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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: rd@teixeiraduarte.pt e-mail: jnc@teixeiraduarte.pt

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.

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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

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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

Rita Moura, Joana Castro Caldas,“REABET – nova tecnologia para a inspecção e reabilitação de estruturas betão

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