Karbon Fiber Levha Güçlendirme

Proje Genel Bakışı

Ertan Hidroelektrik Santrali, Sichuan Eyaletindeki Panzhihua Şehri'nde Yalong Nehri'nin ana akışında yer almaktadır. Toplam 3300 MW kurulu güce sahip büyük ölçekli bir su koruma merkezidir. Santral merkez binaları barajlar, taşkın tahliye binaları, enerji dağıtım binaları, yeraltı santralleri, su yönlendirme ve kuyruk suyu binaları ve 500 kV tamamen kapalı gaz yalıtımlı kombine şalt istasyonlarından (GIS binaları) oluşmaktadır.

GIS binası, Ertan Hidroelektrik Santrali'nin 500kV şalt sahasıdır, ana yapı boyutu 131,4x18,6x22,2m'dir (uzunluk x genişlik x yükseklik), yerinde dökülen betonarme çerçeve yapısıdır ve temel nispeten tamamlanmış bir kaya temel üzerine yerleştirilmiştir. Çatı kirişi, ortada kolon desteği olmadan tüm binayı kaplar ve 500kV çıkış hatları çatıya yerleştirilmiştir.

Yeraltı santral sistemi ana gövde olarak ana santral ve montaj odası, ana trafo odası ve kuyruk suyu dalgalanma tankını alır. Otobüs tünelleri, erişim tünelleri, drenaj tünelleri, egzoz tünelleri, kablo eğimli şaftları, üst baraj asansör şaftları ve diğer mağaralar dahil. Birbirini üst üste bindiren ve çaprazlayan bir grup yeraltı mağarası oluşturulmuştur. Ana bina 280,3 m uzunluğunda ve 25,5 m açıklığa sahiptir. Ana santralin jeneratör tabakası ve türbin tabakası yerinde dökülen betonarme çerçeve levha kiriş yapılarıdır. Kirişler kare rüzgar kalkanları ve bağımsız kolonlar tarafından desteklenir. Kirişler düzgün bir şekilde düzenlenmiştir ve üniteler genleşme derzleri ile ayrılmıştır.

2 Mevcut sorunlar

Mart 2003'te yapılan sel öncesi incelemede, 500 kV tam kapalı gaz yalıtımlı şalt istasyonunun (GIS binası) çatı kirişlerinin çoğunda çatlaklar olduğu tespit edildi. Özellikle 29. eksenin çatı kirişinde çatlaklar ve büyük eğilme deformasyonu var, kirişin alt kısmı ve köprü vinç korkuluğu sıyrılıyor. Yeraltı santralinin jeneratör tabakası ve türbin tabakasındaki konsolların çoğu ve konsollardaki basit destekli kirişlerin uçlarında çatlaklar var. Sorun keşfedilir keşfedilmez büyük ilgi gördü. Hemen orijinal tasarım enstitüsünden ilgili profesyonelleri organize ederek yerinde incelemeler yapın, orijinal tasarım malzemelerini ve çizimlerini doğrulayın, yapısal yükleri, kesit donatılarını, kiriş sapma değerlerini vb. hesaplayın ve çatlamış sıva tabakasının bir kısmında soyulma incelemeleri yapın.

GIS binasının 29. ekseninin karın kısmının her iki yanında yaklaşık 0,3-0,6 mm genişliğinde 10 adet simetrik çatlak olduğu tespit edilmiştir. Çatlaklar döşemenin altından başlayıp aşağı doğru uzanmakta ve kirişten 100-200 mm uzaklıkta kirişin altına nüfuz etmeden kaybolmaktadır. Kirişin altında 0,2 mm'yi aşan bir çatlak tespit edilmemiştir. Kirişin yüzeyindeki sıva tabakası kesildiğinde, kiriş karın kısmının her iki tarafındaki çatlakların kiriş gövdesinin beton tabakasına ulaştığı tespit edilmiştir. Kirişin her iki tarafındaki simetrik çatlakların kiriş gövdesini delmiş olabileceği ön yargısıyla hareket edilmiştir. Muayenede ayrıca diğer kirişlerin çoğunda çatlaklar olduğu, koruyucu tabakanın aşırı ince olduğu, bazı etriyelerin ortaya çıktığı ve kiriş bel ağının yanlarının içe doğru gömülü olduğu tespit edilmiştir. Kirişin karın kısmında oluşan çatlaklar, yetersiz beton koruma tabakasından, inşaat sırasında uygunsuz bakım veya uygunsuz beton karışım oranından kaynaklanabilir.

Yeraltı santralinin jeneratör tabakası ve türbin tabakası üzerindeki konsol üst kenarının dış tarafında ve konsol üzerindeki basit destekli kirişin alt kenarında çeşitli derecelerde eğik çatlaklar bulunmaktadır. Üst basit destekli kirişten alt konsola doğru bazı ciddi çatlaklar nüfuz etmiştir. Basit destekli kiriş ve konsol birleştiği yan yüzeydeki sıva tabakası (yaklaşık 2 cm derinlik) sıyrıldıktan sonra, çatlaklı konsolların çoğunun orijinal tasarıma aykırı olarak çelik destek plakasına gömülmediği görülmüştür. Çelik destek plakası gömülü konsolların hiçbirinde çatlak veya çok küçük çatlaklar bulunmamıştır. Çatlakların nedeni büyük olasılıkla konsol yüzeyine ve ilgili kiriş tabanına çelik plakaların gömülmemiş olmasından kaynaklanmaktadır. Sıcaklık değiştiğinde ve beton büzüldüğünde ve santral titreşimle çalıştığında, kiriş tabanı ile konsol arasındaki sürtünme nispeten büyük olur ve kiriş ucu ile konsolda çatlaklar meydana gelir.

3 Yapısal karbon fiber takviye işlemi

3.1 Karbon fiber takviyesinin prensipleri ve avantajları

3.1.1 İlke

Karbon fiber kumaş takviye yapı teknolojisi yeni bir yapı takviye teknolojisidir. Beton yapıların takviye ve onarımında esas olarak iki tür karbon fiber malzeme kullanılır: karbon fiber malzemeler ve destekleyici reçineler. Bunlar arasında karbon fiberin çekme dayanımı inşaat çeliğinin on katıdır ve elastikiyet modülü çeliğinkine eşdeğerdir ve inşaat performansı ve dayanıklılığı iyidir. İyi bir takviye ve onarım malzemesidir. Eşleşen reçine, alt reçine, tesviye reçinesi ve bağlama reçinesini içerir. İlk ikisinin işlevi karbon fiberin bağlanma kalitesini iyileştirmektir. İkincisinin rolü, karbon fiberin ve betonun kompozit bir bütün oluşturmasını ve yapısal elemanların eğilme ve kesme taşıma kapasitesini iyileştirmek için birlikte çalışmasını sağlayarak yapısal elemanları güçlendirme ve güçlendirme amacına ulaşmaktır.

3.1.2 Avantajları Geleneksel takviye teknolojisiyle karşılaştırıldığında, karbon fiber kumaş takviye teknolojisinin bariz avantajları vardır:

(1) Yüksek mukavemet: Karbon fiber kumaş mükemmel fiziksel ve mekanik özelliklere sahiptir, çekme mukavemeti sıradan çeliğin 8 katıdır, 4000MPa'dan fazladır ve elastik modülü çeliğe yakındır, bu da betonarme donatıların güçlendirilmesi ve onarımı için uygundur.

(2) Kararlı performans: Karbon fiber kumaş iyi dayanıklılığa ve kimyasal korozyon direncine sahiptir, asit, alkali, tuz ve atmosferik korozyona dayanıklıdır ve düzenli bakım gerektirmez. İç beton yapıyı korur ve çift takviye ve onarım amacına ulaşabilir.

(3) Hafif ağırlık: Karbon fiber kumaşın yaygın olarak kullanılan özellikleri 200 g/m2 ve 300 g/m2'dir ve kalınlığı sırasıyla 0,111 mm ve 0,167 mm'dir. Beyaz ağırlık hafiftir ve yapısal ağırlık ve kesit boyutu temelde artırılmamıştır.

(4) Uygun inşaat: Islak çalışma yok, büyük inşaat ekipmanları yok, yerinde sabitleme tesisleri yok, karbon fiber kumaş keyfi olarak kesilebilir, basit inşaat, toz ve gürültü kirliliği yok ve kısa inşaat süresi.

(5) Yapı kalitesini garanti etmek kolaydır: karbon fiber kumaş yumuşaktır, güçlendirilecek yüzey çok pürüzsüz olmasa bile, yapıştırıcı malzeme tutkalı, alanın %100'ünün etkili bir şekilde yapışmasını sağlamak için kullanılabilir.

3.2 Güçlendirici malzemeler

Santralin normal çalışmasını etkilememeye, yapının orijinal donatısına zarar vermemeye, yapının orijinal görünümünü geri kazandırmaya ve betonun büzülmesini aşmaya çalışmak için seçilir. Yeni çatlakları önlemek için yapının eğilme ve kayma direncini artırın ve çatı kirişlerini ve konsol çatlaklarını güçlendirmek için karbon fiber levhalar kullanın. Karbon fiber kumaş, 300 ölü ağırlığa ve 0,167 mm kalınlığa sahip HM-30 tipi karbon fiber kumaşı benimser; bağlayıcı malzeme eşleşen HM tipi karbon fiber reçinesini benimser.

3.3 GIS binasının çatı kirişlerinin güçlendirilmesi

3.3.1 Çatlak onarımı

GIS binasının çatı kirişindeki çatlakların genişliğine ve derinliğine göre, yüzey "U" oluk yöntemi ile kesilir ve yüzey hızlı sızdırmazlık malzemesi ile sıvanarak kapatılır ve gerektiğinde kimyasal enjeksiyon için HM-120L yapısal birleştirme tutkalı kullanılır. Dikiş işlemi.

3.3.2 Yapısal güçlendirme

29. eksen çatı kirişinin her iki tarafına, kirişin tabanından ve kirişin yüzeyinden 400 mm uzaklıkta, kirişin uzunluğu boyunca 300 mm genişliğinde bir karbon fiber tabakası yapıştırılarak betonun büzülmesinden kaynaklanan stres giderilir. Beton büzülmesinin üstesinden gelindikten sonra, çatlama ve deformasyondan sonra kirişin taşıma kapasitesindeki kaybı telafi etmek için kirişin eğilme ve kesme direnci yetenekleri de artırılmalıdır. Kirişin eğilme direncini artırmak için kirişin tabanının tüm uzunluğu boyunca 500 mm genişliğinde bir karbon fiber tabakası yapıştırılır. Şekil 1'de gösterildiği gibi, kirişin kesme direncini artırmak için kirişin uzunluğu boyunca 200 mm aralıklarla 300 mm genişliğinde bir "U" şeklinde karbon fiber çember tabakası yapıştırın. Çatlaklı diğer çatı kirişleri için, çatlaklar çoğunlukla kirişlerin uçlarında göründüğünden, kirişin kesme direncini artırmak için kirişlerin uçlarına 200 mm aralıklarla ve en az 2 m uzunluğunda 150 mm genişliğinde bir "U" şeklinde karbon fiber çember tabakası yapıştırılır. Aynı zamanda, kirişin yan taraflarında çatlakları önlemek için, kirişin her iki tarafına, kirişin altından ve kiriş yüzeyinden 400 mm uzaklıkta, kirişin uzunluğu boyunca 150 mm genişliğinde bir karbon fiber tabakası yapıştırılır, Şekil 2'de gösterildiği gibi, betonun büzülmesinden kaynaklanan stresi yenmek için.

3.4 Yeraltı santralindeki konsol ve kirişlerin güçlendirilmesi

3.4.1 Çatlak onarımı

Yapının bütünlüğünü mümkün olduğunca eski haline getirmek için, dikiş yüzeyinin gelişmeye devam etmesini önleyin ve dikiş-harç malzemesinin bağlanma mukavemetinin çok yüksek olmaması gerektiğini hesaba katın. Bu nedenle, derzleri doldurmak için ultra ince çimento bazlı infüzyon malzemesi tipi inorganik bağlama infüzyon malzemesi kullanılır ve ardından çatlakların yüzeyi hızlı bir sızdırmazlık malzemesi ile sıvanır ve kapatılır.

3.4.2 Yapısal güçlendirme

Yeraltı santralinin konsol ve kirişlerinin güçlendirilmesi, tasarım ve hesaplamadan sonra, her yapının güçlendirilmesi aşağıdaki gibidir:

(1) Konsol, üç katlı halka dikiş kasnağını benimser: birinci ve ikinci katmanların yüksekliği 0,5 m ve üçüncü katmanın yüksekliği 0,2 m'dir;

(2) Kiriş desteğinin ucu, kirişin uzunluğu boyunca iki katman halinde yapıştırılır, 0,5 m yüksekliğinde ve 1,5 m uzunluğundadır;

(3) Kare konsol, "U" şeklinde bir kasnağı benimser ve 0,44 m yüksekliğinde ve 1,5 m uzunluğunda üç katmanla yapıştırılır. Şekil 3 ve 4'te gösterildiği gibi.

4 Sonuç

GIS binasının çatı kirişlerindeki çatlaklar ve yeraltı santralinin konsolları karbon fiber ile harçlanmış ve güçlendirilmiştir. Beton bileşenlerin eğilme, çekme ve kesme dayanımı etkili bir şekilde iyileştirilmiştir. Daha sonra betonun büzülmesinden kaynaklanan stres aşılır ve yeni çatlaklar önlenebilir. Karbon fiber bez takviye projesi inşaat için uygundur ve zaman kısadır ve onarımdan sonra orijinal yapının görünümü temel olarak garanti edilebilir. Proje tamamlandıktan ve işletmeye alındıktan sonra, ana yapı şu ana kadar herhangi bir anormallik görmedi ve iyi bir takviye etkisi elde edildi.