể trên, đặc biệt khả chịu lực kéo cao, mô đun đàn hồi lớn, dạng FRP, vải FRP thường dùng để sửa chữa giảm khả Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam -5- Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê chịu lực hư hỏng phần tử kết cấu cách dán bọc bên ngồi cấu kiện Chúng ta sử dụng vật liệu FRP trường hợp sau đây: - Tăng khả chịu cắt chịu uốn dầm bê tông cốt thép để sửa chữa, gia cố tăng cường khả chịu tải động - Tăng cường khả chịu uốn sàn bê tông cốt thép vùng có mơ men dương mơ men âm - Tăng khả chịu uốn bó cột bê tông cốt thép để tăng cường khả chịu lực chịu tải động Tăng cường khả Tăng khả chịu lực, chịu uốn cột chống nổ cho tường Trong kết cấu bê tông cốt thép, tường bê tơng nhẹ tường khơng có cốt thép khối xây gạch, vật liệu FRP chứng minh lợi ích cách tăng khả chịu cắt chịu uốn Ngoài ra, kết cấu tường vật liệu FRP cịn có khả chống cháy, nổ tốt Các kết cấu sử dụng FRP để tăng cường khả chịu lực sửa chữa hư hỏng đa dạng như: tường cứng BTCT, dầm, cột, sàn bị khoét lỗ, khối xây, sàn, bề mặt sàn …và dạng cơng trình khác dầm sàn cầu, ống khói, si lơ, đường hầm … Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam -6- Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn công nghệ thích hợp cho cống đê Gia cố sửa chữa dầm cách bọc vải FRP Gia cố sửa chữa dầm cách dán FRP đáy Gia cố sửa chữa dầm FRP Dán FRP gia cố sàn chữa bê tông tăng mô men Dán FRP đáy cầu theo cách đan vuông góc Cột trịn gia cố, sửa FRP Gia cố cho tường gạch FRP Gia cố lỗ thông trời FRP Gia cố tường chắn FRP Gia cố lỗ silô FRP Gia cố ống khói FRP Gia cố đường hầm FRP KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG Những ưu điểm vật liệu FRP phù hợp (hay nói cách khác phát huy hiệu cao) với kết cấu yêu cầu chịu lực cắt, uốn vừa lớn Qua phân tích, đánh giá đặc điểm vật liệu sợi carbon CFRP đặc điểm làm việc Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam -7- Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê số kết cấu bê tơng cốt thép cơng trình thuỷ lợi nêu trên, thấy ứng dụng hợp lý dạng kết cấu sau: - Các cấu kiện bê tông cốt thép hạng mục cơng trình vùng ven biển - Các kết cấu chịu áp lực cao cống đê, đập - Các kết cấu cửa van vùng chịu ảnh hưởng môi trường xâm thực mạnh Qua nghiên cứu, nhận thấy rõ ưu điểm phương pháp sửa chữa, gia cố vật liệu CFRP mặt: vật liệu CFRP có cường độ độ bền cao, khối lượng riêng thấp, thi công dễ dàng nhanh chóng, tốn nhân cơng, khơng cần máy móc đặc biệt, thi cơng điều kiện mặt chật hẹp, không ảnh hưởng đến xung quanh nên tiến hành thi cơng cơng trình tiếp tục hoạt động, khối lượng gia cố thấp, không làm thay đổi kiến trúc công cơng trình, đảm bảo tính mỹ thuật cao, khơng cần bảo trì Với ưu điểm vật liệu CFRP, việc ứng dụng sửa chữa, gia cường bảo vệ số kết cấu bê tông cốt thép cơng trình thuỷ lợi nêu có ý nghĩa lớn kinh tế kỹ thuật Đặc thù cơng tác sửa chữa cơng trình kết cấu tiến hành sửa chữa phải bảo đảm hoạt động thông thường kết cấu Do sửa chữa theo cách thức thơng thường, sử dụng vật liệu truyền thống cơng tác sửa chữa trở nên tốn Ứng dụng vật liệu CFRP công tác sửa chữa, gia cường kết cấu bê tông cốt thép làm giảm giá thành công trình; với khả chịu lực cao tăng độ kết cấu Để ứng dụng vật liệu CFRP kết cấu nêu trên, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu đầy đủ ứng xử học vật liệu toàn kết cấu (xác định trường ứng suất biến dạng) trường hợp làm việc cụ thể Trong phạm đề tài sâu nghiên cứu ứng dụng vật liệu CFRP để gia cường, bảo vệ kết cấu cống đê, kết cấu cửa van làm việc môi trường bị xâm thực mạnh; tiến hành nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mô hình số để nghiên cứu trạng thái ứng suất, biến dạng kết cấu có sử dụng vật liệu CFRP Qua phân tích kết tính tốn đưa kết luận việc ứng dụng vật Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam -8- Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn công nghệ thích hợp cho cống đê liệu CFRP sửa chữa, gia cường kết cấu bê tông cốt thép chế tạo cửa van cơng trình thuỷ lợi CƠ SỞ LÝ LUẬN CÔNG NGHỆ BỌC PHỦ BẢO VỆ VÀ GIA CƯỜNG KẾT CẤU BÊ TÔNG BẰNG VẬT LIỆU CFRP 5.1 Đặt vấn đề Sử dụng vật liệu sợi carbon CFRP để gia cường, bảo vệ kết cấu bê tơng thay đổi khả chịu lực bê tông đáng kể; vấn đề tạo thay đổi khả chịu lực vật liệu CFRP, tương tác vật liệu gia cường CFRP với vật liệu bê tông Hiểu biết tương tác đánh giá chất lượng vai trò vật liệu CFRP dự đoán khả học kết cấu bê tơng cốt thép có sử dụng CFRP gia cường Về lý thuyết tính tốn thiết kế cho loại kết cấu có sử dụng vật liệu CFRP chưa thực phát triển tương xứng với khả ứng dụng Việc thiết kế chủ yếu dựa vào kết thí nghiệm mẫu trực tiếp Một số phương pháp giải tích qui đổi kết cấu dạng dầm hay đặc tương đương phát triển, nhiên chứa đựng nhiều sai số tính tốn, việc xác định đặc trưng độ cứng tương đương chưa xác Kết cấu bê tơng cốt thép gia cường vật liệu CFRP có ứng xử phức tạp lý sau đây: vật liệu làm việc phi tuyến, độ cứng chung chịu lực kết cấu phụ thuộc vào bê tông cốt thép, liên kết bê tông CFRP, đặc điểm phân bố tải trọng Phương pháp số cách tiếp cận hiệu nhiều so với phương pháp giải tích Sự mô ứng xử phức tạp vật liệu bê tông liên kết CFRP với bê tơng khơng gian hồn tồn thực với đầy đủ xác hình học giả thiết vật liệu đắn đến điểm kết cấu Phương pháp phần tử hữu hạn phương pháp số mạnh ngày phát triển rộng rãi, đặc biệt lĩnh vực phân tích kết cấu Nó chiếm 80% thị phần phương pháp số cài đặt hầu hết phần mềm phân tích kết cấu mạnh như: ANSYS, ABAQUS, ADINA, LUSAS, SAP, MIDAS,… Đề tài lựa chọn phương pháp phần tử hữu hạn cơng cụ để mơ hình hóa tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép gia cường vật liệu CFRP Nội dung là: xây dựng lý thuyết mơ hình hóa vật liệu, hình học, liên kết tải Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam -9- Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê 4 ∂φ (ξ ,η ) (e ) ∂φ k (ξ ,η ) ∂y ∂φ (ξ ,η ) (e ) ∂φ k (ξ ,η ) ∂x ( ( ; + ∑dk + ∑dk = ∑ x ke ) k = ∑ y ke ) k ∂ξ ∂ξ ∂ξ ∂ξ ∂ξ k =1 ∂ξ k =1 k =1 k =1 (19) tương tự cho số hạng lại, dx dy dz = J ( e ) (ξ ,η,ζ ).dξ dη.dζ Như bước chúng xác định hai vectơ vuông góc nhất, đưa trước đó, sau xây dựng ma trận vectơ đơn vị theo phương x′, y′, z′ (chúng ma trận cosin hướng): θ = [v ,v ,v ] Các đạo hàm tổng thể chuyển vị u,v,w chuyển đổi thành đạo hàm cục chuyển vị trực giao địa phương theo phép tính chuẩn ⎡ ∂u ′ ⎢ ∂x ′ ⎢ ∂u ′ ⎢ ⎢ ∂y ′ ⎢ ∂u ′ ⎢ ⎣ ∂z ′ ⎡ ∂u ∂w ′ ⎤ ⎢ ∂x ⎥ ∂x ′ ⎥ ⎢ ∂u ∂w ′ ⎥ =θT ⎢ ∂y ′ ⎥ ⎢ ∂y ⎢ ∂u ⎥ ∂w ′ ⎢ ⎥ ∂z ′ ⎦ ⎣ ∂z ∂v ′ ∂x ′ ∂v ′ ∂y ′ ∂v ′ ∂z ′ ∂v ∂x ∂v ∂y ∂v ∂z ∂w ⎤ ∂x ⎥ ∂v ⎥ ⎥θ ∂y ⎥ ∂w ⎥ ⎥ ∂z ⎦ (20 e Các định nghĩa BD US Để suy tính chất phần tử hữu hạn, ứng suất biến dạng phải xác định Các thành phần theo phương trực giao liên quan tới mặt ζ= const quan trọng, tính đến giả thiết vỏ thơng thường Vì từ điểm mặt dựng trục z’ trực giao với trục tiếp tuyến x’, y’ mặt ζ= const (Hình 16.3) Các thành phần biến dạng xác định bởi: ' ' , ε ' = [ε x ε y γ xy ] T ∂v' ∂u ' + ∂v' ⎤ = ⎡∂u ' ∂y ' ∂y ' ∂x'⎥ ⎢ ∂x' ⎣ ⎦ T (21 Biến dạng theo phương z’ bỏ qua để phù hợp với giả thiết vỏ thơng thường Nói chung khơng có hướng hướng hệ x’y’z’ trùng với toạ độ tham số cong tuyến tính (ξ,η,ζ) x’,y’ thuộc mặt phẳng ξ-η, với ζ = conts Các ứng suất tương ứng với biến dạng xác định ma trận σ’ (liên quan tới ma trận đàn hồi D’) σ ' = [σ x ' σ y ' τ x 'y ' ] = D' (ε '−σ ') + σ ' T σ0’ ε0’ ứng suất biến dạng ban đầu Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - 17 - (22) (18) Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê 5.2.3 Các véc tơ tải Lực nút lực khối: [Pb ] e +1 +1 +1 = ∫ [N ] {G}dV = ∫ ∫ ∫ N T T G det J.dξdηdζ −1 −1 −1 vol (23) Lực nút lực mặt: [Ps ] = ∫ [N ] {p}dS e T S 5.2.4 Kết luận Phương pháp sử dụng phần tử khối đại diện cho vật liệu bê tông kết hợp với phần tử màng đại diện cho vật liệu CFRP để tính tốn cấu kiện BTCT gia cường dải CFRP có độ xác chấp nhận Phương pháp ứng dụng thuận tiện chương trình phần mềm để mơ hình tính tốn cấu kiện BTCT gia cường 5.3 Tính tốn kết cấu BTCT có gia cường vật liệu CFRP Trong tiêu chuẩn thiết kế xây dựng nước, quy tắc chung cho q trình tính tốn thiết kế chưa thiết lập Do đó, việc xây dựng lý thuyết tính tốn phù hợp cho loại kết cấu có sử dụng vật liệu CFRP cần thiết Tính chất bê tơng cốt thép có gia cường CFRP cần phải tính đến q trình tính tốn khn khổ tính tốn kết cấu bê tơng thông thường Và điều mở khả ứng dụng rộng rãi thực tiễn 5.3.1 Về lý thuyết tính tốn bê tơng cốt thép Lý thuyết tính tốn bê tơng cốt thép trải qua nhiều giai đoạn Khoảng cuối kỷ 19 đầu kỷ 20 thịnh hành phương pháp tính theo ứng suất cho phép Điều kiện kiểm tra cường độ sau: σ ≤ σcp Trong đó: σ - Ứng suất nội lực gây ra; σcp - Ứng suất cho phép vật liệu Khoảng kỷ 20 xuất phương pháp tính theo nội lực phá hoại kể đến tính dẻo bê tơng cốt thép Thời gian vài chục năm gần phổ biến rộng rãi phương pháp tính theo trạng thái giới hạn Để đảm bảo an toàn cho kết cấu, phương pháp tính dùng cách khác Phương pháp đàn hồi lấy giá trị ứng suất cho phép phần Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - 18 - Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê cường độ vật liệu, phương pháp nội lực phá hoại dùng hệ số an toàn chung cho kết cấu Phương pháp trạng thái giới hạn xét đến điều kiện bất lợi khác ảnh hưởng đến an toàn, xét đến khả tăng nội lực kết cấu hệ số vượt tải, xét đến khả chịu lực kết cấu bị giảm cách tính với giá trị cường độ tính tốn vật liệu giảm thấp so với cường độ tiêu chuẩn thơng thường Ngồi cịn dùng thêm số hệ số để xét đến điều kiện thi công điều kiện làm việc kết cấu 5.3.2 Thiết kế bê tơng cốt thép có sử dụng vật liệu CFRP Phương pháp lựa chọn để thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép có sử dụng vật liệu CFRP phương pháp trạng thái giới hạn Các trạng thái giới hạn phân chia thành: (a) Trạng thái giới hạn khả chịu lực (bao gồm cường độ: không bị phá huỷ; không bị ổn định phận tổng thể kết cấu; không bị phá hỏng phận dẫn đến phá hỏng tồn cơng trình; khơng hình thành khớp dẻo, không xuất biến dạng dẻo, đảm bảo chịu tượng mỏi tác động tải trọng lặp lại nhiều lần) tác động tải trọng có kể đến hệ số tải trọng (tải trọng tính tốn) (b) Trạng thái giới hạn biến dạng (chuyển vị kết cấu) thời gian sử dụng, tác dụng tải trọng sử dụng (tải trọng tiêu chuẩn), xuất vết nứt mở rộng vết nứt vùng bê tông chịu kéo; kể dao động bất lợi cho trình vận hành, sử dụng cơng trình (c) Ngồi ra, cơng trình cịn phải tính tốn theo trạng thái giới hạn đặc biệt khả chống lại tải trọng đặc biệt động đất, cháy, nổ, va chạm kết cấu di động, ăn mòn vật liệu môi trường xâm thực Điều kiện an toàn cho kết cấu biểu diễn theo biểu thức sau: U ≤ φRn Trong đó: U - Là tải trọng tác dụng tính tốn từ tổ hợp lực; Rn - Là độ bề cấu kiện bê tông cốt thép; φ - Là hệ số giảm độ bền, phụ thuộc trạng thái biến dạng kết cấu Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - 19 - Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê 5.3.2.1 Tính tốn khả chịu uốn dầm BTCT gia cố FRP Phương pháp tính dựa theo ACI 318 - 85 (1999) Q trình tính tốn thiết kế khả chịu lực dầm bê tông cốt thép gia cố FRP sau: Bước thứ nhất: Tính tốn sơ chọn số lớp FRP cần thiết - Khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép cũ: a⎞ 2⎠ ⎛ ⎝ φM n = φAs f y ⎜ d − ⎟ với a = As f y 0,85 f c' b φ = 0,9 Nếu φM n ≥ M u khơng cần gia cố, φM n < M u cần phải gia cố - Diện tích FRP cần thiết để gia cố: A f = Tính tốn số lớp FRP: n f = Af wf tf M − φM n T với T = u φ 0,85 f fu 0,9 d ; chọn nf số nguyên Sơ đồ mặt cắt dầm bê tông cốt thép gia cố FRP theo ACI 318-95 (1999) Bước thứ hai: Tính tốn biến dạng ban đầu đáy dầm thời điểm thi công dán FRP - Xác định trạng thái làm việc bê tông thời điểm thi công dán FRP Trong trường hợp M cr < M ip bê tông làm việc trạng thái nứt (cracked) M cr ≥ M ip bê tơng làm việc trạng thái không nứt (uncracked) Ig - Mô men nứt dầm bê tông: M cr = f r S m với f r = 7,5 f c' S m = - Biến dạng ban đầu bê tông mặt dầm trạng thái nứt: ε bi = M ip (h − kd ) I cr E c Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - 20 - h2 Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê với - kd = I cr = b ((E s E c ) A s ) + b (E s E c ) A s d − (E s E c ) A s b (kd )3 E ⎛ kd ⎞ + bkd ⎜ ⎟ + s As (d − kd ) 12 ⎠ Ec ⎝ Biến dạng ban đầu dầm bê tông dự ứng lực trạng thái không nứt: ε bi = M ip c b I g Ec − Pe Ac E c ⎞ ⎛ ⎜ + ec b ⎟ ⎟ ⎜ rg ⎠ ⎝ Bước thứ ba: Xác định mơ hình phá hoại dầm bê tông cốt thép gia cố FRP - ⎛h − c⎞ ⎟ , dầm phá hoại theo mô hình bê tơng bị vỡ (crushing ⎝ c ⎠ Nếu ε fu + ε bi > ε cu ⎜ concrete) - ⎛h − c⎞ ⎟ , dầm phá hoại theo mơ hình FRP bị đứt (FRP ⎝ c ⎠ Nếu ε fu + ε bi < ε cu ⎜ rupture) Ta giả định giá trị c = 0,15d để tính tốn xác định mơ hình phá hoại dầm Giá trị xác xác định bước tính sau Trường hợp thứ nhất: Khi dầm FRP bị phá hoại theo mơ hình bê tơng bị vỡ (crushing concrete) Khi kết cấu bị phá hoại theo mô hình bê tơng bị vỡ (crushing concrete), biến dạng bê tông trạng thái phá hoại đạt giá trị biến dạng lớn cho phép εc = εcu Mà theo ACI 318-85 (1999) giá trị εcu lấy 0,003 Dựa vào biểu đồ biến dạng ta xác định giá trị ⎛d −c⎞ ⎟ ⎝ c ⎠ - Biến dạng cốt thép chịu kéo: ε s = ε cu ⎜ - Biến dạng cốt thép chịu nén: ε s' = ε cu ⎜ ⎜ - Biến dạng FRP tính sau: ε f = ε cu ⎜ ⎛ c − d' ⎝ c Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ ⎛h −c⎞ ⎟ − ε bi ⎝ c ⎠ - 21 - Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê Bởi bê tơng trạng thái biến dạng lớn cho phép nên phần hình chữ nhật ứng suất chịu nén bê tơng lấy theo ACI 318-85 (1999) mục 10.2.7.3 - Khi giá trị γ = 0,85 β = 0,85 − 0,05 f c' − 4000 1000 với điều kiện 0,65 ≤ β ≤ 0,85 - ứng suất cốt thép chịu kéo: f s = E s ε s ≤ f y - ứng suất cốt thép chịu nén: f s' = E s ε s' ≤ f y - ứng suất FRP: f f = E f ε f Khi giá trị giả định ban đầu c xác định kiểm tra lại theo công thức: c= As f s − As' f s' + A f f f 0,85 f c' β b Sau xác định giá trị c theo công thức ta cần kiểm tra lại điều kiện phá hoại dầm theo mô hình phá hoại bê tơng vỡ (crushing concrete) phá hoại FRP bị đứt (FRP rupture) Nếu giá trị c tìm theo cơng thức đảm bảo điều kiện mơ hình phá hoại bê tơng vỡ (crushing concrete) sử dụng c cho bước tính sau Cịn khơng thỏa chuyển sang tính tốn theo mơ hình phá hoại FRP bị đứt (FRP rupture) Trường hợp thứ hai: Khi dầm FRP bị phá hoại theo mơ hình FRP bị đứt (FRP rupture) Q trình tính tốn trường hợp dầm phá hoại theo mơ hình FRP bị đứt (FRP rupture) tương tự trường hợp Khi biến dạng FRP đạt giá trị biến dạng lớn cho phép Giá trị xác định theo loại vật liệu FRP nhà sản xuất cung cấp Dựa vào εf = εfu ta có: - Biến dạng FRP: ε f = ε fu = ε b − ε bi - Biến dạng bê tông: ε c = (ε fu + ε bi )⎜ ⎜ Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam ⎛ c ⎞ ⎟ ⎟ ⎝h − c⎠ - 22 - Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê ⎛d − c⎞ ⎟ ⎟ ⎝h−c⎠ - Biến dạng cốt thép chịu kéo: ε s = (ε fu + ε bi )⎜ ⎜ - Biến dạng cốt thép chịu nén: ε s' = (ε fu + ε bi )⎜ ⎜ ⎛ c − d' ⎞ ⎟ ⎟ ⎝ h−c ⎠ ứng suất cốt thép chịu nén chịu kéo xác định theo công thức (5.20) (5.21) Đối với bê tông biến dạng chưa đạt đến giá trị cho phép lớn nên phần ứng suất chịu nén bê tông lấy theo Whitney (dùng ACI 318-85 (1999)) khơng thích hợp Khi để xác định tổng lực nén phần bê tông xác định dựa theo công thức Todeschini (1964) Khi ta có: β1 = − γ = ε c' = với [( (ε ) ( ε c ε c' − tan −1 ε c ε c' c ( ε c' )ln + (ε c ε ( ( 0,90 ln + ε c ε c' β (ε c ε c' ) )) )] )) ' c 1,71 f c' giá trị tan −1 ε c ε c' tính radian Ec ( ) Dùng phương pháp cân lực ta xác định chiều cao giả định c sau: c= As f s − As' f s' + A f f f γf c' β b Sau tính tốn giá trị c theo cơng thức ta phải kiểm tra điều kiện phá hoại dầm Nếu đảm bảo điều kiện dầm phá hoại theo mô hình FRP bị đứt (FRP rupture) ta tiếp tục tính tốn tìm giá trị c cách lấy giá trị trung bình c vừa tìm giá trị c giả định ban đầu làm giá trị c giả định để tiếp tục tính tốn lại để tìm giá trị c Giá trị c cần tìm xác định gần với giá trị c giả định với sai số cho phép dùng cho bước tính sau Bước thứ tư: Xác định khả chịu lực dầm bê tông cốt thép gia cố FRP Khả chịu lực dầm bê tơng cốt thép gia cố FRP tính tốn theo cơng thức sau: Viện Thủy cơng Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - 23 - Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê β c⎞ β c⎞ ⎛ ⎛β c ⎞ ⎛ M n = As f s ⎜ d − ⎟ + As' f s' ⎜ − d ' ⎟ + 0,85 A f f f ⎜ h − ⎟ ⎠ ⎠ ⎝ ⎝ ⎠ ⎝ Khả chịu lực dầm φMn phải lớn mô men uốn tính tốn Mu (có hệ số) ⎧ 0,90 ε s ≥ 2ε sy ⎪ ε ⎪ Giá trị φ xác định sau: φ = ⎨0,50 + 0,20 s ε sy < ε s < 2ε sy ε sy ⎪ ⎪ 0,70 ε s ≤ ε sy ⎩ Bước thứ năm: Kiểm tra khả làm việc kết cấu dán FRP chịu tải - Chiều cao trục bị nứt kd xác định từ công thức: (kd )2 b − E s - Ec As (d − kd ) − Ef Ec A f (h − kd ) = ứng suất kéo cốt thép trạng thái chịu mô men Ms (không nhân hệ số) phải thỏa điều kiện: fs = [M s ] + ε bi A f E f (h − kd ) (d − kd )E s ( )( ) As E s (d − kd )(d − kd ) + A E s kd − d kd − d ' + A f E f (h − kd )(h − kd ) ' s ' ≤ 0,80 f y kd − d ' ≤ 0,40 f y d − kd - ứng suất nén cốt thép phải thỏa điều kiện: f s' = f s - ' ứng suất bê tông phải thỏa điều kiện: f c = f s ⎜ c ⎟ ⎜ E ⎟ d − kd ≤ 0,5 f c ⎝ s⎠ - ứng ⎛E ⎞ suất FRP kd phải thỏa điều kiện: ⎛ E f ⎞ h − kd f f = fs ⎜ ⎟ ⎜ E ⎟ d − kd − ε bi E f ≤ 0,33C D C E f fu ⎝ s⎠ Giá trị CD = 1,00 CE = 0,65 ~ 1,00 sợi Các bon (Carbon Fibre) Giá trị CD = 0,30 CE = 0,60 ~ 1,00 sợi Thủy tinh (Glass Fibre) 5.3.2.2 Tính tốn khả chịu lực cột BTCT gia cố FRP Để tính tốn khả chịu lực cột bê tông cốt thép gia cố FRP chịu nén tâm theo theo ACI 318-95 (1999) người ta dựa theo cơng thức tính tốn Viện Thủy cơng Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - 24 - Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê khả chịu nén bê tông bị bó FRP Saadatmanesh (1994) cơng thức Saaman (1998) Cơng thức tính tốn khả chịu nén bê tơng bị bó FRP tổng qt cho hai loại tiết diện tròn chữ nhật theo hai tác giả sau: a Tính tốn khả chịu nén bê tơng bị bó FRP theo Saaman (1998): Cơng thức tính tốn khả chịu nén bê tơng bị bó FRP Saaman (1998) dạng tổng quát sau: ' f cc = f c' + 3,38 f r 0,7 (ksi) f fu t wf - Đối với tiết diện tròn: f r = - Đối với tiết diện chữ nhật: f r = max {f rx , f ry }; với giá trị frx, fry theo công D thức: f rx = t wf Ae ρ fx f fu ; ρ fx = tx Ac f ry = t wf Ae ρ fy f fu ; ρ fy = ty Ac với Ae diện tích tiết diện chịu tác dụng bó FRP tiết diện chữ nhật, theo Sheikh Uzumeri (1980) ta tính Ae theo cơng thức sau: 2 ⎛ wx + wy ⎜ Ae = t x t y − ⎜ ⎝ vàta có f fu = ⎞ ⎟ − Asc − (4 − π )r ⎟ ⎠ ε fu E f ; γf = 1,1 vật liệu CFRP γf = 1,8 vật liệu γf GFRP Giá trị εfu lấy 0,3% ~ 0,5% tức 0,003 ~ 0,005 theo Restrepol De Vino (1996) b Khả chịu lực cột bê tông cốt thép gia cố FRP chịu nén tâm: Theo ACI 318-95 (1999) ta có cơng thức tính tốn khả chịu lực bê tơng khơng bị bó chịu nén tâm theo công thức sau đây: Pn = 0,85 f c' ( Ac − As ) + As f y Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - 25 - Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê Cơng thức tính tốn khả chịu lực cột bê tông cốt thép gia cố FRP chịu nén tâm sau: ' Pn = 0,85 f c' ( Ac − Ae − As ) + 0,85 f cc Ae + As f y THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU CFRP Các hình thức xếp sợi Polyme thay đổi khả chịu lực vật liệu CFRP đáng kể; vấn đề tạo thay đổi tương tác hệ thống cốt sợi nhựa tổng hợp Hiểu biết tương tác đánh giá chất lượng vật liệu CFRP, vai trị cốt sợi dự đốn khả học vật liệu CFRP Kết thí nghiệm sở cho tính tốn: phục vụ trực tiếp cho nghiên cứu mơ hình ứng suất – biến dạng, cho thí nghiệm mơ hình số xây dựng quan hệ phục vụ thiết kế 6.1 Chuẩn bị thí nghiệm: Vật liệu để làm thí nghiệm: STT Đơn Vật liệu vị Khối lượng Nhựa Polyste R9509 Kg 3.0 Chất đóng rắn MEKP Kg 0.3 Chất róc khn WaxNo8 Hộp 1.0 Mát 450g/m2 Kg Ghi 2.0 Roving (sợi thuỷ tinh) đơn hướng 900g/m2 Sợi Các bon đơn 700g/m2 Dụng cụ Lô + Chổi Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam hướng Kg 3.0 Kg 3.0 Cái 10.0 - 26 - TYFOR SEH51A E-GLASS FIBRE TYFOR SCH41 CAR BON FIBRE Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê 6.2 Trình tự làm mẫu thí nghiệm: + Các kết cấu để làm thí nghiệm: STT Kích thước Kết cấu mẫu (mm) Sợi Các bon / Roving / Sợi Các bon / Roving Sắp xếp 350x350 Đơn hướng Mát / Roving / Mát / Roving 350x350 Đơn hướng Mát / Sợi Các bon / Mát / Sợi Các bon 350x350 Đơn hướng Mát / Sợi Các bon / Mát / Sợi Các bon / Mát 350x350 Trực hướng 350x350 Trực hướng 350x350 Trực hướng Mát / Sợi Các bon / Roving / Mát / Sợi Các bon / Roving / Mát Sợi Các bon / Sợi Các bon + Yêu cầu thí nghiệm: Độ bền uốn; Độ bền kéo; Độ bền va đập; Mô đun đàn hồi; Tỷ trọng 6.3 Tiêu chuẩn đo mẫu thí nghiệm: - Độ bền uốn theo tiêu chuẩn ISO 178 - 1993 E, tốc độ uốn 2mm/phút - Độ bền kéo theo tiêu chuẩn ISO 527 - 1993 E, tốc độ kéo 2mm/phút - Độ bền va đập đo theo tiêu chuẩn ISO 179 - 1993 E, tốc độ đập 3,5m/s - Điều kiện đo mẫu: Độ ẩm 75%, nhiệt độ 250C - Đo máy: Máy đo lý Instron 100KN (Mỹ), Máy va đập Radmana ITR-2000 (Úc) Tỷ trọng đo máy Precisa 6.4 Kết thí nghiệm: Xem phụ lục bảng tiêu lý kèm theo Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - 27 - Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG SỬA CHỮA, GIA CỐ KẾT CẤU BẰNG FRP Mục đích công tác thi công sửa chữa gia cố kết cấu bê tông cốt thép FRP đặt FRP vào vị trí cần tăng cường khả chịu lực với hướng sợi phù hợp với phương chịu lực để tận dụng khả chịu kéo độ bền sợi FRP, đồng thời phải đảm bảo cho FRP không bị tách lớp tách khỏi bề mặt bê tơng Thơng thưịng việc thi cơng FRP gồm bước: chuẩn bị sửa chữa bề mặt bê tơng, sơn lót tăng cường độ bám dính, trét phẳng bề mặt, phủ keo nhựa dán, đặt dán lên lớp keo, chờ lớp keo khô với thời gian quy định dán lớp tiếp theo, cuối đợi cấu kiện khơ hồn tồn sơn phủ bảo vệ thẩm mỹ Hiện phổ biến hai phương pháp thi công loại vật liệu (sheet) vải (fabric) FRP: dán theo phương pháp khô (dry lay-up) dán theo phương pháp ướt (wet lay -up) Thi công dán theo phương pháp khơ (dry lay-up) Q trình thi cơng dán FRP phương pháp khơ chia làm sáu bước: Bước 1: Chuẩn bị bề mặt bê tông Trước gia cố lắp đặt FRP bề mặt bê tông phải xử lý kỹ Sự nguyên vẹn hệ thống phụ thuộc vào chất lượng khả chịu lực bê tông đủ liên kết dán FRP bê tông đảm bảo Các vết nứt, mảnh vụn sứt mẻ cốt thép bị gỉ cần phải ý trước thi công lắp đặt FRP Các sứt mẻ loại hư hỏng khác cần phải loại bỏ vá lại với loại vữa sửa chữa phù hợp Tất vết nứt có bề rộng lớn 0,01in (0,025mm) cần phải bơm êpoxy để sửa chữa Bước 2: Sơn lót kết cấu cần gia cố Sơn lót bề mặt bê tơng cần gia cố cách dùng cọ lăn ngắn trung bình Bước 3: Phủ bột trét làm phẳng bề mặt Bột trét trét bay cầm tay Bột trét sử dụng để làm phẳng bề mặt lấp Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - 28 - Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê khuyết tật; việc bao phủ hồn tồn khơng cần thiết Bột trét trét lên bề mặt sơn lót cịn ướt khơng cần đợi sơn khơ Bước 4: Phủ lớp keo thứ Keo quét lên bề mặt sơn lót làm phẳng cọ lăn Thông thường nên lăn lớp keo dày khoảng 15mil đến 20mil tuỳ thuộc vào loại keo Lượng keo sử dụng phụ thuộc vào loại FRP sử dụng Bước 5: Dán FRP Tấm FRP cần đo cắt trước đặt lên bề mặt cần gia cố Tấm FRP đặt lên bề mặt bê tông ấn nhẹ nhàng vào lớp keo dán Trước lột lớp giấy dán mặt sau, dùng lăn cao su lăn theo hướng sợi cho keo dễ dàng ngấm vào sợi riêng lẻ Con lăn không lăn theo hướng vuông góc với hướng sợi để tránh sợi bị hỏng Bước 6: Phủ lớp keo thứ hai Lớp keo thứ hai phủ lên sau 30 phút kể từ lăn FRP Đến lúc lớp keo rút hết vào FRP.Lớp keo thứ hai quét lên FRP cọ lăn cỡ trung với chiều dày khoảng 15mil đến 20mil Thi công dán FRP theo kiểu ướt (wet lay-up) Phương pháp dán FRP theo kiểu ướt trình tự giống với phướng pháp khô Tuy nhiên phương pháp ướt khác biệt bước thoa keo nhúng nhựa FRP Khi dán FRP phương pháp ướt ta sử dụng vải FRP dạng khô chưa tẩm nhựa Tấm FRP khô tẩm đẫm nhựa đến bão hoà dán lên bề mặt bê tông xử lý kỹ Ưu điểm phương pháp dán ướt sử dụng cho cấu kiện có kích thước lớn (cột đường kính lớn, mặt đáy sàn, dán bọc ba mặt dầm), liên kết FRP đảm bảo có trường hợp bị phá hoại liên kết Tuy nhiên, dùng phương pháp dán ướt sử dụng lượng keo dán lớn nên thời gian đợi kéo dài Quá trình thoa keo tẩm nhựa cho FRP sử dụng máy tẩm nhựa vải FRP có bề rộng lớn dùng phương pháp thủ công tay FRP có bề rộng nhỏ Các bước tiến hành tương tự phương pháp thi công dán khô Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - 29 - Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê Khắc phục, sửa chữa: 1) Thời gian khắc phục vật liệu nhà sản xuất quy định thường từ 48 đến 72 tuỳ thuộc vào điều kiện nhiệt độ môi trường xunh quanh 2) Nhiệt độ sửa chữa cần phải cài đặt khoảng nhiệt độ cho phép quy định rõ cho công thức bao bì 3) Hỗn hợp vật liệu khắc phục cần phải có độ dày mật độ đồng bảo đảm lớp có đồng Hồn thiện: 1) Sau thời gian ứng dụng, bề mặt hệ thống TYFO Composite cần phải che phủ bề mặt Nếu yêu cầu, lớp mỏng cát cần phải phủ để tránh ẩm ướt hỗn hợp vật liệu sau hỗn hợp vật liệu cuối hệ thống TYFO lắp đặt cho phép tu bổ vòng 24 trước phủ bề mặt Việc để làm tăng độ đảm bảo hỗn hợp vật liều lớp phủ Bảo vệ trước cơng đoạn cuối hồn thành: Để đảm bảo tiến độ hoàn thành, khu vực vật liệu xây lắp cần phải che phủ nhựa chắn với thông báo cầm nhằm tránh hư hỏng vật liệu gia cố Bảo hành chất lượng: 1) Kiểm tra sửa chữa: Nhờ vào việc lớp vải bọc bảo trì toàn bộ, bề mặt lớp vật liệu cứng cần phải gõ nhẹ để phát lỗ hổng khí Khi có lỗ hổng khí nào, khu vực cần phải đánh dấu để phun Epoxy 2) Thứ tự việc sau: (i) khoan hố sâu mm vào hai vị trí gần cuối chỗ trống Đối với vật liệu thẳng đứng, điểm cuối điểm xa thấp cao Số điểm cần xác định thiết kế để đảm bảo phun đầy đủ (ii) Việc đổ vữa lỏng vào lỗ khoan điểm vào phun Epoxy (iii) Phun Epoxy với áp suất qua việc phun vữa lỏng, từ điểm cuối đến điểm khác (từ điểm thấp đến điểm cao nhất) Khi Epoxy chuyển sang hố tiếp theo, trước cắm vật nhọn vào công đoạn phun tiếp tục sau Lần lượt làm vâỵ tất lỗ vữa lỏng bịt lại Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - 30 - Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê (iv) Để khu vực vữa lỏng vịng 12 đế gia có trước rời 3) Công đoạn kiểm tra cuối tiến hành tất lỗ trống lại Nhìn chung, 5% khu vực lỗ trống tổng số diện tích mặt bọc chấp nhận ngoại trừ lỗ hổng vượt 20mm hướng Lấy mẫu kiểm tra: 1) Hai mẫu cần phải chuẩn bị cho việc kiểm tra hàng ngày công việc tiến hành Mẫu phải có kích thước 300x300mm lớp vật liệu bao bọc với lớp vải ban đầu tiến hành theo hướng 2) Tối đa 10 mẫu cần phải chọn cho kiểm tra xác suất Việc kiểm tra cần phải bao gồm thông số sau: (i) Lực kéo giãn sau cùng; (ii) Mô đun đàn hồi; (iii) Tỷ lệ độ giãn dài 3) Phịng thí nghiệm phải có chứng chất lượng Sự giám sát: Giám sát có trình độ chuyên môn đơn vị thiết kế giám sát tất vấn đề từ việc chuẩn bị, trộn ứng dụng vật liệu bao gồm bước sau: (i) Chuẩn bị bề mặt (ii) Nhãn mác nguyên vật liệu (iii) Trộn Epoxy (iv) Phun Epoxy vào sợi (v) Bảo dưỡng hỗn hợp nguyên vật liệu (vi) Kiểm tra mẫu hàng ngày Viện Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - 31 - ... công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn công nghệ thích hợp cho cống đê Báo cáo chuyên đề: NGHIÊN CỨU TỔNG KẾT CÁC CÔNG NGHỆ BỌC PHỦ BẢO VỆ VÀ GIA CƯỜNG KẾT CẤU BÊ TÔNG, LỰA CHỌN... Việt Nam -2- Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn cơng nghệ thích hợp cho cống đê Như vậy, có nhu cầu quan trọng là: sửa chữa gia cường kết cấu bê tông... Thủy công Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam -5- Nghiên cứu tổng kết công nghệ bọc phủ bảo vệ gia cường kết cấu BTCT, lựa chọn công nghệ thích hợp cho cống đê chịu lực hư hỏng phần tử kết cấu cách