การซ่อมแซมเสาคอนกรีตเสริมเหล็กจากการเกิดรอยร้าว

การซ่อมเสาคอนกรีตเสริมเหล็กเนื่องจากการแตกร้าวนั้น ก่อนที่จำทำการซ่อมแซมต้องทราบค่าของแรงปฏิกิริยาในแนวแกนเนื่องจากน้ำหนักบรรทุกตายตัว (Dead Load), แรงปฏิกิริยาในแนวแกนเนื่องจากน้ำหนักบรรทุกจร (Live Load), แรงในแนวราบ (Horizontal Load) และแรงดัดที่เกี่ยวข้อง (Moment Force)

เราสามารถแบ่งการซ่อมเสาคอนกรีตเสริมเหล็กเป็น 2 ประเภท การซ่อมแซมบริเวณวัสดุฉาบหุ้มตกแต่งพื้นผิวเฉพาะที่ และการซ่อมแซมถึงโครงสร้างคอนกรีตของเสาเพื่อฟื้นฟูความแข็งแรงได้ดังเดิม หากการเสื่อมสภาพไม่ทำให้พื้นที่หน้าตัดของเสา (Cross Section) ลดลงอย่ามีนัยสำคัญ เจ้าของอาคารก็สามารถเลือกวิธีซ่อมแซมทั่วไปได้

การซ่อมแซมเสาคอนกรีตเสริมเหล็กอาจใช้วิธีต่อไปนี้ :

• การเพิ่มหรือขยายหน้าตัดเสาโดยการใช้ Jacketing
• การป้องกันปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนประจุไฟฟ้า (Cathodic Protection) เพื่อหยุดการเกิดสนิมที่เหล็กเส้นเสริมคอนกรีต
• ทำการ Re-alkalization เพื่อป้องกันเหล็กเสริมคอนกดกรีต
• การสกัดคลอไรด์ออก เพื่อชะลอการกัดกร่อนเหล็กเส้นเสริมคอนกรีต
• การพันหรือโอบรัดเสาไว้ด้วยแผ่นเหล็ก คาร์บอน หรือวัสดุไฟเบอร์กลาส
• เพิ่มเหล็กรัด (Shear Collars) เพื่อเพิ่มกำลังรับแรงเฉือนให้กับเสา
• การใส่ชุดแผ่นเหล็กประกอบโอบรัดเสาเพื่อเพิ่มกำลังรับแรงดัดให้กับเสาคอนกรีต

หมายเหตุ Re-alkalization คือ กระบวนการบำบัดรักษาให้คอนกรีตสามารถต่อสู้จากการกัดกร่อนจากภายนอก ไม่ให้เหล็กเสริมเกิดสนิม เมื่อคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศแทรกซึมไปในคอนกรีตและทำปฏิกิริยากับแคลเซียมไฮดรอกไซด์ จะก่อตัวเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต เราจึงเรียกว่าคาร์บอนเนชั่น

ภาพการซ่อมแซมเสาคอนกรีตด้วยวิธี Jacketing

การป้องกันโดยประยุกต์ใช้ระบบการป้องกันการกัดกร่อน

ตัวแปรที่มีความสำคัญสำหรับการออกแบบและการดำเนินการซ่อมแซมเสาคอนกรีต :

ปลดการรับแรงของเสาคอนกรีต (Unloading) (อาจทำโดยการใช้ค้ำยันคานชั้นบนกับฐานรากโดยตรง หรือวิธีอื่นที่วิศวกรผู้เชี่ยวชาญให้คำแนะนำ) เนื่องจากเสาเป็นชิ้นส่วนองค์อาคารที่มีความสำคัญมากในการรับแรง หากไม่มีการค้ำยันไม่ควรทำการซ่อมแซมต่อ เนื่องจากอันตรายมากหากอาคารวิบัติ

หากไม่ทำการปลดการรับแรงของเสาคอนกรีต (Unloading) ให้กับเสาที่มีความเสียหาย อาจเนื่องมาจากเป็นอาคารสูง เพราะมีน้ำหนักในแนวแกนของเสามหาศาล ซึ่งมีค่าดำเนินการสูงกว่าอาคารเตี้ยซึ่งเสารับน้ำหนักไม่มาก หลังจากทำการซ่อมแซมไปแล้ววัสดุที่ติดตั้งไปใหม่ จะเกิดการหดตัว (Drying Shrinkage) ส่งผลให้ความสามารถวนการรับแรงเฉือนลดลง ส่งผลให้การใช้ Jaketing จะช่วยรับโหลดได้เพียงแค่ 25 % เท่านั้น หากไม่ทำการปลดการรับแรงของเสาคอนกรีต (Unloading

“คำแนะนำ : หากท่านไม่สามารถปลดการรับแรงของเสาคอนกรีต (Unloading) ควรใช้การเสริมกำลังรหรือซ่อมแซมให้กับเสาคอนกรีตด้วยวิธีอื่น”

การกระจายซ้ำ (Redistribution) ของน้ำหนักไปยังเสาคอนกรีต

ข้อนี้เป็นเรื่องที่สำคัญมากๆ เรื่องหนึ่งที่ผู้ทำการซ่อมแซมต้องพิจารณา การกัดกร่อนของเหล็กเสริมคอนกรีตและการเสื่อมสภาพของคอนกรีตในชิ้นส่วนโครงสร้างองค์อาคารที่สำคัญ ต้องพิจารณาการกระจายของโหลดน้ำหนักที่ก่อนที่จะซ่อมแซมโครงสร้างใหม่ว่ามีลักษณะการกระจายไปในทิศทางใด และมีผลต่อชิ้นส่วนองค์อาคารข้างเคียงอย่างไร หากทำการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมของเสาที่แตกร้าวหลังทำการซ่อมแซม

การเสริมเหล็กเสริมคอนกรีตเพิ่มเติม

ในระหว่างการซ่อมแซมเสาคอนกรีตไม่ควรถูกรบกวนก่อนที่คอนกรีตจะพัฒนากำลังจนถึงกำลังที่ต้องการ เนื่องจากพื้นที่หน้าตัดของเสาก่อนการซ่อมแซมที่พื้นที่น้อย จึงอาจทำให้เกิดการโก่งเดาะด้านข้าง ( Lateral Buckling) แต่ปัญหานี้จะหมดไปเพราะในการซ่อมแซมเสาคอนกรีตเหล็กปลอกในเสาจะเสริมอีกชั้นหนึ่ง เนื่องจากการขยายเหล็กเสริมตามแนวนอนอยู่นอกแนวเดิม จึงต้องใส่เหล็กปลอกใหม่อีกชั้น

การสกัดคอนกรีตที่เสียหายออก

การสกัดคอนกรีตที่เสียหายของเสาออกนั้นให้กระทำภายใต้การปลดการรับแรงของเสาคอนกรีต (Unloading)ออกแล้วเท่านั้น เพราะอาจทำให้เสาเกิดการพังทลายได้ด้วยแรงอัดที่มากเกิดกว่าที่เสาคอนกรีตจะรับได้ โปรดระวัง

สนิมที่เหล็กเสริมคอนกรีต

ไม่จำเป็นต้องตัดเหล็กเสริมคอนกรีตทิ้งหากสนิมเกิดขึ้นแค่บริเวณผิว ไม่ได้เป็นการลดพื้นที่หน้าตัดของเหล็กเสริมแต่อย่างใด แต่ในกรณีที่เหล็กเสริมเกิดสนิมขุมลึกไปใต้ผิวจนทำให้พื้นที่หน้าตัดของเหล็กเสริมลดลงเกินไป ต้องทำการต่อทาบเหล็กเสริมใหม่เข้ากับเหล็กเสริมใหม่

ก่อนทำการเทคอนกรีตซ่อมแซมโครงสร้างเข้าไปใหม่ ให้กำจัดสนิมเหล็กเดิมด้วยการใช้เครื่องพ่นทรายกำจัดสนิมให้หมด สังเกตโดยการมองว่าเห็นเนื้อของเหล็กแล้วหรือไม่ ถ้าเห็นเนื้อเหล็กถือว่าเพียงพอ และหากพื้นที่หน้าตัดเหล็กเสริมลดลงมากจนเกินไป ควรแทนที่เหล็กเสริมเดิมด้วยเหล็กเสริมใหม่

เมื่อคอนกรีตมีกำลังต่ำเกิน

เมื่ออายุของคอนกรีตมากจนเริ่มเสื่อมสภาพ ส่งผลให้ความสารถในการรับน้ำหนักลดลง ไม่เพียงพอต่อน้ำหนักที่เกิดขึ้นกับอาคารเหมือนก่อน มีหลายทางเลือกให้แก้ไขดังนี้ :

• ค้ำยันเสาคอนกรีตแล้ว ทำการรื้อคอนกรีตเดิมออกและแทนที่ด้วยคอนกรีตหล่อในที่ใหม่
• ค้ำยันเสาคอนกรีตแล้วทำการเพิ่มขนาดหน้าตัดของเสาคอนกรีตเพื่อลดการเกิดความเครียดเนื้องจากแรงดัด (Beading Stress) เพื่อยึดคอนกรีตเดิมที่อ่อนแออยู่แล้วกับคอนกรีตใหม่
• เสริมกำลังด้วยการพันด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ หรือ ไฟเบอร์กลาส ให้กับเสาคอนกรีต

สรุป

วิธีซ่อมแซมกรณีโครงสร้างเสาคอนกรีตไม่เสียหายมาก

1. ถ่ายแรงออกจากชิ้นส่วน (Unloading) โดยใช้นั่งร้านหรือค้ำยันที่สามารถรับน้ำหนักได้เพียงพอ ระว่างการซ่อมแซมและบ่มคอนกรีต
2. เลือกวัสดุซ่อมแซมคอนกรีตที่มีการหดตัวต่ำ (Low Drying Shrinkage) หรือเป็นคอนกรีตสำหรับซ่อมแซมโครงสร้างโดยเฉพาะ
3. ทำการกำจัดสนิมที่เกิดขึ้นในเหล็กเสริม หากพื้นที่หน้าตัดเหล็กเสริมลดลงให้เปลี่ยนโดยการต่อทาบ
4. ก่อนการเทคอนกรีตซ่อมแซมให้ใช้น้ำยาป้องกันการกัดกร่อนและหยุดสนิมที่เหล็กเสริมคอนกรีต และทาน้ำยาประสานคอนกรีต เพื่อให้คอนกรีตเก่ากับคอนกรีตใหม่เกิดการยึดเหนี่ยวที่ดีขึ้น

ทุกขั้นตอนควรได้รับคำแนะนำจากวิศวกรผู้มีความเชี่ยวชาญด้านการซ่อมแซมโครงสร้างโดยตรง