Nghiên cứu các phương pháp phòng chống ăn mòn và sửa chữa kết cấu cầu bê tông cốt thép bị ăn mòn trong điều kiện môi trường biển ở phú yên luận văn thạc sĩ xây dựng cầu hầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI PHẠM TRUNG NGUYÊN NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÒNG CHỐNG ĂN MÒN VÀ SỬA CHỮA KẾT CẤU CẦU BÊTƠNG CỐT THÉP BỊ ĂN MỊN TRONG ĐIỀU KIỆN MƠI TRƯỜNG BIỂN Ở PHÚ N LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, tháng năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHẠM TRUNG NGUYÊN NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỊNG CHỐNG ĂN MỊN VÀ SỬA CHỮA KẾT CẤU CẦU BÊTƠNG CỐT THÉP BỊ ĂN MỊN TRONG ĐIỀU KIỆN MƠI TRƯỜNG BIỂN Ở PHÚ YÊN CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM Mã số: 60.58.25 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THẾ TRUYỀN Hà Nội, tháng năm 2014 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỞ ĐẦU V ấn đề ăn mịn kết cấu bêtơng cốt thép biết đến nguyên nhân ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ chất lượng khai thác cơng trình xây dựng bêtơng cốt thép nói chung cơng trình cầu nói riêng Tuy nhiên nước ta nay, vấn đề ăn mòn bêtông cốt thép chưa đề cập nhiều đồ án thiết kế cơng trình cơng trình xây dựng khu vực khí hậu ven biển Dẫn đến cơng trình nhanh chóng xuống cấp, suy giảm tuổi thọ, ảnh hưởng xấu đến chất lượng khai thác, gây tốn chi phí tu, sửa chữa, dẫn đến làm giảm hiệu đầu tư xây dựng cơng trình Phú n tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam trung bộ, có mặt giáp núi mặt giáp biển, địa hình trải dài dọc theo bờ biển Sự phân bố dân cư dẫn đến phân bố cơng trình hạ tầng kỹ thuật có cơng trình cầu đa số tập trung dọc theo bờ biển nơi có điều kiện khí hậu bất lợi cho cơng trình nói chung cơng trình cầu bêtơng cốt thép nói riêng Vì việc nghiên cứu nguyên nhân, đưa phương pháp phòng, chống ăn mòn sửa chữa kết cầu cầu bêtơng cốt thép bị ăn mịn nhằm trì tuổi thọ khả khai thác bình thường cho cơng trình cầu xây dựng Phú Yên thật quan trọng cấp thiết Xuất phát từ vấn đề trên, chọn thực đề tài “Nghiên cứu phương pháp phòng chống ăn mịn sửa chữa kết cấu cầu bêtơng cốt thép bị ăn mịn điều kiện mơi trường biển Phú Yên” gồm nội dung sau: Nội dung đề tài Chương 1: Tổng quan khí hậu, mơi trường trạng ăn mịn cầu bêtông cốt thép khu vực ven biển Phú Yên Học viên: Phạm Trung Nguyên – Lớp Cao học cầu hầm K20-1 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Trang Chương 2: Cơ sở lý thuyết ăn mịn bêtơng, cốt thép, ngun nhân chế ăn mịn bêtơng, cốt thép vùng ven biển Phú n Chương 3: Giải pháp phịng chống ăn mịn bêtơng, cốt thép, dự báo tuổi thọ cơng trình cầu bêtơng cốt thép giải pháp sửa chữa cầu bêtông cốt thép bị ăn mòn Kết luận kiến nghị Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đánh giá trạng ăn mịn cơng trình cầu bê tơng cốt thép Phú Yên Nghiên cứu sở lý luận ăn mịn bêtơng, cốt thép Phân tích đặc điểm, ngun nhân chế ăn mịn bê tơng cốt thép cơng trình cầu bê tơng vùng ven biển Phú Yên Nghiên cứu giải pháp đề phịng ăn mịn bêtơng, cốt thép biện pháp sửa chữa cơng trình cầu bêtơng cốt thép bị ăn mịn Áp dụng kết nghiên cứu cho cơng trình cầu cụ thể vùng khí hậu ven biển Phạm vi nghiên cứu Điều kiện khí hậu, mơi trường tỉnh Phú n trọng tâm khí hậu môi trường vùng ven biển Phú Yên Thực nghiên cứu trường, khảo sát trạng, phân tích nguyên nhân, chế đề xuất giải pháp phịng, chống ăn mịn cơng trình cầu bê tông cốt thép Phú Yên Nghiên cứu giải pháp cơng nghệ bảo vệ, chống ăn mịn kết cấu bêtơng, bêtông cốt thép giải pháp công nghệ sửa chữa kết cấu cầu bêtơng cốt thép bị ăn mịn Phân tích khả áp dụng giải pháp cơng nghệ cơng trình cầu vùng ven biển Phú Yên Học viên: Phạm Trung Nguyên – Lớp Cao học cầu hầm K20-1 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Trang Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài nguyên nhân chất tượng ăn mịn kết cấu bêtơng bêtơng cốt thép nói chung cơng trình cầu nói riêng vùng khí hậu ven biển Phú n Các phương pháp phịng ngừa ăn mịn kết cấu bêtơng, bêtông cốt thép khả áp dụng công trình cầu vùng ven biển Phú Yên Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với khảo sát, đánh giá trạng, thu thập số liệu xử lý số liệu Học viên: Phạm Trung Nguyên – Lớp Cao học cầu hầm K20-1 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUAÄT Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHÍ HẬU, MƠI TRƯỜNG VÀ HIỆN TRẠNG ĂN MỊN CẦU BÊTƠNG CỐT THÉP KHU VỰC VEN BIỂN PHÚ N 1.1 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU, MƠI TRƯỜNG TỈNH PHÚ YÊN 1.1.1 Đặc điểm khí hậu Phú Yên tỉnh dun hải Nam Trung bộ, phía Bắc giáp tỉnh Bình Định, nam giáp tỉnh Khánh Hoà, tây giáp Tỉnh Gia Lai ĐăkLăk, đông giáp biển Đông với bờ biển dài 189km Phú Yên nằm vùng nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, đồng thời chịu ảnh hưởng khí hậu đại dương, năm chia thành mùa rõ rệt: Mùa khô kéo dài từ tháng đến tháng 8, mùa mưa tháng đến tháng 12 Nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 23 - 27 0C, thời tiết ấm nóng ổn định Lượng mưa trung bình năm tỉnh Phú Yên vào khoảng 2000 mm Độ ẩm tương đối khơng khí trung bình 80 - 85% Tổng số nắng cao, trung bình từ 2.300 đến 2.600 /năm, phân bố không theo mùa Mùa khô từ tháng đến tháng 8, trung bình có 200 nắng/tháng; tháng mùa mưa trung bình có 100 nắng/tháng Các đặc tính khí hậu khu vực sau: Nhiệt độ khơng khí: + Nhiệt độ bình qn: 26.600C + Tháng có nhiệt độ trung bình cao (tháng 6): 390C + Tháng có nhiệt độ trung bình thấp (tháng 1): 230C Mưa: Học viên: Phạm Trung Nguyên – Lớp Cao học cầu hầm K20-1 LUAÄN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Trang Mùa mưa thường tháng kết thúc tháng 12, từ tháng 1- tháng khơ hạn Tháng mưa tháng Tháng mưa nhiều tháng 10 + Lượng mưa trung bình : 2105mm + Lượng bốc : 1255mm/năm + Độ ẩm khơng khí trung bình : 81% + Độ ẩm khơng khí thấp : 74% Lượng mưa trung bình hàng năm đo Trạm đo Hà Bằng: Đơn vị: mm Năm Lượng mưa 2004 1165 2005 2560 2006 1399 2007 2132 2008 2111 2009 1605 2010 2611 2011 1307 Gió: Tốc độ gió trung bình biến đổi từ 1.5-2.5m/s Chế độ gió Phú Yên thể hai mùa rõ rệt Mùa đông thịnh hành ba hướng gió chính: Bắc, Đơng Bắc Đơng Mùa Hạ thời kỳ thịnh hành hai hướng gió Tây Tây Nam Tháng có tốc độ gió trung bình lớn đạt 2.83.1m/s, tháng nhỏ đạt 0.9- 1.6m/s Nắng: Số nắng trung bình hàng năm từ 2300-2500 Tháng có số nắng nhiều tháng 5, tháng 11 Do nằm vĩ độ thấp, quanh năm độ dài ban ngày lớn, lại thêm hàng năm có thời kỳ mùa khô trời quang kéo dài 5-6 tháng nên nơi có thời gian nắng lớn Độ ẩm: Đổ ẩm tương đối trung bình năm Phú Yên dao động từ 80-82% Tháng có độ ẩm trung bình lớn 89% tháng 11; tháng nhỏ 74% vào tháng 5,6 Học viên: Phạm Trung Nguyên – Lớp Cao học cầu hầm K20-1 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUAÄT Trang 1.1.2 Đặc điểm mơi trường 1.1.2.1 Mơi trường khơng khí Theo báo cáo kết quan trắc phân tích mơi trường tỉnh Phú Yên thực Trung tâm Quan trắc môi trường - Chi cục Bảo vệ môi trường – Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Phú Yên năm 2011 Trong mơi trường khơng khí địa bàn tỉnh Phú Yên tồn nhiều thành phần hóa học gây hại cho kết cấu bêtông cốt thép như: CO, NO2, SO2, NH3, HF, H2S Những chất khí kết hợp với độ ẩm khơng khí cao nước mưa tạo thành chất hóa học có tính axít ảnh hưởng đến chất lượng bêtông, gây gỉ mạnh cốt thép Bảng 1.1 Kết quan trắc môi trường khơng khí năm 2011 tỉnh Phú n Đơn vị: mg/m3 Địa điểm Chỉ tiêu quan trắc CO NO2 SO2 NH3 HF H2S Thành phố Tuy Hòa 3,49 - 0,26 1,41 0,08 - Huyện Đơng Hịa 4,66 0,19 0,26 1,41 0,08 1,41 Huyện Tuy An 2,31 - 0,26 0,7 0,17 - Thị Xã Sông Cầu 2,33 - 0,26 0,71 0,08 - Huyện Tây Hòa 4,66 - 0,26 1,41 0,08 - Huyện Phú Hòa 2,33 - - 0,71 - - (Nguồn: Báo cáo kết quan trắc phân tích mơi trường tỉnh Phú Yên năm 2011, Trung tâm Quan trắc Môi trường – Chi cục Bảo vệ Môi trường – Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Phú Yên) Học viên: Phạm Trung Nguyên – Lớp Cao học cầu hầm K20-1 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Trang 1.1.2.2 Môi trường nước mặt Nước mặt tác nhân gây ảnh hưởng trực tiếp đến q trình ăn mịn kết cấu bêtơng có chứa chất gây hại cho bêtơng cốt thép đặc biệt kết cấu móng, mố, trụ cầu Kết quan trắc chất lượng môi trường nước mặt thực năm 2011 Phú Yên nước mặt có chứa thành phần có hại cho kết cấu bêtông cốt thép như: NH4+, Cl-, NO3-, NO 2- Độ pH nước mặt tỉnh Phú Yên phổ biến từ 5,9 – 7,9 Đặc biệt, thành phần nước mặt có chứa hàm lượng Cl-, cá biệt có điểm đo hàm lượng Cl- lên đến > 25% nguyên nhân dẫn đến tượng ăn mịn kết cấu bêtơng, cốt thép cơng trình xây dựng vùng nước Bảng 1.2 Kết quan trắc môi trường nước mặt năm 2011 tỉnh Phú Yên Chỉ tiêu quan trắc Địa điểm pH - Cl NH4 + NO3- NO2- PO43- (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Thành phố Tuy Hòa 6,467,42 4,3 23,2 0,3 12,25 9,6 20,3 0,03 0,56 0,05 0,11 Huyện Đơng Hịa 6,237,68 2,2 - 25 0,3 0,46 1,0 22,5