Sửa chữa hư hỏng kết cấu bê tông

ầSỬA CHỮA HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG Ph n 3.2 NỘI DUNG CỦA PHẦN 3.2 ƒ MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC SỬA CHỮA ƒ NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA ĐỂ ĐẢM BẢO ĐỘ BỀN VỮNG CỦA VIỆC SỬA CHỮA HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG ƒ LỰA CHỌN VẬT LIỆU SỬA CHỮA KẾT CẤU BÊ TÔNG ƒ SỬA CHỮA BỀ MẶT KẾT CẤU BÊ TÔNG ƒ SỬA CHỮA VẾT NỨT TRÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG ƒ SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC SỬA CHỮA 9 Sữa chữa bề mặt 9 Bảo vệ lớp bê tông chưa hư hỏng 9 Tăng cường khả năng làm việc của kết cấu 9 Làm chậm/hạn chế sự hư hỏng công trình qua đó đảm bảo được yêu cầu về tuổi thọ công trình NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA ĐỂ ĐẢM BẢO ĐỘ BỀN VỮNG CỦA VIỆC SỬA CHỮA HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Cần hiểu được ứng xử của kết cấu được sửa chữa cũng như của vật ể 9 Xác định được nguồn gốc, nguyên nhân gây ra hư hỏng liệu dùng đ sửa chữa 9 Không có một công thức cụ thể nào cho việc sửa chữa kết cấu bê tông. Tuy nhiên, quy trình sửa chữa hư hỏng của một kết cấu bê tông thường gồm những nội dung cơ bản sau : (1) (2) (3) 1- Phá bỏ phần bê tông bị hư hỏng 2 - Vệ sinh bề mặt sửa chữa 3- Thi công lớp vật liệu sửa chữa (lớp bê tông mới) NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA ĐỂ ĐẢM BẢO ĐỘ BỀN VỮNG CỦA VIỆC SỬA CHỮA HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Độ bền vững của việc sửa chữa kết cấu bê tông được đặc trưng bởi các yếu tố sau : Độ bền của việc sửa chữa Vật liệu sửa chữa phải đảm bảo độ bền vững Độ bền của liên kết giữa vật liệu sửa chữa và lớp bê tông cũ -Tránh các hư hỏng xảy ra tiếp theo -Đảm bảo sự làm việc đồng thời của 2 lớ ật liệ - Hạn chế sửa chữa nhiều lần p v u - Hạn chế bong (không dính kết) giữa hai lớp NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA ĐỂ ĐẢM BẢO ĐỘ BỀN VỮNG CỦA VIỆC SỬA CHỮA HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Đảm bảo « sự tương hợp » giữa vật liệu sửa chữa và lớp bê tông cũ - Rất nhiều trường hợp việc sửa chữa không đảm bảo yêu cầu do việc lựa chọn vật liệu sửa chữa không « tương hợp » với vật liệu bê tông cũ và với các điều kiện môi trường xung quanh ằ- Sự tương hợp giữa vật liệu sửa chữa và lớp bê tông cũ được xác định b ng sự tương thích về các đặc trưng vật lý, hóa học và điện hóa giữa chúng - Trong sự tương thích về các đặc trưng vật lý sự tương thích về biến dạng hình học , giữ vai trò rất quan trọng. Sự tương thích này phụ thuộc các yếu tố cơ bản sau : Biến dạng co ngót Hệ số giãn nở nhiệt Mô đun đàn hồi Biến dạng từ biến Rất khó lựa chọn được vật liệu sửa chữa đảm bảo đầy đủ các điều kiện tương thích NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA ĐỂ ĐẢM BẢO ĐỘ BỀN VỮNG CỦA VIỆC SỬA CHỮA HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Biến dạng co ngót: là một trong những tác nhân chính làm giảm độ bền của việc sửa chữa Co ngót Vật liệu sửa chữa thường có biến dạng co ngót lớn hơn biến dạng co ngót của lớp bê tông cũ ( đã tồn tại lâu và biến dạng co ngót đã hết) Bê tông cũ Nứt Bong bề mặt Cơ chế nứt lớp vật liệu sửa chữa và bong bề mặt giữa hai lớp do co ngót: Biến dạng co ngót của vật liệu sửa chữa bị ngăn cản do tiếp Phát sinh ứng suất kéo, cắt trong bản thân vật liệu sửa -Nứt lớp vật liệu sửa chữa ề ếxúc với lớp bê tông cũ ổn định chữa và ở bề mặt tiếp xúc - Bong b mặt ti p xúc giữa hai lớp NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA ĐỂ ĐẢM BẢO ĐỘ BỀN VỮNG CỦA VIỆC SỬA CHỮA HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG Cơ chế phá huỷ liên kế giữa lớp vật liệu sửa chữa và kết cấu cũ do biến dạng co ngót NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA ĐỂ ĐẢM BẢO ĐỘ BỀN VỮNG CỦA VIỆC SỬA CHỮA HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Mô đun đàn hồi : ảnh hưởng đến ứng xử cơ học của kết cấu BT sau sửa chữa Nên sử dụng vật liệu sửa chữa có mô đun đàn hồi bằng hoặc thấp hơn mô đunđàn hồi của vật liệu sửa chữa ( lưu ý khi mô đun đàn hồi nhỏ kéo theo cường độ chịu kéo của vật liệu nhỏ) NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA ĐỂ ĐẢM BẢO ĐỘ BỀN VỮNG CỦA VIỆC SỬA CHỮA HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Từ biến : đối với vật liệu sửa chữa, khi chúng ở trạng thái làm việc chịu kéo ( từ biến khi kéo) thì từ biến của vật liệu có tác dụng ngăn cản và làm chậm quá trình hình thành vết nứt do co ngót trên vật liệu này ( Từ biến khi vật liệu ở trạng thái làm việc chịu kéo phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ nước/xi măng, nhiệt độ môi trường và tuổi của vật liệu khi chịu tải) (T.H.Nguyen, PhD thesis , LMDC Toulouse) NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA ĐỂ ĐẢM BẢO ĐỘ BỀN VỮNG CỦA VIỆC SỬA CHỮA HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Tổng kết một số đặc tính cơ lý cần thiết của vật liệu sửa chữa Đặc trưng cơ lý của vật liệu Tương quan so với đặc trưng cơ lý sửa chữa của vật liệu trên kết cấu sửa chữa Cường độ chịu nén Bằng hoặc nhỏ hơn Biến dạng từ biến (khi kéo) Lớn hơn Mô đun đàn hồi Bằng hoặc nhỏ hơn Hệ số dẫn nhiệt Tương tự Cường độ chịu kéo Cao hơn Biến dạng co ngót Có giá trị nhỏ nhất có thể NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA ĐỂ ĐẢM BẢO ĐỘ BỀN VỮNG CỦA VIỆC SỬA CHỮA HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Ảnh hưởng của tình trạng bề mặt tiếp xúc giữa kết cấu sửa chữa và lớp vật liệu sửa chữa Kháng cắt Kháng kéo Truyền lực thông qua ma sát bề mặt NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA ĐỂ ĐẢM BẢO ĐỘ BỀN VỮNG CỦA VIỆC SỬA CHỮA HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Ảnh hưởng của tình trạng bề mặt tiếp xúc giữa kết cấu sửa chữa và lớp vật liệu sửa chữa Bám dính bề mặt kém : Bong bề Bám dính bề mặt tốt – Hư mặt tiếp xúc hỏng bề mặt lớp vật liệu cũ Bám dính bề mặt tốt – Hư hỏng lớp vật liệu sửa chữa Bám dính bề mặt tốt – Hai lớp vật liệu làm việc đồng thời LỰA CHỌN VẬT LIỆU SỬA CHỮA KẾT CẤU BÊ TÔNG Nh ầ ủ ời ử d ? 9 Để chọn được vật liệu sửa chữa, cần trả lời các câu hỏi sau : ƒ u c u c a ngư s ụng ƒ Vai trò của kết cấu sửa chữa ? ƒ Khả năng khắc phục được nguyên nhân hư hỏng ? ƒ Điều kiện làm việc thực tế ? ƒ Yêu cầu sử dụng công trình trong quá trình sửa chữa ? ƒ Biện pháp thi công sửa chữa ? ƒ Những đặc tính cần phải có của vật liệu sửa chữa ? ƒ Loại vật liệu nào đáp ứng được các đặc tính này ? LỰA CHỌN VẬT LIỆU SỬA CHỮA KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Có 02 nhóm vật liệu sửa chữa chính : Vật liệu gốc xi măng • Vữa Vật liệu gốc epoxy Dùng nhiều trong sửa chữa các vết nứt trong kết cấu bê tông • Bê tông Dùng cho sửa chữa bề mặt, gia cường kết cấu Sửa chữa thấm dột các kết cấu sàn, tường , vách tầng hầm. Tham khảo tại địa chỉ SỬA CHỮA BỀ MẶT KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Hư hỏng bề mặt kết cấu bê tông do nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra và là dạng hư hỏng phổ biến xảy ra với các kết cấu ề ầBT có b mặt rộng (bê tông mặt c u, đường băng, sàn mái ). 9 Diện tích hư hỏng lớn 9 Hư hỏng bề mặt bê tông trong kết cấu BTCT thường gắp liền với hư hỏng cốt thép do ăn mòn 9 Các nội dung sửa chữa bề mặt được áp dụng cho trường hợp ử hữ h hỏ kết ấ bê tô d ă ò ốt thés a c a ư ng c u ng o n m n c p SỬA CHỮA BỀ MẶT KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Chuẩn bị bề mặt kết cấu sửa chữa • Xác định vùng/vị trí sửa chữa • Biện pháp chống đỡ, an toàn (nếu có) • Loại bỏ phần bê tông hư hỏng • Làm sạch vùng/vị trí sửa chữa Xử lý gỉ cốt thép (nếu có)• SỬA CHỮA BỀ MẶT KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Chuẩn bị bề mặt kết cấu sửa chữa Kết cấu dầm Kết cấu cột m a i n t e n a n c e m o n sKết cấu sàn c r e t e r e p a i r a n d r a t e d – P . H E m m Sửa chữa 1 phần chiều dày C o n c i l l u s t r Sửa chữa cả chiều dày SỬA CHỮA BỀ MẶT KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Chuẩn bị bề mặt kết cấu sửa chữa • Xử lý cốt thép bị ăn mòn nếu có( tăng cường khả năng dính kết cốt thép – vật liệu sửa chữa • Với cốt thép bị ăn mòn quá nhiều cần có giải há để th thếp p ay Làm sạch gỉ thép bằng phun cát M l 2003 Trước khi phun cát Sau khi phun cát o ez, SỬA CHỮA BỀ MẶT KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Một số phương pháp thi công lớp vật liệu sửa chữa Ván khuôn Phương pháp đổ BT thủ công + đầm Phương pháp bơm bê tông SỬA CHỮA BỀ MẶT KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Một số phương pháp thi công lớp vật liệu sửa chữa • Thi công thành nhiều lớp có độ dày không quá 7 cm • Đảm bảo độ đặc chắc • Đảm bảo sự dính kết giữa hai lớp vật liệu • Sinh nhiều bụi trong quá trình thi công Phương pháp phun khô SỬA CHỮA BỀ MẶT KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Một số phương pháp thi công lớp vật liệu sửa chữa • Độ đặc chắc được đảm bảo tuy nhiên không đạt được bằng phương Máy nén khí pháp phun khôVật liệu sửa chữa ( đã trộn) Phương pháp phun ướt SỬA CHỮA BỀ MẶT KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Một số phương pháp thi công lớp vật liệu sửa chữa • Chỉ nên áp dụng cho những hư hỏng nông ( chưa đến cốt thép) • Phương pháp này thường có độ đặc chắc kém, khả năng bám dính với lớp bê tông sửa chữa kém. Phương pháp thủ công SỬA CHỮA VẾT NỨT TRÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Đặc điểm cơ bản của vết nứt trên kết cấu bê tông • Vết nứt luôn tồn tại trong kết cấu bê tông (cường độ chịu kéo của bê tông nhỏ) • Nứt kết cấu bê tông có thể xảy ra ở nhiều thời điểm khác nhau với nhiều ê â á ừ ừ ô ế ô ì ồnguy n nh n kh c nhau: t khi v a thi c ng xong đ n khi c ng tr nh đã t n tại nhiều năm • Vết nứt là đặc trưng cơ bản cho sự hư hỏng của công trình. Đặc điểm của vết nứt (phương, chiều dài, chiều rộng , sự phát triển ) là cơ sở cho việc xác định nguyên nhân gây hư hỏng công trình. Ả ở ủ ế ế ủ• nh hư ng c a v t nứt đ n sự làm việc c a công trình : - Khả năng chịu lực - Tuổi thọ của công trình - Chống thấm - Thẩm mỹ SỬA CHỮA VẾT NỨT TRÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Đặc điểm cơ bản của vết nứt trên kết cấu bê tông GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ ế ế G ả ế Cấ t ốtChi ti t ki n trúc i thuy t thiết kế Phương pháp thiết kế u ạo c thép Fundamentals of Durable Reinforced Concrete, M.G Richardson SỬA CHỮA VẾT NỨT TRÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Đặc điểm cơ bản của vết nứt trên kết cấu bê tông GIAI ĐOẠN THI CÔNG CO NGÓT THỜI ĐỘ ỔN ĐỊNH Nhiệt độ THI CÔNG KỲ ĐẦU • Thời tiết (độ ẩm, gió) Chế độ bả d ỡ THỂ TÍCH • Xi măng • Cốt thép (vị trí, ờ í ) • Nhiệt thủy hóa xi măng • Hệ số dẫn nhiệt khá h • Kỹ thuật thi công • Ổn định hệ giáo chống • o ư ng • Độ ổn định thể tích đư ng k nh • Độ sụt c n au • Biến dạng nhiệt bị ngăn cản • Quá tải Fundamentals of Durable Reinforced Concrete, M.G Richardson SỬA CHỮA VẾT NỨT TRÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Đặc điểm cơ bản của vết nứt trên kết cấu bê tông GIAI ĐOẠN SỬ DỤNG SỰ LÚN SỤT • Lún lệch • Dịch chuyển mực nước ngầm TẢI TRỌNG • Tập trung ứng suất • Quá tải NGĂN CẢN CHUYỂN VỊ • Chuyển vị điểm • Tác động môi CO NGÓT • Thay đổi độ ẩm môi trường • Diện tích bề mặt • Rung động • Quá tải • Tác dụng động • Mỏi • Từ biến trường • Các loại vật liệu khác nhau • Hàm lượng nước • Bảo dưỡng SỬA CHỮA VẾT NỨT TRÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Thời gian xuất hiện vết nứt trên kết cấu bê tông Durable Concrete Structures CEB , ứ t Ă ố Tải trọng h â n g â y n ứ Co ngót khô n mòn c t thép N g u y ê n n h Co ngót dẻo Co ngót nhiệt 1 ngày 1 tuần 1 tháng 1 năm 50 năm1 giờ Thời i tí h từ khi đổ bê tô Ổn định thể tích g an n ng SỬA CHỮA VẾT NỨT TRÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Nguyên tắc sửa chữa vết nứt ấ ế• Xác định tình trạng và tính ch t của v t nứt ▫ Vết nứt đã ổn định ( không phát triển) ▫ Vết nứt đang tiến triển : chỉ được sửa chữa khi đã xác định nguyên nhân • Xác định mục đích sửa chữa : dựa vào tính chất vết nứt và yêu cầu sử dụng • Đảm bảo an toàn cho kết cấu và yêu cầu sử dụng • Đảm bảo độ bền nhất định của việc sửa chữa • Phương pháp thi công hợp lý, tin cậy SỬA CHỮA VẾT NỨT TRÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Một số phương pháp sửa chữa vết nứt kết cấu bê tông - Phương pháp phun áp lực vữa xi măng : phù hợp với các vết nứt ổn định có chiều rộng ≥ 0,5 mm - Phương pháp phun áp lực vữa hóa học : có thể phun vào các vết nứt có chiều rộng ≥ 0,05 mm - Phương pháp sưả chữa cục bộ (đục bỏ một phần bê tông để đổ lại) - Phương pháp sưả chữa bề mặt : phun vữa xi măng, sơn chất kết dính epoxy, neo vết nứt bằng neo thép - Phương pháp khoan và neo (Drilling and Plugging) SỬA CHỮA VẾT NỨT TRÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Một số phương pháp sửa chữa vết nứt kết cấu bê tông Bơm vữa hóa học (epoxy) xử lý vết nứt xuyên SỬA CHỮA VẾT NỨT TRÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Một số phương pháp sửa chữa vết nứt kết cấu bê tông Đục mở Chèn vữa XM hoặc rộng bề mặt vết nứt ≥ 6mm keo epoxy Xử lý cục bộ vết nứt bề mặt Sửa chữa sàn Phương pháp ứng suất trước căng ngoài Sửa chữa dầm SỬA CHỮA VẾT NỨT TRÊN KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Một số phương pháp sửa chữa vết nứt kết cấu bê tông Khoan lỗ dọc theo vết nứt (kích thước phụ thuộc vào ết ứt)v n Chèn mẫu vữa (bê tông) được phủ bằng bitum vào lỗ khoan Khép kín bề mặt vết nứt ở bề mặt bằng tấm neo kim loại (theo ACI 224.1R-07) SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG Khảo sát thấm dột cần được tiến hành trước khi sửa chữa nhằm Thấm xảy ra với kết cấu mái BTCT và với tường BTCT làm sáng tỏ : - Nguồn thấm - Vị trí thấm - Diện tích bị thấm - Tình trạng thấm ( thấm ẩm, thấm nhỏ giọt, thấm có dòng chảy) - Kết cấu có chịu lực hay không SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Nguyên nhân gây thấm qua kết cấu bê tông - Do nứt bê tông - Do bê tông không đặc chắc Do phá vỡ hư hỏng liên kết bê tông với tường hoặc các chi tiết kỹ- , thuật hay bị hỏng màng vật liệu ngăn nước Thấm khu vực ống thoát nước Thấm sàn mái BTCT qua vết nứt sàn SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Nguyên nhân gây thấm qua kết cấu bê tông Chỗ rỗ bê tông Nứt cổ trần Hỏng lớp vật liệu cách nước Qua vết nứt Tiếp giáp ống kỹ thuật SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Nguyên tắc sửa chữa kết cấu bê tông bị thấm - Có biện pháp gia cường để khôi phục khả năng chịu lực của kết cấu - Chống thấm từ phía có nguồn thấm Q tâ đế iệ đặt kh dă hiệt t ớ khi hố thấ- uan m n v c e co n n rư c c ng m - Thấm do nứt bê tông : khắc phục cơ chế gây nứt, sửa chữa vết nứt - Thấm do bê tông không đặc chắc: trám vá cục bộ hoặc nếu thấm diện rộng có thể tạo thêm lớn BT chống thấm mới - Thấm do phá vỡ liên kết bê tông mái với tường hoặc chi tiết kỹ thuật : biến dạng mái BTCT do khí hậu nhiệt ẩm . Cần khắc phục cơ chế biến dạng và tạo liên kết mới - Thấm do hư hỏng lớp vật liệu ngăn nước : sử dụng vật liệu thay thế SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG 9 Quy trình sửa chữa điển hình cho sàn mái BTCT bị thấm - Phá dỡ tất cả những lớp cấu tạo trên mặt BT sàn mái cho đến hở mặt bê tông - Đục tẩy những chỗ rỗ, nứt hoặc khuyết tật - Vệ sinh bề mặt BT sàn mái ế ẩ- Trám vá lại các v t nứt và các chỗ đã đục t y - Quét 2-3 nước sơn chống thấm ấ - Chống nóng mái - Lát gạch đ t sét nung SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG Ví dụ về khảo sát thấm dột công trình « Nhà Trung tâm – Trung tâm truyền hình vệ tinh tại TP. Vĩnh Yên » Công trình xây dựng đầu những năm 2000 SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG Hiện trạng sê nô mái lợp tôn Thấm nước qua tường sê nô Mái tôn bị võng SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG Khảo sát cấu tạo mái lợp tôn Xác định độ dốc thực tế Hiện trạng nứt bê tông sàn mái (phía trên) Lỗ thoát nước cao hơn đáy sê nô SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG Cấu tạo thực tế mái lợp tôn Độ dốc yêu cầu trong hồ sơ thiết kế 7% SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG Khảo sát cấu tạo mái lát gạch Nứt gạch lát mái Hiện trạng khu sê nô mái lát gạch Hiện trạng khu sê nô mái lát gạch SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG ếHiện trạng thực t mái lát gạch Thiếu lớp vải cách nước 02 lớp so với chỉ định trong hồ sơ thiết kế SỬA CHỮA THẤM KẾT CẤU BÊ TÔNG Nứt phía dưới sàn mái BTCT Bong lớp vữa trát ở khu vực thấm dột Sàn lát gạch bị bong rộp Nứt phía dưới sàn mái BTCT