Bài giảng Hư hỏng sửa chữa công trình - Phần 3: Bệnh, hư hỏng và sửa chữa, gia cường kết cấu bê tông

Nội dung text: Bài giảng Hư hỏng sửa chữa công trình - Phần 3: Bệnh, hư hỏng và sửa chữa, gia cường kết cấu bê tông

1. NỘI DUNG CỦA PHẦN 3 Phần 3.1 : Bệnh và hư hỏng kết cấu bê tông Phần32:Sn 3.2 : Sửacha chữaha hư hỏng k ếtct cấu bê tông Phần 3.3 : Gia cường kết cấu bê tông
2. NỘI DUNG CỦA PHẦN 3.1 ƒ NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN LIÊN QUAN ĐẾN BỆNH CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG ƒ NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC KHÁCH QUAN ƒ NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒNGN GỐCCHC CHỦ QUAN
3. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN LIÊN QUAN ĐẾN BỆNH CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG ‰ ĐẶC ĐIỂM VẬT LÝ CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG - Vật liệu bê tông có cấu trúc rỗng : phần đặc + phần lỏng + phần khí Lỗ rỗng mở liên kết Lỗ rỗng mở không liên kết Phần đặc Lổ rỗng kín Độ rỗng của bê tô ng thô ng th ường ở 28 ng ày tuổi khoảng 15% Sự xâm nhậppc của các tác nhân hóa học (có nguồnng gốc hóa h ọc) qua các lổ rỗng là nguyên nhân chính gây ra hư hỏng kết cấu bê tông
4. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN LIÊN QUAN ĐẾN BỆNH CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG ‰ ĐẶC ĐIỂM VẬT LÝ CỦA BÊ TÔNG QátìhthQuá trình thủy hóa của xi măng tktrong kết cấu bê tô ng diễn ra rong mộttht thời gian dài: - Ảnhhh hưởng đến sự phát tr iển các đặc trưng cơ học của vậtlit liệu bê tô ng - Ảnh hưởng đến sự ổn định thể tích của bê tông trong giai đoạn đầu -Nhiệt thủy hóa có thể tạo ra các ứng suất kéo gây nứt kết cấu BT nhất là trong tr ường h ợp bê tông kh ốili lớn
5. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN LIÊN QUAN ĐẾN BỆNH CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG ‰ ĐẶC ĐIỂM CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG -Cường độ chịu kéo thấp ~ 1/10 cường độ chịu nén -Khả năng biến dạng kém : theo Acker (1992) bê tông bắt đầu nứt khi -6 biến dạng xấp xỉ 150.10 (Acker P. 1992. Retrait et fissurations du béton.) Giai đoạn làm việc đàn hồi khi σ < 0,4σc
6. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN LIÊN QUAN ĐẾN BỆNH CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG ‰ ĐẶC ĐIỂM CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG Do đặc điểm cấu tạo, biến dạng của bê tông rất phức tạp và có thể biếu diễn bằng công thức sau : ε = ε(co ngót) + ε(nhiệt) + ε(đàn hồi) + ε(dẻo) + ε(từ biến) Do tác động Do tảitri trọng tác Do tảitri trọng tác của môi trường động ngắn hạn động dài hạn
7. NỘI DUNG CỦA PHẦN 3.1 ƒ NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN LIÊN QUAN ĐẾN BỆNH CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG ƒ NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC KHÁCH QUAN ƒ NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒNGN GỐCCHC CHỦ QUAN
8. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC KHÁCH QUAN ‰ ĂN MÒN CỐT THÉP VÀ HƯ HỎNG LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ Cảng Thương Vụ - Vũng Tàu sau 15 Cảng C ửaaC Cấm –Hải Phòng sau 30 năm năm sử dụng sử dụng ( Theo N.V Khoan – L.N. Thắng : Tình trạng ăn mòn BTCT ở vùng biển VN)
9. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC KHÁCH QUAN ¾ CÁC TÁC NHÂN GÂY ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG - - Các tác nhân có nguồn gốc hóa học ( CO2 , Cl .) Clorua (trong muối) CO2
10. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC KHÁCH QUAN ¾CÁC TÁC NHÂN GÂY ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG Ăn mòn do CO2 -CO2 xâm nhập qua các lỗ rỗng trong kết cấu bê tông -Làm giảm độ pH của môi trường kết cấu dẫn đến ăn mòn cốt thép -Xảy ra chủ yếu ở các khu công nghiệp nơi có hàm lượng CO2 cao - Ăn mòn do CO2 không xảy ra khi kết cấu bê tông nằm hoàn toàn dưới nước
11. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC KHÁCH QUAN ¾CÁC TÁC NHÂN GÂY ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/xi măng đến quá trình cacbonat
12. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC KHÁCH QUAN ¾ HƯ HỎNG KẾT CẤU BÊ TÔNG DO ĂN MÒN CỐT THÉP Làm giảm yếu tiết diện của cốt thép chịu lực trong kết cấu BTCT Làm giảm tiết diện bê tông của kết cấu (nhất là trường hợp kết cấu chịu nén) Làm giảm khả năng chịu lực hay tuổi thọ của kết cấu (công trình)
13. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC KHÁCH QUAN ‰ HƯ HỎNG BÊ TÔNG DO THAY ĐỔI ĐỘ ẨM MÔI TRƯỜNG CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG THEO THỜI GIAN * Với bê tông thường, biến dạng do co ngót lên tới 600*10-6 ( gấp 4 lần giá trị biến dạng gây nứt bê tông) * Với kết cấu siêu tĩnh, biến dạng co ngót sinh ra ứng suất kéo trong kết cấu
14. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC KHÁCH QUAN ‰ HƯ HỎNG BÊ TÔNG DO THAY ĐỔI ĐỘ ẨM MÔI TRƯỜNG NỨT KẾT CẤU DO CO NGÓT
15. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC KHÁCH QUAN ‰ HƯ HỎNG BÊ TÔNG DO NHIỆT ĐỘ Khi kết cấu siêu tĩnh biến dạng nhiệt sinh ra ứng suất trong kết cấu Ví dụ : E = 2,8*104 (MPa) Biến dạng của kết cấu : Sự thay đổi nhiệt độ Δt = 38°C 38 x 9x10-6 = 342x10-6 (mm/mm) -6 Hệ số dẫn nhiệt 9x10 mm/mm/°C Ứng suấtkét kéo : Chiều dài kết cấu : 30,5 m 14 (MPa)
16. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC KHÁCH QUAN - Đối với kết cấu bê tông khối lớn, biến dạng nhiệt có thể đạt đến 400 đến 500x10-6 khi chiều dày kết cấu thay đổi từ 60 cm đến 80 cm - Theo TCXDVN 305 : 2004 để bê tông bị nứt do nhiệt thủy hóa cần có 2 điều kiện sau: + Độ chênh nhiệt độ ΔT > 20°C (chênh lệch nhiệt độ giữa các phần bê tông và giữa bề mặt bê tông và không khí bên ngoài) + Mô đun độ chênh nhiệt độ MT ≥ 50°C/m
17. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC KHÁCH QUAN ‰ HƯ HỎNG CÓ NGUỒN GỐC TỪ ĐỘ ỔN ĐỊNH THỂ TÍCH VẬT LIỆU -Xảy ra ngay sau khi thi công bê tông -Các yếu tố ảnh hưởng chính : xi măng, cấu tạo cốt thép, độ sụt của bê tông -Biến dạng thể tích tại các vị trí khác nhau là Tại vùng tiếp nguồn gốc gây ra vết nứt giáp cột, sàn Tại các vùng Tại vị trí cốt thép Tại vùng tiếp giáp dầm - sàn khác nhau trên cột BTCT
18. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC CHỦ QUAN ‰ HƯ HỎNG BÊ TÔNG DO TẢI TRỌNG -Thường xảy ra khi kết cấu bị quá tải hoặc chịu các tải trọng không được dự tính trong thiết ké - Có 02 loại hư hỏng công trình do các nguyên nhân thuộc về tải trọng : + Nứtkt kếtct cấu + Biến dạng vượt quá giới hạn cho phép của công trình ( thường do độ cứng của kết cấu không đảm bảo )
19. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC CHỦ QUAN ‰ HƯ HỎNG BÊ TÔNG DO TẢI TRỌNG Khung bê tông cốt thép Do tải trọng đứng Do tải trọng ngang
20. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC CHỦ QUAN ‰ DO SAI SÓT TRONG THIẾT KẾ ¾ Do cấu tạo cốt thép
21. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC CHỦ QUAN ‰ DO SAI SÓT TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG ¾ Do hệ thống cốp pha, dàn giáo không đảm bảo Bê tông vừa thi công Nứt do bê tông chưa đủ cường độ Hư hỏng c ủaak kếttc cấu bê tông trong tr ường h ợppnàyth này thường nghiêm tr ọng
22. NHỮNG HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG (BÊ TÔNG CỐT THÉP) CÓ NGUỒN GỐC CHỦ QUAN ‰ DO SAI SÓT TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG ¾ Do bảo dưỡng bê tông ngay sau khi thi công ¾ Do biện pháp thi công không đảm bảo Nứt do co ngót Thay đổi thể tích bê tông do nước bay hơi