Reparação de fissuras em betão

O tecido de fibra de carbono (CFRP) é uma nova tecnologia de reforço nos últimos dez anos. Possui características de elevada resistência à tracção, elevado módulo de elasticidade, leveza, espessura fina, boa resistência à corrosão e fácil utilização. A tecnologia de reforço de fibra de carbono utiliza materiais resinosos para unir a fibra de carbono à superfície de estruturas ou componentes, de modo a que a fibra de carbono e o betão formem um todo composto. Através da sua cooperação com a estrutura ou componentes, a capacidade de suporte à flexão e ao cisalhamento dos componentes estruturais é melhorada. Visando o fortalecimento e a resistência dos componentes estruturais, consegue-se o reforço do desempenho mecânico. A tecnologia de reforço possui características de construção convenientes, ampla aplicação, sem alteração na forma e no peso da estrutura, além de grande valor de pesquisa e divulgação, além de potencial de mercado.

1 Visão geral do projeto

Durante a construção de um dormitório, foi encontrada uma pequena fissura na parte inferior e lateral de uma viga de estrutura com um vão de 6 m. A largura da fissura era de cerca de 0,2 mm. Para garantir a segurança estrutural, através da análise e comparação das unidades de construção, supervisão, projeto e execução, foi finalmente utilizado o método de reforço CFRP para reforçar a viga de estrutura.

2 Esquema de reforço

Antes da construção, o material acumulado na viga da estrutura é removido para minimizar a carga que atua sobre a viga durante a construção do reforço. De seguida, são tratadas as fissuras e, por fim, é realizado o reforço com fibra de carbono. Tratamento de fissuras: as fissuras com largura inferior a 0,2 mm são seladas com uma escova de resina epóxi; fissuras superiores a 0,2 mm são reparadas com injeção de fissuras. Reforço com fibra de carbono: Em primeiro lugar, é colada uma tira larga de tecido de fibra de carbono com a mesma largura na parte inferior da viga e, em seguida, é colado um arco em "U" de tecido de fibra de carbono com 100 mm de largura com uma distância de 200 mm. Uma chapa de CFRP com 100 mm de largura foi colada em ambos os lados da viga para reforçar o arco em forma de U. Por fim, uma chapa de CFRP com uma largura de 250 + 2 x 100 = 450 mm foi colada à superfície da viga, como se pode observar na Figura 1.

3Injeção de epóxi para reparação de fissuras

Neste projeto é utilizada a tecnologia de construção automática de juntas de baixa pressão com resina epóxi para reparar e reforçar as microfissuras da viga da estrutura. O processo utiliza o princípio poroso do betão e a pressão produzida pela retração da película elástica de borracha na base de injeção de borracha para pressionar a resina epóxi com elevada fluidez na fissura e penetrá-la profundamente, de modo a recuperar o betão.

4 Reforço em fibra de carbono

Etapas de construção: tratamento de superfície, aplicação de primário, reparação, nivelamento, colagem de tecido de fibra de carbono, cura e teste.

4.1 tratamento de superfície

(1) Lixar a parte inferior e ambos os lados de toda a viga da estrutura com uma máquina de lixar, removendo a sujidade, a lama flutuante e a estrutura solta da camada superficial do betão, revelando a estrutura compacta e alisando a superfície.

(2) retificar os cantos dos componentes em arcos circulares com raio de arco não inferior a 20 mm.

(3) Remova o pó e outros resíduos da superfície com um soprador e lave com água e álcool. O procedimento de trabalho seguinte só poderá ser realizado após a superfície de betão estar completamente seca.

4.2 aplicando primer

(1) O agente principal e o agente de cura da resina subjacente são pesados com precisão, de acordo com a proporção prescrita, e depois colocados num recipiente especial. O agente principal é pesado primeiro, depois é adicionado o acelerador de cura, misturado uniformemente e, após 1 a 3 minutos, o agente de cura é adicionado e misturado uniformemente com o agitador. A quantidade misturada deve ser consumida dentro do tempo de serviço (cerca de 30 a 40 minutos).

(2) A resina de fundo é aplicada uniformemente na superfície do betão com uma escova rotativa especial, e a construção do processo seguinte só pode ser realizada após a superfície da resina ser tocada e seca (a superfície da resina solidifica e endurece).

(3) A resina subjacente refere-se à secagem ou cura por contacto, a superfície da parte convexa (semelhante à gota de orvalho) para utilizar um pano abrasivo ou nível de máquina de moagem.

4.3 nivelamento de patch

(1) Preparação da massa epóxi: agente principal da massa, acelerador de cura, agente de cura de acordo com a proporção prescrita, pesados com precisão no recipiente, adicionando a sequência de acordo com os requisitos de construção da resina inferior, misturados uniformemente com um misturador; a quantidade da mistura deve ser utilizada dentro do tempo de utilização (cerca de 40-50 minutos).

(2) A superfície côncava do componente é preenchida com massa epóxi, e a superfície é lisa e suave, sem cantos. Os cantos devem também ser reparados num arco circular suave com um raio não inferior a 20 mm.

(3) a superfície da massa é riscada e riscada, e a lixa é utilizada para lixar e nivelar.

4.4 pasta de tecido de fibra de carbono

(1) O tecido de fibra de carbono deve ser cortado de acordo com as dimensões do projeto de reforço. O tecido de fibra de carbono deve ser cortado na mesma direção da peça de colagem. O corte oblíquo do tecido de fibra de carbono deve ser proibido e a trefilação deve ser evitada. Após o corte, o tecido de fibra de carbono deve ser enrolado para evitar rugas e dobras.

(2) O agente principal e o agente de cura da resina impregnada são pesados com precisão, de acordo com a proporção prescrita, e misturados uniformemente num misturador para serem carregados num recipiente. Deve ser utilizada uma quantidade harmónica dentro do tempo disponível (cerca de 50 a 60 minutos).

(3) Volte a limpar a superfície de betão antes de aplicar a fibra de carbono. Após confirmar que não existe pó na superfície, aplique a resina epóxi uniformemente no local a colar. Ao aplicar a resina com um pincel, é necessário atingir os requisitos de "estabilidade, precisão e uniformidade", ou seja: estabilidade, força de pincel moderada, evitando que o produto escorra ou caia na medida do possível; precisão, precisão no local de aplicação, sem linha de controlo; espessura uniforme e uniforme dentro do âmbito da aplicação.

(4) A colagem do tecido de fibra de carbono é feita de forma "estável, precisa e uniforme", conseguindo uma resistência moderada, de modo a que o tecido de fibra de carbono não enrugue, não dobre e se estenda suavemente. Ao enrolar o tecido de fibra de carbono, este deve ser enrolado várias vezes de uma extremidade à outra com um tambor especial para extrudir bolhas. Não é adequado enrolar e esfregar repetidamente numa única parte. Durante a laminação, a resina impregnada deve penetrar no tecido de fibra de carbono o suficiente para atingir a saturação. Quando a folha de fibra de carbono necessitar de ser lapidada, o comprimento da lapidação deve ser superior a 100 mm e a qualidade da infiltração de resina na parte lapidada deve ser garantida.

(5) Ao colar na superfície do tecido de fibra de carbono, deve ser aplicada a camada seguinte. Se demorar mais de 40 minutos, aguarde 12 horas e, em seguida, escove o ligante para colar a camada seguinte.

4.5 O pano de fibra de carbono deve ser mantido após a cura, o período de cura (especialmente o período de cura inicial) deve ser estritamente garantido para não sofrer interferências e colisões, o período de cura é de cerca de 1 semana.

4.6 os critérios de inspeção e aceitação para a qualidade da construção são os seguintes:

(1) comparado com os requisitos de projeto, o desvio permitido da linha central é inferior a 10 mm.

(2) a quantidade de pasta de fibra de carbono deve ser grande.

(3) qualidade de colagem: A. quando a área de um único tambor vazio for inferior a 1000 mm2, será reparado com cola de enchimento; quando a área de um único tambor vazio for superior a 1000 mm2, será reparado com corte; B. a proporção da soma da área do tambor vazio para a área total de colagem deve ser inferior a 5%.

(4) Quando a qualidade da colagem não cumprir os requisitos e necessitar de ser cortada e reparada, o tecido de fibra de carbono da parte do tambor vazio deverá ser cortado ao longo da borda do tambor vazio, e o mesmo material de fibra de carbono com cada lado a estender-se 100 mm até à borda exterior deverá ser utilizado para apoiar a posição original com o mesmo adesivo.

5 pontos de atenção na construção

(1) Ao contrário do agente de solidificação da resina adesiva impregnada, o agente de solidificação do primário e da massa deve ser rigorosamente diferenciado do da resina adesiva impregnada.

(2) Se o agente de cura contiver peróxidos orgânicos, devem ser evitados produtos de ferro e cobre e devem ser utilizados recipientes de vidro, alumínio e aço inoxidável.

(3) A dosagem da resina, do agente de cura e do acelerador de cura deve ser feita com um medidor, com uma precisão de + 1 g. A sequência de mistura é: primeiro, medir a resina, adicionar o acelerador de cura e agitar durante 1 a 3 minutos. De seguida, adicionar o agente de cura e agitar durante 1 a 3 minutos. É proibido misturar o agente de cura e o acelerador de cura em simultâneo.

(4) A quantidade de resina misturada deve ser utilizada dentro do tempo útil, especialmente na construção de resinas de impregnação e colagem. A quantidade de mistura deve ser determinada considerando o tempo de construção. Após a mistura do agente principal e do agente de cura, o tempo útil deve ser rigorosamente observado e, caso a resina coagule, a utilização deve ser imediatamente interrompida. Assim que o tempo de presa da resina for excedido, esta sofrerá uma rápida solidificação e não poderá ser mais utilizada. Para garantir a qualidade da construção, o tempo de serviço da resina deve ser controlado de forma a ser cerca de 10 minutos mais curto que o tempo de presa.

(5) Verifique cuidadosamente a suavidade da superfície de colagem antes de colar as fibras de carbono; caso contrário, deve ser realizado um lixamento para manter a lisura do betão dentro de 1 mm. Uma vez que o PRFC só produz um bom efeito de reforço se estiver em contacto próximo com a superfície de betão armado, saliências acentuadas ou cantos ondulados na superfície do betão podem causar danos no PRFC e reduzir a sua resistência.

(6) O tecido de fibra de carbono deve ser enrolado em pequenos rolos após o corte, para evitar vincos. Ao armazenar o tecido de fibra, evite a luz solar direta, a chuva, o pó e outras agressões. As folhas de fibra de carbono não devem ser extrudidas durante o transporte e armazenamento, para evitar danos na fibra de carbono. O material de cimentação deve ser armazenado num local fresco e hermético.

(7) Como a fibra de carbono é um material condutor, o tecido de fibra de carbono deve estar afastado dos equipamentos elétricos e das fontes de alimentação durante a construção, ou devem ser tomadas as medidas de proteção correspondentes;

(8) a preparação dos ligantes deve ser realizada em ambientes fechados, e o ambiente operacional e o local da obra devem ser bem ventilados.

(9) os trabalhadores da construção civil devem usar máscaras e luvas de proteção e usar vestuário de trabalho de acordo com os regulamentos.

(10) Todos os tipos de materiais coesivos não devem poluir a fonte de água potável. Os resíduos não devem ser despejados no esgoto e devem ser tratados centralmente, de acordo com os requisitos de protecção ambiental.

6 Resumo

A viga danificada do quadro foi reparada com tecnologia de reforço de fibra de carbono, e a superfície foi pintada e pintada de acordo com os requisitos normais de projeto. Até à data, não houve nenhum fenómeno anormal em uso normal.

A tecnologia de reforço de fibra de carbono possui as características de operação simples, construção rápida, utilização apenas de pequenas ferramentas elétricas na construção, alta velocidade de construção, curto período de construção, sem aumento de volume e peso da estrutura, sem alteração da forma da estrutura após o reforço e sem afetar a decoração da superfície da estrutura. Comparada com o método de reforço tradicional, apresenta vantagens evidentes. Com o aprofundamento da investigação científica, a acumulação de experiência prática em engenharia e a exploração e desenvolvimento de novos campos de aplicação, esta tecnologia tornar-se-á mais madura e perfeita, e a sua aplicação terá também uma perspetiva mais ampla.