cÔng ngh Ệ s Ửa ch Ữa c Ầu btct c Ũ trÊn ĐƯỜng s Ắtctgttp.edu.free.fr/update/cd-2...

GS.TS. Nguyễn viết Trung, Đại học Giao thông vận tải

1

CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA CẦU BTCT CŨ TRÊN ĐƯỜNG SẮT

MỞ ĐẦU

Việc tăng cường và sửa chữa kết cấu nhịp cầu bêtông cốt thép cũ có thể áp dụng đơn lẻ hoặc kết hợp nhiều phương pháp khác nhau như sau: Thay đổi sơ đồ tĩnh học của kết cấu, đặt thêm cốt thép và đổ bêtông bổ sung, đặt hệ thống tăng đơ và gông. Gần đây một số phương pháp còn được coi là mới, chưa áp dụng hoặc mới bắt đầu áp dụng ở nước ta như dùng bêtông phun, đặt thêm cốt thép dư ứng lực ngoàI, tiêm vữa hoặc keo vào vết nứt, dùng bê tông polymer, dán thêm bản thép ngoàI, hoặc dán thêm bản CFRP v.v.

Lựa chọn giải pháp và công nghệ sửa chữa, tăng cường cầu BTCT cũ trên Đường sắt Việt nam (ĐSVN) trước tiên cần thiết phải lưu ý một số điều kiện quan trọng sau đây:

• Quá trình tiến hành sửa chữa, tăng cường cầu vẫn phải đảm bảo an toàn cho tầu chậy bình thường theo biểu đồ quy định chung của ĐSVN.

• Các cầu BTCT trên đường sắt là những cầu nhỏ, nhịp giản đơn có khẩu độ từ 2 - 16 m, mặt cắt ngang gồm 2 phiến. Trong đó chủ yếu là các cầu có khẩu độ nhịp từ 7 - 13 m.

• Giải pháp và công nghệ đưa ra phải giải quyết được đồng thời cả 5 “căn bệnh” tồn tại trên mỗi nhịp dầm “bị bệnh”: Một là sửa chữa tầng phòng nước bị thấm nước; hai là bịt các vết nứt có độ mở rộng > 0,2 mm; ba là tăng cường khả năng bảo vệ của lớp bê tông bảo hộ quá mỏng; bốn là khôi phục lại mặt cắt ban đầu của dầm do bị phong hoá, tróc vỡ long lở bê tông dưới đáy bầu dầm làm lộ cốt thép; năm là tăng cường khả năng chịu tải của dầm đạt tải trọng cấp T-14 không hạn chế tốc độ.

• Giải pháp và công nghệ gia cố dầm phải khả thi, phù hợp với năng lực thực hiện cũng như bảo dưỡng sau gia cố của đội ngũ đông đảo những người thợ cầu có sẵn ở khắp các cung cầu trên mạng lưới ĐSVN.

• Giá thành sửa chữa, tăng cường phải thấp dưới 30% giá thành thay dầm mới.

Giải pháp sử dụng bê tông polymer và dán bản thép bên ngoài dầm đã áp dụng thí điểm lần đầu tiên ở Việt nam tại 4 cầu BTCT cũ trên ĐSVN (1993-1994) đạt kết quả rất tốt, thỏa mãn những điều kiện đặt ra và lại kết hợp chữa trị được các “căn bệnh” khác của cầu trong cùng một lần


2

gia cố. Tư tưởng của giải pháp này là chọn sử dụng vật liệu polymer thay thế các bộ phận BT bị suy thoái và dán các bản thép vào mặt ngoài chịu kéo của dầm để tăng cường khả năng chịu tải. Vật liệu polymer là loại vật liệu có sức bám dính tuyệt vời đối với BTCT và có thể điều chỉnh được thời gian cho nó tham gia chịu lực cùng với kết cấu được gia cố theo ý muốn của người thiết kế. Nội dung chính của giải pháp và công nghệ này đã thực hiện ở 4 cầu trên ĐSVN vừa qua như sau:

• Tráng lên mặt trên máng ballast mặt cầu một lớp vữa polymer có đặt cốt vải, chiều dầy trung bình là 2 - 3 mm để thay thế tầng phòng nước cũ bị hỏng.

• Bơm vữa polymer vào tất cả các vết nứt phát hiện được trên dầm bằng máy bơm áp lực cao (tối đa đến 100 atmosphere).

• Loại bỏ lớp bê tông bị phong hoá dưới đáy các bầu dầm, chải gỉ cốt thép rồi đổ bê tông polymer bảo vệ, đồng thời tạo ra trước một bề mặt bằng phẳng cho việc dán bản thép tiếp theo.

• Dán các bản thép dầy từ 6 - 10 mm dưới đáy các phiến dầm. Tuỳ theo khả năng chịu tải của từng cầu mà dán một lớp hay nhiều lớp bản thép. Ví dụ ở cầu Km 995 dán 2 lớp bản thép mỗi lớp dầy 6 mm, ở cầu Km 410, Km 411, Km 983 dán một lớp bản thép dầy 6 mm. Thay vì dán các bản thép ngoài có thể dán các tấm CFRP .v.v.

• Quét sơn polymer (chọn loại sơn dung môi) bảo vệ toàn bộ các nhịp dầm (cầu Km 983 & cầu Km 995) để ngăn ngừa tác nhân xâm thực của môi trường, đặc biệt là sự xâm nhập ion CL- vào bê tông. Lớp sơn này rất có ý nghĩa bởi vì hiện tạI hầu hết các dầm cầu BTCT trên tuyến có lớp phòng hộ quá mỏng.

• Kết quả kiểm tra sau 6 năm khai thác sử dụng các cầu BTCT đường sắt được sửa chữa, tăng cường bằng giải pháp sử dụng bê tông polymer và dán bản thép ngoài cho thấy: các vết nứt trước khi gia cố dầm đến nay vẫn không thấy xuất hiện trở lại; bản thép vẫn bám chặt chẽ với đáy dầm BTCT như lúc mới gia cố, không thấy xuất hiện vết nứt bong tách; ứng suất các bản thép tăng cường ở 4 cầu khi có hoạt tải đạt trung bình 125 kg/cm2; tầng phòng nước làm việc tốt, không thấy có dấu hiệu dột hoặc thấm nước; lớp sơn phủ bảo vệ dầm BTCT vẫn còn tốt.

Nội dung chuyên đề này bao gồm:

• Giới thiệu về công nghệ bê tông polymer và dán bản thép.

• Trình bầy các nghiên cứu thực nghiệm ngoàI nước và trong nước về công nghệ này.


3

1 CHƯƠNG 1

SỬ DỤNG VẬT LIỆU POLYMER ĐỂ SỬA CHỮA VÀ TĂNG CƯỜNG DẦM CẦU BTCT CŨ

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG

1.1.1 Các phương pháp để sửa chữa cầu BTCT có thể phân loại theo mục đích của chúng như sau:

• Sửa chữa để nâng cao tuổi thọ và độ tin cậy kết cấu.

• Sửa chữa để khôi phục khả năng chịu tải của kết cấu.

Các phương pháp dùng vữa xi măng thường hoặc dùng bêtông thường cốt liệu nhỏ để lấp các vết nứt, các chỗ nứt vỡ bêtông thường không có hiệu quả. Do co ngót và do dính bám không đủ giữa lớp bêtông cũ và lớp áo bêtông mới nên các lớp áo mới đều dần dần bị bong ra, nước mưa và hơi ẩm tụ lại trong các khe hở giữa hai lớp bêtông cũ, mới gây tác hại xấu đến bêtông cũ và cốt thép. Đối với các cầu đang có xe tầu qua lại gây rung động và biến dạng thì biện pháp sửa chữa này càng không có hiệu quả.

Hiện nay ở nhiều nước đã trám lấp các vết nứt nhỏ bằng các loại sơn, còn các vết nứt lớn thì cũng cần trám trước bằng vữa xi măng rồi sơn phủ. Nhưng biện pháp này cũng kém hiệu quả. Để lựa chọn phương pháp (Công nghệ, vật liệu) sửa chữa phải căn cứ vào đặc điểm của hư hỏng.

1.2 PHÂN LOẠI HƯ HỎNG ĐỂ SỬA CHỮA

Có thể phân loại hư hỏng thành 3 loại:

1.2.1 Loại 1.

Gồm những hư hỏng mà không làm giảm cường độ chịu nén thực tế và tuổi thọ kết cấu (Ví dụ kết cấu có các vết rỗ bề mặt nhỏ, các vết nứt chưa rộng quá 0,2mm, các sứt vỡ mà không lộ cốt thép).

1.2.2 LoạI 2.

Gồm những hư hỏng làm giảm tuổi thọ kết cấu. Ví dụ kết cấu có các vết nứt rộng hơn 0,2mm, các vết nứt vỡ lộ cốt thép, các vết ăn mòn bêtông v.v...


4

1.2.3 LoạI 3.

Gồm các hư hỏng làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu (Ví dụ: kết cấu có vết nứt nghiêng trong sườn dầm, các vết nứt nằm ngang ở chỗ tiếp giáp phần sườn dầm với phần bản cánh, các vết sứt vỡ và rỗ lớn ở vùng bêtông chịu nén ở mặt cắt v.v...).

Những hư hỏng LoạI 1 không đòi hỏi các biện pháp đặc biệt nhưng nên khắc phục sớm, duy tu bảo dưỡng định kỳ. Các hư hỏng LoạI 2 cần được sửa chữa để tăng tuổi thọ, do đó các vật liệu dùng để sửa chữa cấn có tính chất bảo vệ cao. Đối với các hư hỏng Loại 3 cần phải tìm cách khôi phục khả năng chịu lực của kết cấu theo các dấu hiệu cụ thể, do đó các vật liệu và công nghệ sửa chữa cần phải đảm bảo có cường độ tốt.

Theo các tiêu chuẩn hiện nay, các vật liệu và công nghệ để sửa chữa chủ yếu nhằm loại bỏ các hư hỏng Loại 1 và LoạI 2, bởi vì muốn loại bỏ hư hỏng Loại 3 thì phải có đồ án thiết kế cá biệt sửa chữa cụ thể.

1.3 PHÂN LOẠI VẬT LIỆU SỬA CHỮA

Có thể phân thành 2 nhóm vật liệu:

1.3.1 Nhóm I:

Các vật liệu mà sau khi bám vào bêtông cũ của kết cấu thì tạo ra lớp áo cứng có tính chất gần giống đá xi măng. Chúng được dùng để sửa chữa các hư hỏng trên đoạn kết cấu có biến dạng nhỏ, kể cả các vết nứt có độ rộng biến đổi dưới tác động hoạt tải đến mức 0,1mm, cũng như các vết nứt trong các dầm dự ứng lực dọc theo cốt thép thường và các vết nứt do co ngót. Để sửa chữa kết cấu cầu nên dùng vữa xi măng - cát, vữa xi măng polymer (Vữa hoặc sơn), các chất kết dính trên cơ sở keo tổng hợp hữu cơ.

1.3.2 Nhóm II:

Gồm các chất có thành phần cao su, có tính dẻo, không bị phá hoại khi bị biến dạng lớn. Loại vật liệu này chủ yếu được dùng để trám vá các vết nứt có độ rộng biến đổi lớn hơn hay bằng 0,2mm. Ví dụ vật liệu kết hợp cao su - bitum. Các kết cấu nhịp chịu môi trường xâm thực nên được bảo vệ chống rỉ bằng các chất trên cơ sở êpôxy, keo peclovinyl và sơn silíc hữu cơ. Để tăng cường khả năng bảo vệ và làm đẹp bề ngoài của kết cấu cầu BTCT nên dùng loại sơn đặc biệt trên cơ sở chất polivinyl axetat hoặc sơn tổng hợp. Các chất này thẩm thấu vào các mao quản của lớp bê tông bảo vệ và cũng dùng để trám bịt các vết nứt nhỏ.

1.4 BẢO VỆ BÊ TÔNG BẰNG LỚP PHỦ POLYMER

1.4.1 Khả năng áp dụng các lớp phủ polymer

Trong các kết cấu xây dựng hiện đại (Cầu, nhà, công trình thuỷ lợi) lớp phủ pôlyme thường được sử dụng để bảo vệ kết cấu BTCT làm việc


5

trong môi trường ăn mòn nhằm tăng cường tính ổn định hoá học, tính ổn định không khí, ổn định với nước, v.v.

Để giảm nhẹ giá thành của các loại pôlyme như êpôxy thông thường người ta trộn êpôxy với nhựa rẻ hơn như: Nhựa phuranic.

Ở Mỹ thường dùng nhựa êpôxy trộn với phuranic theo tỷ lệ 50 - 52% (theo khối lượng). Ở Đức thường dùng hỗn hơp êpôxy, phuranic (FAFĐ-8) và trộn với phenolfocmadêhyt 2FP-1.

Theo các số liệu nghiên cứu tại Anh sử dụng nhiên liệu sơn caosu clo hoá, chất phủ này áp dụng trong một số công trình nền móng, kết cấu BTCT ở vùng ven biển và kết cấu làm việc trong môi trường có tác dụng vật lý và cơ học cao. Lớp phủ trên cơ sở cao su clo hoá sẽ bền, kinh tế và có ý nghĩa thực tế.

Ở Nga chủ yếu sử dụng các lớp phủ trên cơ sở các polyme cơ bản: Polieste, phuranic, nhựa phenol và epôxy. Tuy nhiên trong các trường hợp thông thường có thể dùng lớp phủ là hỗn hợp của cao su và êpôxy (Tỷ lệ cao su là 5%).

Khi sử dụng các lớp phủ kể trên cần lưu ý 2 vấn đề:

• Hệ số giãn nở về nhiệt rất lớn (0,0005-0,0007) so với BTCT là 0,000011. Như vậy khi sử dụng rất có thể trong lớp phủ sẽ xuất hiện ứng suất nhiệt.

• Độ bền của polymer trong điều kiện nhiệt đới ẩm đã được xác định là đảm bảo, xong với những loại nhựa cụ thể cần được kiểm tra kỹ giới hạn bền khí hậu.

Ở Việt nam lần đầu tiên vào năm 1993 đã sử dụng sơn polymer dung môi quét phủ bảo vệ toàn bộ các nhịp dầm BTCT cầu Km 983 & cầu Km 995 tuyến ĐSTN để ngăn ngừa tác nhân xâm thực của môi trường, đặc biệt là sự xâm nhập ion CL- vào bê tông. Lớp sơn này rất có ý nghĩa bởi vì hiện tạI hầu hết các dầm cầu BTCT trên tuyến có lớp phòng hộ quá mỏng. Qua thời gian sử dụng cho đến nay lớp phủ sơn polymer tỏ ra rất hiệu quả.

1.5 PHÂN LOẠI LỚP PHỦ POLYMER BẢO VỆ KẾT CẤU BTCT

1.5.1 Các dạng lớp phủ polymer trên bêtông và BTCT

Hiện nay các lớp phủ polymer trên kết cấu bêtông và BTCT được chia ra 5 loại sau:

• Các loại sơn, lớp màng mỏng, lớp phủ matít, lớp polymer, xi măng, bêtông và lớp phủ bêtông polymer.

• Lớp sơn phủ bảo vệ được hình thành bằng cách phủ lên bề mặt kết cấu BTCT các lớp sơn có thể rắn chắc ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao. Lớp sơn bảo vệ chiều dày từ 0,1 - 1mm.


6

• Lớp màng bảo vệ được cấu tạo từ các lớp keo, băng đặc biệt có thể dán lên bề mặt kết cấu BTCT. Chiều dày của chúng được xác định từ loại kết cấu và chất lượng của cuộn băng keo.

• Lớp matít bảo vệ cấu tạo gồm các thành phần: chất độn rất nhỏ và polyme. Thành phần chất độn chiếm 40 - 400% theo trọng lượng nhựa polyme. Chiều dày lớp phủ matít từ 0,5 ¸ 3mm.

• Lớp phủ polymer xi măng hoặc bêtông polymer tốt hơn lớp phủ matít với thành phần bao gồm: Cát, đá, xi măng và polyme.

Chiều dày lớp phủ loại này từ 1 ¸ 5 cm và được xác định tuỳ theo yêu cầu về kết cấu, cốt liệu và môi trường ăn mòn.

1.5.2 Các loại polymer cơ bản dùng cho lớp phủ bảo vệ

Polietilen: Có khả năng chống thấm nước và ổn định hoá học cao.

Polietilen là sản phẩm lỏng, nguyên liệu chủ yếu để chế tạo các cuộn băng keo bảo vệ, làm việc tốt ở nhiệt độ đến 150oC

Nhựa phenolfocmadehyt được chế tạo từ phenol và focmadahyt được sử dụng chế tạo sơn bảo vệ.

Nhựa epoxy là loại keo đặc biệt trong thành phần có chất gốc epoxy. Tốt nhất nên dùng loại epoxy lỏng ED-6, ED-16, ED-20, ED-22 (GOOCT 10587-76) hoặc hỗn hợp của epoxy với cao su, phurano và các loại nhựa khác.

Nhựa Polieste: Có ký hiệu PM1-PN4; PN1-C đến PM10, PM100.

1.5.3 Các loại sơn polymer

Hiện nay sử dụng rộng rãi các loại sơn bảo vệ kết cấu bêtông làm việc trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm

Sơn polivinilaxetat (BL) được chế tạo từ polivinilaxetat với phụ gia epoxy. Sơn BL có độ ổn định về cường độ, về thể tích trong môi trường nước, dầu và các dung môi hữu cơ khác. BL được dùng nhiều cho các kết cấu BTCT khai thác trong môi trường khô ẩm luân hồi.

Sơn peclovinyl (PXB) có các mác PXB-18, PXB-23, PXB-14. Lớp sơn loại này là 1 loại lớp bảo vệ tốt có triển vọng cho kết cấu BTCT làm việc trong điều kiện khí hậu ven biển và khí hậu nhiệt đới ẩm.

Sơn silic hữu cơ, có độ ổn định rất cao trong môi trườngkhông khí, nước. Hiện nay dang sử dụng rất rộng rãi các loại sơn silic GK 10, GK 11, GK 94.

Sơn phenolfocmadehyt đặc biệt tốt khi bảo vệ bê tông làm việc trong môi trường nước và môi trường axít loãng và môi trường phóng xạ.


7

Vật liệu sơn epoxy (ELM) được sử dụng làm lớp phủ trên bê tông và BTCT. Tính chất quí giá của loại sơn này là chống ăn mòn rất tốt đối với bê tông ẩm. ELM trên cơ sở nhựa epoxy có thể bịt kín các vết nứt trong BT và BTCT. Các loại sơn này khi được gia nhiệt có thể bịt kín các vết sâu của bê tông. Ở Nga có các loại sơn epoxy làm lớp phủ mác '-4100, '-4001, '4021, '07-4173, '56, P'-200, P'-300.

Sơn nairitto (NLM) có thành phần như sau: Naitito 15%, oxytitan 7,5, bột cao lanh 7,5% và một số chất khác.

Các loại sơn kể trên có thể làm việc tốt ở nhiệt độ -30oC đến +70oC. Theo kinh nghiệm của Việt nam và các nước khác, khi sử dụng lớp sơn phủ bảo vệ tốt nhất nên dùng sơn phenolfocmadehyt và sơn epoxy.

1.6 KEO EPOXY

1.6.1 Giới thiệu thành phần keo epoxy

Keo epoxy là vật liệu hỗn hợp bao gồm 4 thành phần chính:

• Nhựa epoxy

• Chất hoá dẻo

• Chất độn

• Chất hoá rắn.

Ngoài ra một số chất khác có thể được thêm vào hỗn hợp lúc chưa hoá cứng để cải thiện một số tính chất của nó tùy theo yêu cầu thiết kế đặc biệt như chất phòng lão hoá... Trên thị trường thường bán sẵn hỗn hợp keo đã chế sẵn chưa pha chất hoá rắn trước khi dùng thì trộn 2 thành phần đó với nhau và sử dụng ngay để dán.

1.6.2 Nhựa epoxy

Ở Việt nam thường dùng các loại nhựa epoxy do Nga sản xuất với ký hiệu ED-20, ED-16, ED-5, ED-6 trong lĩnh vực bảo vệ kết cấu chống ăn mòn. Nhựa epoxy có hai liên kết hoá học chính là liên kết Các bon - Các bon (C- C) và ete (-C-0-C-) cùng hai nhóm đặc trưng là hyđroxin (OH) và etylen oxyt ( -C-C-) hay còn gọi là nhóm epoxy.

O

Nhìn vào cấu trúc hoá học như trên của nhựa epoxy có thể nhận thấy cấu trúc phân cực của nó. Chính do cấu trúc này mà nhựa epoxy có tính bám dính tốt với những vật liệu nào cũng có tính phân cực, nhựa epoxy có thể phản ứng hoá học với các chất hoá rắn và có độ bền cơ lý, độ bền nhiệt cao.

Những tính chất đáng chú ý nhất của nhựa epoxy là:


8

Có thể pha trộn với một số chất khác để tạo ra những loại keo dán hoặc vật liệu dính bám tốt có những tính năng đặc biệt dính bám được với nhiều loại vật liệu khác nhau ( gỗ, thép, bê tông, đá, v.v...).

Việc pha trộn trước lúc sử dụng ở điều kiện trong nhà xưởng hoặc ngoài trời không đòi hỏi các thiết bị phức tạp.

Trong quá trình tác động hoá học với chất hoá rắn không sinh ra nước hay các chất bay hơi có thể làm yếu vật liệu đã hoá cứng về mặt độ bền cơ học hay độ bền nhiệt.

Vật liệu sau khi hoá cứng có tính đồng nhất cao.

Có thể hoá cứng ở nhiệt độ bình thường (80 - 350). Nếu có biện pháp gia nhiệt đến 100oC thì sẽ hoá cứng nhanh hơn nhưng sẽ bị dòn hơn.

Có độ co ngót rất nhỏ sau khi hoá rắn (0,15% - 0,40%).

Chống thấm rất tốt.

Có độ bền hoá học, chống được nhiều loại hoá chất ăn mòn, như các loại axít v.v...

Khi sử dụng nhựa epoxy cần quan tâm đến chỉ số epoxy của nhựa. Đó là một đặc trưng cấu tạo được tính bằng tỷ lệ phần trăm giữa trọng lượng của nhóm epoxy so với trọng lượng phân tử của loại nhựa.

Tính năng của một số keo epoxy xem ở bảng 1.

Bảng 1

STT Mác nhựa epoxy Trọng lượng phân tử (đ.v.o)

Chỉ số epoxy

1 ' - 5 400 25 - 27 2 ' - 6 500 14 - 18 3 ' - 40 600 16 - 21 4 ' - 13 1500 8 - 10 5 ' - 15 2500 5 - 7 6 ' - 16 500 16 - 18 7 ' - 20 420 19,9 - 22 8 ' - 22 400 22,9 - 23,5

1.6.3 Chất hoá dẻo

Khi trộn chất hoá dẻo với nhựa epoxy thì có tác dụng làm tăng tính dẻo, giảm độ co ngót, tăng khả năng chịu rung, chịu va đập, giảm độ nhớt và kéo dài thời gian thi công của hỗn hợp keo. Cũng có nhiều trường hợp vì mục đích sử dụng nào đó mà không dùng chất hoá dẻo.

Cần lưu ý là việc trộn chất hoá dẻo vào loại nhựa epoxy độ nhớt cao sẽ làm cho hỗn hợp keo có các tính năng cơ lý tốt hơn. Ngược lại, nếu trộn


9

chất hoá dẻo với loại nhựa epoxy độ nhớt thấp lại làm giảm tính năng cơ lý của keo.

Về thành phần hoá học, các chất hoá dẻo là các hợp chất cac buahyđro và các chất dẫn xuất của chúng có trọng lượng phân tử thấp. Thông dụng nhất là các chất polyeste peclorovinyl thiorel, dibutia-phtalat. Riêng chất dibutin phatalat là loại chất hoá dẻo trơ không phản ứng hoá học với nhựa epoxy mà khi trộn với nhựa epoxy thì chỉ làm giảm độ nhớt của hỗn hợp keo.

1.6.4 Chất hoá rắn

Tác dụng của các chất hoá rắn là khi được trộn với nhựa epoxy thì sẽ phản ứng hoá học với nhựa epoxy tạo ra hợp chất cứng rắn nhanh.

Những chất hoá rắn đòi hỏi có nhiệt độ cao để phản ứng hoá học với nhựa epoxy được gọi là chất hoá rắn nóng. Đó là các anhydrit axit như anhydrit maleic v.v...Chúng hầu như không được ứng dụng để sửa chữa kết cấu xây dựng.

Những chất hoá rắn có phản ứng hoá học với nhựa epoxy ở nhiệt độ thường (8o - 35o) được gọi là chất hoá rắn nguội. Chúng thường là các amin với một hay nhiều nhóm amin, Ví dụ như: etylen diamin, tetra- etylen pentamin, dietylen triamin, dimetyl amin... Thông dụng nhất là chất polyetylen polyamin ở thể lỏng, màu vàng nâu, dễ bay hơi và độc hại đối với sức khoẻ.

Khi sửa chữa cầu bê tông hoặc BTCT nếu thời gian thi công hạn chế do điều kiện thông xe thì cần làm cho keo epoxy hoá rắn nhanh bằng cách chọn liều lượng pha trộn chất hoá rắn và điều kiện gia nhiệt thích hợp. Do đó phải làm thí nghiệm cụ thể cho mỗi tình huống ở hiện trường. Nói chung, thời gian hoá rắn tốt nhất ở 20oC là 70-150 giờ và ở 80oC là 3-4 giờ. Nếu không muốn gia nhiệt cho keo hoá rắn nhanh thì có thể trộn thêm vào keo một số chất đặc biệt khác mà theo thí nghiệm sẽ quyết định.

1.6.5 Chất độn:

Việc cho thêm chất độn vào hỗn hợp keo có thể tiết kiệm nhựa epoxy khi sử dụng keo với khối lượng lớn. Tác dụng chính của chất độn ( có tính chất gần giống với tính chất của vật liệu kết cấu cần dán keo) là làm tăng khả năng dính bám của keo với bề mặt của vật liệu kết cấu. Có 2 dạng chất độn: Dạng bột và dạng sợi. Trộn chất độn sợi amiăng vào hỗn hợp keo epõy sẽ làm tăng độ bền cơ học của keo. Sử dụng chất độn dạng bột graphit làm tăng khả năng chịu mài mòn và tự bôi trơn của keo epoxy sau khi hoá cứng. Để sửa chữa kết cấu bê tông và BTCT thường dùng chất độn là bột xi măng khô có mác cao.

Các chất độn dạng bột được phân thành 2 nhóm: Nhóm làm tăng độ bền của keo như bột sắt, đồng, kẽm, graphit, gang, mica ... nhóm bột độn trơ như bột tale, cao lanh, nhôm, cát hạt mịn...


10

Liều lượng bột độn vào keo do thí nghiệm quyết định tuỳ theo các yêu cầu cụ thể về phẩm chất của keo, điều kiện chế tạo và sử dụng nó. Nói chung, bột độn cần phải mịn, khô và không lẫn tạp chất để đảm bảo chất lượng keo.

1.7 NHỮNG ĐIỀU KIỆN ĐỂ SỬ DỤNG KEO EPOXY CÓ HIỆU QUẢ

1.7.1 Tình trạng bề mặt bê tông và vết nứt

Bề mặt bê tông và bên trong khe nứt phải sạch và khô. Vì vậy công tác chuẩn bị bề mặt rất quan trọng. Muốn cho keo dính bám chặt với bề mặt bê tông và bịt chặt các khe nứt cần phải tẩy bỏ lớp bê tông bị phong hoá và rửa sạch mọi bụi phấn vãi trên bề mặt bê tông.

Nếu độ ẩm bề mặt bê tông lớn hơn 6% thì keo dính bám kém với bê tông và sẽ bị bong sớm. Do đó nhất thiết phải sấy khô bề mặt bê tông đến độ ẩm thấp hơn 5% trước khi bôi keo.

1.7.2 Độ ẩm của bột xi măng độn

Xi măng càng ẩm thì tốc độ hoá cứng của keo càng chậm và cường độ keo càng thấp. Vì vậy phải làm khô độn xi măng trước khi trộn vào hỗn hợp keo. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của độ ẩm xi măng đối với chất lượng keo ghi ở bảng 2.

Bảng 2

Quan hệ độ ẩm bột độn xi măng với cường độ keo epoxy.

Số TT

Độ ẩm của bột độn xi măng mịn ( %)

Cường độ chịu nén trung bình của keo epoxy (kg/cm2)

1 ngày 3 ngày 7 ngày

1 Xi măng 1% 315 450 736

2 Xi măng ẩm 0,5% 417 550 863

3 Xi măng ẩm 0,1% 825 908 993

1.7.3 Nhiệt độ trong quá trình hoá rắn của keo

Sau khi được trộn với nhựa epoxy thì các chất hoá rắn nóng đòi hỏi phải duy trì nhiệt độ chừng 15oC trong khoảng 2 giờ liên tục để phản ứng hoá học xảy ra hoàn toàn và vật liệu keo đã hoá cứng có các tính chất tốt. Tuy nhiên để sửa chữa kết cấu bê tông và BTCT thường dùng các chất hoá rắn nguội như polyetylen polyamin. Ở nhiệt độ 20oC tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà keo epoxy sẽ hoá cứng dần dần sau 60 - 150 phút như vậy có đủ thời gian thi công. Nếu gia nhiệt đến 80oC thì keo sẽ hoá cứng rất nhanh chỉ sau 5- 10 phút và lúc đó không thể thực hiện hoặc điều chỉnh gì được nữa. Trong điều kiện thi công mùa hè, có ánh nắng trực tiếp, nhiệt độ bề mặt bôi keo có thể đạt đến 40oC, do đó keo sẽ hoá cứng


11

nhanh, vì vậy cần điều chỉnh tăng tỷ lệ chất hoá dẻo và cần tổ chức thi công sao cho đủ đảm bảo thời gian.

1.7.4 Thời gian sống của keo epoxy

Đó là khoảng thời gian kể từ khi trộn chất hoá rắn vào hỗn hợp keo đến khi keo hoá cứng hoàn toàn. Thời gian sống của keo tuỳ thuộc loại nhựa epoxy, chất hoá rắn và tỷ lệ pha trộn, điều kiện nhiệt độ, do đó cần được xác định theo thí nghiệm ở hiện trường. Nói chung thời gian sống của keo cần vào khoảng 1- 3 giờ.

1.8 NGUYÊN TẮC PHA CHẾ VÀ SỬ DỤNG KEO EPOXY

Khi sửa chữa kết cấu bê tông và BTCT có thể dùng keo epoxy với các thành phần thích hợp khác nhau và theo các công nghệ khác nhau tuỳ mức độ hư hỏng ( vá vết sứt vỡ, tiêm bịt vết nứt, sơn phủ bề mặt bê tông và cốt thép, dán bản thép, v.v...). Trong phần này chỉ trình bày những nguyên tắc chung về pha chế keo epoxy, bôi keo, ép dán, an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp liên quan đến việc sử dụng keo epoxy. Trong những phần sau này sẽ trrình bày thêm các điểm bổ sung liên quan đến từng công nghệ vá, tiêm, dán bản thép. Khi đó thành phần keo sẽ được cụ thể hoá thêm cho thích hợp.

1.8.1 Pha chế keo epoxy để vá và dán

Đối với keo epoxy dùng chất hoá rắn nguội thì nhiệt độ thi công hợp lý khoảng 15- 35oC do đó nên theo dõi nhiệt độ trong ngày ở hiện trường để quyết định thời điểm thi công hợp lý.

Thành phần pha chế keo phải được quyết định bằng thí nghiệm cụ thể. Bột xi măng độn phải có mác ít nhất là P400, được sàng qua mắt sàng 0,1mm và sấy khô để có độ ẩm nhỏ hơn 0,1% khi sử dụng. Bảng 3 cho một ví dụ về thành phần pha chế keo để tham khảo.

Bảng 3

Số Ký hiệu công thức I II III IV V

TT Nhiệt độ thi công ( oC) 5-15 15-20 20-25 25-35 35-40

Thành phần Tỷ lệ pha trộn ( % trọng lượng)

1 Nhựa epoxy ' - 6 100 100 100 100 100

2 DIbutinftalat 20 20 15 15 15

3 Phụ gia CLH 1~2 1~2 1~2 1~2 1~2

4 Polietylen poliamin 10 10 10 10 10

5 Xi măng mác P500 qua sàng 0,1mm và sấy ở 110oC trong 3 giờ.

100-125 150 150 170-200 200-250


12

Bảng 4 nêu ví dụ để tham khảo về định mức thành phần vật liệu keo epoxy đủ dùng cho m2 bề mặt dán [3].

Bảng 4

Dự trù vật liệu keo cho 1m2 bề mặt được dán

Số Ký hiệu công thức I II III IV V

TT Nhiệt độ thi công ( oC) 5-15 15-20 20-25 25-35 35-40

Thành phần Trọng lượng (kg)

1 Nhựa epoxy ' - 6 1,6 1,45 1,5 1,26 1,1

2 DIbutin ftalat 0,32 0,29 0,225 0,189 0,165

3 Phụ gia CLH 1~2 1~2 1~2 1~2 1~2

4 Polietylen poliamin 0,16 0,145 0,15 0,126 0,11

5 Xi măng mác 500 qua sàng 0,1mm và sấy khô.

2 2,175 2,25 2,52 2,75

Bảng 5

Tính năng chủ yếu của một vài công thức vữa polyme đã tuyển chọn

Ký hiệu công thức

Nhiệt độ thi công

oC

Độ lún của vữa polimer

1/100mm

Độ bền kéo tuổi 1 ngày kg/cm2

Độ bền cắt tuổi 1ngày kg/cm2

Độ bền nén tuỏi 1ngày kg/cm2

Độ bền kéo khi uốn tuổi 1ngày kg/cm2

Độ bám dính vào BT 400

V1 10-15 250 60 62 600 90 Tất cả

các mối

nối vữa

polimer đều

nguyên vẹn BT

mác 400 bị phá huỷ.

V2 15-20 250 65 68 650 100

V3 20-25 250 66,5 68,5 660 98

V4 25-30 250 66 67 660 97

BT mác 400 tuổi 28 ngày

40 40 400 70

Mỗi mẻ trộn keo để dán chỉ nên trộn 400- 500g nhựa epoxy với các thành phần khác để có được 1,2 - 1,5kg keo. Sau khi sử dụng hết mới trộn mẻ keo tiếp theo.

Trước tiên cần trộn nhựa epoxy, chất hoá dẻo và chất bột độn theo trình tự sau:

• Cần đong nhựa epoxy và chất hoá dẻo đúng liều lượng qui định và để vào xoong nhôm rộng miệng dung tích cỡ 3-4 lít, đặt lên bếp và đun nóng đến 80oC trong 10 phút và liên tục khuấy đều hỗn hợp cho đồng nhất. Tiếp theo vẫn giữ nhiệt độ như trên rắc từ từ xi măng vào với tốc độ 1-2 g/s cho đến hết liều lượng đã dự định. Sau khi hết xi măng vẫn


13

tiếp tục khuấy thêm 10 phút nữa để hỗn hợp nhựa epoxy và chất hoá dẻo bao quanh đều các hạt xi măng.

• Sau khi khuấy xong vẫn tiếp tục đun nóng để duy trì nhiệt độ 80oC ± 2oC trong 30 phút nữa để thoát hết các bọt khí bị lẫn vào hỗn hợp. Sau đó đặt cả xoong nhôm đựng hỗn hợp vào nơi khô ráo, thoáng cho nguội dần đến nhiệt độ không khí.

• Tiếp theo cần kiểm tra điều kiện chuẩn bị trước khi trộn tiếp chất hóa rắn vào hỗn hợp. Cần đảm bảo đủ các điều kiện sau đây:

• Bề mặt BT cần dán đã được làm sạch theo yêu cầu đã trình bày.

• Các thiết bị cẩu lắp và tạo lực ép đã được chuẩn bị sẵn sàng và hoạt động thử tốt.

• Nhiệt độ ở công trường và ở bề mặt bê tông phù hợp với nhiệt độ qui định trong công thức pha chế keo mà thí nghiệm đã qui định. Trời không mưa.

• Sau khi đã đảm bảo đủ 3 điều kiện nói trên thì trộn chất hoá rắn vào hỗn hợp như sau:

• Đổ từ từ chất hoá rắn đều đặn lên bề mặt hỗn hợp keo rồi trộn đều từ dưới lên trên, từ trái sang phải và ngược lại nhiều lần. Sau đó khuấy đều hôn hợp keo theo chiều kim đồng hồ từ trong ra ngoài và từ ngoài vào trong nhiều lần.

• Thời gian trộn và khuấy kéo dài tổng cộng là 5 - 8 phút khi hỗn hợp keo đã đồng nhất về mầu sắc và độ sệt là đạt yêu cầu.

• Keo đã trộn xong phải được bôi ngay lên bề mặt và dùng hết trong khoảng thời gian sống của keo mà thí nghiệm đã cho biết.

1.8.2 Công tác bôi keo và dán ghép:

Sau khi nghiệm thu việc chuẩn bị bề mặt sẽ được bôi keo phải tiến hành thử lắp ghép áp sát các bộ phận sẽ được dán với nhau, thử tạo áp lực nén áp mối nối dán. Đo thử thời gian thực hiện các công tác này và so sánh với thời gian sống của keo đã được xác định qua thí nghiệm. Nếu thấy thời gian sống của keo ngắn hơn khoảng thời gian cần thiết để thực hiện các thao tác bôi keo hoặc dán keo và ép mối nối thì phải điều chỉnh thành phần pha trộn của keo và thí nghiệm lại.

Nếu dán bản thép vào bê tông thì sau khi thử và biết chắc thời gian thực hiện thao tác ngắn thời gian sống của keo và phù hợp với các yêu cầu về khoảng thời gian cấm xe qua cầu thì đặt sẵn các bản thép sẽ được dán cách bề mặt bê tông chừng 50-60cm, đặt trên đà giáo chờ bôi keo. Nếu dùng keo để trám vá vết nứt thì cũng cần trộn keo với lượng vừa đủ từng mẻ để thi công trong khoảng 1-2giờ. Khi nào dùng hết mới trộn tiếp mẻ keo khác.


14

Dùng bay răng lựơc trát keo epoxy lên cả hai bề mặt cần dán (bê tông và tôle). Bay răng lược phải đặt vuông góc với bề mặt được bôi keo, miết keo từ dưới lên trên, từ trái sang phải không bỏ sót chỗ nào, sau đó dùng bay thợ nề có mũi nhọn miết keo vào các chỗ lồi lõm nhỏ. Dùng rulô cao su lăn đi lăn lại để miết cho keo epoxy bám chặt vào bề mặt bê tông. Cuối cùng lại dùng bay răng lược miết keo trên toàn bộ bề mặt bôi keo theo thứ tự như trên để khống chế bề dày keo lần cuối trước khi khép mối nối.

Thời gian trát keo epoxy lên hai bề mặt được dán với nhau cần khống chế trong phạm vi 30 - 45 phút.

Sau khi bôi keo xong lên cả 2 bề mặt cần dán với nhau phải áp sát chúng vào nhau với lực ép cỡ 0,4kg/cm2. Có thể dùng kích tăng đơ để tạo ra lực ép nói trên.

Thời gian áp khít mối nối và tạo lực ép cần khống chế trong phạm vi 45 - 60 phút.

1.8.3 Kiểm tra chất lượng keo epoxy và mối nối dán

Xi măng làm chất bột độn phải đảm bảo có mác ít nhất P400 lọt qua mắt sàng 0,1mm và khô ráo.

Các thành phần khác để pha trộn keo phải được kiểm tra ở phòng thí nghiệm và phải đạt các chỉ tiêu sau:

• Chỉ số epoxy của nhựa epoxy phải đạt từ 14% đến 18%.

• Độ chứa nhóm amin, tính theo phần trăm trọng lượng của polyetylen polyamin phải lớn hơn 21%.

• Cường độ chịu nén của keo epoxy ở tuổi 1 ngày phải >400kg/cm2.

• Số lượng mẫu mang về phòng thí nghiệm cho mỗi lô hoá chất được qui định như sau:

• Nhựa epoxy 1,00kg

• Dibutin ftalat 0,15kg

• Polietylen polyamin 0,10kg

• Axeton 0.50kg

Trong quá trình pha chế trộn nhựa epoxy với chất hoá dẻo và đun nóng phải dùng nhiệt kế để kiểm tra và khống chế nhiệt độ 80oC ± 2oC.


15

1.8.4 Công tác vệ sinh công nghiệp và an toàn lao động

Cân dùng để cân vật liệu phải được hiệu chỉnh và lau sạch trước khi sử dụng. Những chỗ có dính hoá chất như nhựa epoxy, chất hoá dẻo hay chất hoá rắn phải dùng giẻ mềm, sạch thấm axeton lau sạch.

Các dụng cụ đo khác như nhiệt kế, máy khuấy, rulô cao su có tiếp xúc với hoá chất trong khi sử dụng cũng phải lau sạch bằng giẻ thấm exeton.

Đối với xoong nhôm, bay thì sau khi dùng xong lấy bay thợ nề và que sắt gạt hết các lớp keo bám trên bề mặt, đặt tất cả các dụng cụ vào xoong kim loại, đổ vào xoong 50ml dầu madút và châm lửa đốt. Sau khi lửa tắt, dùng bay thợ nề cao hết các lớp keo đã cháy đen ròn dễ dàng. Khi làm vệ sinh bay răng lược phải cạo tỷ mỉ sạch hết các lớp keo bít vào các kẽ răng lược.

Khi làm vệ sinh bằng cách đốt lửa cần đề phòng hoả hoạn và cháy các chi tiết bằng gỗ.

Khi pha chế và dán keo epoxy cần đảm bảo các yêu cầu an toàn lao động như sau:

• Pha keo ở nơi thoáng gió để xua tan hơi độc hoá chất. Chuẩn bị sẵn xà phòng, nước rửa, khăn lau để công nhân rửa tay ngay sau khi tiếp xúc hoá chất.

• Công nhân phải đeo khẩu trang và có mũ bảo vệ.

• Khi dùng axeton để lau chùi dụng cụ phải chuẩn bị dụng cụ đầy đủ để làm nhanh vì đây là chất độc bay hơi.


16

2 CHƯƠNG 2

CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG BÊ TÔNG POLYMER VÀ DÁN BẢN THÉP NGOÀI ĐỂ SỬA CHỮA VÀ TĂNG CƯỜNG DẦM BTCT

2.1 GIỚI THIỆU

Việc dán bản thép bên ngoài bề mặt bê tông để tăng cường và sửa chữa kết cấu cầu đã được thực hiện ở nhiều nước ngoài. Sau đây tóm tắt một số ví dụ ứng dụng điển hình.

• Cầu bản 4 nhịp dài 4 x 13m ở Pháp bị nứt quá qui định, năm 1980 đã được dán bản thép ở đáy kết cấu nhịp. Các bản thép rộng 300m dày 4mm, dài 4300mm được dán từng tấm ngang cầu. đã dùng hết trung bình 5kg keo dán cho 1m2 bề mặt dán. Kết quả là giảm được độ võng hoạt tải 10% và các vết nứt không phát triển nữa.

• Cầu dầm liên tục 3 nhịp dự ứng lực theo sơ đồ 35,95 + 54,00 + 35,95m bị nứt nghiêng và nứt ngang đã dán 3 lớp bản thép nằm ngang rộng 600mm, dày 4mm, dài 16000mm lên mặt đáy cong vồng lên. Mỗi tấm tôn này dài 16000mm nặng 170kg. Ngoài ra cùng dán 1 lớp bản thép thẳng đứng ở bên sườn dầm nơi có vết nứt nghiêng, với kích thước cao 1600mm, rộng 1200mm, dày 3mm lượng keo dán đã dùng là 7kg keo/m2 bề mặt dán.

Năm 1993 đến năm 1994 bốn cầu đường sắt đã được ứng dụng vật liệu Polymer để gia cố như sau:

• Cầu BTCT tại Km 410 tuyến ĐSTN. Cầu gồm một nhịp 10m. Trước khi sửa chữa Bê tông khu vực đáy dầm bị bong rộp khắp nơi để lộ cốt thép chủ hàng dưới cùng, v.v. Biện pháp sửa chữa như sau: Tẩy bỏ lớp bê tông phong hoá, chải gỉ cốt thép, khôi phục lại bằng bê tông Polymer và dán một lớp bản thép 400x8500x6 (mm) dưới đáy phiến dầm chủ.

• Cầu BTCT tại Km 411 tuyến ĐSTN. Cầu gồm một nhịp 10m. Trước khi sửa chữa Bê tông khu vực đáy dầm bị bong rộp khắp nơi để lộ cốt thép chủ hàng dưới cùng, v.v. Biện pháp sửa chữa như sau: Tẩy bỏ lớp bê tông phong hoá, chải gỉ cốt thép, khôi phục lại bằng bê tông Polymer và dán một lớp bản thép 400x8500x6 (mm) dưới đáy phiến dầm chủ.

• Cầu BTCT tại Km 983 tuyến ĐSTN. Cầu gồm hai nhịp 12m. Trước khi sửa chữa Bê tông khu vực đáy dầm bị bong rộp khắp nơi để lộ cốt thép chủ hàng dưới cùng, v.v. Biện pháp sửa chữa như sau: Tẩy bỏ lớp bê tông phong hoá, chải gỉ cốt thép, khôi phục lại bằng bê tông Polymer và dán một lớp bản thép 400x8500x6 (mm) dưới đáy phiến dầm chủ.

• Cầu BTCT tại Km 995 tuyến ĐSTN. Cầu gồm ba nhịp 11m. Trước khi sửa chữa Bê tông khu vực đáy dầm bị bong rộp khắp nơi để lộ cốt thép chủ hàng dưới cùng, v.v. Biện pháp sửa chữa như sau: Tẩy bỏ lớp bê tông phong hoá, chải gỉ cốt thép, khôi phục lại bằng bê tông Polymer và


17

dán hai lớp bản thép 400x8000x6 (mm) và 400x10000x6 (mm) dưới đáy các phiến dầm chủ.

Nói chung nội dung cơ bản của phương pháp này là dùng các bản thép dày 3- 6mm dán lên bề mặt đáy hoặc bề mặt bên của kết cấu nhịp nới có vết nứt xuất hiện. Chất keo dán là loại keo trên cơ sở nhựa epoxy. Để chống gỉ cần sơn phủ lên bản thép lớp sơn đặc biệt, có thể cũng là sơn epoxy. Nếu dán 1 lớp bản thép chưa đủ khả năng chịu lực thì có thể dán chồng lên nhau đến 3 lớp bản thép, mỗi bản chỉ dày 3 - 6mm để đảm bảo áp sát bề mặt dán.

2.2 YÊU CẦU VỀ VẬT LIỆU

2.2.1 Bê tông của kết cấu

Bê tông của kết cấu cần phải đủ khả năng chống cắt trượt. Phải kiểm tra cường độ này ở hiện trường. Lớp bê tông bề mặt bị phong hoá phải được cạo rửa sạch bằng bàn chải sắt, nước cao áp. Sau đó sấy khô bề mặt bê tông dán bản thép. Sau đó dùng bê tông Polymer trám vá bề mặt chuẩn bị dán bản thép cho bằng phẳng.

2.2.2 Keo dán

Dùng keo epoxy trên cơ sở nhựa epoxy ED-20, ED-16, ED-6, ED-5 (Nga) hoặc dùng các loại keo epoxy của các nước khác có thành phần pha chế do thí nghiệm lựa chọn. Chiều dày màng keo sau khi ép dán 1 - 2mm.

2.2.3 Bản thép

Chiều dày bản thép hạn chế là 3 - 10mm để bám sát được độ cong của bề mặt dán. Nếu mục đích của việc dán chỉ là chặn không cho vết nứt phát triển thì chỉ cần dán cục bộ với chiều dài dán về mỗi phía của vết nứt bằng chiều dày của kết cấu. Cần đảm bảo cường độ, ứng suất trượt giới hạn của màng keo dán là 1,5 MPa = 15kg/cm2.

2.3 CÔNG NGHỆ VÀ ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG

2.3.1 Kiểm tra bề mặt bê tông

Phải kiểm tra trước về các nội dung sau:

• Cường độ chịu lực nhổ bật của bê tông với keo được thử bằng cách dán thử một miếng thép nhỏ rồi bóc bật ra bằng dụng cụ đặc biệt có gắn đồng hồ đo lực. Cần phải đảm bảo một cường độ dán ít nhất là 1,5 MPa = 15,00 kg/cm2.

• Độ bằng phẳng bề mặt bê tông phải thoả mãn yêu cầu:

5mm trên chiều dài 2 mét

2mm trên chiều dài 0,2 mét.


18

• Tình trạng bề mặt phải khô ráo và sạch đã được chuẩn bị theo nội dung ở mục 2.

• Nếu có điều kiện nên quét lớp dung dịch chuẩn bị để polime hoá lớp mỏng trên bề mặt tạo điều kiện cho kéo sẽ dính bám tốt hơn.

2.3.2 Công tác chuẩn bị kết cấu bê tông.

Các yêu cầu đối với bề mặt bê tông trước khi dán keo là sạch và khô ráo.

(1) Làm sạch bề mặt bê tông:

Có thể phun cát khô, dùng hoá chất như axeton để lau sạch, dùng khí ép để làm khô bề mặt, kết hợp với những biện pháp thủ công như sau:

Dùng chổi quét sạch bụi cát trên toàn bề mặt kết cấu (kể cả những chỗ sẽ không bôi keo). Dùng bàn chải sắt cọ mạnh mọi chỗ để bỏ hết lớp vữa xi măng yếu còn bám trên. Dội nước kết hợp bàn chải lông để cọ và rửa trôi mọi bụi phấn, cát bẩn. Cần dùng nước sạch, tốt nhất là dùng máy bơm để xói rửa.

Nếu trên bề mặt bê tông có dính dầu mỡ thì sau khi đã dùng bàn chải sắt để làm sạch hết lớp bám bề mặt cần dùng dung dịch xà phòng 5% đun nóng ở nhiệt độ 80oC và bàn chải để cọ rửa bề mặt. Sau đó dùng máy bơm bước xói rửa sạch nhiều lần cho đến khi sạch vết dầu mỡ, bề mặt bê tông thấm nước đều và có mầu sắc đồng chất. Cuối cùng dùng khí ép hoặc đèn khò hoặc vòi ga thổi khô bề mặt bê tông và lau bằng axetôn lần cuối trước khi bôi keo.

(2) Làm khô bề mặt bê tông và khe nứt:

Sau khi làm sạch bề mặt, nếu nhiệt độ không khí lớn hơn 150C, độ ẩm không khí 80% - 90%, có gió nhẹ có thể để cho bề mặt bê tông khô đi một cách tự nhiên đến khi độ ẩm bề mặt bê tông thấp hơn 5%. Sau đó phải bôi keo ngay để tránh bề mặt bê tông khỏi bẩn lại.

Có thể chủ động làm khô bề mặt bê tông và khe nứt bằng nhiệt, đặc biệt là đối với vùng đáy dầm. Có thể dùng loại đèn xì lướt từ từ trên bề mặt bê tông hoặc bề mặt khe nứt với tốc độ 1 - 2m/s và lướt khắp bề mặt để không bỏ sót. Sấy khô cho đến khi nào bề mặt bê tông đạt độ ẩm thấp hơn 5%.

Tốt nhất là dùng các dụng cụ điện, tạo gió nóng. Các dụng cụ này vừa làm sạch và làm khô bề mặt bê tông.

Các vết nứt rộng quá 1mm được soi rộng đường nứt thành rãnh tam giác với góc 45o - 60o hoặc rãnh hình chữ nhật sâu 10- 30mm đến sát cốt thép. Ở những chỗ sứt vỡ lớn bê tông và lộ cốt thép cần đặt lưới gồm các sợi thép đường kính 0,5 - 5mm (kích thước ô lưới 2,5- 10cm) và liên kết chúng với cốt thép chủ, các cốt thép bị lộ ra được tẩy rỉ sạch bằng


19

bàn chải sắt hoặc bằng cách phun cát. Ở vùng có một số vết nứt ở gần nhau thì phải đục rộng cả vùng để cùng xử lý bằng bê tông Polymer.

2.3.3 Chuẩn bị bản thép.

Bản thép được cắt đúng kích thước thiết kế, hàn nối trong xưởng. Phun cát sạch và bảo quản nơi khô sạch. Trước khi bôi keo ở hiện trường phải phun cát lại hoặc làm sạch lộ ánh kim của bề mặt sẽ bôi keo bằng thủ công.

Áp sát thử bản thép vào bề mặt bêtông dùng các kích ép hoặc tăng đơ để ép thử cho bản thép áp sát vào bề mặt bê tông. Nếu không có gì sai sót khó khăn phải tìm biện pháp giải quyết ngay. Sau khi áp thử tốt thì tháo bản thép đặt cách bề mặt bê tông chừng 50 - 60cm. Dùng axeton tẩm vào giẻ mềm sạch để lau bề mặt thép. Đảm bảo sạch và khô bề mặt. Sau đó phải bôi keo ngay.

2.3.4 Bôi keo

Bôi keo lên bề mặt bê tông thành lớp dày 1~1,5mm làm như đã trình bày ở mục 1.8.2

Dùng bánh răng lược để trải keo epoxy đã trộn lên bề mặt bản thép thành lớp dày 1,5 + 3mm.

2.3.5 Áp bản thép vào bêtông

Khi áp bản thép vào bêtông phải tạo được lực ép dàn đều keo và làm cho bản thép áp sát theo dạng bề mặt bêtông. Nếu bản thép có chiều rộng 300mm và dày 3mm thì lực ép cần thiết khoảng 1,5-4 kg/cm2.

Nếu bản thép rộng hơn 400mm phải khoét lỗ trên nó để thoát keo lúc nén ép. Các lỗ có đường kính F8 - 10mm, cách nhau chừng 150 - 200mm.

Trong lúc dán cố gắng tránh mọi rung động. Nếu do điều kiện thông xe mà không tránh được rung thì phải làm thí nghiệm về chất lượng công tác dán trong điều kiện đó.

2.3.6 Kiểm tra, kết quả dán, sơn phủ

Sự polime hoá của keo được kiểm tra bằng cách đo độ cứng với máy đo độ cứng của mỗi mẫu keo.

Kiểm tra mức độ đồng nhất của màng kéo bằng máy siêu âm. Nếu phát hiện có chỗ nào khuyết keo thì khoan lỗ qua bản thép, trộn thêm keo và trát bổ sung vào đó.

Vì lớp bản thép rất mỏng (dày trung bình 3 - 6 mm) nên nhất thiết phải được sơn phủ bảo vệ bằng các lớp sơn được lựa chọn theo điều kiện cụ thể của khu vực cầu. Nên dùng sơn dung môi trên cơ sở keo epoxy.


20

2.4 VỮA POLYMER

Hỗn hợp polime ximăng (Vữa, sơn, bột nhão) để sửa chữa kết cấu nhịp cầu được chế tạo bằng xi măng pooclan mác cao. Thành phần là (lít): Nhũ tương polivinyl axetat với 50% nước: 2,5 ¸ 3; xi măng: 10; cát 3,5 ¸ 16,5; nước (Cùng với nước trong thành phần nhũ tương): 4,5 ¸ 5. Sơn và bột nhão polyme xi măng cũng có thành phần như vữa nhưng không chứa cát.

Những hư hỏng nhỏ được trám vá bằng vữa Polime xi măng. Cứ 10 lít xi măng có 3,5 ¸ 10 lít cát. Khi sửa chữa các hư hỏng lớn thì dùng loại vữa đặc hơn: Cứ 10 lít xi măng có 10 + 16,5 lít cát. Trong sơn polyme xi măng cần cho thêm 5 + 10% thể tích xi măng chất bột tạo mầu như ôxyt crôm v.v.. Sau 1 giờ kể từ lúc tạo lớp áo vữa xong phải rửa nước, rắc bột xi măng. Nếu nhiệt độ không khí cao hơn +30oC và khí hậu khô thì phải tưới ẩm kết cấu 2- 3 lần trong 1 ngày đêm.

Các phương pháp dùng máy để sửa hư hỏng cầu BTCT bằng máy phun bê tông, máy bơm vữa v.v...có hiệu suất cao. Vật liệu phun được làm từ vữa polyme xi măng, chứa 10% - 12% nước, chiều dày ít nhất của lớp bê tông phun là 2,0cm.

Nếu dùng vữa polymer xi măng để trát vá thì nó sẽ cứng sau 2 giờ, sau đó cần sơn lên một lớp sơn polymer xi măng.

Trình tự pha trộn vữa polymer xi măng như sau:

• Đong xi măng và cát cho vào thùng trộn.

• Đong nhũ tương polyviny axetat và thêm nước vào sao cho tổng lượng nước trong vữa là 4,5 - 5,0 lít ứng với 10 lít xi măng.

• Trộn đều tất cả cho đến khi được hỗn hợp dẻo đồng nhất.

Chú ý phải dùng loại xi măng hoá cứng nhanh hoặc xi măng pooclan mác 500, cát thạch anh hạt vừa, lọt qua mắt sàng 3mm.

Nếu dùng máy phun vữa để phun thì nên dùng ống mềm F18-32mm. Máy nén khí có công suất 5~6m3/phút, tạo được áp lực phun 4kg/cm2.

2.5 DÙNG VỮA EPOXY ĐỂ TRÁM VÁ CÁC CHỖ HƯ HỎNG.

Loại vật liệu trên cơ sở keo epoxy có ưu điểm lâu bền và có thể phủ bịt các vết nứt, các chỗ hư hỏng bề mặt bê tông, đặc biệt là trong điều kiện môi trường xâm thực, trong điều kiện độ ẩm cao của không khí. Các lớp phủ gồm: Một lớp nền và 2 lớp phủ mặt bằng keo epoxy (xem bảng 6). để tăng tính chất bảo vệ thì cho thêm vào thành phần lớp phủ các chất độn dạng bột: ôxyt titan, minium sắt, xi măng với tỷ lệ 1:1 so với khối lượng keo epoxy. Lớp phủ trên cơ sở keo epoxy được quét bằng chổi sơn hoặc máy phun sơn. Phải chuẩn bị keo epoxy không sớm hơn 1 - 2 giờ trước lúc sử dụng. Trong quá trình sơn phải luôn luôn khấu trộn.


21

Bảng 6

Chất Khối lượng tính theo %

Thành phần lớn phủ nền epoxy

- Keo ( ED- 20, ED- 16) 100

- Chất hoà tan (axetat, 4, tolyol) 60- 100

- Chất hoá dẻo (dibutylftatat) 5 - 10

- Chất hoá cứng ( Polyetylen polyamin) 12

Thành phần lớn phủ mặt

- Keo (ED- 20, ED-15) 100

- Chất hoà tan ( axeton) 20-25

- Chất hoá dẻo ( dibutilftalat) 5-10

- Chất hoá cứng 12

- Chất độn 100

Tốt nhất là có 1 lớp nền, 2 lớp phủ mặt và 1 lớp sơn.

Trong điều kiện xâm thực mạnh, để bảo vệ kết cấu nên dùng sơn perclovinyl vì tường đối rẻ. Khi đó gồm các lớp: Lớp nền, lớp nền có pha xi măng ( 1: 1; 1- 3), lớp phủ mặt. Thời hạn làm khô mỗi lớp chừng 0,5 - 1giờ.

Trong điều kiện bình thường (không xâm thực) thì làm lớp phủ men perclovinyl hoặc sơn Silicát. Sơn Silicát là hỗn hợp của thuỷ tinh Kaly lỏng, bột mầu và chất độn, nước hoà tan.

Để khôi phục khả năng chịu lực của mặt cắt cấu kiện kết cấu nhịp BTCT đã bị hư hỏng do rỗng, nứt, v.v...Có thể dùng chất trám vá độ bền cao: Thành phần theo bảng sau. Chất này không co ngót, chống thấm tốt, dính chặt với BT có độ bền cao. Thời hạn đủ để polymer hoá các hỗn hợp trên cơ sở keo êpoxy là một ngày đêm. Trong thời hạn đó nên tránh các tác động lực lên kết cấu, đặc biệt là tránh rung. Như vậy, kết cấu nhịp được sửa lúc vắng tầu hoặc phải giảm tốc độ tầu đến 5km/giờ.

Keo epoxy có chất polyetylen amin độc hại bay hơi do đó phải bảo vệ da, mắt cho công nhân. Bảng 7

Chất Khối lượng tính theo % ở nhiệt độ

100- 150C 20o - 25oC

- Keo epoxy 100 100

- Chất hoà tan (pokyephir) 20 20-10

- Chất hoá cứng (polyetylen poliamin). 15 10

- Chất độn ( Xi măng pooclan M400- M500) 200 100-125


22

Để tham khảo khi chọn thành phần bê tông polymer, trong bảng 8 nêu hai công thức thành phần của bê tông polymer đã áp dụng để vá cọc BTCT bị vỡ và nối các đốt cọc BTCT để đóng xuống đất (thay cho việc nối cọc bằng hàn). Hỗn hợp này dùng ở nhiệt độ 20OC, sau 3 giờ hoá cứng đã đạt đến cường độ 60MPa.

Bảng 8

Hai công thức thành phần bê tông polyme để tham khảo.

Thành phần Tỷ lệ theo trọng lượng %

Công thức 1 Công thức 2

- Nhựa epoxy ' 40 70

- Nhựa epoxy ' 20 23

- Hỗn hợp phenol 30 23

- Polyetylen polyamin 10-20 6

- Xi măng 200-400 48

- Đá dăm 100-200

2.6 BỊT KÍN VẾT NỨT BẰNG VẬT LIỆU CÓ ĐỘ LINH ĐỘNG CAO

Dùng các chất cao su-bitum, tiokol (cao su polysulfit) trong thành phần tiokol lỏng có thêm vào chất tăng cứng nhanh và chất hoá dẻo.

Vài tỷ lệ thành phần chất tiokol theo tài liệu tham khảo của Nga được ghi trong bảng sau: Một loại để sơn lên bảo vệ bề mặt bê tông, một loại để tiêm vết nứt.

Chất tiokol hoá cứng sau 2- 4 giờ do đó được chế tạo tại chỗ ngay trước lúc dùng. Trong bình kim loại trước tiên cho chất hoà tan (axetôn, etyaxe tat), cho bột nhão vào khuấy tan đều, sau đó cho bột nhão số No9 và dipheny lguanid vào khuấy 3-5 phút cho đều. Đổ keo epoxy vào sau cùng.

Bảng 9


23

Chất Khối lượng theo %

Để vá ngoài Để tiêm

- Bột trám vá Y-30, M' C-50 100 -

- Bột YT34 - 100

- Bột nhão No9 7-11 10

- Chất tăng cứng 0,3-1 1

- Keo epoxy - 5-10

- Axêtôn (Chất hoà tan) 25 5-10

- Etyl axetat (Chất hoà tan) 25 -

Bởi vì khối lượng chất bịt nứt là ít nên có thể dùng bơm tay để tiêm (xy- ranh). Nếu dùng máy bơm khí nén thì cần áp lực khí nén 0,2 -1,0Kg/cm2.

2.7 TIÊM KEO EPOXY VÀO SÂU TRONG VẾT NỨT BÊ TÔNG

2.7.1 Giới thiệu:

Để keo epoxy thấm được vào các vết nứt sâu cần phải tiêm keo qua các đầu tiêm. Đối với các vết nứt có độ rộng bề mặt 0,2- 0,3mm nên dùng loại đầu tiêm đặt trên bề mặt: Gồm bản thép có lỗ ở giữa, đệm cao su, đoạn ống thép hàn vào bản thép đó, ống này sẽ được nối với ống cao su mềm dẫn keo từ máy bơm keo đến đầu tiên.

Sơ đồ như hình vẽ:

Hình 2.1: Sơ đồ đặt đầu tiêm bề mặt

1. Kích vít 2. ống nối với máy bơm keo

3. Bản thép của đầu tiêm 4. Vết nứt rộng 0,2 - 0 , 3 m m

5. Đệm cao su

Loại đầu tiên đặt trên bề mặt bầu chỉ dùng với áp suất tiêm không lớn (p » 0,5 MPa).

Nếu vết nứt có độ rỗng lớn hơn 0,5mm thì dùng loại đầu tiêm đặt sâu. Đầu tiêm bằng thép, đặt vào lỗ khoan trong bê tông. Sơ đồ đặt mũi tiêm như hình vẽ:


24

Hình 2.2. Sơ đồ đầu tiêm đặt sâu

1. Vết nứt. 2. Keo gắn 3. Đầu tiêm thép

Số lượng đầu tiên và khoảng cách giữa chúng phụ thuộc vào đặc điểm vết nứt (chiều dài, độ rộng) và vào phương pháp tiêm (bằng tay hay bằng máy). Nói chung nên bố trí các đầu tiên cách nhau không quá 50cm. Đầu tiêm được cắm sâu vào bê tông từ 5cm~10cm trong lỗ khoan sẵn ở vết nứt và được gắn bằng keo epoxy.

Đoạn dài của vết nứt giữa các đầu tiêm được trám kín bề mặt cũng bằng keo epoxy hoặc dán bằng sợi thuỷ tinh. Đối với các vết nứt xuyên nên đặt các đầu tiên cả ở 2 bề mặt bê tông để tiên đồng thời.

Cần lưu ý là không cần tiên tất cả các vết nứt. Những vết nứt nào mà xét thấy không nguy hiểm về mặt độ bền cơ học, về nguy cơ rỉ cốt thép bên trong thì không cần tiêm.

Nguyên tắc chuẩn bị bề mặt giống như đã trình bày ở mục 1. Phải tẩy sạch các vết bẩn trên bề mặt vết nứt. Dùng nước áp lực để xói rửa, dùng khí nén để thổi sạch và làm khô.

2.7.2 Chuẩn bị keo và máy bơm keo:

Trước khi tiêm phải kiểm tra nhiệt độ của bề mặt bê tông và kiểm tra thời gian hoá cứng thực tế của keo.

Mỗi lần trộn keo chỉ trộn 0,5 lít keo.

Trộn xong phải tiêm ngay.

Dụng cụ máy móc để tiêm phải được lau rửa bằng dung môi.

axeton trước khi tiêm.


25

Sơ đồ máy bơm như hình vẽ.

Hình 2.3: Sơ đồ đặt máy bơm keo

2.7.3 Công tác bơm keo

Thoạt tiên phải bơm vào đầu tiêm nào ở thấp nhất của vết nứt được tiêm, theo dõi đường đi của keo tiêm vào. Phải tiêm liên tục không ngừng cho đến khi keo phòi ra khỏi tấm bịt ở chỗ xa nhất của vết nứt. Sau khi đậy tấm bịt cuối cùng phải giữ áp lực tiêm trong vài phút để đảm bảo lấp đầy các vết nứt.

Sau khi bơm xong (trong vòng 2-3 giờ) phải dùng axeton rửa sạch máy và ống dẫn keo, còn quả bơm cao su thì bỏ đi (chỉ dùng 1 lần).

3 CHƯƠNG 3

SỬA CHỮA BẢN MẶT CẦU VÀ GỐI CẦU


26

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Các cầu BTCT trên tuyến Đường sắt Thống nhất có mặt cắt ngang dầm kiểu chữ P. Đặc trưng cấu tạo của kết cấu nhịp bao gồm phần bản xe chạy có máng ba lát và hai sườn dầm. Giữa các sườn dầm có các dầm ngang đặt cách quãng. Ngay từ khi mới xây dựng cầu đã có tồn tại nhiều khuyết tật do thi công để lại như lớp bê tông bảo vệ có chiều dầy quá mỏng, bố trí cốt thép chủ có khoảng cách không đều....

Mặt khác trong quá trình sử dụng cầu chịu nhiều biến động về chế độ khai thác, về tác động của chiến tranh. Và đặc biệt cầu thường xuyên chịu sự xâm thực của khí hậu vùng ven biển. Đến nay cầu BTCT trên đường sắt Thống Nhất đã bộc lộ các hư hỏng với nhiều dạng loại khác nhau ở hầu hết các bộ phận kết cấu của cầu, trong đó có phần bản mặt cầu.

Phần viết này chỉ đi sâu nghiên cứu đánh giá phần bản xe chạy có máng ba lát và gối cầu, từ đó đề xuất các giải pháp sửa chữa, tăng cường chúng để bảo đảm an toàn chạy tầu.

3.2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG GỐI VÀ BẢN MẶT CẦU.

Kết quả khảo sát 18 cầu trên đoạn tuyến Quảng ngài- Diêu trì tháng 6-1998 cho biết:

(1) Về tầng phòng nước: Có 8 trong 18 cầu tầng phòng nước không còn tác dụng nữa, nước thấm qua tầng phòng nước, qua bản mặt cầu nhỏ nước và mọc nhũ; bản mặt cầu trong khoảng giữa 2 sườn dầm luôn luôn ẩm ướt.

6 trong 18 cầu tầng phòng nước đã hỏng xong mức độ nhẹ hơn so với các cầu trên. bản mặt cầu trong khoảng hai sườn dầm chủ ẩm thấp, rêu mọc hầu hết các cầu.

(2) Về hệ thống thoát nước: Nhiều cầu không còn nhìn thấy ống thoát nước. Nghĩa là đã bị rỉ cụt sát bản BTCT mặt cầu. Vì vậy nước mưa chảy xuống loang vào thân dầm phía ngoài thượng, hạ lưu tạo thành các vệt rêu gây cho các sườn dầm ẩm ướt và phong hoá BTCT mạnh mẽ.

(3) Về gối cầu: Có 2 trong 18 cầu gối bị cập kênh, gây ra các hư hỏng cho dầm và bản mặt cầu.

3.3 CÁC YÊU CẦU VẾ SỬA CHỮA ĐỐI VỚI GỐI VÀ BẢN MẶT CẦU

Ta biết bản mặt cầu tiếp thu toàn bộ tải trọng từ ba lát truyền xuống và bị uốn theo hướng ngang cầu, ngoài ra bản còn là một thành phần trong mặt cắt dầm chủ nên còn cùng với các sườn dầm chịu uốn theo hướng dọc cầu. Vì vậy yêu cầu kỹ thuật về sửa chữa đối với bản mặt cầu đòi hỏi không kém gì đối với sườn dầm.

Đối với gối cầu nó là bộ phận đòi hỏi phải được làm việc êm thuận, ổn định để đảm bảo sự làm việc thống nhất đúng với sơ đồ tính toán của


27

bản mặt cầu và sườn dầm; Nếu gối có sự cập kênh thì dẫn đến sự phân bố tải trọng cho 2 sườn dầm không bình thường làm xoắn dầm tạo ra những hư hỏng nguy hiểm đối với dầm cầu.

3.4 CÁC PHƯƠNG ÁN SỬA CHỮA BẢN MẶT CẦU.

Một điều kiện đặt ra có tính nguyên tắc đã ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ các phương án sửa chữa hoặc tăng cường các bộ phận kết cấu cầu BTCT trên đường sắt hiện nay là phải đảm bảo vừa thi công vừa chạy tàu an toàn hoặc chỉ được phép phong toả ít nhất. Vì vậy các phương án nêu ra dưới đây bị sự chi phối triệt để của nguyên tắc này.

3.4.1 Sửa chữa bề mặt của máng ba lát.

3.4.1.1 Hiện trạng kết cấu các lớp phủ máng ba lát:

Bề mặt của máng ba lát thường được phủ lớp láng mặt lớp cách nước và lớp bảo vệ.

Nghiên cứu các hồ sơ thiết kế đIển hình cũ của Pháp về các dầm cầu BTCT này thấy rằng về bản chất bề mặt của máng ba lát các dầm cầu BTCT hiện nay cũng được phủ bởi 3 lớp:

• Lớp láng mặt dầy trung bình 0,75cm gồm thành phần: Mastic nguyên chất pha thêm 7% trọng lượng của nó cùng bi tum.

• Lớp cách nước lấy trung bình 0,75cm gồm thành phần: 1/2 phần cát + 1/2 phần Mastic với 7% trọng lượng của nó là bi tum.

• Lớp bảo vệ dầy trung bình 4cm là bê tông nghèo xi măng (100kg xi măng trong 1m3 sỏi không có cát).

Các lớp phủ bề mặt này hiện nay đã hư hỏng. Mục tiêu của phương án sửa chữa bề mặt máng ba lát là thay toàn bộ các lớp phủ hiện tại bằng các lớp phủ mới đảm đương chức năng cách nước và đủ tạo dốc mui luyện để thoát nước.

3.4.1.2 Lựa chọn vật liệu thay thế.

Về nguyên tắc để thay thế các lớp phủ máng ba lát hiện nay có thể lựa chọn chính loại vật liệu đã được sử dụng từ trước đến nay.Tuy nhiên do điều kiện thi công sửa chữa vẫn được đảm bảo chạy tàu, vì vậy con đường sử dụng vật liệu polime tỏ ra hiệu quả hơn bởi lẽ: Thời gian đông cứng để có thể chịu tải được rất nhanh sau từ 2 - 4giờ tuỳ tỷ lệ pha trộn hỗn hợp polime xi măng.

Thành phần và công thức pha trộn hỗn hợp polime xi măng đã được nghiên cứu trong phần "sử dụng keo epoxi để sửa chữa tăng cường cầu BTCT.

Ngoài ra lớp cách nước trên máng ba lát hiện nay còn có thể được dùng vải sợi amiăng. Tuy nhiên amiăng là loạI hoá chất độc hạI đối với công


28

nhân. Đồng thời trường hợp vừa thi công vừa đảm bảo chạy tầu như thế này việc dùng vải sợi amiăng phủ khắp mặt bản máng ba lát là rất khó thực hiện và khó đảm bảo chất lượng phòng nước.

3.4.1.3 Phương án thi công thay các lớp phủ mặt cầu:

Phương án thi công thay các lớp phủ mặt cầu đã hư hỏng hiện nay bằng lớp phủ mới trong điều kiện quá trình thi công vẫn đảm bảo an toàn chạy tàu đòi hỏi một khoảng thời gian tương đối dài hàng chục giờ mới có thể hoàn thành. Bởi lẽ điều kiện thiết bị, máy móc thi công rất thủ công .

Xuất phát từ trình tự các công việc phải làm là:

• Tháo ray trên cầu ( ray chính, ray phụ).

• Chuyển tà vẹt ra khỏi mặt cầu.

• Vét toàn bộ đá ba lát cũ ra khỏi máng balát.

• Vệ sinh sạch các đất, cát, bụi trên bề mặt các lớp phủ cũ.

• Đục bỏ các lớp phủ cũ hiện trên bản mặt cầu.

• Dùng bản chải sắt cọ mạnh khắp bề mặt để tẩy hết lớp vữa xi măng yếu còn bám trên bản BTCT.

• Dùng nước để cọ và rửa trôi mọi bụi, bẩn còn lại trên mặt cầu .

• Làm khô bề mặt bê tông.

• Lau bằng axêtôn lần cuối bề mặt bê tông trước khi láng vữa polime- xi măng.

• Tạo dốc ngang, dọc để dồn nước mưa vào vị trí có ống thoát nước.

• Thay thế ống thoát nước mới (sẽ trình bày sau).

• Chờ thời gian đông cứng của lớp vữa polime ximăng.

• Rải đá ba lát.

• Rải tà vẹt và đặt ray trở lại mặt cầu.

Tất cả các thao tác trên được thực hiện trong điều kiện mặt bằng thi công, mặt bằng tập kết vật liệu rất eo hẹp và làm bằng các dụng cụ, thiết bị thủ công.

Vì vậy để hoàn thành đảm bảo chất lượng khi thời gian phải kéo dài vượt quá thời gian phong toả cho phép nhiều.

Để phương án có tính khả thi thì nội dung của phương án phải đề suất biện pháp kết cấu mặt cầu tạm, đan xen công việc để vừa chạy tàu vừa thi công từng bộ phận mặt cầu cho đến hết.


29

Kết cấu mặt cầu tạm được cấu tạo như sau:

• Dùng thép I24 đặt nằm ngang chạy dọc dưới đáy ray chính P43 vượt liên tục trên các tà vẹt gỗ đặc biệt với khẩu độ từ ( 2,0 - 2,5)m.

Giải pháp kết cấu mặt cầu tạm được đưa ra nhằm tạo ra những khoảng trống cần thiết dưới đế ray giữa các thanh tà vẹt đặc biệt. Như vậy là diện tích khoảng trống càng lớn thì càng dễ thi công, càng thuận lợi cho việc tạo dốc tập trung nước về ống thoát nước trên cầu. Điều đó cũng có nghĩa là giải pháp mặt cầu phải đưa ra được một kết cấu để có được khoảng cách các thanh tà vẹt đặc biệt là lớn nhất mà vẫn đảm bảo thi công dễ ràng và an toàn chạy tàu khi thi công.

Phương án thi công thay thế các lớp phủ mặt cầu tiến hành theo trình tự sau:

• Tháo ray trên cầu (ray chính, phụ)

• Chuyển ray tà vẹt hiện tại ra khỏi mặt cầu.

• Vét toàn bộ đá ba lát cũ ra khỏi mặt cầu.

• Vệ sinh sạch đất, cát, bụi trên bề mặt các lớp phủ cũ.

• Lắp đặt mặt cầu tạm để chạy tầu.

• Đục bỏ các lớp phủ cũ đi.

• Tiếp tục các bước như đã nêu trên.

• Khi lớp phủ mới đủ cường độ chịu tải (sau 2- 4 giờ) thì tiếp tục dịch tà vẹt khỏi vị trí hiện tại để thi công nốt như cách làm nêu trên.

• Cuối cùng rải đá ba lát trở lại và đặt ray, tà vẹt chạy tàu.

3.4.2 Sửa chữa ống thoát nước

Ta biết rằng khi cầu ở giai đoạn khai thác thì nước mưa rơi vào mặt cầu theo độ dốc ngang của bản máng ba lát chảy về mép gờ chắn đá ba lát rồi chẩy theo độ dốc dọc về các miệng ống thoát nước. Do điều kiện khí hậu Việt nam thường có mưa nhiều và mưa tập trung nên các ống thoát nước phải có đường kính trong ít nhất là 150mm làm bằng các vật liệu bền, chịu được ăn mòn khí quyển. Trên mặt ống phải có nắp chắn rác. Cần bố trí các ống thoát nước sao cho nước mưa thoát nhanh và không ngấm, thấm vào mặt ngoài của bản và sườn dầm.

Tuy ống thoát nước chỉ là 1 chi tiết nhỏ trên cầu, giá thành không đáng kể so với giá thành cả công trình nhưng nếu thiết kế chúng không hợp lý và thi công sai sót sẽ làm giảm nhanh tuổi thọ của cầu.


30

Cần thi công tốt chỗ tiếp giáp giữa miệng ống và các lớp phủ mặt cầu. Phải đảm bảo sao cho nước mưa chảy từ bề mặt của các lớp phủ mặt cầu vào thẳng trong ống.

Ống thoát nước có thể làm bằng gang đúc hoặc bằng tôn dầy uốn cong hàn lại, bằng ống thép tráng kẽm, hoặc ống chất dẻo. Bên trong và bên ngoài ống cần được sơn nhựa đường hoặc sơn polime.

3.5 SỬA CHỮA GỐI CẦU CẬP KÊNH.

Theo tài liệu của thiết kế đIển hình cũ của Pháp để lại gối cầu của các cầu BTCT cũ hiện nay là gối bản thép phẳng cấu tạo gồm thớt trên và thớt dưới chiều dầy bản thép là 15mm, không thấy phân biệt gối di đông và gối cố định.

Trong thực tiễn thiết kế hiện nay thường phải thiết kế hai loại gối trên một kết cấu nhịp: Gối cố định và gối di động.

Cấu tạo gối di động phải dảm bảo các yêu cầu sau:

• Bảo đảm chuyển vị dọc tự do của kết cấu nhịp khì có tác động của tải trọng hay của nhiệt độ.

• Bảo đảm chuyển vị quay của mặt cắt gối dầm.

• Cản trở chuyển vị ngang của kết cấu nhịp.

Đối với gối cố định thì yêu cầu về cấu tạo chỉ khác với gối di động là phải cản trở được chuyển vị dọc của kết cấu nhịp.

Như vậy là kết quả nhịp càng lớn dẫn đến tải trọng càng lớn nghĩa là phản lực trên gối càng lớn thì chuyển vị thẳng và chuyển vị góc xoay càng lớn và do đó phải có cấu tạo gối tương ứng.

Thông thường gối di động gồm hai bản thép có thể trượt tương đối so với nhau vì mặt tiếp xúc giữa chúng được mài nhẵn và bôi trơn. Bản thép trên gối là thớt trên được liên kết chặt vào đáy dầm BTCT. Bản thép dưới gối là thớt dưới được liên kết chặt vào bệ kê gối ở trên mũ mố hoặc mũ trụ nhờ các cốt thép treo hoặc bu lông neo.

Với tính chất làm việc và cấu tạo của các gối cầu như vậy, trong nghiên cứu này nêu hai phương án sửa chữa như sau:

3.5.1 Phương án thay gối

Đây là phương án sửa chữa triệt để nhất nghĩa là gối hỏng, rỉ mòn làm hao hụt chiều dầy thớt hoặc “đá kê” , phá hoại các lớp bê tông dưới nó.

Nguyên tắc của phương án này là dùng trụ tạm bố trí ngay sát tường trước mố hoặc trụ có gối hỏng và kích toàn bộ một đầu kết cấu nhịp lên để thay các thớt gối hoặc các hư hỏng khác tại mặt bằng đặt gối.


31

Tất nhiên lúc thi công sửa gối nên kết hợp thời gian sau khi thay các lớp phủ mặt cầu nêu trên để giảm bớt tĩnh tải dầm khi kích nâng toàn bộ 1 đầu kết cấu nhịp. Vì kết cấu nhịp là mặt cắt chữ P nên chú ý phải bố trí kích sao cho đồng thời hai phiến sườn dầm cùng nâng lên hoặc hạ xuống, tránh bị vặn dầm. và tổng số thời gian thi công từ lúc kích dầm, thay thớt gối,.... chỉ được phép tối đa khoảng 6 giờ.

Quá trình thi công sửa gối cầu theo phương án này cần phải được xác định chính xác chiều dầy gối bị hao hụt để chuẩn bị sẵn thớt gối cho phù hợp. Mặt khác có thể trong quá trình kích dầm kết hợp khảo sát lại tình trạng gối để có quyết định thay thế gối phù hợp.

Điều quan trọng nhất khi thi công là đảm bảo an toàn khi kích dầm có thể bị sập kích bất thường. Vì vậy phải chèn, kê liên tiếp trong quá trình kích dầm.

3.5.2 Phương án tiêm vữa polime - xi măng

Phương án này đưa ra nhằm mục đích không phải kích dầm để khôi phục lại chiều cao kê thớt gối dưới.

Như trên đã phân tích một trong các nguyên nhân dẫn đến gối cầu cập kênh là lớp BT dưới " đá kê" bị phá hoại do bị phong hoá hoặc chất lượng BT không đảm bảo yêu cầu chịu lực. Vì vậy phương án này đề xuất giải pháp tiêm vữa polime - xi măng vào khu vực đá kê gối và mũ mố hoặc mũ trụ để lấp đầy các lỗ rỗng, hổng hoặc hoá rắn các lớp BT bị phong hoá dưới đá kê. Trong lúc không có hoạt tải trên cầu, dưới áp lực của máy bơm vữa yêu cầu, vữa polime - xi măng có thể đi đến hết các khu vực rỗng, xốp và sau một vài tiếng đồng hồ tuỳ tỷ lệ pha trộn vữa polime- xi măng thì cường độ của phần vữa bơm vào có thể chịu lực được.

Trước khi tiến hành phương án này cần phải đo đạc lại cao độ đỉnh đá kê của 4 gối khi không có hoạt tải xem có chênh lệch nhau không, nếu chênh lệch tương đối nhiều thì không thể dùng phương án này được. Đồng thời khảo sát xác minh lạI gối nào cập kênh để xử lý đúng bệnh.


32

cÔng ngh Ệ s Ửa ch Ữa c Ầu btct c Ũ trÊn ĐƯỜng s Ắtctgttp.edu.free.fr/update/cd-2...

Documents