Reparação de chapas de fibra de carbono

Projeto

A Super Ponte Jinhua é uma ponte T de viga dupla, construída e colocada em funcionamento no final de 1993, e foi descoberta pela Secção de Obras Públicas de Xiangfan durante a manutenção da ponte. Vigas de betão armado caíram, a armadura principal e os estribos ficaram expostos e a corrosão era grave. A agência de inspeção foi contratada para testar as vigas de betão da ponte. As conclusões são as seguintes.

(1) A camada protetora das vigas pré-esforçadas pré-esforçadas de 12 e 16 m cumpre os requisitos. A espessura da camada protetora da armadura principal da viga de betão armado comum de 8 m é inferior a 3 cm, conforme exigido pelo código, em partes individuais, e o mínimo é de apenas 1 cm. A espessura da camada protetora dos estribos é localmente inferior a 1,5 cm, conforme exigido pelo código, e os estribos estão expostos em alguns pontos.

(2) A qualidade de construção das vigas de betão armado de 8 m é fraca, a granulometria dos agregados do betão não é boa e o teor de areia e saibro é muito elevado, resultando numa baixa compactação do betão. A camada protetora desprende-se facilmente em pedaços, e as barras longitudinais e os estribos ficam expostos e corroídos; por outro lado, como a camada de betão protetora é localmente fina, as barras de aço locais sofrem uma corrosão grave.

(3) Devido ao problema geral de reparação da durabilidade das vigas de betão armado comuns de 8 m, embora a capacidade de carga atual das vigas de betão ainda cumpra os requisitos, se não for tratada a tempo, a corrosão das barras de aço aumentará, o que reduzirá a sua área efetiva. A capacidade de aderência efetiva entre a barra de aço e o betão será enfraquecida, o que, em última análise, afetará a capacidade de carga das vigas de betão e a segurança das operações ferroviárias.

Tendo em conta as graves doenças das pontes acima, o reforço e reparação da Ponte Jinhua foram providenciados em 2004. Adotou uma nova tecnologia de folha de fibra de carbono (CFRP) e cola para reparação de fissuras (adesivo estrutural de resina epóxi modificada).

Plano de reparação

(1) Cinzele a camada protetora de betão solta para expor as barras de aço corroídas e execute a remoção de ferrugem e o tratamento antiferrugem nas barras de aço.

(2) Reparar e restaurar com argamassa de reparação infiltrada numa determinada proporção de agente de interface.

(3) Cubra o banzo de tensão da viga em forma de T com uma camada de folha de fibra de carbono para reforço estrutural e durabilidade e tratamento anticorrosivo para melhorar a capacidade de suporte da viga.

(4) Aplique cola na superfície exposta do betão onde a folha de fibra de carbono foi colada para aumentar a compactação e a durabilidade do betão.

Processo de construção e requisitos do processo

Processamento da camada inferior

Reparação de superfície com cola

Rejunte para construção com fissuras

Reforço de chapa de fibra de carbono

Cortina de tecido impermeável com viga de pasta

O efeito do projeto

1) Após a pintura do sistema de reparação e proteção, a superfície do corpo da viga fica firme e limpa, sem fissuras e firmemente aderida ao betão, o que também aumenta efetivamente a densidade do betão. Em particular, o agente de reparação possui um forte poder de ligação, e a cortina de tecido impermeável e o corpo da viga também estão firmemente aderidos. Após a construção, não foram encontradas fissuras na cortina impermeável.

(2) A utilização de cola de reparação, um adesivo estrutural de resina epóxi modificada, supera as deficiências da resina epóxi, que é frágil e de baixa tenacidade. A sua coesão é também muito forte, pelo que a chapa de fibra de carbono (CFRP) e o corpo da viga estão firmemente unidos, e o corpo da viga é moldado como um todo para suportar a força, o que proporciona total liberdade às excelentes propriedades mecânicas da chapa de fibra de carbono. Assim, a capacidade de carga e a rigidez à flexão da viga podem ser melhoradas, e a deflexão pode ser reduzida. Por cálculo, a capacidade de carga pode ser aumentada em 20%. Ao mesmo tempo, melhora o estado de tensões dos componentes, aumenta a ductilidade dos componentes, reduz as fissuras do betão na zona de tração, retarda o envelhecimento do betão e melhora a durabilidade da estrutura.

(3) A chapa de fibra de carbono possui excelentes propriedades físicas e mecânicas, com uma resistência à tracção 10 a 15 vezes superior à do aço comum e um módulo de elasticidade próximo do aço, sendo ideal para o reforço e reparação de betão armado. O processo de construção é simples, fácil de dominar pelos trabalhadores, e a eficiência da construção é elevada e conveniente. Sem a necessidade de grandes máquinas, a chapa de fibra de carbono pode ser cortada arbitrariamente e amplamente utilizada em diversos tipos e formatos de estruturas de betão. Após o reforço e reparação, praticamente não se verifica um aumento do peso estrutural e das dimensões gerais. A chapa de fibra de carbono é macia e pode ser colada eficazmente, mesmo que a superfície reforçada não seja suficientemente plana. É resistente a ácidos, álcalis, sais e corrosão atmosférica, não necessitando de manutenção regular. Esta nova tecnologia apresenta bons benefícios económicos e técnicos, e o efeito é evidente. É superior ao método de reforço por colagem de chapa de aço e tem valor de popularização.