Reforço da parede de silo de betão

Este projeto é um silo de óxido de alumínio da Central de Cinzas Volantes nº 2, que é um projeto de reforço de estrutura de tubo de betão armado. De acordo com a classificação da forma de suporte, o silo de alumina é um suporte de coluna-cilindro. Abaixo dos 8,5 m estão a estrutura do tubo e a pilastra, a espessura do tubo interior e do tubo exterior são ambos de 500 mm. O tamanho da secção transversal da coluna é de 1000 mm × 1000 mm, a coluna e a coluna estão ligadas por uma viga de ligação com um tamanho de interface de 800 mm × 1800 mm, e existe uma viga anelar com um tamanho de secção transversal de 800 mm × 1800 mm entre a estrutura do tubo e a estrutura do armazém. O silo de alumina é um silo redondo de betão armado com um diâmetro interior de dn = 25 m, a altura do silo de alumina é de 40 m e a forma da fundação é uma fundação de estacas. A altura da parede do silo é h=31,5 m, h/dn=1,6<1,5, e a resistência de projeto do betão para o silo pouco profundo é C35. A construção do projeto foi concluída em 2013, e a inspeção e o reforço foram realizados em 2016.

Fotos de inspeção no local

Com base no valor estimado da resistência do betão da parede do silo de alumina, deduz-se que o grau de betão é C25, o que é bastante diferente do grau de betão originalmente concebido. O motivo é:

O silo de alumina não foi vibrado devido à construção descuidada, resultando em defeitos congénitos;

Devido a problemas como a alta pressão, temperatura e corrosão no interior do silo, surgem marcas de "pés de elefante" na parte inferior da parede do silo, provocando pequenas fissuras.

A descarga rápida e a carga e descarga não normalizadas causaram uma capacidade de compressão insuficiente na parede do silo.

Os resultados dos ensaios mostram que a resistência à compressão do betão da parede do silo de alumina do projeto acima dos 8.500 m não cumpre os requisitos do nível de resistência de projeto C35. Recomenda-se a realização de tratamento de reforço para eliminar os riscos ocultos para a segurança da produção causados pela resistência insuficiente do betão da parede do silo.

Esquema de reforço e construção de silo de alumina

Este projeto utiliza silo de betão reforçado com fibra de carbono, a fibra de carbono pode fornecer uma contenção eficaz do arco para o silo de alumina.

Após o ensaio, a resistência do betão da parede do silo de alumina não corresponde à resistência do betão originalmente concebido, e a força de ligação circunferencial fornecida é insuficiente. O silo reforçado com fibra de carbono é um silo que pode compensar a falta de força de ligação circular do betão original.

Do ponto de vista mecânico, o elevado desempenho de tração do tecido de fibra de carbono pode proporcionar contenções de arco muito favoráveis para os silos de betão armado. Sob a interação entre a parede do silo e a fibra de carbono, a parede do silo muda do estado original de tração e compressão bidirecional horizontal e vertical do material de armazenamento original para o estado atual de compressão tripla. (Pressão circunferencial horizontal do material de armazenamento, fricção vertical e pressão circunferencial horizontal do tecido de fibra de carbono). Melhora a resistência lateral da parede do silo, melhora eficazmente as suas propriedades mecânicas, aumenta a força de ligação do arco e aumenta a capacidade de carga.

Construção de reforço de silo de alumina

Reforce a parede do silo de acordo com o desenho de reforço do silo de alumina. Este projeto utiliza um tecido unidirecional (tecido) de grau I de resistência rígida, 300 g/m², com 0,167 mm de espessura. A resistência à tracção de projecto é de 2300 MPa e a resistência à tracção standard é superior a 3400 MPa.

Quando o silo de alumina é reforçado com fibra de carbono, o silo deve ser totalmente descarregado. Isto porque o reforço de fibra de carbono é um reforço passivo sob força passiva. No reforço passivo, é necessário considerar a influência da força secundária na estrutura. No silo de alumina, o betão não foi vibrado o suficiente quando o betão foi vertido, pelo que algumas partes da parede do silo tinham uma superfície de cânhamo alveolar. Antes da fibra de carbono ser colada, a superfície de cânhamo alveolar foi reparada. Ao restaurar a superfície alveolar do betão, a entidade da superfície alveolar original deve ser removida. Em seguida, são utilizados dois métodos de inspeção visual e inspeção com fio fino para inspecionar a entidade de betão, de modo a que os buracos de areia, poros e fissuras no corpo de betão existente possam ser completamente eliminados. Após humedecer completamente o betão, utilize betão C40 para vazamento e compactação. A fibra de carbono não pode ser colada imediatamente após o vazamento. De acordo com a especificação, o teor de humidade da superfície do betão onde a fibra de carbono é aplicada não deve ser superior a 4% e não deve ser superior a 6%. Caso o teor de humidade da superfície do betão exceda o limite, deve ser utilizada secagem manual ou cola estrutural especial para superfícies de elevada humidade.

Tratamento de superfície com corrosão por favo de mel na parede do silo

Fibra de carbono CFRP, espaçamento 800 mm

Fibra de carbono CFRP colada ao silo

Aplique adesivo de fibra de carbono sobre fibra de carbono

Para garantir a durabilidade dos componentes reforçados, a superfície de todos os componentes reforçados com fibra de carbono é protegida por duas camadas de revestimento à prova de fogo, com uma espessura mínima de 5 mm. Ao colar a fibra de carbono, deve ser utilizada uma ancoragem fiável para que a fibra de carbono tenha uma maior capacidade de exercer a resistência à tracção da fibra. Para além dos adesivos estruturais, as chapas de aço também necessitam de ser ancoradas, e a força de ancoragem deve ser maior ou igual à resistência à tracção da fibra de carbono.

Parafuso de expansão para fixação de chapa de aço

Talão em aço para reforço de CFRP