CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA CẦU BTCT CŨ TRÊN ĐƯỜNG SẮT

Giải pháp sử dụng bê tông polymer và dán bản thép bên ngoài dầm đã áp dụng thí điểm lần đầu tiên ở Việt nam tại 4 cầu BTCT cũ trên ĐSVN 1993-1994 đạt kết quả rất tốt, thỏa mãn những điều

CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA CẦU BTCT CŨ

TRÊN ĐƯỜNG SẮT

MỞ ĐẦU

Việc tăng cường và sửa chữa kết cấu nhịp cầu bêtông cốt thép cũ có thể

áp dụng đơn lẻ hoặc kết hợp nhiều phương pháp khác nhau như sau:

Thay đổi sơ đồ tĩnh học của kết cấu, đặt thêm cốt thép và đổ bêtông bổ

sung, đặt hệ thống tăng đơ và gông Gần đây một số phương pháp còn

được coi là mới, chưa áp dụng hoặc mới bắt đầu áp dụng ở nước ta như dùng bêtông phun, đặt thêm cốt thép dư ứng lực ngoàI, tiêm vữa hoặc

keo vào vết nứt, dùng bê tông polymer, dán thêm bản thép ngoàI, hoặc

dán thêm bản CFRP v.v

Lựa chọn giải pháp và công nghệ sửa chữa, tăng cường cầu BTCT cũ

trên Đường sắt Việt nam (ĐSVN) trước tiên cần thiết phải lưu ý một số

điều kiện quan trọng sau đây:

• Quá trình tiến hành sửa chữa, tăng cường cầu vẫn phải đảm bảo an

toàn cho tầu chậy bình thường theo biểu đồ quy định chung của ĐSVN

• Các cầu BTCT trên đường sắt là những cầu nhỏ, nhịp giản đơn có khẩu

độ từ 2 - 16 m, mặt cắt ngang gồm 2 phiến Trong đó chủ yếu là các cầu

có khẩu độ nhịp từ 7 - 13 m

• Giải pháp và công nghệ đưa ra phải giải quyết được đồng thời cả 5 “căn

bệnh” tồn tại trên mỗi nhịp dầm “bị bệnh”: Một là sửa chữa tầng phòng

nước bị thấm nước; hai là bịt các vết nứt có độ mở rộng > 0,2 mm; ba là

tăng cường khả năng bảo vệ của lớp bê tông bảo hộ quá mỏng; bốn là

khôi phục lại mặt cắt ban đầu của dầm do bị phong hoá, tróc vỡ long lở

bê tông dưới đáy bầu dầm làm lộ cốt thép; năm là tăng cường khả năng

chịu tải của dầm đạt tải trọng cấp T-14 không hạn chế tốc độ

• Giải pháp và công nghệ gia cố dầm phải khả thi, phù hợp với năng lực

thực hiện cũng như bảo dưỡng sau gia cố của đội ngũ đông đảo những

người thợ cầu có sẵn ở khắp các cung cầu trên mạng lưới ĐSVN

• Giá thành sửa chữa, tăng cường phải thấp dưới 30% giá thành thay dầm

mới

Giải pháp sử dụng bê tông polymer và dán bản thép bên ngoài dầm đã

áp dụng thí điểm lần đầu tiên ở Việt nam tại 4 cầu BTCT cũ trên ĐSVN (1993-1994) đạt kết quả rất tốt, thỏa mãn những điều kiện đặt ra và lại

kết hợp chữa trị được các “căn bệnh” khác của cầu trong cùng một lần

gia cố Tư tưởng của giải pháp này là chọn sử dụng vật liệu polymer thay thế các bộ phận BT bị suy thoái và dán các bản thép vào mặt ngoài chịu kéo của dầm để tăng cường khả năng chịu tải Vật liệu polymer là loại vật liệu có sức bám dính tuyệt vời đối với BTCT và có thể điều chỉnh được thời gian cho nó tham gia chịu lực cùng với kết cấu được gia cố theo ý muốn của người thiết kế Nội dung chính của giải pháp và công nghệ này đã thực hiện ở 4 cầu trên ĐSVN vừa qua như sau:

• Tráng lên mặt trên máng ballast mặt cầu một lớp vữa polymer có đặt cốt vải, chiều dầy trung bình là 2 - 3 mm để thay thế tầng phòng nước cũ bị hỏng

• Bơm vữa polymer vào tất cả các vết nứt phát hiện được trên dầm bằng máy bơm áp lực cao (tối đa đến 100 atmosphere)

• Loại bỏ lớp bê tông bị phong hoá dưới đáy các bầu dầm, chải gỉ cốt thép rồi đổ bê tông polymer bảo vệ, đồng thời tạo ra trước một bề mặt bằng phẳng cho việc dán bản thép tiếp theo

• Dán các bản thép dầy từ 6 - 10 mm dưới đáy các phiến dầm Tuỳ theo khả năng chịu tải của từng cầu mà dán một lớp hay nhiều lớp bản thép

Ví dụ ở cầu Km 995 dán 2 lớp bản thép mỗi lớp dầy 6 mm, ở cầu Km

410, Km 411, Km 983 dán một lớp bản thép dầy 6 mm Thay vì dán các bản thép ngoài có thể dán các tấm CFRP v.v

• Quét sơn polymer (chọn loại sơn dung môi) bảo vệ toàn bộ các nhịp dầm (cầu Km 983 & cầu Km 995) để ngăn ngừa tác nhân xâm thực của môi trường, đặc biệt là sự xâm nhập ion CL- vào bê tông Lớp sơn này rất có

ý nghĩa bởi vì hiện tạI hầu hết các dầm cầu BTCT trên tuyến có lớp phòng hộ quá mỏng

• Kết quả kiểm tra sau 6 năm khai thác sử dụng các cầu BTCT đường sắt được sửa chữa, tăng cường bằng giải pháp sử dụng bê tông polymer và dán bản thép ngoài cho thấy: các vết nứt trước khi gia cố dầm đến nay vẫn không thấy xuất hiện trở lại; bản thép vẫn bám chặt chẽ với đáy dầm BTCT như lúc mới gia cố, không thấy xuất hiện vết nứt bong tách; ứng suất các bản thép tăng cường ở 4 cầu khi có hoạt tải đạt trung bình 125 kg/cm2; tầng phòng nước làm việc tốt, không thấy có dấu hiệu dột hoặc thấm nước; lớp sơn phủ bảo vệ dầm BTCT vẫn còn tốt

Nội dung chuyên đề này bao gồm:

• Giới thiệu về công nghệ bê tông polymer và dán bản thép

• Trình bầy các nghiên cứu thực nghiệm ngoàI nước và trong nước về công nghệ này

1 CHƯƠNG 1

SỬ DỤNG VẬT LIỆU POLYMER ĐỂ SỬA CHỮA VÀ TĂNG CƯỜNG DẦM CẦU BTCT CŨ

1.1.1 Các phương pháp để sửa chữa cầu BTCT có thể phân loại theo mục

đích của chúng như sau:

• Sửa chữa để nâng cao tuổi thọ và độ tin cậy kết cấu

• Sửa chữa để khôi phục khả năng chịu tải của kết cấu

Các phương pháp dùng vữa xi măng thường hoặc dùng bêtông thường cốt liệu nhỏ để lấp các vết nứt, các chỗ nứt vỡ bêtông thường không có hiệu quả Do co ngót và do dính bám không đủ giữa lớp bêtông cũ và lớp

áo bêtông mới nên các lớp áo mới đều dần dần bị bong ra, nước mưa và hơi ẩm tụ lại trong các khe hở giữa hai lớp bêtông cũ, mới gây tác hại xấu đến bêtông cũ và cốt thép Đối với các cầu đang có xe tầu qua lại gây rung động và biến dạng thì biện pháp sửa chữa này càng không có hiệu quả

Hiện nay ở nhiều nước đã trám lấp các vết nứt nhỏ bằng các loại sơn, còn các vết nứt lớn thì cũng cần trám trước bằng vữa xi măng rồi sơn phủ Nhưng biện pháp này cũng kém hiệu quả Để lựa chọn phương pháp (Công nghệ, vật liệu) sửa chữa phải căn cứ vào đặc điểm của hư hỏng

Có thể phân loại hư hỏng thành 3 loại:

1.2.1 Loại 1

Gồm những hư hỏng mà không làm giảm cường độ chịu nén thực tế và tuổi thọ kết cấu (Ví dụ kết cấu có các vết rỗ bề mặt nhỏ, các vết nứt chưa rộng quá 0,2mm, các sứt vỡ mà không lộ cốt thép)

1.2.2 LoạI 2

Gồm những hư hỏng làm giảm tuổi thọ kết cấu Ví dụ kết cấu có các vết nứt rộng hơn 0,2mm, các vết nứt vỡ lộ cốt thép, các vết ăn mòn bêtông v.v

1.2.3 LoạI 3

Gồm các hư hỏng làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu (Ví dụ: kết cấu có vết nứt nghiêng trong sườn dầm, các vết nứt nằm ngang ở chỗ tiếp giáp phần sườn dầm với phần bản cánh, các vết sứt vỡ và rỗ lớn ở vùng bêtông chịu nén ở mặt cắt v.v )

Những hư hỏng LoạI 1 không đòi hỏi các biện pháp đặc biệt nhưng nên khắc phục sớm, duy tu bảo dưỡng định kỳ Các hư hỏng LoạI 2 cần được sửa chữa để tăng tuổi thọ, do đó các vật liệu dùng để sửa chữa cấn có tính chất bảo vệ cao Đối với các hư hỏng Loại 3 cần phải tìm cách khôi phục khả năng chịu lực của kết cấu theo các dấu hiệu cụ thể,

do đó các vật liệu và công nghệ sửa chữa cần phải đảm bảo có cường

độ tốt

Theo các tiêu chuẩn hiện nay, các vật liệu và công nghệ để sửa chữa chủ yếu nhằm loại bỏ các hư hỏng Loại 1 và LoạI 2, bởi vì muốn loại bỏ

hư hỏng Loại 3 thì phải có đồ án thiết kế cá biệt sửa chữa cụ thể

Có thể phân thành 2 nhóm vật liệu:

1.3.1 Nhóm I:

Các vật liệu mà sau khi bám vào bêtông cũ của kết cấu thì tạo ra lớp áo cứng

có tính chất gần giống đá xi măng Chúng được dùng để sửa chữa các hư hỏng trên đoạn kết cấu có biến dạng nhỏ, kể cả các vết nứt có độ rộng biến đổi dưới tác động hoạt tải đến mức 0,1mm, cũng như các vết nứt trong các dầm

dự ứng lực dọc theo cốt thép thường và các vết nứt do co ngót Để sửa chữa kết cấu cầu nên dùng vữa xi măng - cát, vữa xi măng polymer (Vữa hoặc sơn), các chất kết dính trên cơ sở keo tổng hợp hữu cơ

1.3.2 Nhóm II:

Gồm các chất có thành phần cao su, có tính dẻo, không bị phá hoại khi

bị biến dạng lớn Loại vật liệu này chủ yếu được dùng để trám vá các vết nứt có độ rộng biến đổi lớn hơn hay bằng 0,2mm Ví dụ vật liệu kết hợp cao su - bitum Các kết cấu nhịp chịu môi trường xâm thực nên được bảo vệ chống rỉ bằng các chất trên cơ sở êpôxy, keo peclovinyl và sơn silíc hữu cơ Để tăng cường khả năng bảo vệ và làm đẹp bề ngoài của kết cấu cầu BTCT nên dùng loại sơn đặc biệt trên cơ sở chất polivinyl axetat hoặc sơn tổng hợp Các chất này thẩm thấu vào các mao quản của lớp bê tông bảo vệ và cũng dùng để trám bịt các vết nứt nhỏ

1.4.1 Khả năng áp dụng các lớp phủ polymer

Trong các kết cấu xây dựng hiện đại (Cầu, nhà, công trình thuỷ lợi) lớp phủ pôlyme thường được sử dụng để bảo vệ kết cấu BTCT làm việc

trong môi trường ăn mòn nhằm tăng cường tính ổn định hoá học, tính ổn định không khí, ổn định với nước, v.v

Để giảm nhẹ giá thành của các loại pôlyme như êpôxy thông thường người ta trộn êpôxy với nhựa rẻ hơn như: Nhựa phuranic

Ở Mỹ thường dùng nhựa êpôxy trộn với phuranic theo tỷ lệ 50 - 52% (theo khối lượng) Ở Đức thường dùng hỗn hơp êpôxy, phuranic (FAFĐ-8) và trộn với phenolfocmadêhyt 2FP-1

Theo các số liệu nghiên cứu tại Anh sử dụng nhiên liệu sơn caosu clo hoá, chất phủ này áp dụng trong một số công trình nền móng, kết cấu BTCT ở vùng ven biển và kết cấu làm việc trong môi trường có tác dụng vật lý và cơ học cao Lớp phủ trên cơ sở cao su clo hoá sẽ bền, kinh tế

và có ý nghĩa thực tế

Ở Nga chủ yếu sử dụng các lớp phủ trên cơ sở các polyme cơ bản: Polieste, phuranic, nhựa phenol và epôxy Tuy nhiên trong các trường hợp thông thường có thể dùng lớp phủ là hỗn hợp của cao su và êpôxy (Tỷ lệ cao su là 5%)

Khi sử dụng các lớp phủ kể trên cần lưu ý 2 vấn đề:

• Hệ số giãn nở về nhiệt rất lớn (0,0005-0,0007) so với BTCT là 0,000011 Như vậy khi sử dụng rất có thể trong lớp phủ sẽ xuất hiện ứng suất nhiệt

• Độ bền của polymer trong điều kiện nhiệt đới ẩm đã được xác định là đảm bảo, xong với những loại nhựa cụ thể cần được kiểm tra kỹ giới hạn bền khí hậu

Ở Việt nam lần đầu tiên vào năm 1993 đã sử dụng sơn polymer dung môi quét phủ bảo vệ toàn bộ các nhịp dầm BTCT cầu Km 983 & cầu Km 995 tuyến ĐSTN để ngăn ngừa tác nhân xâm thực của môi trường, đặc biệt

là sự xâm nhập ion CL- vào bê tông Lớp sơn này rất có ý nghĩa bởi vì hiện tạI hầu hết các dầm cầu BTCT trên tuyến có lớp phòng hộ quá mỏng Qua thời gian sử dụng cho đến nay lớp phủ sơn polymer tỏ ra rất hiệu quả

1.5.1 Các dạng lớp phủ polymer trên bêtông và BTCT

Hiện nay các lớp phủ polymer trên kết cấu bêtông và BTCT được chia ra

• Lớp màng bảo vệ được cấu tạo từ các lớp keo, băng đặc biệt có thể dán lên bề mặt kết cấu BTCT Chiều dày của chúng được xác định từ loại kết cấu và chất lượng của cuộn băng keo

• Lớp matít bảo vệ cấu tạo gồm các thành phần: chất độn rất nhỏ và polyme Thành phần chất độn chiếm 40 - 400% theo trọng lượng nhựa polyme Chiều dày lớp phủ matít từ 0,5 ¸ 3mm

• Lớp phủ polymer xi măng hoặc bêtông polymer tốt hơn lớp phủ matít với thành phần bao gồm: Cát, đá, xi măng và polyme

Chiều dày lớp phủ loại này từ 1 ¸ 5 cm và được xác định tuỳ theo yêu cầu về kết cấu, cốt liệu và môi trường ăn mòn

1.5.2 Các loại polymer cơ bản dùng cho lớp phủ bảo vệ

Polietilen: Có khả năng chống thấm nước và ổn định hoá học cao

Polietilen là sản phẩm lỏng, nguyên liệu chủ yếu để chế tạo các cuộn băng keo bảo vệ, làm việc tốt ở nhiệt độ đến 150o

C Nhựa phenolfocmadehyt được chế tạo từ phenol và focmadahyt được sử dụng chế tạo sơn bảo vệ

Nhựa epoxy là loại keo đặc biệt trong thành phần có chất gốc epoxy Tốt nhất nên dùng loại epoxy lỏng ED-6, ED-16, ED-20, ED-22 (GOOCT 10587-76) hoặc hỗn hợp của epoxy với cao su, phurano và các loại nhựa khác

Nhựa Polieste: Có ký hiệu PM1-PN4; PN1-C đến PM10, PM100

1.5.3 Các loại sơn polymer

Hiện nay sử dụng rộng rãi các loại sơn bảo vệ kết cấu bêtông làm việc trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm

Sơn polivinilaxetat (BL) được chế tạo từ polivinilaxetat với phụ gia epoxy Sơn BL có độ ổn định về cường độ, về thể tích trong môi trường nước, dầu và các dung môi hữu cơ khác BL được dùng nhiều cho các kết cấu BTCT khai thác trong môi trường khô ẩm luân hồi

Sơn peclovinyl (PXB) có các mác PXB-18, PXB-23, PXB-14 Lớp sơn loại này là 1 loại lớp bảo vệ tốt có triển vọng cho kết cấu BTCT làm việc trong điều kiện khí hậu ven biển và khí hậu nhiệt đới ẩm

Sơn silic hữu cơ, có độ ổn định rất cao trong môi trườngkhông khí, nước Hiện nay dang sử dụng rất rộng rãi các loại sơn silic GK 10, GK

11, GK 94

Sơn phenolfocmadehyt đặc biệt tốt khi bảo vệ bê tông làm việc trong môi trường nước và môi trường axít loãng và môi trường phóng xạ

Vật liệu sơn epoxy (ELM) được sử dụng làm lớp phủ trên bê tông và BTCT Tính chất quí giá của loại sơn này là chống ăn mòn rất tốt đối với

bê tông ẩm ELM trên cơ sở nhựa epoxy có thể bịt kín các vết nứt trong

BT và BTCT Các loại sơn này khi được gia nhiệt có thể bịt kín các vết sâu của bê tông Ở Nga có các loại sơn epoxy làm lớp phủ mác '-4100, '-4001, '4021, '07-4173, '56, P'-200, P'-300

Sơn nairitto (NLM) có thành phần như sau: Naitito 15%, oxytitan 7,5, bột cao lanh 7,5% và một số chất khác

Các loại sơn kể trên có thể làm việc tốt ở nhiệt độ -30o

C đến +70o

C Theo kinh nghiệm của Việt nam và các nước khác, khi sử dụng lớp sơn phủ bảo vệ tốt nhất nên dùng sơn phenolfocmadehyt và sơn epoxy

1.6.1 Giới thiệu thành phần keo epoxy

Keo epoxy là vật liệu hỗn hợp bao gồm 4 thành phần chính:

1.6.2 Nhựa epoxy

Ở Việt nam thường dùng các loại nhựa epoxy do Nga sản xuất với ký hiệu ED-20, ED-16, ED-5, ED-6 trong lĩnh vực bảo vệ kết cấu chống ăn mòn Nhựa epoxy có hai liên kết hoá học chính là liên kết Các bon - Các bon (C- C) và ete (-C-0-C-) cùng hai nhóm đặc trưng là hyđroxin (OH) và etylen oxyt ( -C-C-) hay còn gọi là nhóm epoxy

O

Nhìn vào cấu trúc hoá học như trên của nhựa epoxy có thể nhận thấy cấu trúc phân cực của nó Chính do cấu trúc này mà nhựa epoxy có tính bám dính tốt với những vật liệu nào cũng có tính phân cực, nhựa epoxy

có thể phản ứng hoá học với các chất hoá rắn và có độ bền cơ lý, độ bền nhiệt cao

Những tính chất đáng chú ý nhất của nhựa epoxy là:

Có thể pha trộn với một số chất khác để tạo ra những loại keo dán hoặc vật liệu dính bám tốt có những tính năng đặc biệt dính bám được với nhiều loại vật liệu khác nhau ( gỗ, thép, bê tông, đá, v.v )

Việc pha trộn trước lúc sử dụng ở điều kiện trong nhà xưởng hoặc ngoài trời không đòi hỏi các thiết bị phức tạp

Trong quá trình tác động hoá học với chất hoá rắn không sinh ra nước hay các chất bay hơi có thể làm yếu vật liệu đã hoá cứng về mặt độ bền

cơ học hay độ bền nhiệt

Vật liệu sau khi hoá cứng có tính đồng nhất cao

Có thể hoá cứng ở nhiệt độ bình thường (80

- 350) Nếu có biện pháp gia nhiệt đến 100oC thì sẽ hoá cứng nhanh hơn nhưng sẽ bị dòn hơn

Có độ co ngót rất nhỏ sau khi hoá rắn (0,15% - 0,40%)

Tính năng của một số keo epoxy xem ở bảng 1

Cần lưu ý là việc trộn chất hoá dẻo vào loại nhựa epoxy độ nhớt cao sẽ làm cho hỗn hợp keo có các tính năng cơ lý tốt hơn Ngược lại, nếu trộn

chất hoá dẻo với loại nhựa epoxy độ nhớt thấp lại làm giảm tính năng cơ

lý của keo

Về thành phần hoá học, các chất hoá dẻo là các hợp chất cac buahyđro

và các chất dẫn xuất của chúng có trọng lượng phân tử thấp Thông dụng nhất là các chất polyeste peclorovinyl thiorel, dibutia-phtalat Riêng chất dibutin phatalat là loại chất hoá dẻo trơ không phản ứng hoá học với nhựa epoxy mà khi trộn với nhựa epoxy thì chỉ làm giảm độ nhớt của hỗn hợp keo

Những chất hoá rắn có phản ứng hoá học với nhựa epoxy ở nhiệt độ thường (8o

- 35o) được gọi là chất hoá rắn nguội Chúng thường là các amin với một hay nhiều nhóm amin, Ví dụ như: etylen diamin, tetra- etylen pentamin, dietylen triamin, dimetyl amin Thông dụng nhất là chất polyetylen polyamin ở thể lỏng, màu vàng nâu, dễ bay hơi và độc hại đối với sức khoẻ

Khi sửa chữa cầu bê tông hoặc BTCT nếu thời gian thi công hạn chế do điều kiện thông xe thì cần làm cho keo epoxy hoá rắn nhanh bằng cách chọn liều lượng pha trộn chất hoá rắn và điều kiện gia nhiệt thích hợp Do

đó phải làm thí nghiệm cụ thể cho mỗi tình huống ở hiện trường Nói chung, thời gian hoá rắn tốt nhất ở 20oC là 70-150 giờ và ở 80o

C là 3-4 giờ Nếu không muốn gia nhiệt cho keo hoá rắn nhanh thì có thể trộn thêm vào keo một số chất đặc biệt khác mà theo thí nghiệm sẽ quyết định

1.6.5 Chất độn:

Việc cho thêm chất độn vào hỗn hợp keo có thể tiết kiệm nhựa epoxy khi

sử dụng keo với khối lượng lớn Tác dụng chính của chất độn ( có tính chất gần giống với tính chất của vật liệu kết cấu cần dán keo) là làm tăng khả năng dính bám của keo với bề mặt của vật liệu kết cấu Có 2 dạng chất độn: Dạng bột và dạng sợi Trộn chất độn sợi amiăng vào hỗn hợp keo epõy sẽ làm tăng độ bền cơ học của keo Sử dụng chất độn dạng bột graphit làm tăng khả năng chịu mài mòn và tự bôi trơn của keo epoxy sau khi hoá cứng Để sửa chữa kết cấu bê tông và BTCT thường dùng chất độn là bột xi măng khô có mác cao

Các chất độn dạng bột được phân thành 2 nhóm: Nhóm làm tăng độ bền của keo như bột sắt, đồng, kẽm, graphit, gang, mica nhóm bột độn trơ như bột tale, cao lanh, nhôm, cát hạt mịn

Liều lượng bột độn vào keo do thí nghiệm quyết định tuỳ theo các yêu cầu cụ thể về phẩm chất của keo, điều kiện chế tạo và sử dụng nó Nói chung, bột độn cần phải mịn, khô và không lẫn tạp chất để đảm bảo chất lượng keo

1.7.1 Tình trạng bề mặt bê tông và vết nứt

Bề mặt bê tông và bên trong khe nứt phải sạch và khô Vì vậy công tác chuẩn bị bề mặt rất quan trọng Muốn cho keo dính bám chặt với bề mặt

bê tông và bịt chặt các khe nứt cần phải tẩy bỏ lớp bê tông bị phong hoá

và rửa sạch mọi bụi phấn vãi trên bề mặt bê tông

Nếu độ ẩm bề mặt bê tông lớn hơn 6% thì keo dính bám kém với bê tông

và sẽ bị bong sớm Do đó nhất thiết phải sấy khô bề mặt bê tông đến độ

ẩm thấp hơn 5% trước khi bôi keo

1.7.2 Độ ẩm của bột xi măng độn

Xi măng càng ẩm thì tốc độ hoá cứng của keo càng chậm và cường độ keo càng thấp Vì vậy phải làm khô độn xi măng trước khi trộn vào hỗn hợp keo Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của độ ẩm xi măng đối với chất lượng keo ghi ở bảng 2

mịn ( %) Cường độ chịu nén trung bình của keo epoxy (kg/cm2)

1 ngày 3 ngày 7 ngày

1.7.3 Nhiệt độ trong quá trình hoá rắn của keo

Sau khi được trộn với nhựa epoxy thì các chất hoá rắn nóng đòi hỏi phải duy trì nhiệt độ chừng 15oC trong khoảng 2 giờ liên tục để phản ứng hoá học xảy ra hoàn toàn và vật liệu keo đã hoá cứng có các tính chất tốt Tuy nhiên để sửa chữa kết cấu bê tông và BTCT thường dùng các chất hoá rắn nguội như polyetylen polyamin Ở nhiệt độ 20oC tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà keo epoxy sẽ hoá cứng dần dần sau 60 - 150 phút như vậy

có đủ thời gian thi công Nếu gia nhiệt đến 80oC thì keo sẽ hoá cứng rất nhanh chỉ sau 5- 10 phút và lúc đó không thể thực hiện hoặc điều chỉnh

gì được nữa Trong điều kiện thi công mùa hè, có ánh nắng trực tiếp, nhiệt độ bề mặt bôi keo có thể đạt đến 40o

C, do đó keo sẽ hoá cứng

nhanh, vì vậy cần điều chỉnh tăng tỷ lệ chất hoá dẻo và cần tổ chức thi công sao cho đủ đảm bảo thời gian

1.7.4 Thời gian sống của keo epoxy

Đó là khoảng thời gian kể từ khi trộn chất hoá rắn vào hỗn hợp keo đến khi keo hoá cứng hoàn toàn Thời gian sống của keo tuỳ thuộc loại nhựa epoxy, chất hoá rắn và tỷ lệ pha trộn, điều kiện nhiệt độ, do đó cần được xác định theo thí nghiệm ở hiện trường Nói chung thời gian sống của keo cần vào khoảng 1- 3 giờ

Khi sửa chữa kết cấu bê tông và BTCT có thể dùng keo epoxy với các thành phần thích hợp khác nhau và theo các công nghệ khác nhau tuỳ mức độ hư hỏng ( vá vết sứt vỡ, tiêm bịt vết nứt, sơn phủ bề mặt bê tông và cốt thép, dán bản thép, v.v ) Trong phần này chỉ trình bày những nguyên tắc chung về pha chế keo epoxy, bôi keo, ép dán, an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp liên quan đến việc sử dụng keo epoxy Trong những phần sau này sẽ trrình bày thêm các điểm bổ sung liên quan đến từng công nghệ vá, tiêm, dán bản thép Khi đó thành phần keo

sẽ được cụ thể hoá thêm cho thích hợp

1.8.1 Pha chế keo epoxy để vá và dán

Đối với keo epoxy dùng chất hoá rắn nguội thì nhiệt độ thi công hợp lý khoảng 15- 35o

C do đó nên theo dõi nhiệt độ trong ngày ở hiện trường

để quyết định thời điểm thi công hợp lý

Thành phần pha chế keo phải được quyết định bằng thí nghiệm cụ thể Bột xi măng độn phải có mác ít nhất là P400, được sàng qua mắt sàng 0,1mm và sấy khô để có độ ẩm nhỏ hơn 0,1% khi sử dụng Bảng 3 cho một ví dụ về thành phần pha chế keo để tham khảo

Bảng 3

Số Ký hiệu công thức I II III IV V

TT Nhiệt độ thi công ( o

C) 5-15 15-20 20-25 25-35 35-40 Thành phần Tỷ lệ pha trộn ( % trọng lượng)

Bảng 4 nêu ví dụ để tham khảo về định mức thành phần vật liệu keo epoxy đủ dùng cho m2 bề mặt dán [3]

Bảng 4

Dự trù vật liệu keo cho 1m 2 bề mặt được dán

Số Ký hiệu công thức I II III IV V

TT Nhiệt độ thi công ( o

C) 5-15 15-20 20-25 25-35 35-40 Thành phần Trọng lượng (kg)

Ký hiệu

công

thức

Nhiệt độ thi công

o

C

Độ lún của vữa polimer 1/100mm

Độ bền kéo tuổi

1 ngày kg/cm2

Độ bền cắt tuổi 1ngày kg/cm2

Độ bền nén tuỏi 1ngày kg/cm2

Độ bền kéo khi uốn tuổi 1ngày kg/cm2

Độ bám dính vào

BT 400

các mối nối vữa polimer đều nguyên vẹn BT mác 400

bị phá huỷ

Trước tiên cần trộn nhựa epoxy, chất hoá dẻo và chất bột độn theo trình

tự sau:

• Cần đong nhựa epoxy và chất hoá dẻo đúng liều lượng qui định và để vào xoong nhôm rộng miệng dung tích cỡ 3-4 lít, đặt lên bếp và đun nóng đến 80oC trong 10 phút và liên tục khuấy đều hỗn hợp cho đồng nhất Tiếp theo vẫn giữ nhiệt độ như trên rắc từ từ xi măng vào với tốc

độ 1-2 g/s cho đến hết liều lượng đã dự định Sau khi hết xi măng vẫn

tiếp tục khuấy thêm 10 phút nữa để hỗn hợp nhựa epoxy và chất hoá dẻo bao quanh đều các hạt xi măng

• Sau khi khuấy xong vẫn tiếp tục đun nóng để duy trì nhiệt độ 80oC ± 2o

C trong 30 phút nữa để thoát hết các bọt khí bị lẫn vào hỗn hợp Sau đó đặt cả xoong nhôm đựng hỗn hợp vào nơi khô ráo, thoáng cho nguội dần đến nhiệt độ không khí

• Tiếp theo cần kiểm tra điều kiện chuẩn bị trước khi trộn tiếp chất hóa rắn vào hỗn hợp Cần đảm bảo đủ các điều kiện sau đây:

• Bề mặt BT cần dán đã được làm sạch theo yêu cầu đã trình bày

• Các thiết bị cẩu lắp và tạo lực ép đã được chuẩn bị sẵn sàng và hoạt động thử tốt

• Nhiệt độ ở công trường và ở bề mặt bê tông phù hợp với nhiệt độ qui định trong công thức pha chế keo mà thí nghiệm đã qui định Trời không mưa

• Sau khi đã đảm bảo đủ 3 điều kiện nói trên thì trộn chất hoá rắn vào hỗn hợp như sau:

• Đổ từ từ chất hoá rắn đều đặn lên bề mặt hỗn hợp keo rồi trộn đều từ dưới lên trên, từ trái sang phải và ngược lại nhiều lần Sau đó khuấy đều hôn hợp keo theo chiều kim đồng hồ từ trong ra ngoài và từ ngoài vào trong nhiều lần

• Thời gian trộn và khuấy kéo dài tổng cộng là 5 - 8 phút khi hỗn hợp keo

đã đồng nhất về mầu sắc và độ sệt là đạt yêu cầu

• Keo đã trộn xong phải được bôi ngay lên bề mặt và dùng hết trong khoảng thời gian sống của keo mà thí nghiệm đã cho biết

1.8.2 Công tác bôi keo và dán ghép:

Sau khi nghiệm thu việc chuẩn bị bề mặt sẽ được bôi keo phải tiến hành thử lắp ghép áp sát các bộ phận sẽ được dán với nhau, thử tạo áp lực nén áp mối nối dán Đo thử thời gian thực hiện các công tác này và so sánh với thời gian sống của keo đã được xác định qua thí nghiệm Nếu thấy thời gian sống của keo ngắn hơn khoảng thời gian cần thiết để thực hiện các thao tác bôi keo hoặc dán keo và ép mối nối thì phải điều chỉnh thành phần pha trộn của keo và thí nghiệm lại

Nếu dán bản thép vào bê tông thì sau khi thử và biết chắc thời gian thực hiện thao tác ngắn thời gian sống của keo và phù hợp với các yêu cầu

về khoảng thời gian cấm xe qua cầu thì đặt sẵn các bản thép sẽ được dán cách bề mặt bê tông chừng 50-60cm, đặt trên đà giáo chờ bôi keo Nếu dùng keo để trám vá vết nứt thì cũng cần trộn keo với lượng vừa

đủ từng mẻ để thi công trong khoảng 1-2giờ Khi nào dùng hết mới trộn tiếp mẻ keo khác

Dùng bay răng lựơc trát keo epoxy lên cả hai bề mặt cần dán (bê tông và tôle) Bay răng lược phải đặt vuông góc với bề mặt được bôi keo, miết keo từ dưới lên trên, từ trái sang phải không bỏ sót chỗ nào, sau đó dùng bay thợ nề có mũi nhọn miết keo vào các chỗ lồi lõm nhỏ Dùng rulô cao su lăn đi lăn lại để miết cho keo epoxy bám chặt vào bề mặt bê tông Cuối cùng lại dùng bay răng lược miết keo trên toàn bộ bề mặt bôi keo theo thứ tự như trên để khống chế bề dày keo lần cuối trước khi khép mối nối

Thời gian trát keo epoxy lên hai bề mặt được dán với nhau cần khống chế trong phạm vi 30 - 45 phút

Sau khi bôi keo xong lên cả 2 bề mặt cần dán với nhau phải áp sát chúng vào nhau với lực ép cỡ 0,4kg/cm2 Có thể dùng kích tăng đơ để tạo ra lực ép nói trên

Thời gian áp khít mối nối và tạo lực ép cần khống chế trong phạm vi 45 -

60 phút

1.8.3 Kiểm tra chất lượng keo epoxy và mối nối dán

Xi măng làm chất bột độn phải đảm bảo có mác ít nhất P400 lọt qua mắt sàng 0,1mm và khô ráo

Các thành phần khác để pha trộn keo phải được kiểm tra ở phòng thí nghiệm và phải đạt các chỉ tiêu sau:

• Chỉ số epoxy của nhựa epoxy phải đạt từ 14% đến 18%

• Độ chứa nhóm amin, tính theo phần trăm trọng lượng của polyetylen polyamin phải lớn hơn 21%

• Cường độ chịu nén của keo epoxy ở tuổi 1 ngày phải >400kg/cm2

1.8.4 Công tác vệ sinh công nghiệp và an toàn lao động

Cân dùng để cân vật liệu phải được hiệu chỉnh và lau sạch trước khi sử dụng Những chỗ có dính hoá chất như nhựa epoxy, chất hoá dẻo hay chất hoá rắn phải dùng giẻ mềm, sạch thấm axeton lau sạch

Các dụng cụ đo khác như nhiệt kế, máy khuấy, rulô cao su có tiếp xúc với hoá chất trong khi sử dụng cũng phải lau sạch bằng giẻ thấm exeton Đối với xoong nhôm, bay thì sau khi dùng xong lấy bay thợ nề và que sắt gạt hết các lớp keo bám trên bề mặt, đặt tất cả các dụng cụ vào xoong kim loại, đổ vào xoong 50ml dầu madút và châm lửa đốt Sau khi lửa tắt, dùng bay thợ nề cao hết các lớp keo đã cháy đen ròn dễ dàng Khi làm

vệ sinh bay răng lược phải cạo tỷ mỉ sạch hết các lớp keo bít vào các kẽ răng lược

Khi làm vệ sinh bằng cách đốt lửa cần đề phòng hoả hoạn và cháy các chi tiết bằng gỗ

Khi pha chế và dán keo epoxy cần đảm bảo các yêu cầu an toàn lao động như sau:

• Pha keo ở nơi thoáng gió để xua tan hơi độc hoá chất Chuẩn bị sẵn xà phòng, nước rửa, khăn lau để công nhân rửa tay ngay sau khi tiếp xúc hoá chất

• Công nhân phải đeo khẩu trang và có mũ bảo vệ

• Khi dùng axeton để lau chùi dụng cụ phải chuẩn bị dụng cụ đầy đủ để làm nhanh vì đây là chất độc bay hơi

• Cầu dầm liên tục 3 nhịp dự ứng lực theo sơ đồ 35,95 + 54,00 + 35,95m

bị nứt nghiêng và nứt ngang đã dán 3 lớp bản thép nằm ngang rộng 600mm, dày 4mm, dài 16000mm lên mặt đáy cong vồng lên Mỗi tấm tôn này dài 16000mm nặng 170kg Ngoài ra cùng dán 1 lớp bản thép thẳng đứng ở bên sườn dầm nơi có vết nứt nghiêng, với kích thước cao 1600mm, rộng 1200mm, dày 3mm lượng keo dán đã dùng là 7kg keo/m2

• Cầu BTCT tại Km 411 tuyến ĐSTN Cầu gồm một nhịp 10m Trước khi sửa chữa Bê tông khu vực đáy dầm bị bong rộp khắp nơi để lộ cốt thép chủ hàng dưới cùng, v.v Biện pháp sửa chữa như sau: Tẩy bỏ lớp bê tông phong hoá, chải gỉ cốt thép, khôi phục lại bằng bê tông Polymer và dán một lớp bản thép 400x8500x6 (mm) dưới đáy phiến dầm chủ

• Cầu BTCT tại Km 983 tuyến ĐSTN Cầu gồm hai nhịp 12m Trước khi sửa chữa Bê tông khu vực đáy dầm bị bong rộp khắp nơi để lộ cốt thép chủ hàng dưới cùng, v.v Biện pháp sửa chữa như sau: Tẩy bỏ lớp bê tông phong hoá, chải gỉ cốt thép, khôi phục lại bằng bê tông Polymer và dán một lớp bản thép 400x8500x6 (mm) dưới đáy phiến dầm chủ

• Cầu BTCT tại Km 995 tuyến ĐSTN Cầu gồm ba nhịp 11m Trước khi sửa chữa Bê tông khu vực đáy dầm bị bong rộp khắp nơi để lộ cốt thép chủ hàng dưới cùng, v.v Biện pháp sửa chữa như sau: Tẩy bỏ lớp bê tông phong hoá, chải gỉ cốt thép, khôi phục lại bằng bê tông Polymer và