การเสริมแรงอุโมงค์ระบายน้ำด้วยผ้าคาร์บอนไฟเบอร์

เทคโนโลยีการเสริมแรงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ส่วนใหญ่ใช้ในงานก่อสร้างโยธา สะพานและอุโมงค์ การเสริมแรงพื้นผิวโครงสร้างคอนกรีต และการเสริมแรงโครงสร้าง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีดังกล่าวก็เริ่มได้รับการนำไปใช้และส่งเสริมในโครงการอนุรักษ์น้ำ เทคโนโลยีส่วนใหญ่ถูกนำไปใช้กับผนังบุของอุโมงค์ระบายน้ำและอุโมงค์ส่งไฟฟ้าที่เพิ่งสร้างใหม่ เพื่อมีบทบาทในการเสริมความแข็งแรงของผนัง ทนต่อการกัดเซาะ และทนต่อการสึกหรอ

1 ภาพรวมโครงการ

เนื้อหาการก่อสร้างอุโมงค์ระบายน้ำของอ่างเก็บน้ำอันดีประกอบด้วย การรื้อถอนและสร้างส่วนป้องกันช่องทางเข้าของอุโมงค์ส่งน้ำและเพลาอุโมงค์ส่งน้ำ ห้องเครื่อง และสะพานเข้าใหม่ การปรับปรุงประตูบำรุงรักษาที่นำเข้า รอก และอุปกรณ์จ่ายไฟฟ้า แผ่นบุผิวคอนกรีตเสริมเหล็กของตัวถ้ำได้รับการเสริมด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ ตัวอุโมงค์ระบายน้ำได้รับการเสริมด้วยแผ่นบุผิวคอนกรีตเสริมเหล็ก ส่วนเสริมแรงมีความยาว 159 ม. ความลาดชันด้านล่างคือ 1/200 รูปร่างหน้าตัดเป็นวงกลม และเส้นผ่านศูนย์กลางหน้าตัดคือ 3.4 ม.

อุโมงค์ระบายน้ำสร้างขึ้นในช่วงทศวรรษ 1960 หลังจากใช้งานคอนกรีตตัวอุโมงค์เดิมมาเป็นเวลากว่า 10 ปี พื้นผิวของคอนกรีตพ่นเดิมบนผนังด้านในมีลักษณะเป็นคลื่น มีคาร์บอนไนเซชันสูง รั่วซึม ละลาย และแตกร้าว ซึ่งทำให้การก่อสร้างแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ยากขึ้น ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องมีมาตรการแก้ไขปัญหาที่มีอยู่ เพื่อให้มั่นใจว่าการติดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์จะดำเนินไปอย่างราบรื่นและเพื่อควบคุมคุณภาพการก่อสร้าง

2 ความยากลำบากในการเสริมแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์

1) ระยะเวลาก่อสร้างสั้น ตามแผนการก่อสร้างเบื้องต้น ปริมาณงาน และเงื่อนไขต่างๆ ของโครงการ การก่อสร้างอุโมงค์ระบายน้ำมีกำหนดดำเนินการตั้งแต่เดือนมกราคมถึงพฤษภาคม 2563 เนื่องจากได้รับผลกระทบจากการระบาดของโรคโควิด-19 สายพันธุ์ใหม่ ภายใต้สมมติฐานของการป้องกันและควบคุมการระบาด เวลาในการดำเนินงานจึงมาถึงเดือนมีนาคม ระยะเวลาก่อสร้างค่อนข้างจำกัด ภาระงานหนัก และความยากลำบากในการก่อสร้างกลายเป็นอุปสรรคสำคัญสำหรับการเสริมแรงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์

2) สภาพแวดล้อมในการก่อสร้างของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์นั้นไม่ดี พื้นผิวคอนกรีตที่พ่นของผนังด้านในเดิมของอุโมงค์ระบายน้ำมีคลื่นและคาร์บอนไนเซชันที่รุนแรง ซึ่งไม่ตรงตามขนาดหน้าตัดการออกแบบของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ นอกจากนี้ ตัวรูยังยาวและแคบ และการขัดด้วยมือนั้นใช้เวลานานและต้องใช้แรงงานมาก และฝุ่นขัดก็ยากที่จะระบายออกทันที ซึ่งไม่เป็นไปตามข้อกำหนดในการปกป้องสิ่งแวดล้อม ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการรั่วไหล การละลาย และรอยแตกร้าวของตัวถ้ำอย่างรุนแรง และสภาพแวดล้อมในการก่อสร้างที่มีความชื้น จึงยากที่จะทำให้พอดีกับการไหลของน้ำเมื่อวางแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ในวงแหวนการซึมของน้ำ

3. โครงสร้างเสริมแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์

1) การเตรียมพื้นผิวคอนกรีต หลังจากการเปรียบเทียบและการเลือกรูปแบบแล้ว ขั้นแรกให้ลองใช้หินเจียรเพื่อขจัดชั้นคาร์บอนไนซ์บนพื้นผิวคอนกรีตตัวถ้ำ เนื่องจากคอนกรีตตัวถ้ำมีคาร์บอนไนซ์ในปริมาณมาก ผลกระทบจึงน้อยมาก หลังจากการวิจัยและอภิปราย ได้มีการเสนอให้ใช้ปืนฉีดน้ำแรงดันสูงเพื่อทำความสะอาดผนังด้านในของคอนกรีต ใช้เครื่องเจียรเพื่อทำความสะอาดจุดอ่อน และสุดท้ายใช้เครื่องเป่าลมและพัดลมสองแถวเพื่อเป่าพื้นผิวก่อสร้างให้แห้ง และใช้การเป่าแห้งสำหรับบางส่วน ซึ่งผลลัพธ์สุดท้ายเป็นที่น่าพอใจ

สำหรับผนังด้านในของอุโมงค์ระบายน้ำที่ถูกฉีดน้ำแรงดันสูง พื้นผิวจะไม่เรียบ หากนำแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มาติดกาวในขั้นตอนนี้ แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์จะยุบตัวและแตกร้าวในระดับต่างๆ ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพการก่อสร้าง เพื่อให้ได้ความแข็งแรงเทียบเท่าโครงสร้างคอนกรีตเดิม หลังจากการสาธิต เราได้ทำการทดลองโดยใช้ปูนซีเมนต์ C40 และสารก่อเจลเพื่อปรับระดับผนังด้านใน และสุดท้าย ผ่านการทดสอบการคืนตัวของเครื่องมือวัดการคืนตัว เพื่อสร้าง "ตารางสถิติความแข็งแรงการคืนตัว" ซึ่งพบว่าความแข็งแรงเป็นไปตามข้อกำหนด

2) ทาไพรเมอร์ หลังจากขัดและปรับระดับพื้นผิวคอนกรีตแล้ว ให้ใช้ไดร์เป่าผมและหัวเชื่อมเป่าให้แห้งเพื่อรักษาสภาพแวดล้อมให้แห้ง จากนั้นจึงกำหนดสัดส่วนของกาวรองพื้นให้เหมาะสม ทาให้ทั่วพื้นผิวคอนกรีตในหลุม ทิ้งไว้ให้กาวรองพื้นแห้งสนิทประมาณ 3-12 ชั่วโมง เพื่อคุณภาพของกาว ควรใช้กาวรองพื้นในปริมาณเล็กน้อยหลายๆ ครั้ง กาวรองพื้นที่เก็บไว้เป็นเวลานานจะไม่สามารถใช้งานได้ ขั้นตอนต่อไปสามารถทำได้หลังจากกาวแห้งสนิทแล้ว ปรับระดับแต่ละส่วนด้วยปูนอีพ็อกซี่

3) การปูและการวางแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ ทิศทางแรงของการวางแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์จะถูกจัดเรียงเป็นรูปวงแหวนตามตัวรู และแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์จะถูกตัดตามข้อกำหนดการออกแบบ ความกว้างของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์คือ 1,000 มม. และความยาวหน้าตัดไม่น้อยกว่า 100 มม. หน้าตัดสลับกันตามทิศทางการไหลของน้ำ ติดตั้งแปรงน้ำมันสำหรับจุ่มกาวและเกลี่ยให้ทั่วพื้นผิวแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ จากนั้นใช้ลูกกลิ้งกลิ้งพื้นผิวแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ซ้ำๆ เพื่อกำจัดฟองอากาศ เพื่อให้แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ติดกับพื้นผิวคอนกรีตอย่างสมบูรณ์ หากพื้นผิวของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มีรอยย่น บิดเบี้ยว และปรากฏการณ์ที่ไม่พอดีอื่นๆ จำเป็นต้องทำการแก้ไขและแก้ไขใหม่เพื่อให้แน่ใจว่าควบคุมคุณภาพได้

4) การบ่มและการบ่ม ป้องกันฝนหรือความชื้นภายใน 24 ชั่วโมงหลังจากเสร็จสิ้นการก่อสร้าง และใส่ใจในการป้องกันเพื่อป้องกันไม่ให้วัตถุแข็งขีดข่วนพื้นผิวการก่อสร้าง เมื่ออุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ที่ 20～25℃ เวลาในการบ่มไม่ควรน้อยกว่า 3d เมื่ออุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ที่ 10℃ เวลาในการบ่มไม่ควรน้อยกว่า 7d หลังจากวางแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์แล้ว เวลาในการบ่มคือ 4d

5) การตรวจสอบคุณภาพการก่อสร้าง หลังจากการก่อสร้างเสร็จสมบูรณ์ ให้ใช้วิธีการกดและตอกด้วยมือบนพื้นผิวของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ เพื่อตรวจสอบว่ามีช่องว่างระหว่างแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์และคอนกรีตหรือไม่ หากพบช่องว่างระหว่างแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์และคอนกรีต แสดงว่าแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์และคอนกรีตยังไม่ติดกันอย่างสมบูรณ์ และไม่สามารถยึดติดได้ หากเส้นผ่านศูนย์กลางของช่องว่างระหว่างแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์น้อยกว่า 10 มม. ให้ใช้เข็มฉีดกาวเพื่อซ่อมแซม หากเส้นผ่านศูนย์กลางของช่องว่างระหว่างแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มากกว่า 30 มม. จำเป็นต้องถอดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ออกและซ่อมแซมใหม่ หลังจากการทดสอบ พื้นที่การยึดติดที่มีประสิทธิภาพทั้งหมดของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ไม่น้อยกว่า 95% และจำนวนช่องว่างระหว่างแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ไม่เกิน 10 ช่องว่างต่อตารางเมตร ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนด

4. คำกล่าวสรุป

เทคโนโลยีการเสริมแรงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ใช้ความแข็งแรงแรงดึงที่ดีของวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ในการเสริมแรงแรงดึง แรงเฉือน และแรงสั่นสะเทือนของชิ้นส่วนโครงสร้าง ในการเสริมแรงผนังด้านในของอุโมงค์ระบายน้ำของอ่างเก็บน้ำเขื่อน หลังจากติดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์แล้ว วัตถุประสงค์ในการเพิ่มขีดความสามารถในการรับน้ำหนักและความแข็งแรงของคอนกรีตของถ้ำก็สำเร็จ ด้วยเหตุนี้ เทคโนโลยีแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในการเสริมแรงผนังด้านในของอุโมงค์ระบายน้ำของอ่างเก็บน้ำอันดี และมอบประสบการณ์อันมีค่าสำหรับการก่อสร้างโครงการที่คล้ายคลึงกันในอนาคต