Nghiên cứu ứng dụng Canxi Nitrít làm phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép cho bê tông cốt thép trong điều kiện Việt Nam

Nghiên cứu ứng dụng Canxi Nitrít làm phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép cho bê tông cốt thép trong điều kiện Việt Nam

bé gi¸o dôc vμ ®μo t¹o Bé x©y dùng

ViÖn Khoa häc c«ng nghÖ X©y dùng

-oOo -

NguyÔn Nam Th¾ng

Nghiªn cøu øng dông canxi nitrÝt

lμm phô gia øc chÕ ¨n mßn cèt thÐp cho

bª t«ng cèt thÐp trong ®iÒu kiÖn ViÖt Nam

Chuyªn ngµnh: VËt liÖu vµ C«ng nghÖ vËt liÖu x©y dùng M· sè: 62.58.80.01

tãm t¾t luËn ¸n tiÕn sÜ kü thuËt

hμ néi 2007

Công trình được hoàn thành tại: Phòng Nghiên cứu ăn mòn và

Bảo vệ công trình - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng

Người hướng dẫn khoa học:

1 TS Lê Quang Hùng - Cục GĐNN về CLCTXD

2 TS Phạm Văn Khoan - Viện KHCN Xây dựng

Phản biện 1: GS TSKH Nguyễn Thúc Tuyên

Phản biện 2: PGS TS Bùi Văn Bội

Phản biện 3: TSKH Nguyễn Văn Hinh

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Nhà nước họp tại Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng vào hồi:

8 giờ 30 ngày 3 tháng 8 năm 2007

Có thể tìm hiểu luận án tại:

1 Thư viện - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng

2 Thư viện Quốc gia

Các tμi liệu đ∙ công bố

1 Nguyễn Nam Thắng, Phạm Văn Khoan, Một số kết quả nghiên cứu và

ứng dụng vữa tự chảy có tính năng chống ăn mòn clorua cao, t/c KHCN

Xây dựng 3/2005, trang 22-26

2 Nguyễn Nam Thắng, Lê Quang Hùng, Phạm Văn Khoan, Nghiên cứu

độ ổn định theo thời gian của chất ức chế ăn mòn cốt thép canxi nitrít

trong bê tông , t/c KHCN Xây dựng 3/2006, trang 44-47

3 Nguyễn Nam Thắng, Lê Quang Hùng, Phạm Văn Khoan, Nghiên cứu

hàm l−ợng hiệu quả của chất ức chế ăn mòn canxi nitrít, t/c Xây dựng số

466 tháng 12/2006, trang 49-52

4 Nguyễn Nam Thắng, Lê Quang Hùng, Phạm Văn Khoan, Tác dụng ức

chế ăn mòn cốt thép của canxi nitrít tại khe nứt bê tông, t/c KHCN Xây

dựng 1/2007, trang 34-37

mở đầu

1 Tính cấp thiết cuả luận án

Các môi trường có hàm lượng ion Cl- cao (môi trường biển, công nghiệp hoá chất có chứa Cl-…) đều tiềm ẩn khả năng xâm thực mạnh đối với kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) Theo các số liệu khảo sát hiện có, hiện tượng gỉ cốt thép (CT) xảy ra phổ biến trên kết cấu BTCT ở vùng biển nước ta Kết cấu BTCT bị phá huỷ không chỉ trong vùng nước lên xuống, khí quyển trên biển mà còn vào sâu trong đất liền tới 30 km Hầu hết các công trình BTCT xây dựng ở vùng biển Việt Nam sau thời gian sử dụng từ 10 ữ 20 năm đều có dấu hiệu gỉ cốt thép ở mức độ khác nhau, cá biệt có những bộ phận kết cấu hoặc công trình bị hư hỏng nặng chỉ sau 5

ữ10 năm sử dụng

Các kết quả khảo sát trên cũng chỉ ra rằng ngoài tác nhân gây ra ăn mòn chính là ion Cl- thì điều kiện đặc thù Việt Nam là môi trường khí hậu nóng ẩm với nhiệt độ trung bình cao, độ ẩm lớn, thời gian ẩm ướt kéo dài là các tác nhân đẩy nhanh tốc độ ăn mòn cốt thép trong bê tông (BT)

Việc thiếu một tiêu chuẩn, quy phạm hướng dẫn biện pháp chống ăn mòn do ion Cl- (ăn mòn clorua) cho kết cấu BTCT phù hợp với điều kiện

tự nhiên ở vùng biển nước ta cũng là một trong những nguyên nhân gây nên tình trạng ăn mòn clorua kết cấu BTCT vùng biển như đã kể trên

Từ năm 2004 đến nay, Bộ Xây dựng đã ban hành tiêu chuẩn TCXDVN 327 : 2004, hướng dẫn chi tiết các giải pháp thiết kế, thi công, lựa chọn vật liệu nhằm đảm bảo khả năng chống ăn mòn lâu dài cho kết cấu BTCT trong môi trường biển Việt Nam

Bên cạnh những biện pháp bảo vệ cơ bản, tiêu chuẩn này đã chỉ ra một số biện pháp bảo vệ hỗ trợ trong đó có biện pháp bảo vệ bằng chất ức chế canxi nitrít (CN)

Trên thực tế, hiện nay ở Việt Nam, việc sử dụng CN để chống ăn mòn kết cấu BTCT vùng biển còn rất hạn chế Các lý do chính hạn chế ứng dụng CN ở nước ta là chúng ta chưa có điều kiện sản xuất CN ở quy mô lớn, trong khi phụ gia nhập ngoại còn đắt Các nghiên cứu về vấn đề này thường là nghiên cứu ngắn hạn, các kết quả thí nghiệm chưa đủ sức thuyết phục người sử dụng ứng dụng chúng Chủ đầu tư, Nhà thầu thiết kế cũng như Nhà thầu thi công thường đòi hỏi sự minh chứng rất rõ ràng về

hiệu quả kinh tế – kỹ thuật của giải pháp này trước khi quyết định áp dụng Cho tới nay, vấn đề này vẫn chưa được giải quyết thấu đáo Tuy nhiên, khi tìm hiểu về vấn đề này, tác giả cho rằng giải pháp sử dụng CN

để chống ăn mòn kết cấu BTCT là hoàn toàn có triển vọng để áp dụng ở nước ta Qua khảo sát thực tế cho thấy ion Cl- thường tích tụ rất nhanh trong bê tông chỉ sau một thời gian ngắn sử dụng (có thể qua nhiều con

đường khác nhau như vật liệu bị nhiễm mặn từ đầu, tốc độ thẩm thấu ion

Cl- nhanh, mác bê tông thấp, chiều dày bảo vệ mỏng, môi trường xâm thực khắc nghiệt…) Khi ion Cl- đã tiếp cận cốt thép thì một trong những biện pháp hữu hiệu nhất để chống ăn mòn cốt thép là sử dụng chất ức chế Xuất phát từ lý do này tác giả đã quyết định lựa chọn chủ đề nghiên cứu của luận án là sử dụng CN để ức chế ăn mòn cốt thép trong môi trường xâm thực clorua, tiêu biểu là môi trường biển của Việt Nam

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:

Mục tiêu của luận án là nghiên cứu ứng dụng canxi nitrít làm phụ gia

ức chế ăn mòn cốt thép cho bê tông cốt thép trong điều kiện Việt Nam

Để đạt được mục tiêu đặt ra, luận án cần giải quyết các nhiệm vụ sau đây:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của CN tới tính chất cơ lý của hỗn hợp bê tông và bê tông Nghiên cứu mức độ suy giảm hàm lượng nitrít trong bê tông theo thời gian dưới tác động rửa trôi;

- Nghiên cứu hiệu quả ức chế ăn mòn cốt thép của CN trong bê tông Xác định mối tương quan giữa hàm lượng Cl- và NO2- trong ức chế

ăn mòn cốt thép;

- Nghiên cứu tác dụng của CN ức chế ăn mòn cốt thép tại khe nứt

bê tông và tại vùng tiếp giáp giữa bê tông mới và cũ khi sửa chữa kết

cấu;

- ứng dụng thử nghiệm CN trên một số công trình BTCT vùng biển Phân tích hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của giải pháp này

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu là BTCT chịu tác động của ion Cl-;

- Phạm vi nghiên cứu giới hạn bởi các nhiệm vụ nghiên cứu nêu trên trong điều kiện Việt Nam

4 Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu thực nghiệm gia tốc trong phòng thí nghiệm kết hợp phân tích lý thuyết và ứng dụng thực tế

5 ý nghĩa khoa học của luận án:

- Xác định được canxi nitrít có hiệu quả ức chế ăn mòn cốt thép trong bê tông khi đảm bảo tỷ lệ [Cl-] /[NO2-] ≤ 2 cho dù hàm lượng ion

Cl- thay đổi từ 1,2 kg đến 6,0 kg / m3 bê tông

- Các thí nghiệm rửa trôi đã cho thấy NO2- tồn tại ở dạng tự do trong

bê tông bị rửa trôi ra ngoài Khi đó mác bê tông và chiều dày lớp bê tông bảo vệ sẽ có ảnh hưởng lớn tới lượng NO2- bị trôi ra ngoài

- Các thí nghiệm về khả năng ức chế ăn mòn cốt thép của canxi nitrít tại khe nứt đã chứng minh canxi nitrít có hiệu quả ức chế quá trình

ăn mòn cốt thép tại khe nứt bê tông có chiều rộng ≤ 0,5 mm

- Các thí nghiệm trên mô hình bê tông mới và cũ (mô phỏng sửa chữa kết cấu) đã khẳng định canxi nitrít không gây gỉ cốt thép tại vị trí tiếp giáp giữa bê tông mới và cũ khi đưa vào bê tông mới trong trường hợp sửa chữa kết cấu bê tông cốt thép bị ăn mòn do ion Cl-

6 Những đóng góp mới của luận án:

So với các nghiên cứu trước đây về vấn đề này, luận án này đã có một số đóng góp mới như sau:

- Xác định được mức suy giảm của ion NO2- trong bê tông theo thời gian phụ thuộc vào mác và chiều dày lớp bê tông bảo vệ Tỷ lệ hao hụt nồng độ NO2- tại chiều sâu 40-50mm sau 12 tháng thí nghiệm (tương

đương 50 năm trong môi trường tự nhiên) được lượng hoá là 24%, 15%

và 4% tương ứng với bê tông M20, M30, M50 Các kết quả thí nghiệm này cho phép tính toán tăng hàm lượng phụ gia CN cao hơn mức tối thiểu

để bù vào lượng NO2- sẽ bị rửa trôi ra ngoài trong quá trình sử dụng, phụ thuộc vào mác bê tông và chiều dày lớp bảo vệ

- Xác định được canxi nitrít có tác dụng ức chế hoàn toàn quá trình

gỉ cốt thép hoặc lùi thời điểm gỉ so với trường hợp không có nó và hàm lượng hiệu quả của canxi nitrít áp dụng trong bê tông đáp ứng tỷ lệ [Cl-] /[NO2-] ≤ 2,0 Kết quả này cho phép tính toán được hàm lượng canxi nitrít cần thiết phải đưa vào từ đầu là bao nhiêu phù hợp với tính chất xâm thực của ion Cl- , tuổi thọ thiết kế và lượng NO2- có thể bị suy giảm trong quá trình sử dụng

- Xác định canxi nitrít có thể ức chế ăn mòn cốt thép ngay tại khe nứt bê tông và với các chiều rộng khe nứt cụ thể trong nghiên cứu này xác

định được tỷ số chiều rộng khe nứt/ chiều dày lớp bảo vệ có canxi nitrít

để cốt thép không bị gỉ lớn gấp 1,6 lần tỷ số này trong bê tông không có canxi nitrít

- Xuất phát từ nhu cầu nghiên cứu ứng dụng canxi nitrít trong các trường hợp sửa chữa kết cấu BTCT bị ăn mòn do ion Cl- nên vấn đề đánh giá ảnh hưởng của canxi nitrít tới ăn mòn cốt thép tại vị trí tiếp giáp giữa

bê tông mới và cũ lần đầu đã được đặt ra tại luận án này Kết quả nghiên cứu đã xác định canxi nitrít hạn chế khả năng ăn mòn cốt thép ở vị trí tiếp giáp giữa bê tông mới và cũ khi sửa chữa kết cấu BTCT

7 ý nghĩa thực tiễn:

Kết quả nghiên cứu của luận án đã minh chứng tương đối rõ ràng về hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của giải pháp sử dụng CN chống ăn mòn cho kết cấu BTCT ở vùng biển Việt Nam Giải pháp này được ứng dụng hiệu quả nhất trong các trường hợp sau:

- Đảm bảo tuổi thọ công trình trong một số trường hợp mác bê tông (độ đặc chắc) hoặc chiều dày lớp bê tông bảo vệ không thoả mãn yêu cầu quy định tại tiêu chuẩn TCXDVN 327: 2004 Ví dụ đối với các kết cấu dầm, sàn đổ tại chỗ chiều dày lớp bê tông bảo vệ thường chỉ được thiết kế 20-30 mm, không đạt yêu cầu của tiêu chuẩn phải tối thiểu là 40-50mm

- Nâng cao thời gian sử dụng công trình trong trường hợp vật liệu

đầu vào bị nhiễm mặn từ đầu hoặc bê tông bị nhiễm mặn trong quá trình

thi công Tình huống này hay xảy ra khi thi công ở đảo xa khan hiếm vật liệu sạch hoặc thi công trên biển chịu tác động của thuỷ triều, sóng biển trong quá trình thi công

- Nâng cao hơn nữa tuổi thọ công trình trong các môi trường xâm thực khắc nghiệt Kết quả khảo sát trên các công trình biển ở Việt Nam cho thấy trong vùng nước lên xuống và sóng đánh mặc dù kết cấu có mác

bê tông cao (M40) chiều dày bảo vệ lớn (50mm) nhưng vẫn không thể

đảm bảo được tuổi thọ công trình trên 50 năm, lý do là ion Cl- thẩm thấu vào quá nhanh dưới tác động xâm thực mạnh của môi trường

- Về góc độ kinh tế, kết quả nghiên cứu đã cho thấy có thể sử dụng

CN ở dạng hoá chất công nghiệp để thay thế phụ gia ức chế ăn mòn nhập ngoại (DCI) với giá thành chỉ bằng 1/4 phụ gia nhập ngoại Chi phí thêm cho phụ gia ức chế ăn mòn vào khoảng 140.000 đ/m3 bê tông là hoàn toàn chấp nhận được nếu đưa lại các hiệu quả kỹ thuật như đã nêu trên

8 Kết cấu luận án: Luận án gồm phần mở đầu, 6 chương, kết luận và tài

liệu tham khảo được trình bày trong 144 trang A4 với các kết quả nghiên cứu được minh hoạ trong 42 bảng, 111 đồ thị và hình ảnh, 10 bảng phụ lục kết quả khảo sát tình trạng ăn mòn clorua kết cấu BTCT vùng biển Việt Nam và một số nước Châu á, 8 bảng phụ lục kết quả đo tốc độ và

điện thế ăn mòn cốt thép

Chương 1 tổng quan về ăn mòn btct dưới tác động của ion clorua trong điều kiện việt nam vμ giải pháp sử dụng canxi nitrít lμm phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép

Qua phân tích thực trạng ăn mòn kết cấu BTCT vùng biển Việt Nam cho thấy mức độ phá huỷ kết cấu do gỉ cốt thép là rất đáng quan ngại Nhiều công trình được xây dựng từ trước năm 1990 bị hư hỏng do ăn mòn chỉ sau 10 - 20 năm sử dụng, cá biệt có những công trình bị hư hỏng chỉ sau 5-10 năm Mức độ ăn mòn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: môi trường xâm thực, mác và chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, chất lượng vật liệu đầu vào, khe nứt và các khuyết tật trên kết cấu

Tiêu chuẩn TCXDVN 327 : 2004 đã quy định các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn kết cấu BTCT vùng biển trong đó phân biệt 2 nhóm giải pháp là bảo vệ cơ bản và bảo vệ hỗ trợ Bảo vệ cơ bản là đảm bảo chất lượng bê tông và chiều dày bảo vệ cốt thép Bảo vệ hỗ trợ gồm: bảo vệ mặt ngoài kết cấu, tăng mác và độ chống thấm hoặc chiều dày lớp bê tông bảo vệ hơn so với quy định, bảo vệ trực tiếp cốt thép trong bê tông, bảo vệ bằng chất ức chế ăn mòn Trong đó, bảo vệ bằng chất ức chế được xem là một trong những giải pháp phù hợp với hoàn cảnh thực tiễn của Việt Nam như đã phân tích trong phần mở đầu Về mặt lý thuyết có rất nhiều chất ức chế có thể được sử dụng để chống ăn mòn cốt thép, trong

đó phù hợp hơn cả là CN Trên thực tế thì CN đã được ứng dụng nhiều trên Thế giới khoảng 30 năm trở lại đây Tuy nhiên, ở Việt Nam giải pháp

sử dụng CN làm phụ gia ức chế ăn mòn cho kết cấu BTCT chưa được áp dụng nhiều Lý do dẫn tới tình trạng này có thể kể tới là:

Các kết quả nghiên cứu ở Việt Nam và thông tin của Thế giới trong lĩnh vực này chưa tới được và chưa đủ sức thuyết phục các Chủ đầu tư, Nhà thầu thiết kế và Nhà thầu thi công xây dựng sử dụng giải pháp này mặc dù vấn đề này đã được khuyến cáo trong tiêu chuẩn TCXDVN 327 :

2004 ăn mòn kết cấu BTCT là một quá trình lâu dài, hiệu quả chống ăn mòn phải được chứng minh sau một thời gian dài sử dụng (hàng chục năm) Do vậy nếu không có những bằng chứng rõ rệt về hiệu quả kinh tế – kỹ thuật của biện pháp bảo vệ thì khó thuyết phục được người sử dụng ứng dụng CN Bản thân các kết quả nghiên cứu trên Thế giới cũng còn

đưa ra những nhận định khác nhau về hiệu quả chống ăn mòn của CN cũng như hàm lượng NO2- tối ưu để ức chế ăn mòn cốt thép

Các kết quả nghiên cứu ở Việt Nam về vấn đề này còn phân tán Phương pháp xác định khả năng ức chế ăn mòn, chưa có nhiều các thí nghiệm dài ngày cho kết quả trực quan và lượng hoá về tình trạng gỉ cốt thép Do vậy tính thuyết phục của các kết quả thí nghiệm chưa cao Cần tiếp tục có nghiên cứu tổng thể về ảnh hưởng của CN tới tính chất cơ lý của hỗn hợp bê tông và bê tông (CN được dự báo là không có ảnh hưởng xấu tới hỗn hợp bê tông và bê tông, khác so với các chất ức chế khác, tiêu biểu như natri nitrít) Nồng độ NO2- tối ưu trong bê tông cũng là câu hỏi cần được giải đáp, hầu hết nghiên cứu trước đây xác định nồng độ này

theo tỷ lệ % xi măng, gần đây có đề tài nghiên cứu xác định theo tỷ lệ [Cl-] /[NO2-] nhưng mới thử nghiệm trên nước chiết xi măng Ngoài ra còn có các vấn đề kỹ thuật khác hiện chưa được xem xét tới như: khả năng tồn tại của CN trong bê tông theo thời gian dưới tác động rửa trôi của nước (trong thực tế là nước mưa, sóng biển…), khả năng ức chế ăn mòn của CN tại vị trí khe nứt bê tông cũng như vị trí tiếp giáp giữa bê tông mới và cũ…

Xét về góc độ hiệu quả kinh tế, hiện nay trên thị trường phụ gia ức chế ăn mòn gốc CN thương phẩm có giá tương đối cao (phụ gia DCI của hãng Grace có giá 3.0 ữ 3.5 USD/ lít, liều dùng 10 ữ 15l /m3 bê tông)

Điều này hạn chế đáng kể việc ứng dụng phụ gia này trong thực tiễn do giá thành 1m3 bê tông tăng cao Từ thực tế trên đòi hỏi phải thử nghiệm phụ gia này ở dạng hoá chất công nghiệp, có giá thành rẻ Như vậy, mới

có thể mở ra triển vọng sử dụng phụ gia từ góc độ hiệu quả kinh tế Xuất phát từ các phân tích và suy luận nêu trên, nội dung nghiên cứu của luận

án được lựa chọn như đã trình bày trong phần mở đầu của bản tóm tắt này

Chương 2 Vật liệu vμ phương pháp thí nghiệm

2.1 Vật liệu: Các vật liệu thông thường như xi măng Hoàng Thạch PCB 30

và Nghi Sơn PCB 40, cát, đá dăm dùng trong nghiên cứu đều đáp ứng các tiêu chuẩn TCVN và TCXDVN hiện hành Phụ gia siêu dẻo là loại Sikament R4 dùng để chế tạo bê tông M50 CN là hoá chất công nghiệp,

được pha thành dung dịch 30% Ca(NO2)2, so sánh với phụ gia ức chế ăn mòn thương phẩm DCI của hãng Grace

2.2 Phương pháp thí nghiệm:

2.2.1 Xác định ảnh hưởng của CN đến tính chất cơ lý của hỗn hợp bê tông

và bê tông

2.2.1.1 ảnh hưởng của CN đến thời gian đông kết của hồ xi măng: Thí

nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 6017:1995 với hàm lượng CN quy đổi tương

đương trong bê tông M30 là 10 l, 12,5 l và 15 l/m3 bê tông

bê tông M30 theo TCVN 3106:1993

2.2.1.3 ảnh hưởng của CN đến cường độ nén của bê tông: Thí nghiệm theo

TCVN 3118:1993, trên bê tông M30 Xác định cường độ nén của bê tông tại (3, 7, 28, 90, 180, 360) ngày

theo TCXDVN 360:2005, trên bê tông M30

2.2.1.5 ảnh hưởng của CN đến lực bám dính giữa cốt thép và bê tông:

Thí nghiệm theo TCVN 197 : 2002, trên bê tông M20 và M30, xác định

lực bám dính tại thời điểm (28, 180 và 360) ngày

2.2.1.6 Đánh giá mức độ suy giảm hàm lượng nitrít trong bê tông theo thời gian: Thiết lập mô hình thí nghiệm phun mưa gia tốc (hình 2.1), lưu

lượng phun khoảng 250 l/m2 ngày Chế tạo mẫu bê tông M20, M30 và M50 hình trụ kích thước 50 mm x 100 mm có hàm lượng CN (và DCI) 12,5 l /m3 bê tông Sau 28 ngày, phun mưa gia tốc với chu kỳ 24 giờ: phun nước 8h, để khô 16h Theo tính toán, với tốc độ phun như vậy thì 1 tháng phun tương đương với tổng lượng mưa tự nhiên trong 4 năm ở vùng biển Việt Nam Cắt mẫu thành các lát mỏng dày trung bình 12,5mm, phân tích hàm lượng NO2- trong bê tông (theo phương pháp Photo meter Method 43) tại các thời điểm 0, 3, 6, 9, 12 tháng phun mưa gia tốc

Hình 2.1 Mô hình thí nghiệm mức độ suy giảm hàm lượng nitrít 2.2.2 Đánh giá khả năng ức chế ăn mòn cốt thép của CN

Trong nghiên cứu dùng phương pháp gia tốc để đánh giá khả năng ức chế ăn mòn cốt thép của CN, vì vậy cần thí nghiệm bằng nhiều phương pháp gia tốc khác nhau khi đó kết quả nghiên cứu sẽ có tính tổng hợp hơn

2.2.2.1 Đánh giá khả năng ức chế ăn mòn thép trong môi trường nước

/X = 0,6) có Cl- và CN Hàm lượng ion Cl- lấy cố định ở 3 mức: mức thấp 1,2 kg; mức trung bình 2,4 kg và mức cao 6 kg/m3 bê tông Thí nghiệm trên 3 loại NCXM: thường, có ion Cl-, có CN và Cl- với tỷ lệ [Cl-] /[NO2-] dao động từ 1,6 đến 2,6 (thụ động thép trước 1 tuần trong môi trường nước chiết có CN) Đo tốc độ ăn mòn tại các thời điểm: 0, 1, 3, 6, 9, 12 tháng

2.2.2.2 Đánh giá khả năng ức chế ăn mòn cốt thép trong B T theo chu kỳ

M20, M30, M50, chiều dày lớp bê tông bảo vệ 35mm, hàm lượng ion Cl

-ở 3 mức như mục 2.2.2.1., tỷ lệ [Cl-] /[NO2-] dao động từ 1,6 - 2,6 cốt thép CT3 đường kính 10mm, diện tích bề mặt nghiên cứu ăn mòn là 22

cm2 và phần bề mặt còn lại của cốt thép được phủ kín bằng epoxy Đưa mẫu vào chu kỳ khô ẩm: 3 ngày ngâm nước và 4 ngày để khô tự nhiên

Đo tốc độ ăn mòn tại các thời điểm: 0, 3, 6, 9, 12, 18, và 24 tháng

2.2.2.3 Đánh giá khả năng ức chế ăn mòn cốt thép trong bê tông theo

chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép là: 15mm, 25mm và 35mm, hàm lượng ion Cl- ở 3 mức như 2.2.2.1, cốt thép CT3 có đường kính 10mm Chia 2 trường hợp ngâm sấy (một chu kỳ 48h):

- Mẫu đối chứng và mẫu có CN hàm lượng: 12,5 l và 25 l/m3 bê tông (24h ngâm trong nước muối NaCl 5% và 24h sấy ở nhiệt độ tối đa 550C ±

BTCT hình trụ kích thước 100 mm x 200 mm, chiều dày lớp bê tông bảo

vệ cốt thép là 45mm Mác bê tông, hàm lượng ion Cl-, cốt thép, tỷ lệ [Cl-] /[NO2-] tương tự như mục 2.2.2.2 Ngâm mẫu trong nước muối NaCl 5%

Đo tốc độ ăn mòn tại các thời điểm nứt mẫu

2.2.2.5 Đánh giá khả năng ức chế ăn mòn cốt thép tại khe nứt bê tông:

Mẫu dầm BTCT 10cm x10cm x40cm, bê tông M30, chiều dày của lớp bê

tông phía tạo nứt là 63mm, thép 2Φ12, một đầu của mỗi thanh thép được nối 1 dây dẫn để đo điện thế ăn mòn cốt thép (hình 2.2) Chế tạo 3 loại mẫu: mẫu đối chứng không bị gia tải (N0), mẫu gia tải chưa gây nứt (N0gt), mẫu so sánh hiệu quả ức chế có CN (Nc) và không có CN (Nk) tại khe nứt với chiều rộng: 0,1mm, 0,3mm, 0,5mm, 1mm Sau 28 ngày, mẫu

được đưa vào môi trường khô - ẩm: 7 ngày ngâm trong nước muối; 7 ngày để khô ở t0 = 20 – 300C, W = 65-70 % Đo điện thế ăn mòn cốt thép

và sau 24 tháng phá mẫu kiểm tra bề mặt cốt thép bằng trực quan

Hình 2.2 Mô hình thí nghiệm khả năng ức chế ăn mòn

cốt thép tại khe nứt bê tông

2.2.2.6 Đánh giá ảnh hưởng của CN đến sự thay đổi điện thế ăn mòn cốt

được tạo gỉ trước khi đổ bê tông, một đầu được nối với dây dẫn để đo điện thế, đầu còn lại được phủ kín bằng epoxy để ngăn ngừa ăn mòn Chế tạo

3 loại mẫu: mẫu đối chứng M20, thép được tạo gỉ, liền khối và không có

Cl- (S1); mẫu M20, thép được tạo gỉ, liền khối và có 2,4 kg Cl-/m3 bê tông (S2); mẫu được đúc làm 2 phần: phần A (như S2), phần B là bê tông M30, M50, và M30 có CN (DCI) với hàm lượng 12,5 l và 25 l/m3 bê tông (phần này được tẩy gỉ thép trước khi đổ) Đưa mẫu vào chu kỳ khô ẩm: 3 ngày ngâm nước, 4 ngày để khô tự nhiên Đo điện thế ăn mòn cốt thép và sau

24 tháng phá mẫu kiểm tra bề mặt cốt thép bằng trực quan

Ghi chú: trong các thí nghiệm phần 2.2.2 tiến hành đo tốc độ ăn

mòn cốt thép theo ASTM G59-97 và đo điện thế ăn mòn cốt thép theo TCXDVN 294 : 2003