การซ่อมแซมรอยแตกร้าวของคอนกรีต

ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) เป็นเทคโนโลยีเสริมความแข็งแรงรูปแบบใหม่ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา มีคุณสมบัติเด่นคือความต้านทานแรงดึงสูง โมดูลัสความยืดหยุ่นสูง น้ำหนักเบา ความหนาบาง ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี และใช้งานง่าย เทคโนโลยีเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์คือการใช้วัสดุเรซินเพื่อยึดเส้นใยคาร์บอนเข้ากับพื้นผิวของโครงสร้างหรือส่วนประกอบต่างๆ เพื่อให้เส้นใยคาร์บอนและคอนกรีตประกอบเป็นชิ้นเดียวกัน โดยอาศัยการทำงานร่วมกันระหว่างโครงสร้างหรือส่วนประกอบต่างๆ จะช่วยปรับปรุงความสามารถในการรับแรงดัดและแรงเฉือนของส่วนประกอบโครงสร้าง เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการเสริมความแข็งแรงและเสริมความแข็งแรงให้กับส่วนประกอบโครงสร้างและปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงกล เทคโนโลยีเสริมแรงนี้มีคุณสมบัติเด่นคือโครงสร้างที่สะดวก ใช้งานได้หลากหลาย รูปทรงและน้ำหนักของโครงสร้างไม่เปลี่ยนแปลง อีกทั้งยังมีมูลค่าการวิจัยและเผยแพร่สู่ตลาดสูง และมีศักยภาพทางการตลาดสูง

1 ภาพรวมโครงการ

ระหว่างการก่อสร้างอาคารหอพัก พบรอยแตกร้าวเล็กน้อยที่ด้านล่างและด้านข้างของคานโครงเหล็กช่วง 6 เมตร ความกว้างของรอยแตกร้าวประมาณ 0.2 มิลลิเมตร เพื่อความปลอดภัยของโครงสร้าง ได้มีการวิเคราะห์และเปรียบเทียบข้อมูลระหว่างหน่วยงานก่อสร้าง หน่วยงานควบคุมดูแล หน่วยงานออกแบบ และหน่วยงานก่อสร้าง ในที่สุดก็ได้มีการนำวิธีการเสริมแรงด้วยวัสดุ CFRP มาเสริมความแข็งแรงให้กับคานโครงเหล็ก

2. แผนการเสริมแรง

ก่อนการก่อสร้าง จะมีการรื้อวัสดุที่กองอยู่บนส่วนของคานโครงออกเพื่อลดแรงที่กระทำต่อคานโครงในระหว่างการก่อสร้างเหล็กเสริม จากนั้นจึงทำการอุดรอยแตกร้าว และสุดท้ายทำการเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ การแก้ไขรอยแตกร้าว: ความกว้างของรอยแตกร้าวน้อยกว่า 0.2 มม. โดยการอุดรอยร้าวด้วยแปรงอีพอกซีเรซิน ส่วนรอยแตกร้าวที่มากกว่า 0.2 มม. จะทำการซ่อมแซมรอยแตกร้าวด้วยการฉีดพลาสติก การเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์: ขั้นแรก ให้ติดแถบผ้าคาร์บอนไฟเบอร์กว้างที่มีความกว้างเท่ากันที่ด้านล่างของคาน จากนั้นจึงติดห่วงรูปตัว U กว้าง 100 มม. ไว้ที่ระยะห่าง 200 มม. จากนั้นจึงติดแผ่น CFRP กว้าง 100 มม. ทั้งสองด้านของคานเพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับห่วงรูปตัว U สุดท้ายจึงติดแผ่น CFRP บนพื้นผิวคานด้วยความกว้าง 250 + 2 * 100 = 450 มม. ดังแสดงในรูปที่ 1

3การฉีดอีพอกซีเพื่อซ่อมแซมรอยแตกร้าว

ในโครงการนี้ ได้นำเทคโนโลยีการก่อสร้างรอยต่อแรงดันต่ำอัตโนมัติด้วยเรซินอีพอกซีมาใช้ซ่อมแซมและเสริมความแข็งแรงให้กับรอยแตกร้าวขนาดเล็กของคานโครง กระบวนการนี้ใช้หลักการพรุนของคอนกรีตและแรงดันที่เกิดจากการหดตัวของฟิล์มยางยืดหยุ่นบนฐานฉีดยาง เพื่อกดเรซินอีพอกซีให้ไหลซึมเข้าไปในรอยแตกร้าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ และแทรกซึมลึกเข้าไปในรอยแตกร้าว เพื่อคืนตัวคอนกรีต

4 การเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์

ขั้นตอนการก่อสร้าง: การบำบัดพื้นผิว การแปรงกาวไพรเมอร์ การซ่อมแซม การปรับระดับ การติดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ การบ่ม และการทดสอบ

4.1 การบำบัดพื้นผิว

(1) การเจียรส่วนล่างและทั้งสองด้านของคานโครงทั้งหมดด้วยเครื่องเจียรล้อ เพื่อขจัดสิ่งสกปรก สารละลายลอย และโครงสร้างที่หลวมของชั้นผิวคอนกรีต เผยให้เห็นโครงสร้างที่แน่น และทำให้พื้นผิวเรียบ

(2) การเจียรมุมส่วนประกอบให้เป็นส่วนโค้งวงกลม โดยมีรัศมีส่วนโค้งไม่น้อยกว่า 20 มม.

(3) ทำความสะอาดฝุ่นและสิ่งสกปรกบนพื้นผิวด้วยเครื่องเป่าลม แล้วล้างออกด้วยน้ำและแอลกอฮอล์ ขั้นตอนการทำงานต่อไปสามารถทำได้หลังจากพื้นผิวคอนกรีตแห้งสนิทแล้วเท่านั้น

4.2 การลงไพรเมอร์

(1) ชั่งน้ำหนักสารหลักและสารบ่มของเรซินพื้นฐานอย่างแม่นยำตามสัดส่วนที่กำหนด แล้วจึงใส่ลงในภาชนะพิเศษ ชั่งน้ำหนักสารหลักก่อน จากนั้นเติมสารเร่งการบ่ม คนให้เข้ากัน จากนั้นเติมสารบ่มหลังจาก 1-3 นาที แล้วคนให้เข้ากันด้วยเครื่องกวน ควรใช้ปริมาณที่ผสมให้หมดภายในเวลาใช้งาน (ประมาณ 30-40 นาที)

(2) เรซินด้านล่างจะถูกเคลือบให้สม่ำเสมอบนพื้นผิวคอนกรีตด้วยแปรงลูกกลิ้งพิเศษ และสามารถดำเนินการก่อสร้างขั้นตอนต่อไปได้หลังจากสัมผัสและทำให้พื้นผิวเรซินแห้งแล้วเท่านั้น (พื้นผิวเรซินจะแข็งตัวและแข็งตัว)

(3) เรซินพื้นฐานหมายถึงการสัมผัสการทำให้แห้งหรือการบ่ม พื้นผิวของส่วนนูน (คล้ายกับหยดน้ำค้าง) ให้ใช้ผ้าขัดหรือเครื่องบดระดับ

4.3 การปรับระดับแพทช์

(1) การเตรียมผงอุดฟันอีพอกซี: ตัวแทนหลักของผงอุดฟัน, ตัวเร่งการบ่ม, ตัวแทนการบ่มตามสัดส่วนที่กำหนด ชั่งน้ำหนักอย่างแม่นยำลงในภาชนะ เติมตามลำดับความต้องการในการสร้างเรซินด้านล่าง คนให้เข้ากันด้วยเครื่องผสม ควรใช้ปริมาณที่ผสมกันให้หมดภายในเวลาใช้งาน (ประมาณ 40-50 นาที)

(2) เติมพื้นผิวเว้าของชิ้นส่วนด้วยอีพอกซีพัตตี้ และพื้นผิวจะต้องเรียบและเรียบเนียนไม่มีมุม ควรซ่อมแซมมุมให้โค้งมนเรียบและมีรัศมีไม่น้อยกว่า 20 มม.

(3) พื้นผิวของผงสำหรับอุดรอยขูดขีด และใช้กระดาษทรายในการเจียรและปรับระดับ

4.4 ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์

(1) ควรตัดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ตามขนาดที่ออกแบบไว้สำหรับเสริมแรง ควรตัดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ในทิศทางเดียวกับส่วนที่ยึดติด ห้ามตัดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์แบบเฉียงและหลีกเลี่ยงการดึงลวด หลังจากตัดแล้วควรม้วนผ้าคาร์บอนไฟเบอร์เพื่อป้องกันรอยยับและการโค้งงอ

(2) ชั่งน้ำหนักสารหลักและสารบ่มของเรซินที่ชุบอย่างแม่นยำตามสัดส่วนที่กำหนด และผสมให้เข้ากันในเครื่องผสมเพื่อบรรจุลงในภาชนะ ควรใช้ปริมาณฮาร์มอนิกภายในเวลาที่กำหนด (ประมาณ 50-60 นาที)

(3) เช็ดพื้นผิวคอนกรีตอีกครั้งก่อนติดคาร์บอนไฟเบอร์ หลังจากตรวจสอบว่าไม่มีฝุ่นบนพื้นผิวแล้ว ให้ทาเรซินอีพอกซีให้ทั่วบริเวณที่ต้องการติด ในการทาเรซิน จะต้องบรรลุข้อกำหนด "มั่นคง แม่นยำ สม่ำเสมอ" นั่นคือ แรงทาที่สม่ำเสมอ แรงทาที่สม่ำเสมอ ไหลลื่นที่สุดเท่าที่จะทำได้ ไม่หลุดลอก แม่นยำ แม่นยำ ในบริเวณที่ทา ไม่มีเส้นควบคุม ความหนาสม่ำเสมอ สม่ำเสมอ อยู่ในขอบเขตของการทา

(4) การเคลือบผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ หลักการเดียวกันนี้ช่วยให้ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงปานกลาง ไม่ย่น ไม่พับ และยืดตัวได้เรียบเนียน เมื่อรีดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ ต้องใช้ลูกกลิ้งพิเศษรีดซ้ำหลายๆ ครั้งจากปลายด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งเพื่อไล่ฟองอากาศ ไม่เหมาะที่จะรีดและถูซ้ำๆ ในส่วนเดียว ขณะรีด เรซินที่ชุบแล้วควรซึมผ่านผ้าคาร์บอนไฟเบอร์อย่างเพียงพอจนอิ่มตัว เมื่อต้องรีดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ ความยาวของแผ่นต้องมากกว่า 100 มม. และควรรับประกันคุณภาพการซึมผ่านของเรซินของชิ้นส่วนที่รีด

(5) เมื่อติดบนพื้นผิวของผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ ควรวางชั้นถัดไปบนพื้นผิวของผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ หากเกิน 40 นาที ควรรอ 12 ชั่วโมง จากนั้นจึงใช้แปรงทากาวเพื่อติดชั้นถัดไป

4.5 ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ควรได้รับการบำรุงรักษาหลังจากการบ่ม โดยช่วงเวลาการบ่ม (โดยเฉพาะช่วงเวลาการบ่มเริ่มต้น) ควรได้รับการรับประกันอย่างเคร่งครัดว่าจะไม่ถูกรบกวนหรือชนกัน ระยะเวลาการบ่มคือประมาณ 1 สัปดาห์

4.6 เกณฑ์การตรวจสอบและการยอมรับคุณภาพการก่อสร้าง มีดังนี้

(1) เมื่อเปรียบเทียบกับข้อกำหนดการออกแบบ ค่าเบี่ยงเบนที่ยอมรับได้ของเส้นกึ่งกลางจะน้อยกว่า 10 มม.

(2) ปริมาณเส้นใยคาร์บอนควรมีมาก

(3) คุณภาพการยึดเกาะ: A. เมื่อพื้นที่ของถังเปล่า 1 ถังมีขนาดน้อยกว่า 1,000 มม.2 จะทำการซ่อมแซมโดยการเติมกาว; เมื่อพื้นที่ของถังเปล่า 1 ถังมีขนาดมากกว่า 1,000 มม.2 จะทำการซ่อมแซมโดยการตัด; B. อัตราส่วนของผลรวมพื้นที่ถังเปล่าต่อพื้นที่ยึดเกาะทั้งหมดควรน้อยกว่า 5%

(4) เมื่อคุณภาพการยึดติดไม่ตรงตามข้อกำหนดและจำเป็นต้องตัดและซ่อมแซม ควรตัดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ของส่วนถังเปล่าออกตามขอบถังเปล่า และใช้วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ชนิดเดียวกัน โดยแต่ละด้านยื่นออกไป 100 มม. จากขอบด้านนอก เพื่อชดเชยตำแหน่งเดิมด้วยกาวชนิดเดียวกัน

5 จุดที่ต้องใส่ใจในงานก่อสร้าง

(1) แตกต่างจากสารทำให้แข็งตัวของเรซินกาวที่ชุบสารกันชื้น สารทำให้แข็งตัวของไพรเมอร์และพัตตี้ควรแยกออกจากสารทำให้แข็งตัวของเรซินกาวที่ชุบสารกันชื้นอย่างเคร่งครัด

(2) หากสารบ่มมีสารเปอร์ออกไซด์อินทรีย์ ควรหลีกเลี่ยงผลิตภัณฑ์เหล็กและทองแดง และควรใช้ภาชนะที่ทำจากแก้ว อลูมิเนียม และสแตนเลส.

(3) การวัดปริมาณเรซิน สารเร่งการบ่ม และสารเร่งการบ่ม ต้องใช้เกจวัด โดยเกจวัดต้องมีความแม่นยำ +1 กรัม ลำดับการผสมมีดังนี้: ขั้นแรกให้ตวงเรซิน จากนั้นเติมสารเร่งการบ่ม คนประมาณ 1-3 นาที จากนั้นเติมสารเร่งการบ่ม คนประมาณ 1-3 นาที ห้ามผสมสารเร่งการบ่มและสารเร่งการบ่มพร้อมกัน

(4) ปริมาณการผสมเรซินควรใช้ให้หมดภายในระยะเวลาที่สามารถใช้งานได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการก่อสร้างเรซินแบบชุบและแบบแปะ ควรกำหนดปริมาณการผสมหลังจากพิจารณาระยะเวลาในการก่อสร้างแล้ว หลังจากผสมสารหลักและสารบ่มแล้ว ควรปฏิบัติตามระยะเวลาที่สามารถใช้งานได้อย่างเคร่งครัด หากเรซินแข็งตัว ควรหยุดใช้ทันที เมื่อเรซินแข็งตัวเกินระยะเวลาที่กำหนด เรซินจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วและไม่สามารถใช้งานได้อีกต่อไป เพื่อคุณภาพของการก่อสร้าง ควรควบคุมระยะเวลาการใช้งานของเรซินให้สั้นกว่าระยะเวลาในการก่อสร้างประมาณ 10 นาที

(5) ตรวจสอบความเรียบของพื้นผิวยึดติดอย่างระมัดระวังก่อนติดคาร์บอนไฟเบอร์ มิฉะนั้นควรขัดให้เรียบเสมอกันไม่เกิน 1 มม. เนื่องจาก CFRP จะให้ประสิทธิภาพการเสริมแรงที่ดีได้ก็ต่อเมื่อ CFRP สัมผัสกับพื้นผิวคอนกรีตเสริมเหล็กอย่างใกล้ชิด ส่วนที่ยื่นออกมาคมหรือมุมลูกฟูกบนพื้นผิวคอนกรีตอาจทำให้ CFRP เสียหายและลดความแข็งแรงลงได้

(6) ควรม้วนผ้าคาร์บอนไฟเบอร์เป็นม้วนเล็กๆ หลังจากตัดแล้ว เพื่อป้องกันรอยยับ เมื่อจัดเก็บผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ ควรหลีกเลี่ยงแสงแดดโดยตรง ฝน ฝุ่น และสิ่งอื่นๆ ไม่ควรรีดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ระหว่างการขนส่งและการเก็บรักษา เพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับคาร์บอนไฟเบอร์ ควรเก็บวัสดุประสานไว้ในที่เย็นและปิดสนิท

(7) เนื่องจากคาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า จึงควรวางผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ให้ห่างจากอุปกรณ์ไฟฟ้าและแหล่งจ่ายไฟในระหว่างการก่อสร้าง หรือใช้มาตรการป้องกันที่สอดคล้องกัน

(8) การเตรียมสารยึดเกาะควรดำเนินการในที่ร่ม และสภาพแวดล้อมการทำงานและสถานที่ก่อสร้างควรมีการระบายอากาศที่ดี

(9) คนงานก่อสร้างควรสวมหน้ากากอนามัยและถุงมือป้องกัน และสวมชุดทำงานตามระเบียบที่กำหนด

(10) วัสดุยึดเกาะทุกชนิดไม่ควรก่อให้เกิดมลพิษต่อแหล่งน้ำที่มีชีวิต ไม่ควรทิ้งของเสียลงในท่อระบายน้ำ และควรได้รับการบำบัดแบบรวมศูนย์ตามข้อกำหนดด้านการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม

6 สรุป

คานโครงที่เสียหายได้รับการซ่อมแซมด้วยเทคโนโลยีเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ และทาสีพื้นผิวตามข้อกำหนดการออกแบบปกติ จนถึงขณะนี้ยังไม่พบสิ่งผิดปกติใดๆ ในการใช้งานปกติ

เทคโนโลยีการเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์มีคุณสมบัติใช้งานง่าย ก่อสร้างได้รวดเร็ว ใช้เพียงเครื่องมือไฟฟ้าขนาดเล็กในการก่อสร้าง ความเร็วในการก่อสร้างรวดเร็ว ระยะเวลาก่อสร้างสั้น ไม่เพิ่มปริมาตรและน้ำหนักของโครงสร้าง ไม่เปลี่ยนแปลงรูปร่างของโครงสร้างหลังการเสริมแรง และไม่ส่งผลกระทบต่อการตกแต่งพื้นผิวของโครงสร้าง เมื่อเทียบกับวิธีการเสริมแรงแบบดั้งเดิมแล้ว เทคโนโลยีนี้มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจน ด้วยการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น การสะสมประสบการณ์ทางวิศวกรรม และการสำรวจและพัฒนาการประยุกต์ใช้งานใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีนี้จึงมีความสมบูรณ์และสมบูรณ์แบบยิ่งขึ้น และการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้จะนำไปสู่อนาคตที่กว้างขวางยิ่งขึ้น