งานซ่อมและเสริมสะพาน

1 ภาพรวมโครงการ

การบูรณะและเสริมกำลังส่วนหนึ่งของสะพานเก่า ซึ่งสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2555 อย่างไรก็ตาม สี่ปีหลังจากใช้งาน สะพานทั้งหมดได้รับความเสียหายในระดับที่แตกต่างกันไปเนื่องจากการเผาขยะเชื้อเพลิงใต้สะพาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเสียหายต่อเสาสะพาน แบริ่ง และส่วนอื่นๆ ที่อยู่ใกล้จุดเกิดเหตุนั้นร้ายแรงเป็นพิเศษ ในพื้นที่ส่วนใหญ่เหล่านี้ คอนกรีตส่วนล่างหลุดร่อนออก ทำให้เหล็กเส้นโผล่ออกมา พบว่าสะพานจัดอยู่ในประเภท 3 จึงจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุง เมื่อพิจารณาถึงข้อกำหนดของสะพานเกี่ยวกับความสามารถในการรับน้ำหนักและความทนทานของเสาตอม่อ จึงตัดสินใจใช้ Carbon FRP เพื่อเสริมกำลังเทคโนโลยีนี้ โดยใช้ Carbon FRP ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดไม่เกิน 10 ซม. และปูนซีเมนต์โพลิเมอร์สำหรับการเสริมกำลัง ข้อมูลอ้างอิงการเลือกใช้ Carbon FRP เฉพาะแสดงไว้ในตารางที่ 1

2 หลักการเสริมแรงด้วยคาร์บอน FRP

2.1 วัสดุคาร์บอน FRP

ในแง่ขององค์ประกอบ ส่วนประกอบของวัสดุนี้คือเมทริกซ์และเส้นใย วัสดุนี้มีข้อดีที่เห็นได้ชัดหลายประการ:

① มีความยืดหยุ่นที่ดีเยี่ยม และตัวแปรความเค้น-ความเครียดเป็นดัชนีอ้างอิงที่สำคัญ

② ทนต่อการกัดกร่อน เนื้อสัมผัสเบา และประสิทธิภาพที่ดี

③ ใช้งานง่ายและก่อสร้างง่าย

ดังนั้น วัสดุก่อสร้างของวัสดุนี้จึงมักถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างคาร์บอนไฟเบอร์ FRP แบบติด เมื่อเทียบกับเหล็กแล้ว วัสดุนี้มีน้ำหนักเพียง 0.25 เท่า แต่มีความต้านทานแรงดึงสูงกว่าเหล็กถึง 10 เท่า ค่าเฉพาะนี้แสดงให้เห็นได้ นั่นคือ ความต้านทานแรงดึงของวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์นี้สูงถึง 43,000 เมกะปาสคาล

2.2 วัสดุยึดติด

เฉพาะวัสดุยึดติดที่ได้มาตรฐานด้านความแข็งแรง ความแข็ง และความยืดหยุ่นเท่านั้น จึงมั่นใจได้ว่าคอนกรีตและคาร์บอน FRP จะมีความแข็งแรงเพียงพอ นอกจากนี้ วัสดุยึดติดของวัสดุนี้สามารถใช้งานได้หลังจากคอนกรีตแตกตัว เพื่อให้ทั้งสองด้านของรอยแยกสามารถผสานเข้าด้วยกันเป็นหนึ่งเดียว นอกจากนี้ วัสดุยึดติดนี้ไม่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการบ่ม และสามารถบ่มได้แม้ในสภาวะปกติ โดยทั่วไป สำหรับการก่อสร้างเสริมแรงในพื้นที่ เวลาในการบ่มวัสดุยึดติดที่ดีที่สุดไม่ควรเกิน 3 ชั่วโมง เมื่อพิจารณาถึงข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของสะพานก่อสร้าง วัสดุยึดติดยังต้องมีดัชนีความหนืดและการไหลที่เหมาะสม วัสดุปรับระดับ ไพรเมอร์ และเรซินเคลือบ เป็นวัสดุยึดติดที่ได้รับความนิยมในปัจจุบัน

3 ขั้นตอนการก่อสร้าง

ขั้นตอนการก่อสร้างเฉพาะของเทคโนโลยีเสริมแรงด้วยคาร์บอน FRP มีดังนี้:

การเตรียมการก่อสร้าง - การเสริมแรง - การเคลือบผิวคอนกรีต - การเตรียมและทาสีเรซินชั้นล่าง - การปรับพื้นผิวให้เรียบ - การชุบเรซินหรือกาวเรซิน - การเคลือบคาร์บอน FRP และการตรวจสอบคุณภาพ - การบำรุงรักษาพื้นผิว

4 วิธีการตรวจสอบคุณภาพการเสริมแรงด้วยคาร์บอน FRP ณ สถานที่

4.1 การเลือกอุปกรณ์และตัวอย่าง

ใช้เครื่องทดสอบความแข็งแรงพันธะ หลังจากการเสริมแรงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เสร็จสิ้นแล้ว จะมีการตรวจสอบคุณภาพบนพื้นผิวของโครงสร้าง สำหรับการเลือกวิธีการเก็บตัวอย่าง ควรพิจารณาพื้นที่ที่จะวางคาร์บอน FRP ให้ครบถ้วน หากจำนวนตัวอย่างไม่เกิน 500 ตารางเมตร ให้เลือก 1 ชุด หาก 500-1,000 ตารางเมตร ให้เลือก 2 ชุด สำหรับพื้นที่มากกว่า 1,000 ตารางเมตร ให้ 2 กลุ่มต่อ 1,000 ตารางเมตร และระยะห่างระหว่างตัวอย่างแต่ละชุดอย่างน้อย 500 มิลลิเมตร

4.2 ขั้นตอนการทดสอบ

การทดสอบนี้ใช้เครื่องทดสอบความแข็งแรงพันธะ การทดสอบการจัดวางอย่างเป็นระเบียบเป็นไปตามคู่มือการใช้งานที่เกี่ยวข้อง ความเร็วในการโหลดถูกควบคุมไว้ที่ 1,500-2,000 นิวตัน/นาที เมื่อตัวอย่างได้รับความเสียหาย จะสามารถตรวจจับน้ำหนักบรรทุกได้ทันเวลาและบันทึกได้อย่างแม่นยำ

4.3 ผลการทดสอบ

4.3.1 รูปแบบการทำลาย

(1) ความเสียหายของคอนกรีตแสดงด้วย Ar

(2) ความเสียหายระหว่างชั้น (แทนด้วย Br) เกิดขึ้นระหว่างเรซินและคอนกรีต

(3) ความเสียหายของคาร์บอน FRP (แทนด้วย Cr) โดยทั่วไปจะกระจุกตัวอยู่ภายในคาร์บอน FRP

(4) ความเสียหายของพันธะ (แทนด้วย Dr) เกิดขึ้นระหว่างแผ่นใยและบล็อกเหล็กมาตรฐาน

4.3.2 การจัดเรียงผลการทดสอบ กำหนดจำนวนตัวอย่างในแต่ละกลุ่มไว้ที่ 3 ตัวอย่าง และคำนวณค่าเฉลี่ยเลขคณิตจากข้อมูลการทดสอบที่ได้ ซึ่งผลลัพธ์นี้ถือเป็นค่าความแข็งแรงพันธะดึงเชิงบวก นอกจากนี้ ผลการทดสอบยังรวมถึงค่าความผิดพลาดจำเพาะและค่าเฉลี่ยของความแข็งแรงพันธะดึงเชิงบวกด้วย

4.3.3 การตัดสินคุณภาพการก่อสร้าง

(1) เมื่อรูปแบบความเสียหายเป็น Ar แสดงว่าคุณภาพการก่อสร้างตรงตามข้อกำหนด

(2) เมื่อโหมดความล้มเหลวเป็น Br, Cr, Dr ให้วิเคราะห์ค่าเฉลี่ยของความแข็งแรงพันธะแรงดึงบวกของแต่ละกลุ่มก่อน ซึ่งค่าที่ต้องการต้องมากกว่า 2.5 MPa หลังจากวิเคราะห์ตัวอย่างภายในแล้ว ให้พิจารณาค่าต่ำสุดของความแข็งแรงพันธะแรงดึงบวก ซึ่งต้องมากกว่า 2.25 MPa ขณะเดียวกัน หากเป็นไปตามเงื่อนไขข้างต้น แสดงว่าคุณภาพการก่อสร้างตรงตามข้อกำหนด

(3) เมื่อโหมดความล้มเหลวเป็น Br หรือ Cr การวิเคราะห์จะดำเนินการเช่นเดียวกับข้างต้น โดยพิจารณาค่าเฉลี่ยของความแข็งแรงพันธะแรงดึงบวกของแต่ละกลุ่ม หากค่าอยู่ภายใน 2.5 MPa และค่าต่ำสุดของความแข็งแรงพันธะแรงดึงบวกของแต่ละตัวอย่างไม่ถึง 2.25 MPa แสดงว่าคุณภาพไม่เป็นไปตามข้อกำหนดในขณะนี้ และต้องเพิ่มจำนวนตัวอย่างและทดสอบอีกครั้งด้วยวิธีเดียวกัน

(4) รูปแบบความล้มเหลวคือ Dr โดยพิจารณาจากค่าเฉลี่ยของความแข็งแรงพันธะแรงดึงบวกของแต่ละกลุ่ม หากค่าอยู่ในช่วง 2.5 MPa และค่าต่ำสุดของความแข็งแรงพันธะแรงดึงบวกของแต่ละตัวอย่างไม่ถึง 2.25 MPa แสดงว่าไม่เป็นไปตามข้อกำหนดด้านคุณภาพในขั้นตอนนี้ และต้องเตรียมตัวอย่างใหม่และทดสอบด้วยวิธีเดียวกัน

5 ผลการเสริมแรง

หลังจากการก่อสร้างข้างต้นเสร็จสมบูรณ์ จำเป็นต้องตรวจสอบเพื่อยืนยันว่าสะพานเสริมแรงเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน หลังจากการตรวจสอบ กาวเรซินของส่วนกาวเรซินขัดด้านล่างและส่วนขัดด้านบนได้แทรกซึมเข้าไปในผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ และให้ผลการยึดเกาะที่ดี ส่วนที่ยึดติดด้วยคาร์บอน FRP ที่ใช้ในโครงการไม่พบปัญหาการลื่น รอยแตก การหลุดลอก หรือปรากฏการณ์อื่นๆ นอกจากนี้ ตำแหน่งการยึดติดของโครงการยังแม่นยำ และความยาวของการยึดติดก็เป็นไปตามข้อกำหนด หลังจากใช้งานไปสองปีหลังจากการก่อสร้างเสร็จสิ้น คุณภาพของสะพานได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องโดยไม่มีรอยแตกร้าว

6 บทสรุป

สรุปได้ว่า เทคโนโลยีการเสริมแรงด้วยคาร์บอน FRP ที่กล่าวถึงในบทความนี้ใช้งานง่ายและสะดวกต่อการก่อสร้าง อีกทั้งยังเป็นที่นิยมใช้ในโครงการบูรณะและเสริมกำลังสะพาน

นอกจากข้อดีที่กล่าวมาแล้ว ต้นทุนการลงทุนที่จำเป็นสำหรับเทคโนโลยีการเสริมแรงด้วยคาร์บอน FRP ก็ยังค่อนข้างต่ำ และได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเทคโนโลยีนี้ให้ผลลัพธ์การเสริมแรงสะพานที่ดีมาก จึงมีแนวโน้มการประชาสัมพันธ์และการประยุกต์ใช้ที่ดี