ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับการเสริมความแข็งแกร่งต่อแผ่นดินไหว

การป้องกันภัยพิบัติแผ่นดินไหวควรใช้วิธีการออกแบบโครงสร้างที่เหมาะสม ปรับปรุงความสามารถในการรับแรงสั่นสะเทือนของอาคาร เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายร้ายแรงต่อโครงสร้างและการพังทลายของอาคาร อย่างไรก็ตาม ภัยพิบัติแผ่นดินไหวย่อมสร้างความเสียหายแก่บ้านเรือนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่ในระดับที่แตกต่างกัน แผ่นดินไหวเมื่อวันที่ 12 พฤษภาคมส่งผลกระทบต่อเมืองเล็กๆ ของเรา ก่อให้เกิดความเสียหายในระดับที่แตกต่างกันไปต่อบ้านเรือนส่วนใหญ่ และอาฟเตอร์ช็อกที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องได้ส่งผลกระทบร้ายแรงต่ออาคารที่เสียหายเหล่านี้ เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายร้ายแรงและการพังทลายของอาคาร สิ่งสำคัญยิ่งกว่าคือการเสริมกำลังและซ่อมแซมบ้านเรือนที่เสียหายหลังจากระบุตำแหน่งแล้ว ดังนั้น การซ่อมแซมความเสียหายจากแผ่นดินไหวต่อโครงสร้างที่อยู่อาศัยจึงเป็นภารกิจสำคัญสำหรับพื้นที่ประสบภัยในการกลับมาก่อสร้างอีกครั้ง

1. สาเหตุของรอยแตกร้าวในคอนกรีตและวิธีการแก้ไขหลักๆ ในโครงการคอนกรีตต่างๆ รอยแตกร้าวเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ รอยแตกร้าวขนาดเล็กถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางกายภาพและเชิงกลของคอนกรีตเอง ปัจจุบันข้อจำกัดเกี่ยวกับรอยแตกร้าวในแต่ละประเทศอาจไม่เหมือนกันทุกประการ แต่เกือบจะเหมือนกัน ความกว้างของรอยแตกร้าวที่อนุญาตสูงสุดคือ 0.1 มม. เมื่อเกิดรอยแตกร้าว ควรวิเคราะห์สาเหตุของรอยแตกร้าวและแก้ไขอย่างเหมาะสมเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของโครงสร้าง การยอมรับคุณภาพ และการใช้งาน

2. กรณีศึกษาความเสียหายจากแผ่นดินไหว วิศวกรรม

หลังเหตุการณ์แผ่นดินไหวเมื่อวันที่ 12 พฤษภาคม เราพบว่าอาคารอพาร์ตเมนต์เชิงพาณิชย์ที่ได้รับความเสียหาย (โครงสร้าง 12 ชั้น) ในย่านใจกลางเมืองมีความเสี่ยงแอบแฝงจากความเสียหายเชิงโครงสร้าง เมื่อพิจารณาถึงความปลอดภัยของอาคารพาณิชย์ชั้นหนึ่งหรือชั้นสองและอาคารที่พักอาศัยชั้นบน เราจึงจำเป็นต้องขอให้องค์กรวิชาชีพทำการทดสอบ ประเมินราคา และซ่อมแซมและเสริมความแข็งแรง

โครงการนี้สร้างขึ้นในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2545 (แล้วเสร็จในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2544) มีพื้นที่ 20,000 ตารางเมตร ประกอบด้วย 12 ชั้น โดยชั้นแรกสูง 4.5 เมตร ชั้นสองสูง 3.6 เมตร และชั้นอื่นๆ สูง 3.0 เมตร โครงสร้างหลักเป็นโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กแบบหล่อในที่ พื้นอาคารสูง C25 คานและเสาคอนกรีตสองชั้นแรกสูง C40 และคอนกรีต C30 สูง 3-12 ชั้น ถมด้วยกำแพงกันดิน โครงการนี้แล้วเสร็จและเริ่มดำเนินการในอีกสองปีต่อมา อาคารนี้เป็นอาคารที่พักอาศัยแบบครบวงจรแห่งแรกในเมือง ซึ่งผสานรวมการพาณิชย์และที่อยู่อาศัยเข้าด้วยกัน

เมื่อวันที่ 27 พฤษภาคม 2551 ศูนย์ตรวจสอบของสถาบันวิทยาศาสตร์สถาปัตยกรรมประจำจังหวัด ได้ตรวจสอบและระบุระดับความเสียหายของอาคาร โดยพบว่ามีความเสียหายเล็กน้อย (ชั้นแรกของบันไดอาคารพาณิชย์อยู่ระหว่างความเสียหายปานกลาง) ภายใต้อิทธิพลของอาฟเตอร์ช็อกจากแผ่นดินไหว อาคารได้รับความเสียหายจากแผ่นดินไหวครั้งใหม่ หลังคาชั้นแรก (สวนโพเดียม) มีรอยแตกร้าวบางส่วน และเกิดการรั่วซึม ในเดือนต่อมา ศูนย์ทดสอบของสถาบันวิทยาศาสตร์สถาปัตยกรรมได้ทำการทดสอบอย่างละเอียดอีกครั้ง ผลการประเมิน: จากการทดสอบความลึกด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง ไม่พบส่วนประกอบที่เป็นอันตรายในอาคารที่ต่อเติม แต่ความลึกของรอยแตกร้าวของส่วนประกอบภายในอาคารหลักและพื้นอาคารพาณิชย์เกินมาตรฐาน มีการบันทึกผลการทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงอย่างละเอียด พบส่วนประกอบที่เป็นอันตรายในพื้นที่ทดสอบ ระดับความเสียหายของบันไดสองแห่งทางทิศตะวันออกและทิศตะวันตกของพื้นอาคารพาณิชย์ส่งผลกระทบต่อความปลอดภัยและการใช้งานตามปกติของโครงสร้าง จึงจำเป็นต้องรื้อถอนและออกแบบใหม่

หลังจากหารือกันหลายครั้งระหว่างเจ้าของอาคารและฝ่ายออกแบบเดิม เพื่อความปลอดภัยของโครงสร้างอาคาร จึงได้ตัดสินใจรื้อถอนบันไดเชิงพาณิชย์เพื่อออกแบบและก่อสร้างใหม่ ขณะเดียวกัน ส่วนประกอบที่เสียหายก็ได้รับการซ่อมแซมและเสริมความแข็งแรงด้วยวัสดุ CFRP (ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์)

3. เทคโนโลยีการเสริมแรง CFRP ในงานวิศวกรรมความเสียหายจากแผ่นดินไหว

3.1 การเลือกวัสดุและเครื่องมือ

การยึดติดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์และโครงสร้างรองรับ การเลือกเครื่องมือก่อสร้าง เครื่องเจียรไฟฟ้า ไดร์เป่าผม กรรไกร แปรงกลิ้ง เครื่องขูด และอื่นๆ

3.2 เทคโนโลยีการก่อสร้าง

การเตรียมการก่อสร้าง การกำจัดภาระบนโครงสร้างคานและพื้น การเตรียมพื้นผิวส่วนประกอบ การเคลือบสีรองพื้น การยึดติดด้วยแปรง การวางผ้าคาร์บอนไฟเบอร์แบบเพสต์ การยึดติดด้วยแปรง การแข็งตัวแบบคงที่ การยอมรับแบบซ่อนเร้น การป้องกันแบบฉาบปูน

3.2.1 การเตรียมการก่อสร้าง

(1) ร่วมกันกำหนดตำแหน่งและจำนวนชิ้นส่วนที่เสริมความแข็งแรงตามบันทึกการตรวจจับคลื่นเสียงและผู้ออกแบบ

(2) อ่านรายงานการตรวจสอบและประเมินผลจากศูนย์ทดสอบของวิทยาลัยสถาปัตยกรรมศาสตร์ประจำจังหวัด และแบบร่างการออกแบบและก่อสร้างเหล็กเสริมที่ออกโดยหน่วยงานออกแบบ และตรวจสอบและอนุมัติโดยหน่วยงานตรวจสอบแบบร่างโครงสร้างอย่างละเอียด

(3) จัดทำแผนการก่อสร้างโดยละเอียดตามสภาพจริงของชิ้นส่วนที่เสริมความแข็งแรง

3.2.2 การปรับสภาพพื้นผิวของส่วนประกอบคอนกรีต

ลอกส่วนผิวของส่วนประกอบ (ชั้นฉาบปูน) ออก แล้วขัดเพื่อเผยให้เห็นรอยแตกในชั้นคอนกรีตอัดแน่น ใช้ปูนอีพ็อกซีสำหรับยาแนว จากนั้นใช้ปูนอีพ็อกซีเพื่อปรับผิวให้เรียบ ขัดคอนกรีตส่วนที่ติดให้เรียบสม่ำเสมอ และกำจัดฝุ่นผงบนพื้นผิวให้หมดจด และรักษาให้แห้งสนิทด้วยเครื่องเป่าลมแรงดันสูงด้วยปั๊มลม

3.2.3 ขั้นตอนและข้อกำหนดสำหรับการติดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์

(1) ความกว้างขั้นต่ำของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ไม่ควรน้อยกว่า 100 มม. หลังจากตัดตามขนาดที่ต้องการ

(2) ใช้แปรงทำความสะอาดชนิดพิเศษติดบริเวณที่ต้องการ ทิ้งไว้ให้แห้งและเย็น ทากาวติดให้ทั่วบริเวณที่ต้องการติดบนพื้นผิวคอนกรีต

(3) นำผ้าคาร์บอนไฟเบอร์มาวางบนชั้นฐานที่เคลือบด้วยกาวติด แล้วใช้เกรียงปาดกาวติดให้ทั่วในมัดเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์หลายๆ ครั้งด้วยเกรียงปาดตามแนวเส้นใย กาวติดจะเรียบเนียนไม่มีฟองอากาศ

(4) ทำซ้ำขั้นตอนข้างต้นเมื่อติดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์สองชั้น หลังจากพื้นผิวของผ้าคาร์บอนไฟเบอร์แห้งด้วยนิ้วสัมผัสแล้ว ให้ติดชั้นถัดไปทันที และทากาวติดบนพื้นผิวของผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ชั้นสุดท้ายให้ทั่ว

4. การยอมรับและการคุ้มครองล่าช้า

หลังจากติด CFRP แล้ว ให้คงสภาพไว้ 7 วัน หลังจากออกแบบและทดสอบคุณสมบัติเรียบร้อยแล้ว คาร์บอนไฟเบอร์ของส่วนเสริมแรงจะถูกเคลือบด้วยกาวอีพ็อกซี่ โรยทรายหยาบแห้งลงไป แล้วจึงเติมปูนเพื่อป้องกัน

ในระหว่างขั้นตอนการบ่ม ชิ้นส่วนจะไม่ได้รับผลกระทบจากความชื้น ไฟไหม้ และการอัดรีด และจะไม่เพิ่มภาระและแรงสั่นสะเทือนให้กับส่วนประกอบ