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“REABET – NOVA TECNOLOGIA PARA A INSPECÇÃO E REABILITAÇÃO DE
ESTRUTURAS BETÃO ARMADO E PRÉ-ESFORÇADO”
RITA MOURA JOANA CASTRO CALDAS
Engª Civil Engª Civil
Teixeira Duarte – Engenharia e Construções, S.A. Teixeira Duarte – Engenharia e Construções, S.A.
Oeiras, Portugal Oeiras, Portugal
e-mail: [email protected] e-mail: [email protected]
RESUMO
O projeto ReaBet – Tomografia e Reabilitação de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado teve como objetivo
desenvolver um processo não destrutivo fiável para o diagnóstico e levantamento da localização de anomalias e estado
de degradação em estruturas de betão armado e pré-esforçado e a implementação de uma técnica inovadora para o
tratamento anticorrosivo dos cabos de pré-esforço, nas situações em que as bainhas se encontram contaminadas por
cloretos. Para avaliar a eficácia de duas tecnologias de diagnóstico: a gamagrafia e a ultrassonografia foram criadas
anomalias de natureza diversa (vazios, ninhos de brita, fissuras, etc), no interior de protótipos de vigas de betão armado
e pré-esforçado, dentro e fora das bainhas de pré-esforço. Por último foi ensaiada a reparação de bainhas de pré-esforço
contaminadas por cloretos através da aplicação de um inibidor de corrosão aplicado por cavitação, através de ultrassons,
tecnologia inovadora, pouco intrusiva e não destrutiva, conduzindo a bons resultados, premitindo uma significativa
economia na reparação de estruturas com esta patologia.
1. INTRODUÇÂO
O projecto ReaBet – Tomografia e Reabilitação de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado foi financiado pelo
Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico (SI I&DT) do Quadro de Referência Estratégico
Nacional (QREN). Teve início em Março de 2011 e terminou em Agosto de 2013.
2. OBJECTIVOS
O projeto ReaBet – Tomografia e Reabilitação de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado teve como objetivo,
numa primeira fase, desenvolver um processo não destrutivo fiável para o diagnóstico e levantamento da localização de
anomalias e estado de degradação em estruturas de betão armado e pré-esforçado.
Numa segunda fase, foi avaliada a aplicação de uma técnica inovadora para o tratamento anticorrosivo dos cabos de
pré-esforço, nas situações em que as bainhas se encontram contaminadas por cloretos.
Rita Moura, Joana Castro Caldas,“REABET – nova tecnologia para a inspecção e reabilitação de estruturas betão
armado e pré-esforçado”
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Os objetos de ensaio consistiram em dois protótipos de vigas de betão armado e pré-esforçado, contendo anomalias,
defeitos físicos e contaminações químicas.
Este projeto assume particular relevância por estar associado a uma anomalia frequente em estruturas de betão em que
as soluções atuais, dado o desconhecimento da situação existente nos cabos, implicam a destruição/substituição de parte
ou da totalidade das estruturas existentes, não permitindo um diagnóstico detalhado e a consequente reparação.
A técnica de reparação através da aplicação de um inibidor de corrosão aplicado por cavitação através de ultrassons é
inovadora e pouco intrusiva e não destrutiva, conduzindo a bons resultados, premindo uma significativa economia na
reparação de estruturas com esta patologia.
3. DESCRIÇÃO DOS PROTÓTIPOS
Os dois protótipos são iguais, tratando-se de peças lineares horizontais, tipo troço de viga, em betão armado e pré-
esforçado, com 3.0 m de comprimento e secção 0.5x1.0 m.
Figura 1 – Protótipos de betão armado e pré-esforçado
Figura 2 – Protótipos de betão armado e pré-esforçado Figura 3 – Protótipos de betão armado e
pré-esforçado
Rita Moura, Joana Castro Caldas,“REABET – nova tecnologia para a inspecção e reabilitação de estruturas betão
armado e pré-esforçado”
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Os materiais utilizados foram:
• Betão C25/30;
• Aço A400 NR;
• Cabos de pré-esforço de 3 cordões 0.6’’ N;
• Bainhas metálicas;
• Ancoragens activas e passivas para cabos de pré-esforço
• Calda de cimento para injecção com dosagem de Cloretos de 2% de forma a favorecer o processo de
corrosão.
4. CONSTRUÇÂO DOS PROTÓTIPOS
Com o fim de testar a eficácia das tecnologias de diagnóstico, foram criadas anomalias de natureza diversa (vazios,
ninhos de brita, fissuras, etc), no interior dos protótipos, dentro e fora das bainhas de pré-esforço, com uma localização
e características geométricas perfeitamente definidas.
Figura 4 – Localização das anomalias
Figura 5 – Montagem dos protótipos Figura 6 – Montagem dos protótipos
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5. METODOLOGIA DE EXECUÇÃO
I - Construção dos modelos
II - Medição da velocidade de corrosão dos cabos de pré-esforço
Nesta fase, averiguou-se a velocidade/estado de corrosão dos quatro cabos de pré-esforço através do sistema de
monitorização instalado no interior das vigas, antes da betonagem. Ao longo do projeto foram feitas leituras periódicas
para avaliar a evolução da velocidade de corrosão.
III - Inspeção dos protótipos com recurso à gamagrafia
O método RCT (Reinforced Concrete Tomography) foi desenvolvido pela THASA e consiste numa técnica de
tomografia aplicada a betão armado, por emissão de raios-gama, sendo por esse motivo designado por gamagrafia.
Este método possibilita a determinação de forma precisa da posição e diâmetro de varões de armadura ordinária,
podendo também ser muito útil na deteção de vazios e de corrosão, em elementos de betão armado e pré-esforçado.
Através da emissão de radiação gama através do volume ensaiado, são criadas imagens em placas gamagráficas, ou
gamagrafias, semelhantes às placas de raios-X utilizadas na Medicina.
Essas imagens são subsequentemente analisadas com recurso à metodologia e software desenvolvido pela THASA para
tomografia aplicada ao betão armado. Os resultados da gamagrafia são exibidos em imagens de 14’’x17’’.
Figura 7 – Alguns dos resultados obtidos Figura 8 – Alguns dos resultados obtidos
Figura 9 – Alguns dos Figura 10 – Alguns dos resultados Figura 11 – Alguns dos resultados
resultados obtidos obtidos obtidos
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IV - Inspeção dos protótipos com recurso à ultrassonografia
O mesmo procedimento adotado para os exames de gamagrafia foi aplicado para os exames de ultrassonografia,
utilizando o equipamento MIRA. O método MIRA foi desenvolvido pela Germann Instruments e assenta num sistema
de deteção de contraste de densidades, através da emissão de ultrassons, sendo por esse motivo classificado como uma
técnica de ultrassonografia.
Genericamente, o sistema consiste numa antena com 40 transdutores de onda de corte de baixa frequência, dispostos
numa matriz de 10 linhas e 4 colunas. Os transdutores são sensores piezo-elétricos de contacto pontual seco, com uma
mola, com uma frequência central de 50 kHz.
Cada transdutor possui uma ponta de cerâmica resistente ao desgaste, o que permite realizar o ensaio mesmo em
superfícies muito rugosas. Com recurso à técnica de abertura focal sintética, são construídas uma vista isométrica, uma
secção transversal e uma planta, transmitidas para um computador por tecnologia wireless, permitindo a observação in
situ de defeitos internos, tais como vazios, fissuras ou formação de “ninhos de brita”.
Figura 12 – Utilização do equipamento de ultrassonografia Figura 13 – Utilização do
equipamento de ultrasonografia
Figura 14 – Exemplo de resultados obtidos
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V - Comparação e avaliação das duas tecnologias de tomografia
VI - Tratamento anti-corrosivo e reabilitação
Em estruturas pré-esforçadas por pós-tensão, as bainhas têm frequentemente defeitos de preenchimento, potenciando o
desenvolvimento da corrosão, nomeadamente na eventualidade de contaminação da calda por cloretos e consequente
despassivação do aço. Os fenómenos de corrosão induzidos pela presença de cloretos correspondem a um dos principais
mecanismos de degradação das estruturas pré-esforçadas.
Neste projecto foi ensaiada e avaliada a eficácia da reparação das bainhas de pré-esforço contaminadas por cloretos
através da aplicação de um inibidor de corrosão aplicado por cavitação, através de ultrassons. Esta tecnologia, proposta
pela PMD, especialista em problemas de durabilidade de estruturas, em parceria com a ATEAV, especializada em
energia ultrassónica, consiste numa técnica inovadora de reparação e reabilitação que permite prolongar a vida útil de
estruturas de betão pré-esforçado contaminadas por cloretos.
Esta técnica consiste na estabilização da corrosão em cabos de pré-esforço por impregnação de uma solução inibidora
de corrosão à base de nitrito de cálcio, diretamente ao nível das armaduras, utilizando uma bomba de baixa pressão
acoplada a um sistema de ultrassons. Permite obter uma cartografia precisa do estado e defeitos do preenchimento das
bainhas medindo o tempo de impregnação entre cada dois injetores.
O tratamento permite alcançar a estabilização da corrosão e passivação do aço ao longo de todo o comprimento do
cabo.
Contudo, é de referir que a durabilidade das injeções do inibidor de corrosão dependerá sempre da qualidade das
injeções da calda de cimento previamente existente.
Após a impregnação do inibidor de corrosão, conclui-se o processo de tratamento do sistema de pré-esforço,
reabilitando a calda de cimento no interior da bainha. Procedeu-se à eliminação dos vazios e microfissuras que facilitam
a migração de cloretos para a superfície dos cabos de pré-esforço através do seu preenchimento com uma calda de
cimento sã e de elevada fluidez.
Para esta operação foi utilizada uma técnica de injeção clássica, sendo reutilizados os furos executados para injeção do
inibidor.
A solução é pouco intrusiva, permite evitar a demolição das estrutura que era frequentemente a solução em situações de
contaminação de bainhas de pré-esforço com cloretos e conduz a bons resultados, permitindo uma significativa
economia na reparação de estruturas com esta patologia.
Figura 15 – Tratamento dos cabos de pré-esforço Figura 16 – Tratamento dos cabos de pré-
esforço
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armado e pré-esforçado”
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6. REFERÊNCIAS / NORMAS
REBAP:
Cap. IV, C - Armaduras de pré-esforço
Cap. V, Art. 34º
Cap. VI - Pré-esforços
Cap. X, Art. 83º e 86º
Cap. XIII, D – Armaduras de Pré-esforço
Caldas:
NP EN 445: Métodos de ensaio.
EN 446 – PROCEDIMENTOS PARA INJECÇÃO
N 447 – ESPECIFICAÇÕES PARA AS CALDAS DE INJECÇÃO4
Sistema de pré-esforço:
Concepção do sistema: Aprovação Técnica Europeia (ETA), ETAG 013
Colocação dos componentes em obra: Certificado de Conformidade, ETAG 013
Aplicação do sistema em obra: Certificado da Empresa, CWA 14646, NP ISSO 9001:2000
Materiais (pré-esforço):
Aço de pré-esforço: LNEC E 453
Componentes das Ancoragens: ETAG 013
Bainhas: NP EN 52 Esp LNEC E 452: Fios de aço para pré-esforço.
Esp LNEC E 453: Cordões de aço para pré-esforço.
NP EN 523/4: Bainhas Metalicas.
Esp LNEC E 459: Varões de aço para pré-esforço.
pr EN 10138 – Prestressing Steels
pr EN 10337 – Zinc and zinc alloy prestressing steel wires and strands
Execução dos trabalhos (montagem, aplicação de tensão):
Especificações: ETAG 013 - Guideline for European Technical Approval of Post-Tensioning Kits for
Prestressing Systems
Tolerâncias: prEN 13670 – 10.6
Especificações: ETAG 013
Tolerâncias: prEN 13670 – 7.53