Thi công tấm carbon fiber trong gia cố kết cấu bê tông cốt thép: Những lỗi thường gặp và cách khắc phục

Ưu điểm khi sử dụng sợi carbon fiber (CFRP) trong gia cố kết cấu bê tông cốt thép

Trước đây, việc thi công gia cố kết cấu bê tông cốt thép được thực hiện theo phương pháp cũ đó là sử dụng bọc thép tấm hoặc tăng dày bằng một lớp bê tông cốt thép vào kết cấu cũ.

Việc thi công theo 2 phương pháp trên mất nhiều thời gian, gia tăng tải trọng kết cấu công trình. Đặc biệt việc giải quyết sự liên kết giữa kết cấu mới và cũ rất tốn kém và khó khăn.

Từ những năm 1980, phương pháp gia cố kết cấu công trình bằng cách sử dụng vật liệu sợi carbon (CFRP-Carbon Fiber Reinforced Polymer) đã được nhiều nước tiên tiến áp dụng. Phương pháp này đã khắc phục được những hạn chế đã nêu ở trên và có nhiều ưu điểm chính như sau:

- Trọng lượng nhẹ hơn thép 5 lần, chiều dày từ 2mm-3mm giúp giữa nguyên hình dạng kết cấu và tĩnh tải gia tăng rất nhỏ sau khi gia cố.

- Cường độ chịu kéo cao hơn 10 lần cường độ của thép, mô đun đàn hồi lớn gấp 2 lần thép.

 - Khả năng chống ăn mòn cao trong môi trường ăn mòn (vùng biển, nhà máy sản xuất phân bón…)

- Giá thành thi công thấp hơn phương pháp cũ, dễ dàng lắp đặt và có tính thẩm mỹ cao.

- Tiến độ thi công nhanh hơn rất nhiều so với phương pháp cũ.

Thực tế cho thấy, trong quá trình gia cố kết cấu bê tông thường gặp các lỗi quan trọng như: Giữa lớp CFRP và bê tông có khoảng hở; Lớp CFRP không bám vào bê tông - bong tróc; Lớp lưới bị phồng lên sau khi thi công.

- Khảo sát hiện trạng kết cấu cũ: Cường độ bê tông, lực bám dính, tình trạng bề mặt bê tông cần gia cố, tình trạng ăn mòn kết cấu.Vì vậy, để áp dụng phương pháp này hiệu quả, nâng cao chất lượng công trình gia cố cốt thép xây dựng, người thi công phải đặc biệt chú ý một số việc sau:

- Nhu cầu của chủ đầu tư về tải trọng sử dụng và tuổi thọ công trình.

- Chương trình tính toán chuyên dụng cho phương pháp này, quy phạm áp dụng khi tính toán và thi công.

- Kinh nghiệm của đơn vị thiết kế và thi công.

- Cách nghiệm thu trong khi thi công và sau khi thi công.

Làm thế nào để quá trình thi công gia cố kết cấu bê tông có chất lượng tốt?

Áp dụng quy phạm

Do Việt Nam chưa có quy phạm thi công và nghiệm thu, nên việc nghiên cứu, áp dụng các quy phạm về thiết kế, thi công là rất cần thiết. Hiện nay, quy phạm ACI 440.2R-08 của Mỹ về hướng dẫn thiết kế và thi công FRP và quy phạm ASTM D-3039 hướng dẫn phương pháp thí nghiệm vật liệu FRP đang được các nhà thầu thi công sử dụng phổ biến.

Thi công đúng kỹ thuật

Thi công sửa chữa hết những khuyết tật nứt, rỗ của kết cấu bê tông bằng cách mài tạo phẳng. Đây là bước khó nhất, tốn nhiều công sức, đặc biệt đối với bề mặt trên đỉnh đầu, độ nhấp nhô theo quy phạm là 1 mm. Chất lượng thi công phụ thuộc rất lớn vào độ bằng phẳng và độ nhám của bê tông .

Trước khi dán phải kiểm tra bề mặt, nếu độ nhấp nhô còn cao thì phải dùng keo Epoxy trám trét để giảm độ nhấp nhô này về ngưỡng quy phạm .

Bụi phải được thổi sạch trước khi thi công lớp keo, vì bụi cũng là nguyên nhân làm cho độ bám dính giữa lớp CFRP và bê tông kém.

Để chất lượng thi công đạt hiệu quả nhưng vẫn tiết kiệm chi phí, việc thi công nên được thử nghiệm thực hiện với diện tích 1m2. Sau đó nếu chất lượng thi công tốt rồi thì mới thi công đại trà.

Lựa chọn vật liệu phù hợp

Lựa chọn đúng các vật liệu phù hợp trong quá trình thi công sẽ giúp chất lượng công trình đảm bảo tuổi thọ lâu dài. Thực tế hiện nay có 3 loại keo đang được các nhà thầu thi công ở các nước tiên tiến sử dụng phổ biến. Thiếu 1 trong 3 loại keo dưới đây sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng thi công gia cố bê tông cốt thép.

Loại 1- keo Primer: Loại keo này rất lỏng, ngấm sâu vào bề mặt bê tông sau khi mài, có tác dụng gia cố bề mặt, ngăn các hạt bụi khi vệ sinh không sạch.

Loại 2 - keo Epoxy trám trét: Dùng để trám trét các lỗ mọt sau khi mài và cân chỉnh bề mặt cho phẳng

Loại 3 - keo kết dính giữa lớp CFRP và bê tông.

Kiểm tra trước và sau khi thi công

Quá trình thử nghiệm kiểm tra độ bám dính giữa lớp CFRP và bê tông.

- Thử kéo: Gần giống như thử kéo thép có mục đích để kiểm tra tính chất cơ lý theo thiết kế.

- Thử kéo lưới: Thử bám dính giữa lớp CFRP và bê tông.

Sau nhiều năm áp dụng phương pháp này, Phubaco đã có đội ngũ kỹ thuật nhiều kinh nghiệm trong việc khảo sát hiện trạng, thiết kế, thi công sợi carbon fiber (CFRP). Toàn bộ vật tư và chương trình tính toán được nhập từ Tây Ban Nha và Nhật Bản, quy phạm áp dụng của Mỹ. Chính vì vậy, chất lượng thi công gia cố kết cấu bê tông cốt thép do Phubaco thực hiện thường được giới chuyên môn đánh giá cao.

Phubaco tiên phong trong việc sử dụng tấm carbon fiber trong gia cố kết cấu bê tông cốt thép.