Reabilitação e reforço de pontes

1. Visão geral do projeto

A Super Ponte Yunquan é uma ponte em arco em forma de caixa com um vão principal de 160 m. A carga de projeto da ponte é de 20 m (supercarro super), e a do reboque é de 12 m (reboque). A estrutura do tabuleiro da ponte sobre o arco é uma laje oca de betão armado de 13 x 13 m, e o anel do arco principal é feito de betão C40. O tabuleiro da ponte em betão armado sobre o arco é em betão C25. A laje de 13 m sobre o arco não é contínua, e as juntas de dilatação entre as lajes e as lajes são preenchidas com asfalto.

Em maio de 2014, quando o CCCC First Highway Survey and Design Institute Co., Ltd. inspecionou a ponte, verificou-se que a estrutura superior e a estrutura inferior da ponte apresentavam fissuras, tendões expostos, infiltração de água, superfície de betão com marcas de alvéolos, danos, lascamento e outras doenças comuns. Como a resistência do betão da laje do tabuleiro dentro do arco principal de toda a ponte é C25, de acordo com o "Código de Projeto de Reforço de Pontes Rodoviárias", não é apropriado utilizar placas de fibra de carbono pré-esforçadas para reforço, mas sim a solução de colagem de placas de fibra de carbono.

2. Breve análise da doença

As fissuras são uma das doenças mais comuns nas pontes de betão armado, existindo poucas pontes sem fissuras. A laje oca da ponte de betão armado sobre o arco apresenta fissuras distribuídas transversalmente, cujo comprimento é principalmente de 0,5m a 8m, a largura situa-se entre 0,02mm a 0,20mm, e as fissuras surgem principalmente na gama de 1/4L a 3/4L. Existem 1 a 3 fissuras longitudinais na placa inferior com um vão superior a 2/3, o comprimento situa-se entre 1m e 5m, e a largura situa-se entre 0,05mm e 0,22mm, que se localizam principalmente na linha central da meia ponte. Existem cinco fissuras verticais na alma, o comprimento das fissuras situa-se entre 0,1m e 0,4m, e a largura situa-se entre 0,02mm e 0,18mm, principalmente no intervalo de 1/4L a 3/4L. Existem múltiplas calcificações por infiltração de água na placa inferior, com mais de 2/3 vãos, e precipitam-se cristais de calcificação. A área de infiltração e calcificação é de cerca de 0,5 m × 0,5 m, acompanhada pelo fenómeno de desprendimento do betão corroído pelo aço.

3. Tecnologia de reforço de placas de fibra de carbono na construção da Ponte Yunquan

3.1 Trabalhos preliminares de reforço de placas de fibra de carbono

(1) A perfuração e drenagem de lajes ocas parece simples, mas requer minúcia. Em primeiro lugar, encontre o local da perfuração, geralmente a 0,2-0,3 m de distância da extremidade da laje, na lateral da baixa inclinação longitudinal ou onde haja infiltração e calcificação evidentes de água. Para evitar a localização de barras e cabos de aço, utilize um martelo elétrico para perfurar furos com um diâmetro de 12 mm. Por fim, faça furos a 0,2-0,3 m de distância da extremidade da laje, na lateral da inclinação longitudinal elevada e, em seguida, utilize um compressor de ar para penetrar profundamente na laje para drenagem auxiliar. Após a drenagem da água estagnada, instale uma luva de PVC na posição do orifício de drenagem. A luva de PVC deve estender-se pelo menos 5 cm do orifício.

(2) O tratamento de fissuras inclui a selagem e o rejuntamento de fissuras. Para fissuras com largura inferior a 0,15 mm, utilize resina epóxi para o tratamento de selagem.

1) Para tratar a superfície da fissura, utilize primeiro uma escova de aço ou outras ferramentas para remover objetos soltos, como pó, cinza branca, espuma, etc., presentes na superfície da fissura ao longo das fissuras.

2) Aplique uma camada de líquido à base de resina epóxi em ambos os lados da fissura e, em seguida, aplique uma camada de cimento à base de resina epóxi para evitar pequenos poros e bolhas de ar.

3) Aplique duas camadas de líquido à base de resina epóxi na superfície. As fissuras com uma largura de 0,15 mm são betumadas com resina epóxi.

(3) A reparação de defeitos no betão inclui principalmente a remoção de ferrugem e o nivelamento com argamassa. A remoção da ferrugem consiste na limpeza da camada de óxido das barras de aço. Utilize betume epóxi para pintar a superfície das barras de aço expostas ou das superfícies de betão enferrujadas, aplicando-o uniformemente nas raízes do betão. O nivelamento com argamassa consiste em deixar a superfície do betão limpa, húmida e livre de água. Em seguida, aplique a argamassa epóxi misturada nas partes côncavas e descascadas do betão com uma talocha para garantir uma aderência firme e sem bolhas. A reparação é realizada por camadas para garantir uma transição suave entre a área reparada e a área não reparada.

3.2 Processo de colagem e reforço da placa de fibra de carbono

As principais etapas do processo de colagem da placa de fibra de carbono incluem:

Limpeza da superfície: após a reparação do defeito no betão, utilize um soprador ou escova para remover o pó da superfície até que a superfície esteja limpa;

Aplique o primário. Determine a proporção do agente de cura principal do primário e do agente de cura, misture bem e aplique o primário uniformemente na superfície a colar com um rolo ou um pincel. O primário ajustado deve ser utilizado dentro do tempo especificado. Geralmente, a temperatura da obra é superior a 5°C e a humidade do ar inferior a 85%. É adequado para a obra seguinte quando os dedos estiverem secos. A parte côncava da superfície da base deve ser reparada e nivelada com cola de reparação para garantir que não existem arestas ou cantos. Os cantos devem ser reparados num arco suave com um raio > 2 cm. A superfície convexa deve ser alisada com lixa. O primer deve ser capaz de suportar a passagem de veículos.

Pintura com resina epóxi. Após o nivelamento estar seco ao toque, utilize um rolo ou pincel. O rodo é revestido com resina epóxi sobre o primário, sendo que a espessura da camada deve ser uniforme e não apresentar deformação.

Cole a placa de fibra de carbono uniformemente sobre a superfície a colar. Utilize um rolo especial para rolar na direção da fibra várias vezes para eliminar as bolhas e promover a penetração do adesivo.

4 Conclusão

O reforço da Ponte Yunquan foi concluído no final de setembro de 2015. A capacidade de carga de flexão e a resistência às fissuras da secção frontal da viga principal foram significativamente melhoradas. A inspeção da ponte foi aprovada e o objetivo de reforço da ponte foi alcançado. Com a aplicação de placas de fibra de carbono no projeto de reforço da Ponte Yunquan, em comparação com a tecnologia tradicional de aumento da secção transversal de betão ou reforço de aço por colagem, a sua operação de construção é simples e a qualidade da construção é fácil, garantindo que o peso morto e a aparência da ponte não são afetados. A resistência à corrosão e a durabilidade são boas, a vida útil da estrutura é aumentada e o custo do reforço é reduzido, tornando-o um valor popular em projetos de reforço de pontes.