Perbaikan jembatan

Saat ini, banyak jembatan yang ada di Tiongkok tidak dapat memenuhi persyaratan penggunaan karena berbagai alasan, dan perlu diperkuat. Pemeliharaan, perbaikan, dan perkuatan struktur dan fasilitas beton telah menjadi isu yang mendesak. Material tradisional seringkali digunakan untuk perkuatan dengan efisiensi yang relatif rendah, tingkat mekanisasi yang lebih tinggi, dan biasanya muncul setelah masalah durabilitas yang buruk. Resin khusus dan kain serat karbon diaplikasikan pada permukaan beton sesuai dengan persyaratan desain, sehingga mencapai efek perkuatan struktur. Sifat mekanik balok, gorong-gorong, dan balok lainnya sebelum dan sesudah perkuatan telah meningkat secara signifikan. Menurut studi eksperimental, sifat lentur balok, pelat, dan gorong-gorong dengan lapisan kain serat karbon searah dapat ditingkatkan sebesar 5-8%. Dibandingkan dengan teknik perkuatan lain seperti baja tempel dan beton semprot, teknik ini memiliki karakteristik bobot mati yang kecil, konstruksi sederhana, masa konstruksi singkat, dan durabilitas yang baik. Karena keunggulan kekuatan tinggi, efisiensi tinggi, ketahanan korosi, dan bobot mati yang ringan, kain serat karbon telah banyak digunakan untuk memperkuat struktur beton bertulang.

1 Ikhtisar proyek

Bagian jalan tol dari Nanchang ke Jiujiang (bagian) adalah jalur utama di Provinsi Jiangxi, dengan total panjang 133 km. Konstruksinya telah mengalami banyak perubahan, seperti rekonstruksi jalan raya sekunder, pelebaran jalan raya khusus mobil dan sebagainya. Setelah lebih dari sepuluh tahun beroperasi dan digunakan, perkerasan telah muncul fenomena kerusakan akhir yang lebih serius dan beragam dengan potensi bahaya keselamatan. Mengingat hal ini, pemilik memutuskan untuk melakukan transformasi teknis komprehensif berskala besar dari jalan tol Chang sembilan. Konten utama dari transformasi teknis ini adalah untuk meningkatkan ketebalan lapisan struktur perkerasan sebesar 16-25 cm berdasarkan perkuatan lapisan struktur perkerasan yang ada. Pada saat yang sama, kemiringan dua sisi perkerasan tunggal yang ada di beberapa bagian diubah menjadi kemiringan satu sisi, untuk secara fundamental memecahkan bahaya tersembunyi dari drainase melintang Jalan Raya Chang-Jiu. Untuk mencapai tujuan transformasi teknis tersebut di atas, semua struktur jembatan dan gorong-gorong di sepanjang jalur tersebut harus dirawat dan direformasi sesuai dengan persyaratan di atas, dan penyakit yang ada pada berbagai struktur harus dihilangkan secara bersamaan.

Secara keseluruhan ada 849 jembatan dan gorong-gorong di sepanjang jalan tol Chang-Jiu, termasuk 79 jembatan utama dan 26 jembatan cabang. Struktur atas terutama terdiri dari pelat berongga pra-tegang sederhana sepanjang 13m, 16m dan 20m. Ada sejumlah kecil pelat berongga beton bertulang biasa sepanjang 8m dan 10m dengan penopang sederhana, gelagar kotak kontinu dan gelagar komposit berbentuk I. Ada 303 gorong-gorong pipa bundar, 441 gorong-gorong lengkung dan lorong dengan pelat penutup, kotak dan pasangan bata mortar. Di antara mereka, ada hampir 200 gorong-gorong terbuka dan gorong-gorong tertutup dengan sedikit timbunan di bagian atas. Melalui penyelidikan, tidak ditemukan cacat struktural yang jelas pada struktur tersebut, dan daya dukung keseluruhan semua struktur masih baik, hanya pada bagian-bagian tertentu seperti dek jembatan kontinu, perkerasan dek jembatan, bantalan karet dan posisi lemah lainnya muncul lebih banyak kerusakan. Oleh karena itu, selain menghilangkan segala macam penyakit yang ada, penekanan rekonstruksi ini adalah untuk memperkuat dan memperkuat jembatan jalur utama dan jalan layang, gorong-gorong dan pelat atap dan gorong-gorong dengan sedikit timbunan, yang sangat dipengaruhi oleh rekonstruksi permukaan jalan, sehingga mencapai tujuan untuk memastikan keselamatan lalu lintas.

2 Sifat material

Saat ini, status teknis penguatan struktural, rekonstruksi dan perbaikan secara umum dapat dibagi menjadi metode penebalan beton bertulang, metode pra-penambahan volume, metode penguatan lembaran, isolasi dan metode Penyerapan Seismik. Metode penguatan serat karbon memiliki karakteristik kepadatan relatif rendah, kekuatan lelah tinggi, daya tahan yang baik, ketahanan aus, konstruksi yang nyaman, biaya rendah, dan tidak dibatasi oleh kondisi konstruksi pada dasarnya tidak mempengaruhi bentuk struktur asli. Hasil pengujian balok beton yang diperkuat dengan FRP menunjukkan bahwa kekakuan lentur meningkat sebesar 17% -99% dan kekuatan lentur meningkat sebesar 28% -97% di bawah beban normal. Dalam uji penguatan geser, kapasitas lentur anggota yang diperkuat sangat meningkat, sekitar 65% -95%, yang memenuhi persyaratan seismik dari lentur yang kuat dan geser yang lemah.

3 Asumsi Dasar Desain Tulangan

(1) Peran beton dalam area tarik dapat diabaikan.

(2) Ketika balok dibengkokkan, regangan beton, batang baja, dan serat karbon sesuai dengan asumsi penampang bidang.

(3) Hubungan tegangan-regangan material serat karbon bersifat elastis linier: σcf=Ecf×εcf dan εcf<0,01.

(4) Sebelum mencapai kondisi kapasitas lentur ultimit, tidak terjadi kegagalan pengelupasan ikatan antara CFRP dan beton.

4 Konstruksi penguatan serat karbon

4.1 Konfigurasi Perekat

(1) Bahan baku ditimbang secara akurat sesuai dengan rasio campuran yang berbeda, dan primer, perata, serta pengikat masing-masing dialokasikan. Pengencer ditambahkan ke dalam bahan polimer utama dan diaduk rata, kemudian pengisi ditambahkan sambil terus diaduk hingga merata, dan terakhir, bahan pengawet ditambahkan, yang dapat digunakan setelah pengadukan menyeluruh.

(2) Perhatikan hal-hal berikut saat mengkolokasi pengikat: 1-2 kg untuk setiap kolokasi primer, 0,5-1 kg untuk setiap kolokasi pengikat perata, dan 1-2 kg untuk setiap kolokasi pengikat.

(3) Semua bahan harus diselesaikan dalam 1H.

4.2 Pengolahan substrat

(1) Kerusakan permukaan beton seperti spalling, cekungan, sarang lebah, dan korosi harus dihilangkan. Retakan dengan lebar kurang dari 0,2 mm harus dilapisi dengan resin epoksi dan ditutup rapat. Retakan yang lebih besar dari 0,2 mm harus dinat dengan resin epoksi.

(2) Gunakan gerinda sudut beton, amplas, dan peralatan lainnya untuk membersihkan permukaan dari bubur beton, minyak, dan kotoran lainnya. Ratakan dasar komponen beton, terutama permukaan bagian cembung, dan ratakan pasta sudut dengan talang dan poles membentuk busur lingkaran (R < 30 mm).

(3) Gunakan blower untuk membersihkan permukaan beton dan menjaganya tetap kering.

4.3 Pertama

(1) Lem dasar dialokasikan sesuai dengan rasio bahan utama: bahan pengawet = 3:1. Bahan utama dan bahan pengawet ditempatkan dalam wadah, diukur dengan timbangan pegas, dan diaduk rata dengan agitator. Dosis ditentukan sesuai suhu aktual di lokasi dan waktu penggunaan dikontrol secara ketat. Umumnya, 60 mm digunakan.

(2) Oleskan perekat secara merata pada permukaan komponen beton dengan kuas rol atau kuas, dengan ketebalan tidak lebih dari 0,4 mm, dan tidak boleh ada kebocoran atau gelembung udara yang keluar dari kuas. Waktu pengeringan adalah 3-24 jam.

4.4 Perataan

(1) Dempul epoksi perbaikan harus digunakan untuk mengisi bagian cekung pada permukaan beton, dan bahan penambal harus digunakan untuk mengisi bagian dengan ketinggian yang kurang baik seperti sambungan templat, untuk meminimalkan perbedaan ketinggian.

(2) Sudut sudut juga diaplikasikan untuk memperbaiki lengkungan halus dengan radius minimal 30 mm. Setelah permukaan bahan penambal disentuh dan kering, langkah selanjutnya dapat dilakukan.

4.5 Ikatan lembaran serat karbon

(1) Pastikan permukaan perekat kering, suhu di bawah 5°C, dan kelembapan relatif (RH) di atas 85%. Jika tidak ada langkah efektif, kain serat karbon tidak dapat digunakan.

(2) Campur dan aduk bahan perekat (dengan metode yang sama seperti lem dasar), lalu oleskan secara merata pada bagian yang akan direkatkan, dan oleskan lebih banyak pada sambungan tumpang tindih, sudut beton, dan bagian lainnya. Ketebalan kuas sedikit lebih tebal dari lem dasar. Dilarang keras mengalami kebocoran dan goresan, dan berikan perhatian khusus pada tepi serat karbon.

(3) Setelah kain serat karbon direkatkan, gunakan alat khusus untuk menggulung searah serat berulang kali untuk menghilangkan gelembung dan memastikan perekat meresap ke dalam kain serat karbon dengan cukup, dan gunakan pengikis untuk mengikis permukaan kain serat karbon agar rata. Penempelan multi-lapis harus mengulangi langkah-langkah di atas, dan lapisan berikutnya dapat direkatkan hingga permukaan kain serat karbon kering.

(4) Oleskan lem perekat secara merata pada permukaan lapisan akhir CFRP. Gulung berulang kali searah serat dengan alat, dan kikis permukaan kain serat karbon dengan pengikis hingga rata.

(5) Panjang tumpang tindih CFRP searah serat tidak boleh kurang dari 10 cm. Resin harus dilapisi pada bagian ini, dan proses penghilangan busa serta resin harus dilakukan seperti biasa.

5 Langkah Penjaminan Mutu

(1) kontrol bahan baku serat karbon.

Homogenitas material: serat karbon yang dibundel hanya terdistribusi secara merata, dan diproses menjadi lembaran dapat berperan untuk menghasilkan gaya keseluruhan yang seragam.

Kandungan resin pra-impregnasi dalam lembaran serat karbon: Resin pra-impregnasi berperan sebagai penahan serat, mengikat bersama menjadi satu kesatuan yang utuh. Namun, kandungan resin pra-impregnasi yang terlalu tinggi dan terlalu tebal tidak kondusif untuk perbaikan dan penguatan. Struktur beton bertulang CFRP bergantung pada resin epoksi yang dilapisi di bagian atas dan bawah lembaran serat karbon untuk memastikan penetrasi resin yang berulang. Jika kandungan resin pra-impregnasi dalam lembaran serat terlalu tinggi, efek penetrasi resin akan buruk saat lembaran serat karbon direkatkan, yang secara langsung memengaruhi kualitas konstruksi.

Persentase benang filamen serat karbon sangat mudah terlihat karena seratnya yang halus dan hanya 7μm. Oleh karena itu, meminimalkan kerusakan serat dan memastikan kontinuitas serta integritas lembaran serat merupakan parameter penting untuk memastikan efek penguatan akhir.

(2) Kontrol suhu dan kelembapan di lokasi konstruksi secara ketat. Suhu konstruksi berada dalam kisaran 5~35°C dan kelembapan relatif tidak lebih dari 85%.

(3) Proyek pengikatan serat karbon: Panjang tumpang tindih kain serat karbon searah serat tidak boleh kurang dari 100 mm. Kain serat karbon harus direkatkan sedalam mungkin untuk menghindari hambatan. Jika hambatan tidak dapat dihilangkan dan perlu dipotong, bagian yang terpotong harus ditangani dengan benar. Langkah-langkah khusus harus ditentukan sesuai dengan kondisi yang berbeda.

(4) Penerimaan lokasi setelah konstruksi terutama untuk mengevaluasi kualitas ikatan antara CFRP dan beton. Efek ikatan dinilai dari gema permukaan CFRP yang diketuk ringan dengan palu dan alat lainnya. Jika fenomena lengket tidak terlalu rapat, metode lem suntik jarum harus digunakan untuk mengatasinya. Jika luas ikatan kurang dari 90%, ikatan tidak valid dan harus dibangun kembali.

6 Kesimpulan

Keunggulan perkuatan struktur beton dengan CFRP sangat jelas, dan memiliki prospek aplikasi yang luas pada perkuatan jembatan jalan raya dan gorong-gorong.