www.gia24.vn CỘNG ĐỒNG XÂY DỰNG CHUYÊN NGHIỆP
Héi nghÞ khoa häc toµn quèc lÇn thø hai vÒ
Sù cè vµ h- háng c«ng tr×nh X©y dùng
PH¦¥NG PH¸P Sö DôNG VËT LIÖU FRP TRONG SöA
CH÷A Vµ GIA Cè C¤NG TR×NH B£ T¤NG CéT THÐP
TS. Ng« Quang T- êng, §¹i häc B¸ch khoa Tp. HCM
ThS. Vâ V¨n TuÊn, §¹i häc KiÕn tróc Tp. HCM
ABSTRACT: From the years of nineties, in the developed countries it has been studied
and applied a new method of using FRP (Fiber Reinforced Polymer) materials for
repairing and strengthening reinforced concrete. This new method can help to utilize
the advantages of high strength capacity of FRP materials. More over, the easy
application of this method has made it become an ideal solution to choose when
repairing and strengthening reinforced concrete structures. In spite of a little
disadvantage of pricing, this new method still highly be recommended as it has much
more advantages such as: easy and quick application, high performance, no need to
use coffer and to ruin concrete structure, etc. Especially, it is usually used for
constructions that required characteristics of high water resistance and high
resistance to corrosion.
1. GIíI THIÖU CHUNG
Tr- íc hiÖn tr¹ng h- háng nhµ ë vµ xuèng cÊp cña c¸c c©y cÇu hiÖn nay, viÖc nghiªn
cøu vÒ söa ch÷a, c¶i t¹o, n©ng cÊp c«ng tr×nh x©y dùng lµ vÊn ®Ò rÊt cÇn thiÕt. Trong
néi dung b¸o c¸o nµy chóng t«i sÏ tr×nh bµy mét gi¶i ph¸p míi ®Ó söa ch÷a, gia cè
c«ng tr×nh bª t«ng cèt thÐp: Ph- ¬ng ph¸p sö dông vËt liÖu FRP (Fiber Reinforced
Polymer) trong söa ch÷a vµ gia cè c«ng tr×nh. Néi dung b¸o c¸o bao gåm tr×nh bµy
s¬ l- îc vÒ vËt liÖu FRP, nguyªn t¾c sö dông vµ øng dông vËt liÖu FRP trong söa ch÷a
vµ gia cè c«ng tr×nh bª t«ng cèt thÐp, c¸c ph- ¬ng ph¸p thi c«ng vËt liÖu FRP ®Ó söa
ch÷a vµ gia cè kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp, ph- ¬ng ph¸p tÝnh to¸n thiÕt kÕ dÇm vµ cét gia
cè b»ng tÊm FRP.
2. S¥ L¦îC VÒ VËT LIÖU FRP
-VËt liÖu FRP - Fiber Reinforced Polymer lµ mét d¹ng vËt liÖu composite ®- îc chÕ t¹o
tõ c¸c vËt liÖu sîi, trong ®ã cã ba lo¹i vËt liÖu sîi th- êng ®- îc sö dông lµ sîi carbon
CFRP, sîi thñy tinh GFRP vµ sîi aramid AFRP. §Æc tÝnh cña c¸c lo¹i sîi nµy lµ cã
c- êng ®é chÞu kÐo rÊt cao, m« ®un ®µn håi rÊt lín, träng l- îng nhá, kh¶ n¨ng chèng
mµi mßn cao, c¸ch ®iÖn, chÞu nhiÖt tèt, bÒn theo thêi gian …
- C¸c d¹ng FRP dïng trong x©y dùng th- êng cã c¸c d¹ng nh- : FRP d¹ng tÊm, FRP
d¹ng thanh, FRP d¹ng c¸p, FRP d¹ng v¶i, d¹ng cuén … Trong söa ch÷a vµ gia cè c«ng
tr×nh x©y dùng th- êng dïng c¸c lo¹i FRP d¹ng tÊm vµ d¹ng v¶i.
www.gia24.vn CỘNG ĐỒNG XÂY DỰNG CHUYÊN NGHIỆP
T¨ng c- êng kh¶ n¨ng chÞu c¾t Gia cè sµn bª t«ng cèt thÐp
vµ chÞu uèn cña dÇm b»ng tÊm FRP
Hinh 1. Quan hÖ øng suÊt vµ biÕn d¹ng vËt liÖu FRP
D¹ng tÊm D¹ng cuén D¹ng chÕ t¹o s½n D¹ng thanh D¹ng b¨ng
- Trong x©y dùng, c¸c lo¹i vËt liÖu FRP th- êng ®- îc sö dông nhÊt lµ cña c¸c h·ng s¶n
xuÊt: MBraceTM, Replark, Sika, Tyfo …
3. SöA CH÷A, GIA Cè C¤NG TR×NH X¢Y DùNG B»NG VËT LIÖU FRP
Víi c¸c tÝnh chÊt kÓ trªn, ®Æc biÖt lµ kh¶ n¨ng chÞu lùc kÐo rÊt cao, m« ®un ®µn håi rÊt
lín, c¸c d¹ng tÊm FRP, v¶i FRP th- êng ®- îc dïng ®Ó söa ch÷a sù gi¶m kh¶ n¨ng chÞu
lùc hoÆc h- háng cña c¸c phÇn tö kÕt cÊu b»ng c¸ch d¸n hoÆc bäc bªn ngoµi cÊu kiÖn.
Chóng ta cã thÓ sö dông vËt liÖu FRP trong nh÷ng tr- êng hîp sau ®©y:
- T¨ng kh¶ n¨ng chÞu c¾t vµ chÞu uèn cña dÇm bª t«ng cèt thÐp ®Ó söa ch÷a, gia cè vµ
t¨ng c- êng kh¶ n¨ng chÞu t¶i ®éng.
- T¨ng c- êng kh¶ n¨ng chÞu uèn cña sµn bª t«ng cèt thÐp t¹i vïng cã m« men d- ¬ng vµ
m« men ©m.
www.gia24.vn CỘNG ĐỒNG XÂY DỰNG CHUYÊN NGHIỆP
T¨ng c- êng kh¶ n¨ng
T¨ng kh¶ n¨ng chÞu lùc,
chÞu uèn cña cét chèng næ cho t- êng
- T¨ng kh¶ n¨ng chÞu uèn vµ bã cét bª t«ng cèt thÐp ®Ó t¨ng c- êng kh¶ n¨ng chÞu lùc
vµ chÞu t¶i ®éng.
Trong kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp, ®èi víi t- êng bª t«ng nhÑ vµ t- êng kh«ng cã cèt thÐp
nh- c¸c khèi x©y g¹ch, vËt liÖu FRP còng chøng minh lîi Ých b»ng c¸ch t¨ng kh¶ n¨ng
chÞu c¾t vµ chÞu uèn. Ngoµi ra, ®èi víi kÕt cÊu t- êng vËt liÖu FRP cßn cã kh¶ n¨ng
chèng ch¸y, næ rÊt tèt.
C¸c kÕt cÊu sö dông FRP ®Ó t¨ng c- êng kh¶ n¨ng chÞu lùc hoÆc söa ch÷a h- háng còng
rÊt ®a d¹ng nh- : t- êng cøng BTCT, dÇm, cét, sµn bÞ khoÐt lç, khèi x©y, tÊm sµn, bÒ
mÆt sµn …vµ c¸c d¹ng c«ng tr×nh kh¸c nh- dÇm sµn cÇu, èng khãi, si l«, ®- êng hÇm …
Gia cè söa ch÷a dÇm Gia cè söa ch÷a dÇm b»ng Gia cè söa ch÷a
b»ng c¸ch bäc v¶i FR c¸ch d¸n c¸c tÊm FRP ë ®¸y dÇm b»ng tÊm FRP
D¸n tÊm FRP gia cè sµn D¸n tÊm FRP d- íi ®¸y cÇu Cét trßn gia cè, söa ch÷a
bª t«ng t¨ng m« men theo c¸ch ®an vu«ng gãc b»ng tÊm CFRP
www.gia24.vn CỘNG ĐỒNG XÂY DỰNG CHUYÊN NGHIỆP
Gia cè cho t- êng g¹ch Gia cè lç th«ng trêi míi Gia cè lç sil«
b»ng tÊm FRP b»ng tÊm FRP b»ng thanh FRP
Gia cè t- êng ch¾n Gia cè èng khãi Gia cè ®- êng hÇm
b»ng tÊm FRP b»ng tÊm FRP b»ng tÊm FRP
4. C¸C PH¦¥NG PH¸P THI C¤NG SöA CH÷A, GIA Cè KÕT CÊU B»NG
TÊM FRP
Môc ®Ých cña c«ng t¸c thi c«ng söa ch÷a gia cè kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp b»ng tÊm FRP
lµ ®Æt tÊm FRP vµo vÞ trÝ cÇn t¨ng c- êng kh¶ n¨ng chÞu lùc víi h- íng sîi phï hîp víi
ph- ¬ng chÞu lùc ®Ó tËn dông ®- îc kh¶ n¨ng chÞu kÐo vµ ®é bÒn cña sîi FRP ®ång thêi
ph¶i ®¶m b¶o cho tÊm FRP kh«ng bÞ t¸ch líp còng nh- t¸ch khái bÒ mÆt bª t«ng.
Th«ng th- êng viÖc thi c«ng d¸n tÊm FRP gåm c¸c b- íc: chuÈn bÞ söa ch÷a bÒ mÆt bª
t«ng, s¬n lãt t¨ng c- êng ®é b¸m dÝnh, trÐt ph¼ng bÒ mÆt, phñ keo hoÆc nhùa d¸n, ®Æt
tÊm d¸n lªn líp keo, chê líp keo kh« víi thêi gian qui ®Þnh råi d¸n c¸c líp tiÕp theo,
cuèi cïng ®îi cÊu kiÖn kh« hoµn toµn th× s¬n phñ b¶o vÖ vµ thÈm mü.
HiÖn nay phæ biÕn nhÊt lµ hai ph- ¬ng ph¸p thi c«ng ®èi víi lo¹i vËt liÖu tÊm (sheet) vµ
v¶i (fabric) FRP: d¸n theo ph- ¬ng ph¸p kh« (dry lay-up) vµ d¸n theo ph- ¬ng ph¸p - ít
(wet lay-up).
4.1. Thi c«ng d¸n theo ph- ¬ng ph¸p kh« (dry lay-up):
Qu¸ tr×nh thi c«ng d¸n tÊm FRP b»ng ph- ¬ng ph¸p kh« cã
thÓ chia lµm t¸m b- íc:
B- íc 1: ChuÈn bÞ bÒ mÆt bª t«ng
Tr- íc khi gia cè l¾p ®Æt tÊm FRP th× bÒ mÆt bª t«ng ph¶i
®- îc xö lý kü. Sù nguyªn vÑn cña hÖ tèng phô thuéc vµo
chÊt l- îng vµ kh¶ n¨ng chÞu lùc cña bª t«ng ®ñ ®Ó cho liªn
kÕt d¸n cña tÊm FRP vµ bª t«ng ®- îc ®¶m b¶o. C¸c vÕt
nøt, c¸c m¶nh vôn søt mÎ vµ cèt thÐp bÞ gØ cÇn ph¶i ®- îc
chó ý tr- íc khi thi c«ng l¾p ®Æt tÊm FRP. C¸c søt mÎ vµ
c¸c lo¹i h- háng kh¸c cÇn ph¶i ®- îc lo¹i bá vµ ®- îc v¸ l¹i víi c¸c lo¹i v÷a söa ch÷a
S¬n lãt kÕt cÊu
www.gia24.vn CỘNG ĐỒNG XÂY DỰNG CHUYÊN NGHIỆP
phï hîp. TÊt c¶ c¸c vÕt nøt cã bÒ réng lín h¬n 0,01in (0,25mm) cÇn ph¶i ®- îc b¬m
ªpoxy ®Ó söa ch÷a.
B- íc 2: S¬n lãt kÕt cÊu cÇn gia cè.
S¬n lãt bÕ mÆt bª t«ng cÇn gia cè b»ng c¸ch dïng cä l¨n ng¾n hoÆc trung b×nh.
B- íc 3: Phñ bét trÐt lµm ph¼ng bÒ mÆt.
Bét trÐt ®- îc trÐt b»ng c¸c bay cÇm tay. Bét trÐt ®- îc sö
dông ®Ó lµm ph¼ng bÒ mÆt vµ lÊp c¸c khuyÕt tËt; viÖc bao
phñ hoµn toµn th× kh«ng cÇn thiÕt. Bét trÐt cã thÓ trÐt lªn
bÒ mÆt s¬n lãt cßn - ít kh«ng cÇn ®îi s¬n kh«.
B- íc 4: Phñ líp keo thø nhÊt.
Keo ®- îc quÐt lªn bÒ mÆt ®· ®- îc s¬n lãt vµ lµm ph¼ng b»ng cä l¨n. Th«ng th- êng nªn
l¨n líp keo dµy kho¶ng 15mil ®Õn 20mil tïy thuéc lo¹i
keo. L- îng keo sö dông còng phô thuéc vµo tõng lo¹i FRP
®- îc sö dông.
B- íc 5: D¸n tÊm FRP.
TÊm FRP cÇn ®- îc ®o vµ c¾t s½n tr- íc khi ®Æt lªn bÒ mÆt
cÇn gia cè. TÊm FRP ®- îc ®Æt lªn bÒ mÆt bª t«ng vµ ®- îc Ên nhÑ nhµng vµo líp keo
d¸n. Tr- íc khi lét líp giÊy d¸n mÆt sau, dïng con l¨n b»ng
cao su l¨n theo h- íng sîi cho keo dÔ dµng ngÊm vµo c¸c
sîi riªng rÎ. Cä l¨n kh«ng bao giê ®- îc l¨n theo h- íng
vu«ng gãc víi h- íng sîi ®Ó tr¸nh sîi cã thÓ bÞ háng.
B- íc 6: Phñ líp keo thø hai.
Líp keo thø hai cã thÓ ®- îc phñ lªn sau 30 phót kÓ tõ khi
®Æt vµ l¨n tÊm FRP. §Õn lóc nµy líp keo ®Çu tiªn ®· rót hÕt vµo vµo tÊm FRP. Líp keo
thø hai ®- îc quÐt lªn tÊm FRP b»ng cä l¨n cì trung víi chiÒu dµy kho¶ng 15mil ®Õn
20mil.
Neo b»ng sîi thñy tinh L¾p ®Æt neo sîi thñy tinh
Phñ líp keo thø nhÊt
Phñ bét trÐt lµm ph¼ng
Phñ líp keo thø hai