한국어 · English · Tiếng Việt · Tất cả bài viết tiếng Việt
Loạt bài về bảo trì kết cấu thép ②
Hộ lan là công trình nhằm hạn chế thiệt hại gia tăng do rơi xuống vực hoặc va vào chướng ngại vật khi xe rời khỏi mặt đường. Đặc biệt tại đoạn dốc đứng và đường dẫn cầu, khả năng phòng hộ của hộ lan ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn người ngồi trên xe.
Trong vụ xe buýt rơi khỏi đường dẫn cầu Incheon, Hàn Quốc, năm 2010, 13 người đã thiệt mạng. Sau đó, khi xây dựng phương án nâng cao tính năng hộ lan hiện có, Tổng công ty Đường cao tốc Hàn Quốc đã xem xét khả năng phòng hộ và nhu cầu gia cường tại các đoạn nguy hiểm. Trường hợp này cho thấy thiệt hại có thể nghiêm trọng đến mức nào khi xe rời đường rồi rơi xuống. Tài liệu xem xét nâng cao tính năng của Tổng công ty Đường cao tốc Hàn Quốc
Để duy trì tính năng của hộ lan đã lắp đặt, cần phát hiện và xử lý kịp thời ăn mòn, biến dạng và mất chi tiết liên kết trong quá trình sử dụng. Nếu tiết diện tấm hộ lan bị giảm do ăn mòn hoặc bu lông liên kết bị mất, điều kiện chịu và truyền tải trọng va chạm sẽ thay đổi. Duy trì tính năng ban đầu trong suốt thời gian sử dụng là nội dung cốt lõi của quản lý hộ lan.
Thực tế ghi nhận hộ lan vẫn được sử dụng khi đã mất bu lông
Năm 2015, báo chí phản ánh nhiều vị trí bị mất bu lông liên kết hộ lan tại các hầm chui cầu Idong và cầu Urim ở Jeonju, Hàn Quốc; một số đoạn có mối nối bị tách hở. Đây là trường hợp cho thấy công trình vẫn hiện diện bên đường nhưng trạng thái liên kết cần thiết không được duy trì. Bài phản ánh hiện trường của Jeonbuk Ilbo
Khảo sát toàn diện hộ lan năm 2019 của KEMP tại Hàn Quốc cũng ghi nhận gỉ đỏ trên bu lông, ăn mòn quanh liên kết và mất bu lông, bên cạnh ăn mòn bề mặt tấm hộ lan.
Sự xuống cấp của hộ lan không diễn ra đồng thời ở mọi bộ phận. Bu lông có thể ăn mòn trước dù lớp mạ màu xám vẫn còn trên tấm hộ lan; chi tiết liên kết cũng có thể bị mất tại đoạn không có biến dạng lớn nhìn thấy được. Nếu bỏ sót các bất thường này, hộ lan sẽ tiếp tục phục vụ giao thông trong tình trạng cần bảo trì.
Gánh nặng quản lý nằm giữa khâu kiểm tra và quyết định thay thế
Với hộ lan lắp liên tục trên đoạn dài, kiểm tra tình trạng từng chi tiết cần nhiều công việc. Hư hỏng va chạm dễ thấy có thể được phát hiện khi tuần tra; nhưng sự tiêu hao lớp mạ kẽm, ăn mòn cục bộ và thiếu bu lông thường chỉ được xác nhận khi kiểm tra ở cự ly gần.
Xác định thời điểm sửa chữa cũng khó. Khi thấy gỉ trên bề mặt, cần phân biệt cấu kiện nào còn có thể tiếp tục sử dụng và chi tiết nào phải thay thế. Nếu đánh giá đồng loạt chỉ theo số năm lắp đặt và ngoại quan, có thể thay cả cấu kiện còn sửa chữa được hoặc bỏ lại liên kết cần xử lý.
Thay thế toàn bộ phát sinh không chỉ chi phí vật tư mà còn tháo dỡ, vận chuyển, huy động máy móc hạng nặng, nhân lực và điều tiết giao thông. Ngược lại, nếu trì hoãn sửa chữa vì chi phí thay thế, ăn mòn và hư hỏng mối nối có thể tiếp tục tiến triển.
Vì vậy, công tác bảo trì cần phương pháp phục hồi khả năng chống ăn mòn khi cấu kiện hiện có vẫn còn sử dụng được, đồng thời sửa chữa chi tiết liên kết hư hỏng. Sửa chữa chống ăn mòn tại chỗ bằng G·SAVE đáp ứng nhu cầu quản lý này.
An toàn hộ lan đòi hỏi kiểm tra cả bề mặt tấm và liên kết
Hộ lan là kết cấu hoạt động thông qua liên kết giữa tấm hộ lan, cột, bộ phận liên kết và kết cấu xử lý đầu cuối. Khi xe va chạm, từng cấu kiện biến dạng và truyền tải trọng, nên trạng thái kết nối ảnh hưởng đến khả năng phòng hộ. Giải thích về cấu tạo hộ lan của Cơ quan Quản lý Đường cao tốc Liên bang Hoa Kỳ
Khi sửa chữa tại hiện trường, cần đánh giá tình trạng còn lại của tấm hộ lan và cột, đồng thời kiểm tra bu lông, đai ốc có bị ăn mòn hoặc thiếu hay không. Cấu kiện vẫn đủ điều kiện sử dụng về kết cấu được tăng cường chống ăn mòn; chi tiết hư hỏng hoặc bị mất được khôi phục bằng chi tiết phù hợp.
Lúc này, tình trạng bu lông là dấu hiệu quan trọng để xác định thời điểm sửa chữa. Bu lông có quy trình mạ và lượng kẽm ban đầu khác tấm hộ lan, đồng thời chịu tiếp xúc dụng cụ và ma sát trong quá trình siết.
Ăn mòn xuất hiện sớm hơn ở bu lông
Khi so sánh quy cách mạ của bu lông 55~65μm với tấm hộ lan 80~120μm, bu lông bắt đầu sử dụng với lượng kẽm tương đối ít hơn. Nếu kẽm tiêu hao trên đơn vị diện tích với tốc độ tương đương trong cùng môi trường, bu lông có lớp bảo vệ ban đầu mỏng hơn có thể đạt giới hạn bảo vệ trước.
Khác biệt này liên quan đến quy trình chế tạo. Sau khi nhúng vào bể kẽm, bu lông và đai ốc trải qua công đoạn ly tâm loại kẽm dư. Công đoạn quay này loại kẽm còn đọng giữa các ren để đạt kích thước cần cho lắp ráp. Tấm hộ lan được xử lý bằng cách rút khỏi bể rồi để kẽm dư chảy thoát, nên có thể hình thành lớp mạ tương đối dày hơn.
Đầu bu lông, ren và bề mặt tiếp xúc của đai ốc chịu tiếp xúc dụng cụ, ma sát và áp lực cục bộ trong lắp ráp. Nếu hơi ẩm và muối lưu lại ở vị trí lớp mạ bị hư hỏng, ăn mòn cục bộ bắt đầu và có thể lan quanh liên kết. Để duy trì lâu hiệu quả bảo vệ hy sinh của kẽm, cần xem xét cả khả năng chống ăn mòn sau hư hỏng do lắp ráp.
Khác biệt về chống ăn mòn sau hư hỏng do lắp ráp
KEMP thực hiện thao tác bằng dụng cụ 2 lần trên bu lông, đai ốc rồi so sánh khả năng chống ăn mòn theo từng phương pháp xử lý bề mặt. Điều kiện thử là ASTM B117, NaCl 5%, 35°C, phun sương muối 480 giờ.
Mẫu mạ kẽm nhúng nóng có lượng gỉ trắng lớn và một phần gỉ đỏ. Trên mẫu Innozinc, quan sát thấy ren bị trắng và đen bề mặt, nhưng không xuất hiện gỉ đỏ. Kết quả so sánh khả năng chống ăn mòn còn duy trì sau lắp ráp của bu lông chịu hư hỏng bề mặt trong quá trình siết.
Kẽm còn lại sau ly tâm cũng ảnh hưởng đến chất lượng liên kết
Ngay cả sau công đoạn ly tâm, kẽm vẫn có thể đọng tại chân ren hoặc một số vùng. Chênh lệch chiều dày mạ cục bộ gây cấn ren và tăng trở lực lắp ráp, nên ngoài chiều dày trung bình còn cần kiểm soát kích thước sau mạ và độ đồng đều.
Khi cấn ren lớn, một phần mô-men siết được tiêu hao để thắng trở lực này, khiến lực kẹp dọc trục của liên kết (lực ép các cấu kiện sát vào nhau) có thể không đạt đủ. Sau siết, lớp mạ tại vùng tiếp xúc bị nén hoặc ổn định vị trí có thể làm giảm lực kẹp. Nếu rung động do xe lưu thông và tải lặp tiếp tục gây trượt tại mặt ghép, đai ốc có thể dần lỏng, tuột ra rồi dẫn đến mất bu lông.
Tarô quá cỡ đai ốc để phù hợp với bu lông mạ kẽm nhúng nóng là phương pháp tạo chỗ cho chiều dày mạ. Điều quan trọng là quản lý đồng thời kích thước sau mạ, tổ hợp bu lông–đai ốc, điều kiện ma sát và lực kẹp dọc trục.
Mất bu lông là hạng mục phải xử lý tại hiện trường
Hiện trường cũng ghi nhận trường hợp lắp 4~5 đai ốc trên một bu lông để tránh đai ốc tuột ra. Điều này cho thấy công việc bổ sung đang phát sinh nhằm duy trì trạng thái liên kết. Đoạn bị mất bu lông hoặc đai ốc cần được phục hồi bằng chi tiết phù hợp, đồng thời kiểm tra biến dạng, ăn mòn lỗ liên kết và tình trạng tấm hộ lan liền kề.
Bu lông và đai ốc thay thế có thể sử dụng mạ kẽm ceramic Innozinc. Xử lý bề mặt đạt khả năng chống ăn mòn bằng màng mỏng thuận lợi cho quản lý đồng thời kích thước ren và chất lượng lắp ráp. Quy cách siết được xác lập phù hợp vật liệu, cấp bền, kích thước sau mạ và điều kiện ma sát của chi tiết.
Sử dụng G·SAVE để sửa chữa chống ăn mòn cho tấm hộ lan và cột hiện có, kết hợp Innozinc xử lý bề mặt chi tiết liên kết thay thế, cho phép quản lý đồng thời khả năng bảo vệ cấu kiện và chất lượng liên kết.
Chú ý thời điểm lớp mạ màu xám bắt đầu ngả đỏ
Lớp mạ kẽm nhúng nóng gồm các lớp hợp kim sắt–kẽm hình thành trên nền thép và lớp kẽm bên ngoài. Từ nền ra ngoài lần lượt hình thành các lớp hợp kim gamma (Γ), delta (δ), zeta (ζ) và lớp kẽm eta (η). Khi kẽm tiêu hao trong môi trường phơi nhiễm, độ bóng và màu bề mặt thay đổi.
Thời điểm bu lông xuất hiện gỉ đỏ hoặc bề mặt màu xám của tấm hộ lan bắt đầu ngả đỏ là lúc cần xem xét phạm vi sửa chữa chống ăn mòn. Khảo sát chiều dày mạ còn lại và tình trạng ăn mòn cục bộ để tăng cường lớp bảo vệ trước khi nền thép bị mất tiết diện đáng kể là cách tiếp cận hiệu quả.
Dù cùng số năm lắp đặt, mức tiêu hao kẽm khác nhau theo muối biển, chất chống đóng băng, khí quyển công nghiệp và điều kiện thoát nước, ẩm ướt. Bề mặt tấm thông thoáng và vị trí chồng mí giữ nước cũng có khác biệt. Cần xác định ưu tiên sửa chữa theo khảo sát tình trạng từng đoạn và kết quả đo chiều dày mạ.
G·SAVE phục hồi khả năng chống ăn mòn của hộ lan hiện có ngay tại hiện trường
G·SAVE là phương pháp sửa chữa chống ăn mòn tại chỗ, tạo màng composite bằng kẽm dạng vảy và chất kết dính vô cơ trên bề mặt mạ kẽm nhúng nóng đã lão hóa. Tấm hộ lan và cột còn sử dụng được được tiền xử lý tại hiện trường rồi tái tạo lớp bảo vệ.
Quy trình gồm khảo sát tình trạng, làm sạch và tiền xử lý, kiểm tra nền, phủ và đóng rắn, rồi kiểm tra sau thi công. Nếu phát hiện bu lông hoặc đai ốc bị thiếu, hư hỏng, công việc khôi phục chi tiết cũng được đưa vào phạm vi sửa chữa.
Nếu bề mặt đã được sơn, phải loại bỏ toàn bộ lớp sơn tại vùng áp dụng trước khi thi công. Cấu kiện mạ kẽm nhúng nóng chưa từng sơn có thể tận dụng lớp mạ hiện có ở lần sửa chữa chống ăn mòn đầu tiên, cho phép xác lập quy cách sửa chữa không cần công đoạn bóc sơn.
Sau giai đoạn nghiên cứu và phát triển, KEMP cùng nhiều chính quyền địa phương tại Hàn Quốc đã thực hiện trình diễn thực tế trên các đoạn có tổng chiều dài hơn 10km và xác nhận kết quả ứng dụng tại hiện trường. Công nghệ hiện có thể cung cấp vật liệu và thi công tại chỗ, với phạm vi sửa chữa được xác định theo tình trạng đoạn áp dụng và điều kiện làm việc.
Sau sửa chữa, cần ghi nhận tình trạng bề mặt, ăn mòn phát sinh thêm và bất thường liên kết tại cùng đoạn. Lịch sử kiểm tra này làm cơ sở xác định thời điểm và khối lượng sửa chữa tiếp theo. Ứng dụng thực địa và bằng chứng thử nghiệm của G·SAVE được trình bày chi tiết trong phần 1 của loạt bài.
Từ hộ lan đến bảo trì nhiều loại kết cấu thép
Thay chi tiết hư hỏng và phục hồi khả năng chống ăn mòn cho cấu kiện còn sử dụng được giúp giảm tháo dỡ, lắp lại không cần thiết. Cách tiếp cận này duy trì an toàn đường bộ đồng thời bảo tồn giá trị sử dụng của công trình hiện có.
Sửa chữa chống ăn mòn tại chỗ như vậy có thể áp dụng không chỉ cho hộ lan mà còn cho cột điện đường sắt, cấu kiện tháp truyền tải điện, các loại cột và kết cấu thép công nghiệp mạ kẽm nhúng nóng. Với công trình có chi phí tháo dỡ, lắp lại và gánh nặng dừng vận hành lớn, chiến lược tăng cường khả năng chống ăn mòn khi vẫn còn sửa chữa được càng quan trọng.
KEMP xem xét phạm vi ứng dụng G·SAVE dựa trên ảnh hiện trường, lịch sử lắp đặt, sửa chữa và tình trạng có hoặc không có sơn cũ. Nếu cần thay chi tiết liên kết, chúng tôi đồng thời kiểm tra bản vẽ chi tiết và điều kiện sử dụng để xác lập quy cách Innozinc.
Tài liệu kỹ thuật G·SAVE · Liên hệ về ứng dụng tại hiện trường
Phần tiếp theo sẽ so sánh sửa chữa và thay thế hộ lan theo chi phí vòng đời, đồng thời trình bày các hạng mục cần xem xét khi phân bổ ngân sách bảo trì.