Moldes de núcleo infláveis estendidos para pontes / Molde de núcleo inflável de borracha / Balão de culvert inflável de borracha para construção

Moldes infláveis de núcleo para pontes: Uma solução leve para componentes de concreto oco

1. Definição do núcleo e função principal

• Formar cavidades ocos em componentes de concreto de ponte (por exemplo, vigas T, caixões, lajes ocos) para reduzir o peso próprio do elemento (em 20 - 40% em comparação com componentes sólidos) sem comprometer a resistência estrutural.

• Garantir que a superfície interna da cavidade oco seja lisa e uniforme, eliminando a necessidade de retoque secundário (um requisito comum com moldes rígidos).

• Se adaptar a formas complexas de componentes (por exemplo, seções ocos curvas) que são difíceis ou caras de se obter com moldes rígidos.

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2. Componentes estruturais principais

2.1 Membrana elástica externa

• Materiais comuns: Borracha Etileno - Propileno - Dieno Monômero (EPDM) (resistente ao envelhecimento, altas temperaturas e álcalis do concreto) ou Borracha de Cloropreno (CR, excelente para resistência a óleos e produtos químicos).

• Espessura: Normalmente 3 - 8 mm, com membranas mais grossas (6 - 8 mm) usadas para núcleos de grande diâmetro (≥1,5m) para suportar maiores pressões de concreto.

• Reforço: Embutido com tecido de cordão de náilon ou poliéster de múltiplas camadas  para aumentar a resistência à tração (≥15 MPa) e evitar alongamento ou estouro durante a inflação.

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2.2 Sistema de inflação/deflação

• Válvula de inflação: Uma válvula unidirecional de alta pressão (geralmente de latão ou aço inoxidável) que permite a entrada de ar comprimido (ou nitrogênio). Ela pode suportar pressões de inflação de 0,15 - 0,3 MPa (dependendo do tamanho do molde e da espessura do concreto).

• Válvula de deflação: Uma válvula de grande diâmetro (≥20mm) para liberação rápida de ar, permitindo que o molde se deflate e encolha em 5 - 15 minutos (crítico para o desmoldagem eficiente).

• Manômetro: Um manômetro embutido ou externo para monitorar a pressão de inflação, evitando sobrepressão (que pode danificar o molde) ou subpressão (que causa deformação da cavidade).

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2.3 Selamento e proteção de bordas

• Selos herméticos: Todas as juntas (por exemplo, entre as camadas da membrana, ao redor das válvulas) são seladas com borracha vulcanizada a alta temperatura (HTV) para garantir que não haja vazamento de ar - mesmo sob pressão contínua de concreto (até 0,5 MPa).

• Reforços de borda: As bordas superior e inferior do molde são reforçadas com tiras de borracha espessadas ou anéis de metal para evitar rasgamento durante a instalação, colocação de concreto ou desmoldagem.

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2.4 Suporte interno (opcional)

3. Princípio de funcionamento

Etapa 1: Preparação e instalação do molde

• Antes de usar, inspecione o molde quanto a danos (por exemplo, rachaduras, vazamentos de válvulas) e limpe a membrana externa para remover poeira ou óleo (que podem afetar a adesão do concreto).

• Coloque o molde deflacionado na estrutura de concreto pré - montada (por exemplo, o quadro de aço para uma viga T). Fixe as bordas do molde com grampos ou fita para evitar deslocamento durante a inflação ou colocação.

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Etapa 2: Inflação e fixação da forma

• Conecte a válvula de inflação a uma fonte de ar comprimido. Influe gradualmente o molde, monitorando o manômetro até que atinja a pressão de projeto (0,15 - 0,3 MPa).

• Depois da inflação, verifique a forma e a posição do molde usando um nível a laser ou uma fita métrica. Ajuste conforme necessário para garantir que a cavidade oco esteja centrada e atenda aos requisitos dimensionais (por exemplo, diâmetro da cavidade ±5mm).

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Etapa 3: Colocação e cura do concreto

• Coloque o concreto na estrutura, cobrindo o molde inflado. Use um vibrador para compactar o concreto (evite contato direto com o molde para evitar danos) e garantir que não haja bolhas de ar ao redor do molde.

• Deixe o concreto curar até atingir 70 - 80% de sua resistência projetada (normalmente 24 - 48 horas para concreto de resistência normal). Durante a cura, mantenha a pressão de inflação do molde para evitar deformação da cavidade.

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Etapa 4: Deflação e desmoldagem

• Depois que o concreto estiver suficientemente curado, abra a válvula de deflação para liberar o ar. O molde encolhe conforme o ar escapa, separando - se da superfície interna do concreto.

• Puxe o molde deflacionado para fora da cavidade oco (usando cordas ou um pequeno guincho para moldes longos). Limpe e inspecione o molde para reutilização em futuras colocações.

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4. Vantagens principais em relação aos moldes rígidos tradicionais

4.1 Leve e fácil de manusear

• Um molde inflável de núcleo típico (por exemplo, 5m de comprimento, 0,8m de diâmetro) pesa apenas 20 - 30 kg - 1/10 a 1/20 do peso de um molde de aço do mesmo tamanho. Isso elimina a necessidade de equipamentos de elevação pesados (por exemplo, guindastes) durante a instalação e desmoldagem, reduzindo os custos de mão - de - obra e tempo.

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4.2 Reutilizável e econômico

• Moldes infláveis de EPDM de alta qualidade podem ser reutilizados 50 - 100 vezes (com manutenção adequada), em comparação com 5 - 10 usos para moldes de madeira ou uso único para moldes de espuma. Isso reduz o custo médio por componente de concreto em 30 - 50%.

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4.3 Alta precisão de formação

• A membrana elástica se adapta a pequenas irregularidades da estrutura, garantindo que a cavidade oco tenha uma superfície interna lisa (rugosidade ≤Ra3,2μm) e dimensões precisas (tolerância ±3mm). Isso reduz o trabalho de retoque após a colocação e melhora o desempenho estrutural do componente.

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4.4 Ciclo de construção rápido

• A inflação e deflação levam apenas minutos, e a desmoldagem é 3 - 5 vezes mais rápida do que a de moldes rígidos (que exigem desmontagem). Para fábricas de pontes pré - moldadas, isso aumenta a capacidade de produção em 20 - 40% (por exemplo, produzindo 10 em vez de 7 vigas T por dia).

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4.5 Flexibilidade para formas complexas

• Ao contrário dos moldes rígidos (limitados a cavidades cilíndricas ou retangulares simples), os moldes infláveis podem ser personalizados para formar seções ocos curvas, cônicas ou irregulares (por exemplo, os núcleos curvos em travessões de pontes de arco). Isso amplia as possibilidades de projeto para engenheiros de pontes.

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4.6 Redução do uso de concreto

• Criando cavidades ocos, os moldes infláveis reduzem o consumo de concreto em 20 - 40% por componente. Para um grande projeto de ponte (por exemplo, 100 vigas T), isso economiza centenas de metros cúbicos de concreto, reduzindo os custos de materiais e a pegada de carbono do projeto.

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5. Cenários de aplicação típicos

5.1 Vigas de ponte pré - moldadas

• Vigas T e Vigas I: A aplicação mais comum - os moldes infláveis formam a cavidade oco retangular ou circular no alma da viga, reduzindo o peso próprio e melhorando a capacidade de vão da viga (por exemplo, permitindo vãos de 20 - 30m para pontes rurais ou urbanas).

• Caixões: Para pontes de grande vão (por exemplo, sobre rios ou rodovias), os moldes infláveis criam várias cavidades ocos paralelas no caixão, reduzindo ainda mais o peso enquanto mantêm a rigidez torsional.

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5.2 Componentes de ponte executados in situ

• Lajes ocos: Usadas em tabuleiros de ponte ou trechos de acesso - os moldes infláveis são colocados diretamente na estrutura de concreto executado in situ para criar lajes ocos leves, que são mais fáceis de transportar e instalar do que lajes sólidas.

• Colunas e pilares de ponte: Para colunas de ponte altas (≥10m), os moldes infláveis formam cavidades ocos verticais, reduzindo o peso da coluna e melhorando sua resistência a cargas de vento e sísmicas.

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5.3 Estruturas de ponte especiais

• Pontes de arco: Moldes infláveis personalizados formam as seções ocos curvas nas nervuras do arco, permitindo a construção de pontes de arco leves e estéticamente agradáveis (por exemplo, pontes de arco para pedestres em parques urbanos).

• Viadutos: Em viadutos de ferrovias de alta velocidade, os moldes infláveis são usados para criar caixões ocos que atendem a limites de peso rigorosos (para proteger o leito ferroviário) enquanto garantem a estabilidade estrutural.

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6. Precauções operacionais

6.1 Controle de pressão

• Nunca exceda a pressão máxima de inflação do molde (indicada pelo fabricante - normalmente 0,3 MPa). A sobrepressão pode fazer a membrana estourar; a subpressão leva ao colapso da cavidade.

• Monitore a pressão continuamente durante a colocação e cura do concreto. Mudanças de temperatura (por exemplo, o sol direto aquecendo o molde) podem causar flutuações de pressão - ajuste conforme necessário.

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6.2 Instalação e posicionamento

• Fixe o molde firmemente na estrutura para evitar deslocamento. O desalinhamento pode resultar em espessura irregular de concreto ou danos ao molde durante a colocação.

• Mantenha o molde longe de bordas afiadas (por exemplo, cantos da estrutura de aço) ou barras de aço protuberantes - use revestimentos de borracha para proteger a membrana.

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6.3 Colocação de concreto

• Evite colocar o concreto muito rapidamente (≤0,5m/h) ou direcionar o fluxo de concreto diretamente ao molde - isso evita picos de pressão localizados que podem rasgar a membrana.

• Use um vibrador de baixa frequência (≤50Hz) para compactar o concreto e mantenha o vibrador a pelo menos 100mm de distância do molde.

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6.4 Manutenção e armazenamento

• Após a desmoldagem, limpe o molde com água e um detergente neutro (evite produtos químicos agressivos). Inspecione quanto a rachaduras, vazamentos ou danos no tecido de cordão - repara pequenos buracos com patches de borracha e adesivo.

• Armazene o molde em um local fresco, seco e sombreado (evite sol direto ou altas temperaturas, que aceleram o envelhecimento da borracha). Influe - o para 20% de sua pressão de projeto durante o armazenamento a longo prazo para manter sua forma.

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Resumo