Sistemas de detecção de corrosão EIT: eles são o futuro?

Apesar de algumas limitações iniciais, mais e mais países começaram a adotar sistemas de detecção de corrosão de cabos eletricamente isolados (EIT), posicionando o EIT como a tecnologia do futuro para estruturas de concreto protendido.

Estruturas de concreto protendido com cabos pós-tensionados (PT) têm sido amplamente utilizadas para pontes porque facilitam a criação de superestruturas de grandes vãos. Os tendões pós-tensionados fornecem uma capacidade de carga específica para a estrutura da ponte. No entanto, a inspeção e controle de tendões PT, condutos (plásticos ou metálicos) e materiais de argamassa para encapsular os fios de aço do tendão continuaram sendo uma preocupação, e testes não destrutivos não estavam disponíveis (END) nem técnicas de inspeção para determinar se os condutos estavam intactos e se algum dos fios de aço começou a corroer.

Para resolver essa preocupação, uma nova metodologia foi desenvolvida para isolar eletricamente o sistema de tendões. Esta nova técnica isola completamente os cabos metálicos pós-tensionados do concreto armado circundante e do aço de reforço regular (vergalhões). Devido a esse isolamento elétrico, o PTS não pode formar uma célula de corrosão com aço e concreto de reforço regular porque não há caminho de fluxo para os elétrons e porque não há oxigênio presente no duto (umidade e ar não podem vazar para o duto). O tendão eletricamente isolado também facilita o monitoramento da eficácia do isolamento elétrico.

O que é um sistema de tendão eletricamente isolado (TIE)?

O concreto de cimento protendido é frequentemente preferido em relação à construção tradicional de concreto armado para aplicações em pontes rodoviárias, ferroviárias e viadutos. É um tipo de concreto que é comprimido durante a instalação com o objetivo de oferecer resistência adicional contra a carga de tração a que será submetido durante sua vida útil.

A compressão é conseguida tensionando os tendões, que podem ser tendões de pré-tensão ou tendões de pós-tensão.

Para concreto pré-esforçado protendido, os cabos precisam ser tracionados antes que o concreto seja lançado, enquanto que para concreto pré-esforçado pós-esforçado, os cabos são tracionados somente após o concreto circundante já ter sido lançado. Neste caso, os cabos não podem entrar em contacto com o betão, pelo que são colocados em condutas protectoras de polímero ou aço galvanizado, em estado encapsulado. O tendão está firmemente conectado ao concreto circundante em ambas as extremidades por meio de âncoras.

Um sistema de cabos eletricamente isolados (EIT) facilita a detecção de corrosão de membros de suporte de carga (cabos de pós-tensionamento) em estruturas de concreto protendido por meio do uso de isolamento elétrico. Ou seja, o metal protendido conectado às âncoras fica eletricamente isolado (totalmente desconectado) de seu entorno ao longo do tendão, que é encapsulado em condutos poliméricos (ou eletrodutos de aço galvanizado em alguns casos). Além disso, o tendão também permanece eletricamente isolado do solo (aterrado). Este novo sistema é usado para monitorar a integridade da proteção contra corrosão em estruturas de concreto de cimento protendido e pós-esforçado.

Princípios de monitoramento de tendões eletricamente isolados (TIE)

O sistema de tendão pós-tensionado normalmente usa acopladores de conduíte de polímero, meias conchas e conduítes ao longo do comprimento do tendão. As metades da cobertura de polímero são inseridas entre os conduítes de polímero e o aço de reforço normal para proteger o conduíte de polímero durante o estresse e a fabricação. Uma placa de plástico reforçado com fibra colocada sob a âncora atua como uma placa isolante.

A eficácia da proteção contra a corrosão do cabo eletricamente isolado pode ser verificada e controlada pela medição da impedância elétrica entre os fios dos cabos pós-tensionados e a estrutura normal de aço de reforço.

As condições dos cabos e condutos são avaliadas medindo a impedância dos cabos em relação à estrutura normal de aço de reforço. O valor da impedância significa a oposição ao fluxo de corrente quando uma tensão é aplicada através do circuito. O terminal elétrico da âncora é removido para facilitar a medição da impedância dos cabos sem interferir na estrutura de concreto protendido. O valor de impedância do circuito inclui o alto valor de resistência da argamassa e do concreto armado protendido em série, bem como a capacitância do duto polimérico. No entanto, defeitos no conduíte e respiradouros na argamassa criam um caminho paralelo de baixa resistência (paralelo à capacitância) para o fluxo de corrente, reduzindo a impedância efetiva ao encurtar a capacitância. Uma redução significativa na impedância dos cabos indica que o sistema de proteção contra corrosão está em risco, pois umidade e cloretos podem atingir os fios do cabo através dos defeitos.

As medições de impedância são feitas em vários estágios da construção, como:

  • instalação de tendão
  • instalação de rejunte
  • durante o tensionamento

As medições também são feitas ao longo da vida útil da estrutura. Para determinar o estado do sistema de proteção contra corrosão, os valores de impedância são comparados com os critérios de aceitação (diretrizes suíças revisadas em 2007, emitidas em conjunto pela Swiss Federal Road Administration (ASTRA) e pela Swiss Federal Railways (SBB). )).

História do desenvolvimento do EIT

O sistema EIT foi inicialmente desenvolvido na Suíça através dos esforços de várias organizações. A Swiss Federal Road Administration (ASTRA), a Swiss Federal Railways (SBB), IfB @ ETH, Zurique (uma organização de pesquisa) e a indústria (VSL) colaboraram no desenvolvimento do projeto, componentes do sistema, controle de condição e procedimentos de inspeção. A diretriz suíça, "Medidas para garantir a durabilidade dos tendões pós-tensionados em estruturas", que incluía critérios de aceitação, foi emitida em 2001 e posteriormente revisada em 2007.

Inicialmente, a nova técnica foi testada em dois projetos de construção de viadutos. Com base no conhecimento prático e nas percepções adquiridas com esses projetos-piloto, as diretrizes iniciais foram publicadas em 2001. O mesmo conceito é usado no mentira boletim n. 33 “Durabilidade de tendões pós-tensionados” 2005. (mentira significa Federação Internacional de Concreto Estrutural). Ele mentira O Boletim 33 detalha o PL 3, a mais alta proteção contra corrosão para cordoalhas PT, que pode ser obtida com a adoção de sistemas de monitoramento EIT.

Estudo de caso de uma ponte de concreto

O programa Mobility 21 da Carnegie Mellon University descreve um projeto de substituição para uma ponte dos anos 1930 entre os condados de Lehigh e Northampton, na Pensilvânia, que será a primeira a usar a tecnologia de sistema de tendões isolados eletricamente (EIT) para detecção de corrosão em tendões pós-tensionados.

A US Federal Highway Administration, em consulta com o Departamento de Transportes da Pensilvânia, selecionou este projeto de substituição de ponte para demonstrar o uso da tecnologia EIT para monitorar a integridade da proteção contra corrosão de tendões pós-tensionados.

A nova tecnologia será usada para detectar e monitorar brechas no sistema de prevenção de corrosão durante a vida útil da estrutura, bem como monitorar a qualidade dos esforços de prevenção de corrosão durante a fase de construção. (Para outro estudo de caso concreto, consulte Estudo de caso: Remediação de silo de concreto da década de 1960.)

Vantagens de um sistema EIT

O sistema de cabos pós-tensionados com isolamento elétrico apresenta as seguintes vantagens:

  • Facilita a avaliação e o monitoramento da integridade do encapsulamento do tendão pós-tensionado
  • Melhora a resistência à fadiga por fricção e resistência à corrosão relacionada
  • Ele permite melhor manutenção, confiabilidade, durabilidade e um maior nível de proteção contra corrosão para pontes de concreto protendido pós-tensionado e outras estruturas.
  • Isola eficazmente e minimiza o risco de corrosão devido a correntes parasitas. (O risco de corrosão por correntes parasitas é alto para pontes ferroviárias onde operam bondes e locomotivas elétricas. Para obter mais informações, leia Sistemas de transporte elétrico e corrosão por correntes parasitas.)
  • Permite que os projetistas especifiquem lajes mais finas e distâncias maiores entre suportes de vigas para pontes e viadutos

SIT Limitações

Os pesquisadores observaram certas limitações no desempenho dos sistemas de tendão pós-tensionamento EIT.

Eles descobriram que o uso de argamassa de alto desempenho é fundamental para o desempenho anticorrosivo eficaz dos sistemas EIT. O rejunte padrão foi considerado menos eficaz.

A especificação do conduíte de polímero é importante para aplicações que envolvem exposição severa a ambientes corrosivos. A utilização de conduíte de aço galvanizado é restrita a ambientes levemente corrosivos aos tendões PT. Quando usado em ambientes corrosivos, o conduíte de aço galvanizado se deteriora rapidamente devido à corrosão.

Pesquisas são necessárias para desenvolver melhores técnicas de junção para conduítes de polímero para minimizar o risco de entrada de cloreto e umidade.

Las barras de acero postensado recubiertas con epoxi y galvanizadas mostraron un riesgo mínimo de corrosión como tendones postensados, excepto en los puntos débiles, como las grietas en el concreto de cemento y las grietas en los conductos, en cuyo caso se observó corrosión localizada en todos os casos. Em geral, o desempenho de um sistema EIT depende do uso dos materiais certos e de uma configuração perfeita. (Saiba mais sobre revestimentos epóxi para estruturas de concreto em Revisão da proteção epóxi sem solvente para contenção secundária.)

As limitações de temperatura do polímero usado para fazer os conduítes também devem ser consideradas, pois alguns polímeros podem não dobrar em baixas temperaturas e podem derreter em altas temperaturas.

O EIT é o futuro para o projeto de pontes?

Segundo estudo, os sistemas EIT são adotados na Europa há mais de 20 anos no controle de cordoalhas de pós-tensionamento de pontes e viadutos de concreto protendido. O EIT tem a capacidade e o potencial de facilitar o monitoramento da condição de cabos de pós-tensionamento de suporte de carga ao longo da vida útil das estruturas. Existem agora vários fornecedores que produzem os componentes necessários para os sistemas EIT.

Com base na experiência de campo obtida após a aplicação dos critérios de aceitação de acordo com as diretrizes de 2001, as diretrizes foram revisadas em 2007 porque os critérios de aceitação eram difíceis de atender para cabos curtos. De acordo com a diretriz revisada, a resistência específica (ou seja, a resistência por unidade de comprimento do cabo) e a capacitância específica (ou seja, a capacitância por unidade de comprimento do cabo) devem ser calculadas.

Portanto, apesar de algumas limitações iniciais, mais e mais países começaram a adotar sistemas de detecção de corrosão EIT, e o EIT parece estar prestes a ser a tecnologia do futuro para estruturas de concreto protendido.

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