Reabilitarea viaductului „Valea lui Stan”

Reparare. Consolidare. Protecție

 

Construcția barajului Vidraru și a hidrocentralei au început în anul 1961, odată cu turnarea primei bene metalice pline cu beton, coborâtă pe cabluri metalice de la 180 m înălțime. Monumentala construcție a fost inaugurată după doar 5 ani, în anul 1966. Costurile acestei construcții s-au ridicat la 1,4 miliarde de lei, în zilele noastre o astfel de construcție ar costa în jur de 450 milioane de euro. La vremea respectivă, barajul Vidraru era al cincilea baraj în arc din Europa. Deși efortul financiar depus pentru terminarea lucrării a fost uriaș, acesta pălește în comparație cu costul în vieți omenești: după unele surse neoficiale, aproape 400 oameni și-au pierdut viața în condiții foarte grele de muncă.

 

În anul 1970 a început construcția drumului Transfăgărășan (DN7C) care traversează munții Făgăraș. Acest drum, la un moment dat trece peste barajul Vidraru. Drumul, cu o lungime de 92 km, a fost inaugurat după doar 4 ani. Viaductul Valea lui Stan, care face obiectul acestui articol, a fost construit între anii 1968 și 1969 în cadrul lucrărilor de amenajare ale acumulării Vidraru, având o vechime de aproximativ 42 ani.

 

Cei 42 de ani trecuți de la construcție, rapiditatea execuției acestor obiective, precum și calitatea slabă a materialelor disponibile la acea vreme, au atras după sine și apariția defectelor de construcție, unele dintre ele superficiale, altele având o influență negativă chiar din punct de vedere structural.

 

Principalele probleme constatate au fost:

 

1. La imbinarea pilelor de susținere cu arcul podului, betonul nu a fost vibrat corespunzător, segregările fiind destul de pronunțate, armătură era corodată, iar pe alocuri chiar și cu pierderi de masă. Cea mai pronunțată segregare a fost la intersecția stâlpului S1 cu nașterea boltei capăt Vidraru (Fig. 1).

 

Fig. 1

 

Betonul de la baza stâlpului era distrus în întregime, capacitatea portantă a stâlpului de preluare a eforturilor de compresiune fiind serios afectată, acest lucru conducând la redistribuția unor eforturi suplimentare în ansamblul structurii.

 

Influența acestui defect structural important își regăsea efectele în restul structurii. Astfel că la nivelul căii de rulare, în zonele de îmbinare ale culeelor și pilelor se putea observa transpunerea unor fisuri la nivelul asfaltului (Figurile 2 – 5).

 

 

Tablierul rigid compus dintr-o grindă continuă casetată, prezenta pe alocuri fisuri.

 

2. Betonul a fost degradat de acțiunea agresivă a agenților chimici atmosferici, principala cauză a degradărilor reprezentând-o acțiunea combinată a anhidridei carbonice (CO2) cu cea a infiltrațiilor de apă (structura din beton nefiind protejată în niciun fel), mecanismul de degradare fiind următorul:

 

Anhidrida carbonică (CO2) din atmosferă împreună cu apa (H2O) duc la apariția acidului carbonic H2CO3, care la rându-i reacționează cu hidroxidul de Calciu (CaOH2) prezent în ciment, ducând la apariția carbonatului de Calciu (CaCO3), care prin hidratare determină o scădere a nivelului pH-ului pastei de ciment din zona bazică (12-13) înspre zona acidă (chiar și sub 9). Această scădere a valorii pH-ului pastei de ciment în zona armăturilor împreună cu prezența Oxigenului favorizează apariția procesului de oxidare a Fierului 2Fe + 3/2O2 + 3H2O → Fe2O3 + 3H2O. Acest proces de oxidare (ruginire) a armăturilor produce o creștere în volum a acestora. Acest proces expansiv induce eforturi mecanice în stratul de acoperire al armăturilor, ducând în primă instanță la fisurarea acestuia, procesul de degradare accelerandu-se. În final, stratul de acoperire a armăturilor se exfoliază, armăturile corodează puternic și cu timpul încep să piardă și din masa lor (Fig. 6).

 

Fig. 6

 

În urma unei expertize tehnice de specialitate, proiectul de reabilitare a fost elaborat prin efortul proiectantului de specialitate și al departamentului tehnic al SC Mapei Romania SRL. Măsurile luate pentru soluționarea problemelor de mai sus au fost canalizate pe trei direcții principale, Mapei fiind direct implicată în execuția primelor două.

 

1. Măsuri de consolidare structurală cu mortare speciale de reparații și țesături din fibră de carbon

2. Măsuri de protejare anticorozivă a structurii din beton împotriva agresiunii agenților atmosferici.

3. Măsuri de reparare a căii de rulare, înlocuirea hidroizolațiilor, tratarea rosturilor de dilatare, acoperirea asfaltică.

 

1. Măsuri de consolidare structurală cu mortare speciale de reparații și țesături din fibră de carbon

 

Măsurile de consolidare structurală s-au concetrat asupra stâlpului S1, a cărui bază era puternic segregată; practic betonul lipsea pe o bună parte din secțiunea stâlpului.

 

Curățarea de rugină a armăturilor a fost efectuată prin procedeul de hidrosablare ales special pentru a nu induce vibrații și degradări suplimentare ale structurii. Ph-ul armăturilor s-a readus în zona bazică utilizând un mortar de pasivizare pe bază de ciment modificat cu polimeri, Mapefer 1K, cu rol și de punte de aderență pentru mortarele de consolidare aplicate ulterior (Fig.1).

 

Apoi s-a trecut la refacerea secțiunii din beton prin turnarea unui mortar de reparații structurale, Mapegrout Colabile, cu proprietăți mecanice similare cu cele ale betonului, clasa R4 de rezistență conform SR EN 1504-3 (R_c >45 N/mm² la 28 zile). Mortarul a avut o consistență fluidă și granulometrie mică (dimensiunea maximă a granulei 2,5 mm) pentru a umple cât mai bine spațiul (Fig.7).

 

Fig.7

 

După refacerea secțiunii din beton (Fig.8) s-a trecut la amorsarea suprafeței pe care urmează să se aplice țesătura din fibră de carbon folosind rășina epoxidică Mapewrap Primer 1 (Fig.9). După amorsarea suprafeței, aceasta s-a nivelat folosind mortarul epoxidic tixotropic Mapewrap 12 (Fig.10).

 

După amorsarea și nivelarea suprafeței s-a trecut la montarea mănunchiurilor de fibre metalice Mapewrap S Fiocco cu scopul de a asigura conlucrarea structurală a celor două elemente (pila de susținere și fundația) cu sistemul de consolidare pe bază de fibre de carbon. Fixarea mănunchiurilor din fibre s-a realizat cu rășina epoxidică super fluidă Epojet (Fig.11).

 

Fig.11

 

Ulterior s-a trecut la etapa cea mai importantă a intervenției de consolidare și anume, montarea țesăturii din fibră de carbon.

Primul pas a fost impregnarea suprafeței cu rășină epoxidică fluidă Mapewrap 31 (Fig.12).

 

Fig.12

 

Aplicarea țesăturii din fibră de carbon s-a realizat numai după impregnarea acesteia în aceeași rășină fluidă Mapewrap 31 (Fig.13).

 

Fig.13

Alegerea tipului de țesătură din fibră de carbon a fost determinată de faptul că secțiunea consolidată este de fapt un nod structural în care se dezvoltă toată gama de eforturi: axiale, forță tăietoare, moment încovoietor. Țesătura aleasă a fost MapeWrap C QUADRI-AX 760/48. Acest tip de țesătură are fibrele de carbon dispuse pe patru direcții, ortogonale, două câte două și poate prelua eforturi de pe toate direcțiile (Fig.14).

 

Fig.14

 

După montarea țesăturii din fibră de carbon, mănunchiurile din fibre din oțel s-au răsfirat și au fost lipite peste țesătura din fibră de carbon folosind adezivul epoxidic Mapewrap 31 (Fig. 15).

 

Fig. 15

 

2. Măsuri de protejare anticorozivă a structurii din beton împotriva agresiunii agenților atmosferici.

 

După consolidarea structurală a viaductului s-a trecut la repararea și protejarea acestuia pentru a-i crește durabilitatea în timp și pentru a mări intervalul de recurență a reparațiilor.

 

Geometria structurii, cât și relieful specific în care se află viaductul a făcut ca aceste operațiuni să devină foarte dificile. Toate lucrările au fost efectuate cu alpiniști profesioniști și s-a lucrat aproape integral cu oamenii suspendați de corzi. Firma care a executat lucrările este un aplicator autorizat al sistemelor de consolidare Mapei, nefiind la prima lucrare de acest gen și anvergură.

 

Sistemul Mapei de protejare anticorozivă a betonului a fost următorul:

 

S-a hidrosablat întreaga structură pentru a îndepărta părțile de beton friabile și degradate (Fig. 16).

 

Fig. 16

 

După hidrosablarea suprafeței din beton, suplimentar, s-au curățat armăturile expuse de rugină și s-au pasivizat folosind mortarul de pasivizare Mapefer 1K.  S-au efectuat reparații și reprofilări locale folosind mortarul de reparații pe bază de ciment, tixotropic, rezistent la sulfați, Mapegrout T60.

După efectuarea reparațiilor, întreaga structură a fost protejată folosind o hidroizolație bicomponentă, flexibilă, pe bază de ciment, Mapelastic Smart, care oferă o protecție ridicată a structurii împotriva agresiunii agenților chimici. Totodată, fiind vorba despre o structură cu boltă flexibilă din beton armat, dublu încastrată, cu tablier rigid, hidroizolația are și capacitatea de preluare a fisurilor, atât cele dinamice (clasa B4.2 deschiderea fisurilor de la 0,2 până la 0,5 mm), cât și cele statice (clasa A5 deschiderea fisurilor de până la 2,5 mm). Întregul sistem de protecție a fost aplicat în proporție de 90% mecanizat, folosind pompe speciale (Fig. 17).

 

Fig. 17

 

După aplicarea hidroizolației s-a trecut la aplicarea unui sistem de protecție flexibil cu dublu rol, atât estetic, cât și funcțional, pentru protejarea împotriva razelor UV și a agresiunilor chimice. Sistemul a fost compus din Malech, o amorsă acrilică micronizată pe bază de apă și o vopsea acrilica, flexibilă, Elastocolor Pittura. Sistemul de protecție a fost aplicat în întregime mecanizat prin procedeul airless, cu ajutorul unor pompe speciale (Fig. 18).

 

Fig. 18

 

După aproximativ 2 luni de muncă intensă, în urma unui efort comun al tuturor părților implicate, proiectul de reabilitare a fost finalizat. Lucrările au fost executate în perioada septembrie - noiembrie 2011, astfel că întreaga structură s-a transformat din: „Fig. Inainte”  în „Fig. Dupa”