การซ่อมแซมแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์

โครงการ

สะพานจินหัวซูเปอร์บริดจ์เป็นสะพานคานคู่รูปตัวทีที่สร้างขึ้นและเปิดใช้งานเมื่อปลายปี พ.ศ. 2536 ซึ่งถูกค้นพบโดยฝ่ายโยธาธิการเซียงฟานระหว่างการบำรุงรักษาสะพาน คานคอนกรีตเสริมเหล็กหลุดออก เหล็กเสริมหลักและคานค้ำยันโผล่ออกมา และการกัดกร่อนรุนแรง หน่วยงานตรวจสอบได้รับมอบหมายให้ทดสอบคานคอนกรีตของสะพาน สรุปได้ดังนี้

(1) ชั้นป้องกันของคานอัดแรงดึงล่วงหน้าขนาด 12 และ 16 เมตร ตรงตามข้อกำหนด ความหนาของชั้นป้องกันของเหล็กเสริมหลักของคานคอนกรีตเสริมเหล็กธรรมดาขนาด 8 เมตร น้อยกว่า 3 เซนติเมตร ตามข้อกำหนดของแต่ละส่วน และอย่างน้อยที่สุดเพียง 1 เซนติเมตร ความหนาของชั้นป้องกันของคานเหล็กเสริมในบางพื้นที่น้อยกว่า 1.5 เซนติเมตร ตามข้อกำหนดของแต่ละส่วน และคานเหล็กเสริมบางส่วนยังโผล่ออกมาให้เห็น

(2) คุณภาพการก่อสร้างของคานคอนกรีตเสริมเหล็กขนาด 8 เมตร ไม่ดี การไล่ระดับของมวลรวมในคอนกรีตไม่ดี และปริมาณทรายและกรวดมากเกินไป ทำให้คอนกรีตมีความหนาแน่นต่ำ ชั้นป้องกันหลุดออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยได้ง่าย และเหล็กเส้นและคานตามยาวถูกเปิดออกและถูกกัดกร่อน ในทางกลับกัน เนื่องจากชั้นป้องกันคอนกรีตมีความบางเฉพาะจุด เหล็กเส้นจึงถูกกัดกร่อนอย่างรุนแรง

(3) เนื่องจากปัญหาความทนทานทั่วไปของคานคอนกรีตเสริมเหล็กธรรมดาขนาด 8 เมตร แม้ว่ากำลังรับน้ำหนักของคานคอนกรีตในปัจจุบันจะยังคงเป็นไปตามข้อกำหนด แต่หากไม่ดำเนินการซ่อมแซมอย่างทันท่วงที การกัดกร่อนของเหล็กเส้นจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้พื้นที่ใช้งานของเหล็กเส้นลดลง ความสามารถในการยึดเกาะระหว่างเหล็กเส้นกับคอนกรีตจะลดลง ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อกำลังรับน้ำหนักของคานคอนกรีตและความปลอดภัยในการใช้งานรถไฟในที่สุด

เนื่องจากสะพานดังกล่าวมีปัญหาร้ายแรง จึงได้ดำเนินการเสริมกำลังและซ่อมแซมสะพาน Jinhua ในปีพ.ศ. 2547 โดยใช้เทคโนโลยีใหม่ของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) และกาวซ่อมแซมรอยแตกร้าว (กาวโครงสร้างเรซินอีพอกซีดัดแปลง)

แผนการซ่อมแซม

(1) สกัดคอนกรีตชั้นป้องกันที่หลวมออกเพื่อเผยให้เห็นเหล็กเส้นที่ถูกกัดกร่อน และทำการขจัดสนิมและเคลือบสารป้องกันสนิมบนเหล็กเส้น

(2) ซ่อมแซมและฟื้นฟูด้วยปูนซ่อมแซมที่แทรกซึมเข้าไปในสารประสานในปริมาณที่กำหนด

(3) ปิดหน้าแปลนรับแรงดึงของคานรูปตัว T ด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เพื่อเสริมความแข็งแรงและความทนทานของโครงสร้าง และเคลือบสารป้องกันการกัดกร่อนเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของคาน

(4) ทากาวบนพื้นผิวคอนกรีตที่โผล่พ้นผิวตรงที่ติดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ไว้ เพื่อเพิ่มความแน่นและความทนทานของคอนกรีต

ขั้นตอนการก่อสร้างและข้อกำหนดของกระบวนการ

การประมวลผลชั้นรอง

การซ่อมแซมพื้นผิวด้วยกาว

การยาแนวรอยแตกร้าว

การเสริมแรงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์

ผ้าม่านกันน้ำแบบคานแปะ

ผลของโครงการ

1) หลังจากทาสีระบบซ่อมแซมและป้องกันแล้ว พื้นผิวของตัวคานจะแข็งแรง สะอาด ไม่แตกร้าว และยึดติดกับคอนกรีตได้อย่างแน่นหนา ซึ่งช่วยเพิ่มความหนาแน่นของคอนกรีตได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารซ่อมแซมที่มีพลังยึดเกาะสูง ม่านกันน้ำและตัวคานก็ยึดติดแน่นมากเช่นกัน หลังจากการก่อสร้าง ไม่พบรอยแตกร้าวบนม่านกันน้ำ

(2)การใช้กาวซ่อมแซม ซึ่งเป็นกาวโครงสร้างเรซินอีพอกซีที่ผ่านการดัดแปลง ช่วยแก้ไขข้อบกพร่องของเรซินอีพอกซีที่เปราะและมีความเหนียวต่ำ กาวชนิดนี้มีความแข็งแรงมาก จึงสามารถยึดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) และตัวคานเข้าด้วยกันได้อย่างแน่นหนา ตัวคานจึงรับแรงได้อย่างเต็มที่ ส่งผลให้คุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยมของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มีประสิทธิภาพสูงสุด ช่วยเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักและความแข็งในการดัดของคาน และลดแรงโก่งตัว การคำนวณพบว่าความสามารถในการรับน้ำหนักเพิ่มขึ้น 20% ขณะเดียวกันยังช่วยปรับปรุงสภาวะความเค้นของส่วนประกอบต่างๆ เพิ่มความเหนียวของส่วนประกอบต่างๆ ลดรอยแตกร้าวของคอนกรีตในบริเวณรับแรงดึง ชะลอการเสื่อมสภาพของคอนกรีต และเพิ่มความทนทานของโครงสร้าง

(3) แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มีคุณสมบัติทางกายภาพและเชิงกลที่ดีเยี่ยม มีความแข็งแรงแรงดึงสูงกว่าเหล็กธรรมดา 10-15 เท่า และโมดูลัสยืดหยุ่นใกล้เคียงกับเหล็ก จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเสริมแรงและซ่อมแซมคอนกรีตเสริมเหล็ก กระบวนการก่อสร้างเรียบง่าย ใช้งานง่าย มีประสิทธิภาพและสะดวก ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องจักรขนาดใหญ่ สามารถตัดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ได้ตามต้องการ และสามารถนำไปใช้กับโครงสร้างคอนกรีตได้หลากหลายรูปแบบและรูปทรง หลังจากการเสริมแรงและซ่อมแซมแล้ว น้ำหนักและขนาดโดยรวมของโครงสร้างจะไม่เพิ่มขึ้น แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มีความอ่อนนุ่ม สามารถยึดติดได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้พื้นผิวเสริมแรงจะไม่เรียบ ทนต่อกรด ด่าง เกลือ และการกัดกร่อนจากบรรยากาศ และไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาเป็นประจำ เทคโนโลยีใหม่นี้มีประโยชน์ทางเศรษฐกิจและทางเทคนิคที่ดี และเห็นผลได้ชัดเจน ดีกว่าวิธีการเสริมแรงด้วยแผ่นเหล็ก และเป็นที่นิยมอย่างกว้างขวาง