BÀI TẬP CÔNG NGHỆ THI CÔNG VÀ SỬA CHỮA CẦU Câu hỏi : Tổng quan về kết cấu BT và BTDUL. Công nghệ thi công và bảo dưỡng kết cấu BT và BTDUL. Trả lời : ( *) Tổng quan về kết cấu bê tông và bê tông dự ứng lực I . BÊ TÔNG CỐT THÉP . 1 / Để thấy rõ ý nghĩa kinh tế kỹ thuật của việc đặt cốt thép vào trong BT tạo nên một kết cấu bê tông . Thực chất là việc lợi dụng đặc tính tốt của 2 loại vật liệu này để tạo nên một kết cấu bền trắc . - Hai đặc tính đó là: đối với bê tông thì khả năng chịu nén tốt , còn với cốt thép thì khả năng chịu kéo cao hơn khả năng chịu nén. Vậy thực chất bê tông cốt thép(BTCT) là loại vật liệu xây dựng hỗn hợp mà trong đó bê tông và cốt thép đã liên kết hợp lý với nhau để cùng làm việc trong một kết cấu. Sở dĩ bê tông và cốt thép có thể cùng làm việc được là do: - Lực dính bám giữa BT và Cốt Thép: Bê tông khi ninh kết thì dính chặt với cốt thép nên ứng lực có thể truyền từ bê tông sang cốt thép và ngược lại. Lực dính có ý nghĩa hàng đầu , nhờ đó có thể khai thác hết khả năng chịu lực của cốt thép , hạn chế bề rộng vết nứt…… - Giữa bê tông và cốt thép không xảy ra phản ứng hóa học nào có hại. Bê tông có độ đặc chắc , bao bọc bảo vệ cốt thép không bị han rỉ và ngăn ngừa tác dụng có hại của môi trường đối với cốt thép. - Bê tông và cốt thép có hệ số giãn nở gần bằng nhau ( (α ct = 1,2.10 -5 ; α b =10 -5 ∼1,5.10 -5 ). Nên khi nhiệt độ thay đổi trong phạm vi thong thường dưới 100°C thì ứng suất ban đầu xảy ra trong vật liệu là không đáng kể. 2 / PHÂN LOẠI BTCT 2.1 . Phân loại theo phương pháp chế tạo : a. Bê tông cốt thép toàn khối ( BTCT đổ tại chỗ): BTCT toàn khối khi thi công người ta tiến hành ghép ván khuôn , đặt cốt thép và đổ bê tông ngay tại vị trí thiết kế của kết cấu. * Ưu điểm : - Các cấu kiện liên kết toàn khối nên kết cấu có độ cứng lớn, chịu tải trọng động tốt - Có thể chế tạo các cấu kiện theo hình dạng tùy ý. * Nhược điểm : - Tốn vật liệu làm ván khuôn ,đà giáo - Thi công chịu ảnh hưởng của thời tiết. Trong thực tê biện pháp thi công này là chủ yếu, người ta đã có nhiều biện pháp khác hiệu quả hơn để khắc phục các nhược điểm trên : sử dụng ván khuôn vạn năng bằng kim loại, ván khuôn trượt, dùng phụ gia đông cứng nhanh, dùng bê tông thương phẩm…. b. Bê tông cốt thép lắp ghép: Theo phương pháp này người ta phân kết cấu thành các cấu kiện riêng biệt để có thể chế tạo sẵn ở nhà máy hay sân bãi, rồi đem lắp ghép lại thành kết cấu tại vị trí thiết kế. * Ưu điểm : - Có điều kiện công nghệp hóa trong thi công xây dựng - Tiết kiệm vật liệu làm ván khuôn. - Rút ngắn thời gian thi công, đảm bảo chất lượng…… * Nhược điểm : - Cần có các phương tiện vận chuyển, cẩu lắp. - Xử lý các mối nối phức tạp. - Độ cứng của kết cấu không lớn. BTCT lắp ghép có hiệu quả về việc sử dụng nhân lực, phương tiện thi công và nguyên vật liệu khi làm tốt công tác tiêu chuẩn hóa và định hình hóa . c. Bê tông cốt thép nửa lắp ghép: Theo phương pháp này người ta lắp ghép các cấu kiện được chế tạo sẵn chưa hoàn chỉnh kết cấu. * Ưu điểm : - Độ cứng của kết cấu lớn - Giảm khối lượng ván khuôn, có thể loại bỏ cột chống . * Nhược điểm : - Cần giải quyết tốt liên kết giữa BT cũ và mới. - Tổ chức thi công phức tạp. 2 .2. Phân loại theo cốt thép : - Bê tông có cốt mềm ( d< 40 mm ,dễ uốn) - Bê tông có cốt cứng, ( d> 40 mm, thép hình) 2.3. Phân loại theo trạng thái ứng suất: a.Bê tông cốt thép thường: Khi chế tạo cấu kiện, cốt thép ở trạng thái không có ứng suất. Ngoài các nội ứng suất do co ngót và nhiệt độ, trong BT và cốt thép chỉ xuất hiện ứng suất khi có tải trọng. b. Bê tông cốt thép dự ứng lực trước: Khi chế tạo cấu kiện, cốt thép ban đầu được kéo căng, liên kết chặt với BT, khi buông ra cốt thép co lại gây nén trong BT .nhờ có ứng suất nén trước trong BT, người ta có thể không cho xuất hiện vết nứt hoặc hạn chế bề rộng khe nứt. 2.4. Phân loại theo trọng lượng thể tích : - Bê tông nặng có γ ≥ 1800 kg/m³ ( ~2500) - Bê tông nhẹ có γ < 1800 kg/m³ phương hướng hiện nay. 3 / ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA BTCT: 3.1 Ưu điểm: - Rẻ hơn so với thép khi kết cấu có nhịp vừa và nhỏ, cùng chịu tải như nhau. Sử dụng vật liệu địa phương ( cát , sỏi , đá ) tiết kiệm thép. - Chịu lực tốt hơn kết cấu gỗ và gạch đá. Kết cấu BTCT chịu được tất cả các loại tải trọng tĩnh, và tải trọng động, động đất. - Chịu lửa tốt hơn gỗ vào thép. Bê tông bảo vệ cho cốt thép không bị nung nóng sớm. chỉ cần lớp bê tông dày 1,5~2 cm đủ để tránh hậu quả tai hại do những đám cháy bình thường gây ra. - Tuổi thọ công trình cao , chi phí bảo dưỡng ít. BT có cường độ tăng theo thời gian, chống chịu tác động của môi trường tốt, cốt thép được BT bao bọc bảo vệ không bị gỉ. - Việc tạo dáng cho kết cấu được thực hiện dễ dàng . Vữa BT khi thi công ở dạng nhão có thể đổ vào các khuôn có hình dáng bất kỳ , cốt thép đủ dẻo để uốn theo hình dạng của kết cấu . 3.2. Nhược điểm : - Trọng lượng bản thân lớn nên gây khó khặn cho việc xây dựng kết cấu nhịp có nhịp lớn bằng BTCT thường. - Bê tông cốt thép dễ có khe nứt ở vùng chịu kéo. Với kết cấu BTCT có khe nứt trong vùng chịu kéo là điều khó tránh khỏi. thông thường thì bề rộng khe nứt không lớn lắm và ít ảnh hưởng đến chất lượng sử dụng của kết cấu . - Cách âm và cách nhiệt kém hơn gỗ và ngạch đá. Có thể sử dụng kết cấu có lỗ rỗng, kết cấu nhiều lớp , BT xốp… - Thi công phức tạp khó kiểm tra chất lượng khắc phục BTCT lăp ghép. Gia cố và sửa chữa gặp nhiều khó khăn 4 / PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA BTCT: - Xây dựng công nghiệp - Xây dựng dân dụng - Xây dựng công trình giao thông - Xây dựng công trình thủy lợi - Xây dựng công trình quốc phòng - Xây dựng công trình thông tin II. BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC . 1.Nguyên lý làm việc: Cốt thép trong bê tông , là cốt thép cường độ cao , được kéo căng ra bằng máy kéo ứng suất trước , đạt tới một giá trị ứng suất nhất định , được thiết kế trước , nằm trong giới hạn đàn hồi của nó , trước khi các kết cấu bê tông cốt thép này chịu tải . Lực căng cốt thép này làm cho kết cấu bê tông biến dạng ngược với biến dạng do tải trọng gây ra sau này khi kết cấu làm việc .Nhờ đó , kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước có thể chịu tải trọng lớn gần gấp đôi so với kết cấu này , khi không căng cốt thép ứng suất trước .( Khi chịu tải trọng bình thường , biến dạng do tải trọng gây ra chỉ đủ để triệt tiêu biến dạng do căng trước trước , kết cấu trở lại hình dạng ban đầu trước khi căng , giống như không hề chịu tải gì .) (Máy kéo ứng suất trước loại đơn cáp) 2.Phân loại kết cấu bê tông ứng suất trước . 2.1. Bê tông ứng suất trước căng trước Cốt thép ứng suất trước được kéo căng ra trước trên bệ khuôn đúc bê tông trước khi chế tạo kết cấu bê tông (như căng dây đàn). Sau đó kết cấu bê tông được đúc bình thường với cốt thép ứng suất trước như kết cấu bê tông cốt thép thông thường. Đến khi bê tông đạt đến một giá trị cường độ nhất định để có thể giữ được ứng suất trước, thì tiến hành cắt cốt thép rời ra khỏi bệ căng. Do tính đàn hồi cao của cốt thép, nó có xu hướng biến dạng co lại dọc theo trục của cốt thép. Nhờ lực bám dính giữa bê tông và cốt thép ứng suất trước, biến dạng này được chuyển hóa thành biến dạng vồng ngược của kết cấu bê tông so với phương biến dạng khi kết cấu bê tông chịu tải trọng. Phương pháp này tạo kết cấu ứng suất trước nhờ lực bám dính giữa bê tông và cốt thép, và được gọi là phương pháp căng trước vì cốt thép được căng trước cả khi kết cấu bê tông được hình thành và đạt tới cường độ thiết kế. 2.2. Bê tông ứng suất trước căng sau dạng không liên kết (Đầu neo bê tông ứng suất trước , loại đa cáp) Đây là loại kết cấu ứng suất trước được thi công căng cốt thép sau khi hình thành kết cấu nhưng trước khi chịu tải, và sử dụng phản lực đầu neo hình côn tại các đầu của cốt thép ứng suất trước để truyền áp lực ép mặt sang đầu kết cấu bê tông (gây ứng suất trước). Phương pháp này, không dùng lực bám dính giữa bê tông và cốt thép để tạo ứng suất trước, nên còn gọi là ứng suất trước căng sau không bám dính. Cốt thép được lồng trong ống bao có chứa mỡ bảo quản chống gỉ, và được đặt bình thường vào trong khuôn đúc bê tông mà chưa được căng trước. Sau đó, đổ bê tông vào khuôn bình thường như chế tạo kết cấu bê tông cốt thép thông thường. Đến khi kết cấu bê tông cốt thép đạt cường độ nhất định đủ để chịu được ứng lực căng thì mới tiến hành căng cốt thép ứng suất trước. Cốt thép được kéo căng cốt thép dần dần bằng máy kéo ứng suất trước đến giá trị ứng suất thiết kế, nhưng vẫn nằm trong giới hạn đàn hồi của cốt thép ứng suất trước. Sau mỗi hành trình kéo thép, cốt thép lại được buông ra khỏi máy kéo, lúc đó cốt thép có xu hướng co lại vì tính đàn hồi. Nhưng do các đầu cốt thép (một trong hai hay cả hai đầu) được giữ lại bởi neo 3 lá hình côn nằm trong hốc neo hình côn bằng thép bịt ở hai đầu kết cấu bê tông, mà biến dạng đàn hồi này của cốt thép được chuyển thành phản lực đầu neo dạng áp lực ép mặt của má côn thép truyền sang đầu kết cấu bê tông (tạo ra ứng suất trước). Nhờ đó kết cấu bê tông được uốn vồng ngược với khi làm việc. Khi đạt đến ứng suất trước thiết kế thì mới cho kết cấu chịu tải trọng (cho làm việc). Phương pháp này thuận lợi cho việc thi công tại hiện trường. Ứng dụng cho các kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước đổ tại chỗ. Tuy vậy, nhược điểm của phương pháp này là chỉ dựa vào các đầu neo để giữ ứng suất trước. Nếu các đầu neo này bị hỏng thì ứng suất trước trong cốt thép sẽ mất, kết cấu trở thành kết cấu bê tông thông thường, không đảm bảo chịu lực nữa. 3.3. Bê tông ứng suất trước căng sau dạng liên kết (Neo 3 lá để kẹp cáp ứng suất trước trong hốc neo) Đây là dạng kết cấu ứng suất trước căng sau sử dụng cả lực bám dính giữa cốt thép ứng suất trước với kết cấu bê tông, lẫn phản lực ép mặt đầu neo để giữ ứng suất trước. Loại này còn gọi là kết cấu bê tông ứng suất trước căng sau có bám dính. Cốt thép được đặt trong ống bao. Ống bao bằng nhựa, nhôm hay thép được đặt trong kết cấu bê tông. Tiến hành tạo kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước căng sau như dạng không liên kết. Nhưng sau khi căng cốt thép đến ứng suất thiết kế, thì tiến hành bơm (hồ) vữa xi măng với áp lực cao vào trong lòng các ống bao để vừa tạo lớp vữa bảo vệ cốt thép vừa tạo môi trường truyền ứng lực bằng lực bám dính giữa cốt thép với vữa xi măng đông kết, ống bao và kết cấu bê tông bên ngoài. Việc kiểm tra độ đầy chặt vữa xi măng trong ống bao được tiến hành nhờ có các đầu ống kiểm tra cắm vào trong ống bao. Bơm vữa áp lực cao tới khi phun đầy vữa ra các đầu thăm này có thể biết vữa đã chứa đầy trong ống cáp đến đoạn nào của kết cấu. Đây là dạng kết cấu bê tông ứng suất trước căng sau cải tiến. Áp dụng cho kết cấu đúc tại chỗ tại hiện trường, mà ít gặp rủi ro do tổn hao ứng suất trước tại đầu neo. (*)Công nghệ thi công và bảo dưỡng kết cấu BT và BTDUL Phương pháp thi công của dự ứng lực gồm 4 giai đoạn : 1. Công tác chuẩn bị 2. Công tác lắp đặt cáp 3. Công tác kéo căng cáp 4. Công tác bơm vữa Giai đoạn 1: Công tác chuẩn bị Đây là công đoạn ban đầu của phương pháp thi công dự ứng lực. Vật tư gồm có các loại cáp dự ứng lực 7 sợi, hệ đầu neo kéo và hệ đầu neo chết phú hợp theo tiêu chuẩn của BS 4447, các cốt thép gia cường cho đầu neo, thanh đỡ, ống gen. Giai đoạn 2: Công tác lắp đặt cáp gồm 3 bước Bước 1: Đầu tiên lắp đặt đầu neo sống, đế neo của đầu neo sống được gắn với khuôn neo bằng kẽm buộc. đuôi của đế neo được gắn với đầu neo sống, sau đó đế neo và khuôn neo được cố định vào ván khuôn thành của dầm sàn. Bước 2: Tạo đường cáp, tạo đầu neo chết và lắp đặt đường cáp Trước tiên cắt những sợi cáp trong đường cáp, đặt chúng nằm sát vào nhau trên nền cứng không để bị bám đất và luồn vào ống ghen để tạo đường cáp Tiếp theo tạo đầu neo chết cho đường cáp từ những sợi cáp thừa ra khỏi ống gen, sau đó nâng các đường cáp gia công sẵn lên vị trí cần lắp đặt. Công đoạn tiếp theo là rải và lắp đặt đường cáp, lắp đặt đầu neo chết và lắp đặt chân chống cho đường cáp. Bước 3: Lắp van bơm vữa, vòi bơm vữa và hoàn thiên trước khi đổ bê tông. Vị trí liên kết của các vòi bơm vữa và van bơm vữa được cố định bằng kẽm buộc. Giai đoạn 3: Công tác kéo căng cáp Thực hiện việc kéo căng cáp bằng các thiết bị kích thủy lực, máy bơm thủy lực, kích kéo căng, ống nối thủy lực và đồng hồ đo áp và chỉ được kéo căng cáp khi bê tông đạt đến cường độ yêu cầu. Giai đoạn 4: Công tác bơm vữa Vữa bơm được trộn cùng với cùng với các phụ gia cho vào máy trộn vữa và dùng lưới lọc để loại bỏ những tạp chất bên trong vữa. Sau đó vữa được bơm vào các ống gen qua van bơm vữa tại đầu neo chết hoặc đầu neo sống, khi thấy vữa chảy ra ở van bơm vữa cuối đường cáp có nghĩa là toàn bộ đường cáp đã được bơm đầy, ta sẽ đóng van bơm vữa tại miệng bơm. 3.Quy trình công nghệ và tổ chức thi công BT toàn khối * Qúa trình chuẩn bị - Gia công ván khuôn, cột chóng, đà giáo . - Gia công cốt thép . - Chuẩn bị cốt liệu để sản xuất bê tông . * Qúa trình công nghệ bao gồm : - Lắp đạt ván khuôn , cột chống , sàn công tác . - Lắp đạt cốt thép cho các kết cấu . - Trộn , vận chuyển , đổ ,đầm bê tông . - Bảo dưõng bê tông sau khi đầm . - Tháo dỡ ván khuôn , cột chống , sàn công tác . - Xử lý khuyết tật trong bê tông . Khi thi công bê tông toàn khối nên tổ chức thi công theo phương pháp dây chuyền .Các dây chuyền bộ phận có thể là : - Dây chuyền ghép ván khuôn , cột chống , sàn thao tác ; gọi tắt là dây chuyền ván khuôn . - Dây chuyền cốt thép . - Dây chuyền đổ , đầm bê tông . - Dây chuyền dưỡng hộ bê tông , tháo dỡ ván khuôn , cột chống. 4 . Bảo dưõng bê tông • Mục đích : - Tạo điều kiện thuận lợi cho sự đông kết của bê tông . - Không cho nước ngoài thâm nhập vào vữa mới đổ . - Không làm mất nước bề mặt . - Không cho lực tác dụng khi bê tông chưa chịu được lực . - Không gây rung động làm long cốt thép. • Cách thức : - Bê tông mới đổ xong phải được che không bị ảnh hưởng bởi mưa , nắng và phải được giữ ẩm thường xuyên . - Trong mùa nóng hoặc khô , khi đổ bê tông xong phải phủ ngay lên mặt kết cấu một lớp giữ độ ẩm như bao tải , mùn cưa , rơm , rạ , cát hoặc vỏ bao xi măng. - Đối với bê tông dùng xi măng porlan phải giữ ẩm ít nhất là 7 ngày đêm , nếu dùng xi măng oxít nhôm thì giữ ẩm 3 ngày đêm. - Hai ngày đầu cứ sau 2h đồng hồ tưới một lần , lần đầu tưới sau khi đổ bê tông 4 - 7h . Những ngày sau khoảng 3-10h tưới một lần tuỳ theo nhiệt độ không khí ( nhiệt độ càng cao tưới càng nhiều , càng thấp tưới càng ít ). - Việc đi lại trên bê tông chỉ cho phép khi bê tông đạt 24kg/cm2 ( mùa hè từ 1-2ngày , mùa đông 3 ngày). [...]...- Nếu bảo dưỡng bê tông không tốt sẽ xảy ra hiện tượng trắng mặt , cường độ rất thấp so với cường độ thi t kế , hoặc nứt chân chim . BÀI TẬP CÔNG NGHỆ THI CÔNG VÀ SỬA CHỮA CẦU Câu hỏi : Tổng quan về kết cấu BT và BTDUL. Công nghệ thi công và bảo dưỡng kết cấu BT và BTDUL. Trả lời : ( *) Tổng quan về kết cấu bê tông và. neo. (* )Công nghệ thi công và bảo dưỡng kết cấu BT và BTDUL Phương pháp thi công của dự ứng lực gồm 4 giai đoạn : 1. Công tác chuẩn bị 2. Công tác lắp đặt cáp 3. Công tác kéo căng cáp 4. Công. công nghệ và tổ chức thi công BT toàn khối * Qúa trình chuẩn bị - Gia công ván khuôn, cột chóng, đà giáo . - Gia công cốt thép . - Chuẩn bị cốt liệu để sản xuất bê tông . * Qúa trình công nghệ