Nghiên cứu đánh giá hiện trạng ăn mòn của các bộ phận kết cấu công trình cầu trên địa bàn tỉnh bình định luận văn thạc sĩ xây dựng cầu hầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI NGUYỄN LÂM BÌNH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG ĂN MÒN CỦA CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN LÂM BÌNH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG ĂN MỊN CỦA CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH Chuyên ngành: Xây dựng cầu hầm Mã số: 60.58.25 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THẾ TRUYỀN Hà Nội - 2014 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỤC LỤC Nội dung Trang Danh mục bảng biểu Danh mục hình minh họa Lời mở đầu Chương 1: Đặc điểm khí hậu môi trường khái quát hệ thống cơng trình cầu khu vực tỉnh Bình Định 1.1 Đặc điểm khí hậu mơi trường tỉnh Bình Định 1.1.1 Mơi trường khơng khí 1.1.2 Môi trường nước mặt 1.1.3 Môi trường nước biển ven bờ 1.2 Hệ thống cơng trình cầu địa bàn tỉnh Bình Định 10 1.3 Kết luận Chương 14 Chương 2: Ăn mòn cơng trình cầu vùng ven biển – Các phương pháp đánh giá ăn mòn 16 2.1 Tổng quan ăn mịn thép - bê tơng cốt thép 16 2.1.1 Ăn mòn bê tông 21 2.1.1.1 Ăn mịn hóa học 22 2.1.1.2 Ăn mòn vật lý 25 2.1.2 Ăn mòn thép 26 2.1.2.1 Ăn mòn kết cấu thép 26 2.1.2.1.1 Ăn mòn 28 2.1.2.1.2 Ăn mòn cục 28 2.1.2.1.2.1 Ăn mòn tiếp xúc 28 2.1.2.1.2.2 Ăn mịn chênh lệch khí nồng độ 30 2.1.2.1.2.3 Ăn mòn lỗ 35 2.1.2.1.2.4 Ăn mòn ranh giới 37 2.1.2.1.2.5 Ăn mòn nứt 37 2.1.2.1.2.6 Ăn mòn mỏi 39 Học viên: Nguyễn Lâm Bình LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 2.1.2.2 Ăn mòn cốt thép kết cấu bê tông cốt thép 40 2.2 Ăn mịn cơng trình cầu vùng ven biển Việt Nam 46 2.2.1 Thành phần hóa học nước biển 46 2.2.2 Khí biển nhiệt đới 47 2.2.3 Sự thay đổi mực nước lên xuống thủy triều 49 2.2.4 Các yếu tố khác 50 2.3 Các phương pháp đánh giá độ ăn mòn 53 2.3.1 Đo đạc điện nửa pin 53 2.3.2 Đo đạc phân cực tuyến tính 57 2.3.2.1 Nguyên lý 57 2.3.2.2 Bố trí thí nghiệm 58 2.3.2.3 Hướng dẫn giải thích liệu 61 2.3.3 Phương pháp quang phổ trở kháng xoay chiều (ACIS) 63 2.3.3.1 Các mơ hình mạch tương đương cho thép mặt tiếp xúc thép – bê tông 64 2.3.3.2 Đo tốc độ ăn mòn xác định Rp 67 2.4 Kết luận Chương 70 Chương 3: Đánh giá trạng ăn mịn cơng trình cầu địa bàn tỉnh Bình Định 72 3.1 Vấn đề đặt 72 3.2 Đánh giá định tính trạng ăn mịn cơng trình cầu địa bàn tỉnh Bình Định 72 3.2.1 Hiện trạng ăn mịn cơng trình cầu cũ, yếu, xuống cấp 73 3.2.1.1 Hư hỏng kết cấu móng cọc 73 3.2.1.2 Hư hỏng kết cấu mố - trụ cầu 74 3.2.1.3 Hư hỏng kết cấu thượng (dầm – mặt cầu – lan can tay vịn) 77 3.2.2 Đánh giá dấu hiệu trạng tiềm ẩn nguy bị hư hỏng ăn mịn cơng trình cầu xây dựng khai thác ổn định 91 3.3 Thực nghiệm đánh giá định lượng trạng ăn mòn cơng trình cầu Chợ Góc – T.P Quy Nhơn 100 3.3.1 Mô tả trạng cầu 100 3.3.2 Yêu cầu đánh giá trạng ăn mòn 101 3.3.3 Phương pháp đánh giá 101 3.3.3.1 Thiết bị hóa chất 101 Học viên: Nguyễn Lâm Bình LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 3.3.3.2 Chuẩn bị mẫu 103 3.3.3.3 Cách tiến hành 105 3.3.4 Đo tiêu độ thấm clo cơng trình cầu Chợ Góc 107 3.3.5 Đánh giá kết thí nghiệm 106 3.4 Kết luận Chương 107 Kết luận kiến nghị 108 Kết luận 108 Kiến nghị 108 Tài liệu tham khảo Học viên: Nguyễn Lâm Bình LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng biểu Trang Bảng 1.1- Kết quan trắc môi trường khơng khí năm 2013 tỉnh Bình Định Bảng 1.2- Kết quan trắc môi trường nước mặt năm 2013 tỉnh Bình Định Bảng 1.3- Kết quan trắc môi trường nước biển ven bờ năm 2013 tỉnh Bình Định Bảng 1.4- Số liệu quản lý cầu tỉnh Bình Định theo thông số kỹ thuật 11 Bảng 1.5- Số liệu quản lý cầu đường sắt tỉnh Bình Định theo thơng số kỹ thuật 11 Bảng 1.6- Số liệu quản lý cầu tỉnh Bình Định theo tình trạng khai thác 13 Bảng 2.1- Giá trị ăn mòn Eăm số kim loại nước biển nhân tạo 25oC 29 Bảng 2.2- Thành phần hóa học nước biển Việt Nam giới 46 Bảng 2.3- Phân loại mức độ xâm thực môi trường biển kết cấu bê tông bê tông cốt thép 50 Bảng 2.4- Những nguyên tắc thông dụng đánh giá ăn mịn cốt thép bê tơng theo phương pháp đo đạc điện nửa pin 53 Bảng 2.5- Các hướng dẫn việc đánh giá quy mô ăn mòn cho 3LP Gecor 62 Học viên: Nguyễn Lâm Bình LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT DANH MỤC HÌNH MINH HỌA Hình ảnh Trang Hình 2.1- Phá hoại cơng trình cầu bê tơng ảnh hưởng ăn mòn 17 Hình 2.2- Ăn mịn bê tơng cốt thép thân cọc mố, trụ cầu 18 Hình 2.3- Ăn mịn bê tơng xà mũ trụ cầu mặt cầu 18 Hình 2.4- Ăn mịn bê tơng lan can cầu 19 Hình 2.5- Ăn mịn bê tông đáy mặt cầu 19 Hình 2.6- Ăn mịn bê tông cốt thép đáy dầm ăn mòn thép hệ liên kết ngang cầu dàn thép 19 Hình 2.7- Ăn mịn bê tơng cọc trụ cầu Long Biên 20 Hình 2.8- Ăn mòn dầm thép cầu Diễn Kim –Diễn Châu –Nghệ An 20 Hình 2.9- Ăn mịn bê tơng cốt thép trụ cầu Trà Khúc 21 Hình 2.10- Thấm tiết vôi hành lang công tác đập tràn Nhà máy thủy điện Hồ Bình 22 Hình 2.11- Trương nở thể tích tạo vết nứt vi mô vữa xi măng 24 Hình 2.12- Ăn mịn bê tơng bị xâm thực 25 Hình 2.13- Ăn mịn thép 28 Hình 2.14- Pin ăn mịn galvanic Fe-Ni 29 Hình 2.15- Sơ đồ pin ăn mòn chênh lệch nồng độ ion Fe2+ 31 Hình 2.16- Sơ đồ pin ăn mịn chênh lệch nồng độ oxy 32 Hình 2.17- Đường cong phân cực có chênh lệch nồng độ oxy 32 Hình 2.18- Sơ đồ ăn mịn khe 33 Học viên: Nguyễn Lâm Bình LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hình 2.19- Ăn mịn vùng mớn nước 34 Hình 2.20- Ăn mịn lắng đọng 35 Hình 2.21- Sự hình thành ăn mịn lỗ có mặt ion Cl- 36 Hình 2.22- Cốt thép bị ăn mịn cơng trình cầu bê tơng cốt thép 40 Hình 2.23- Sơ đồ q trình ăn mịn điện hố cốt thép bê tơng 43 Hình 2.24- Phân vùng mơi trường biển Việt Nam 51 Hình 2.25- Sơ đồ minh họa trình tự đo đạc điện nửa pin hệ BTCT 54 Hình 2.26- Tác động vị trí điện cực tham chiếu lên kết đọc điện nửa pin 55 Hình 2.27- Hiệu ứng mật độ khí Oxy lên ứng xử điện hóa học thép bị ăn mịn với q trình Catốt bị khống chế khuếch tán 56 Hình 2.28- Giản đồ phân cực tuyến tính (hệ trục điện - cường độ dịng điện) 58 Hình 2.29- Sơ họa việc đo đạc phân cực tuyến tính dùng điện cực thơng thường 59 Hình 2.30- Sơ họa bố trí thí nghiệm cho việc đo đạc phân cực tuyến tính với điện cực bảo vệ 60 Hình 2.31- Hình 2.31 - Tác động vị trí đầu dị phân cực tuyến tính (từ tâm cốt thép) lên giá trị Rp 61 Hình 2.32- Mạch điện tương đương lý tưởng cho thép bề mặt tiếp xúc thép – bê tông, đồ thị trở kháng số tương ứng 64 Hình 2.33- Mạch điện tương đương thực tế cho thép bề mặt tiếp xúc thép – bê tông, đồ thị trở kháng số tương ứng 65 Hình 2.34- Mơ hình vật lí để mơ tả mặt tương tác thép/bê tông (hoặc hồ xi măng) 66 Hình 2.35- Phổ trở kháng cho mẫu BTCT dùng thép mềm 68 Hình 3.1- Hư hỏng móng cọc cầu Ván (cửa biển Tam Quan, Bình Định) 73 Học viên: Nguyễn Lâm Bình LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hình 3.2- Hư hỏng trụ cầu chữ Y (T.P Quy Nhơn) 74 Hình 3.3- Hư hỏng trụ cầu An Mỹ (ĐT639 – huyện Phù Mỹ, Bình Định) 75 Hình 3.4- Hư hỏng trụ cầu Chợ Góc (T.P Quy Nhơn) 76 Hình 3.5- Hư hỏng xà mũ trụ cầu Đôi (T.P Quy Nhơn) 77 Hình 3.6- Hư hỏng dầm - mặt cầu Huỳnh Kim 79 Hình 3.7- Hư hỏng dầm thép cầu Tân An 80 Hình 3.8- Hư hỏng dầm lan can tay vịn cầu chữ Y (T.P Quy Nhơn, Bình Định) 81 Hình 3.9- Hư hỏng dầm cầu Đề Gi (cửa biển Đề Gi, huyện Phù Cát, Bình Định) 82 Hình 3.10- Hư hỏng lan can tay vịn cầu Đề Gi 83 Hình 3.11- Hư hỏng dầm cầu Chợ Góc (T.P Quy Nhơn) 83 Hình 3.12- Hư hỏng lan can tay vịn cầu Chợ Góc 84 Hình 3.13- Sự cố sụp đổ bờ kè đường Xân Diệu (T.P Quy Nhơn) ăn mịn sóng đánh 85 Hình 3.14- Hiện trạng xuống cấp cầu đường sắt Luật Lễ 86 Hình 3.15- Ăn mịn lỗ, ăn mịn khe ăn mòn tiếp xúc tiết điểm nối dầm ngang với biên cầu Luật Lễ 87 Hình 3.16- Ăn mịn lỗ hệ dầm dọc hệ liên kết ngang cầu Luật Lễ 88 Hình 3.17- Ăn mịn lỗ ăn mòn tiếp xúc tiết điểm cầu Luật Lễ 89 Hình 3.18- Ăn mòn xiên treo cầu Luật Lễ 90 Hình 3.19- Hiện trạng cầu Long Vân 91 Hình 3.20- Hư hỏng đầu dầm Super-T đầu nhịp N2 vị trí xà mũ trụ T1 phía Quy Nhơn, cơng trình cầu Thị Nại 93 Hình 3.21- Hư hỏng lớp vữa bịt đầu dầm Super-T che đầu cáp dự ứng lực 94 Học viên: Nguyễn Lâm Bình LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hình 3.22- Hư hỏng vị trí đầu dầm biên D7 nhịp N2, cầu Thị Nại 95 Hình 3.23- Hư hỏng vị trí đầu dầm D4 nhịp N2, cầu Thị Nại 95 Hình 3.24- Hư hỏng vị trí đầu dầm D3- nhịp N1, cầu Thị Nại 96 Hình 3.25- Hư hỏng vị trí đầu dầm D3- nhịp N1, cầu Thị Nại 96 Hình 3.26- Hư hỏng vị trí đầu dầm D3- nhịp N53, cầu Thị Nại 97 Hình 3.27- Hư hỏng hai bên cánh dầm dầm D4 - nhịp N54, cầu Thị Nại 97 Hình 3.28- Hình ảnh bê tông dầm Super-T cầu Thị Nại bị biến màu xâm thực 98 Hình 3.29- Những vạch xâm thực dọc theo cốt thép đai dầm Super-T, cầu Thị Nại 99 Hình 3.30- Vết nứt dọc theo vạch xâm thực bề mặt dầm biên D1 D7 nhịp N53, cầu Thị Nại 100 Hình 3.31- Khoang chứa mẫu thử thí nghiệm theo quy định TCVN 9337:2012 102 Hình 3.32- Sơ đồ bơm hút chân khơng mẫu thử theo quy định TCVN 9337:2012 104 Hình 3.33- Sơ đồ đo điện lượng theo quy định TCVN 9337:2012 105 Học viên: Nguyễn Lâm Bình LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hình 3.26 – Hư hỏng vị trí đầu dầm D3- nhịp N53 Đầu dầm bị táng vỡ sai sót thi cơng lao lắp dầm làm cho bê tơng phần cạnh góc phiến dầm vỡ tốc, cốt thép lộ thiên bị ăn mịn Hình 3.27 – Hư hỏng hai bên cánh dầm dầm D4 - nhịp N54 Bê tông mặt cánh dầm bong lở mảng lộ cốt thép bị ăn mịn nặng Ngồi biểu hư hỏng rõ ràng trên, phiến dầm SuperT nhịp dẫn cầu Thị Nại cịn có dấu hiệu ẩn giấu nguy tiềm tàng phá hoại bị ăn mòn Dấu hiệu phổ biến bề mặt dầm bị loang lổ nhiều, báo hiệu khả dầm bị nước xâm thực Một dầm bị thấm nước, sản phẩm thủy hóa xi măng mà chủ yếu Ca(OH)2 bị thấm ngồi, phản ứng với khí cacbonic CO2 khơng khí tạo vơi Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 97 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT (thẩm tiết vôi) Nếu thành phần nước có chứa ion clorrua hay sunfat phản ứng với thành phần bê tơng tạo muối dễ hòa tan theo nước rửa trơi ngồi, tệ C3A bê tông phản ứng với muối chứa ion sunfat nước tạo entrigit trương nở thể tích gây nứt bê tơng Hình 3.28 – Bê tơng dầm loang lổ, biến màu xâm thực Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 98 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Ta quan sát điều từ hình ảnh hư hỏng dầm Super-T trên, lớp bê tông bảo vệ cốt thép mỏng Lớp bê tông không đủ chiều dày để ngăn cản khuyếch tán chất gây xâm thực vào bên bê tông, đặc biệt nguy hiểm xâm nhập ion clorua Q trình ăn mịn cốt thép có lẽ bên bê tơng, gỉ sắt tạo trương nở thể tích phát sinh nội ứng suất gây phá vỡ cấu trúc vi mô bê tông, tạo vết nứt li ti Các sản phẩm thủy hóa xi măng Ca(OH)2 , với muối hòa tan sản phẩm phản ứng chất xâm thực bê tơng có nước với Ca(OH)2 , có muối sắt FeCl2 theo vết nứt thẩm tiết ngồi Đó lí bề mặt phiến dầm biên nhịp dẫn cầu Thị Nại lại có vạch loang lổ bao quanh dầm, phân bố dọc theo chiều dài dầm cách mà quan sát từ bên tưởng tượng chúng “bóng” cốt đai bên dầm Hình 3.29 – Những vạch xâm thực dọc theo cốt thép đai dầm Super-T Tại vài số “vạch” này, cốt thép bị rỉ sét ngầm nặng, lượng gỉ lớn trương nở thể tích lớn hơn, vết nứt vi mô bắt đầu liên kết với tạo thành đường nứt rõ ràng, quan sát thấy mắt thường Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 99 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hình 3.30 – Vết nứt dọc theo vạch xâm thực bề mặt dầm biên D1 D7 nhịp N53 Đến đây, tạm thời kết thúc nghiên cứu hư hỏng ăn mòn cầu Thị Nại Do giới hạn thời gian nghiên cứu nên người viết thu thập thống kê hết vị trí hư hỏng ăn mịn cầu, hy vọng có điều kiện mở rộng phân tích thêm chủ đề thời gian tới, đặc biệt quan sát phân tích khả xảy hư hỏng ăn mịn kết cấu nhịp liên tục phần cầu hính 3.3 THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ĐỊNH LƯỢNG VỀ HIỆN TRẠNG ĂN MỊN ĐỐI VỚI CƠNG TRÌNH CẦU CHỢ GĨC – T.P QUY NHƠN 3.3.1 Mô tả trạng cầu: Cầu Chợ Góc nằm vị trí đổ cửa biển Thị Nại nhánh sông Hà Thanh thuộc thành phố Quy Nhơn Cầu xây dựng năm 1990, tải trọng khai thác theo thiết kế 10T Kết cấu thượng gồm 10 nhịp dầm giản Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 100 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT đơn chế tạo BTCT thường thi công theo phương pháp lắp ghép, độ nhịp 12m, bề rộng cầu 8m Kết cấu mố BTCT dạng chữ U, móng cọc đóng 35x35cm Kết cấu trụ thân cột, móng cọc đóng 35x35cm Qua 14 năm khai thác, cầu bị ăn mòn nặng tất phận Bê tông mố thân trụ cột nứt nẻ, bong lở mảng lớn, phần cốt thép lộ bị ăn mịn hết Bê tơng dầm chủ bong lở, cốt thép chủ bị ăn mòn đến mục nát, dầm có độ võng lớn, vị trí dầm đo 22,5cm Hiện cầu cấm lưu thơng xây dựng cầu phía hạ lưu để thay 3.3.2 Yêu cầu đánh giá trạng ăn mịn Với trạng hư hỏng gần hồn tồn cầu Chợ Góc việc đánh giá mức độ ăn mòn cốt thép hay ăn mịn bê tơng thực khơng cịn cần thiết Tuy nhiên, để phục vụ cho công tác thiết kế xây dựng cơng trình hay để cung cấp giải pháp phòng chống hay sửa chữa ăn mòn cơng trình cũ địa điểm khảo sát hay khu vực lân cận cần thiết phải xác định yếu tố xâm thực, độ thấm ion clo tiêu quan trọng 3.3.3 Phương pháp đánh giá: Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9337:2012 quy định phương pháp xác định tiêu độ thấm clo phương pháp đo điện lượng Phương pháp đo điện lượng truyền qua tiến hành theo nguyên tắc áp dòng điện chiều điện 60V vào mặt mẫu thử, mặt tiếp xúc với dung dịch natri clorua 3% nối với cực âm, mặt tiếp xúc với dung dịch natri hydroxit nối với cực dương Khả thấm ion clo qua bê tông xác định thông qua giá trị tổng điện lượng truyền qua mẫu thử thời gian 6h, chia thành mức: cao, trung bình, thấp, thấp, khơng thấm 3.3.3.1 Thiết bị hóa chất a Thiết bị dụng cụ thử Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 101 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT * Thiết bị lấy mẫu - Máy khoan ống lấy lõi bê tơng, có đường kính mũi khoan 100 mm; - Máy cắt bê tơng có lưỡi cắt làm mát nước; - Túi polyetylen để bảo quản mẫu * Thiết bị bơm hút chân khơng có khả trì áp suất khơng khí bình chân khơng nhỏ mmHg gồm có: - Máy bơm hút chân khơng; - Bình chân khơng; - Đồng hồ đo áp suất khơng khí * Thiết bị dụng cụ đo điện lượng - Khoang chứa mẫu: dùng để chứa mẫu thử có cấu tạo Hình 1; - Thước đo độ dài, độ xác ± 0,1 mm; - Đồng hồ đo thời gian; - Nguồn điện chiều từ V đến 80 V; - Nhiệt kế đo nhiệt độ từ 00C đến 1200C; - Vôn kế có dải đo từ V đến 100 V, độ xác ± 0,1 %; - Ampe kế có dải đo từ mA đến 500 mA, độ xác ± 0,1% Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 102 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Chú thích 1) Khoang gá mẫu nhựa cứng bền kiềm 2) Miếng chèn mẫu đồng thau thép không gỉ, dày 0,06 mm 3) Lưới điện cực thép khơng gỉ, kích thước mắt lưới 0,85mm x 0,85mm 4) Dây dẫn điện đồng đường kính khơng nhỏ 0,2 mm 5) Đầu nối đồng đường kính 12 mm 6) Giắc cắm đồng có lớp cách điện bên ngồi * Dụng cụ vật liệu sơn phủ - Sơn epoxy khơ nhanh, khơng dẫn điện, có khả chống thấm nước bền kiềm; - Chổi quét sơn, cân kỹ thuật cốc nhựa để định lượng trộn sơn; - Keo silicone: dùng để trám, vá gắn kết mẫu bê tơng vào khoang chứa mẫu thử b Hóa chất thử - Nước dùng trình thử nghiệm nước loại theo tiêu chuẩn TCVN 4851:1989 đun sơi để nguội đến nhiệt độ phịng - Dung dịch NaCl 3%: hòa tan 30 g natri clorua loại tinh khiết phân tích 970 g nước cất - Dung dịch NaOH 0,3 N: hòa tan 12 g natri hydroxit tinh khiết phân tích 1000 ml nước cất 3.3.3.2 Chuẩn bị mẫu - Mẫu thử hình trụ có đường kính (100 ± 2) mm, chiều dày (50 ± 3) mm - Mẫu bê tông dùng để chuẩn bị mẫu thử lấy trường cách khoan trực tiếp từ cấu kiện khoan ống có đường kính mũi khoan 100 mm đúc phịng thí nghiệm với khn hình trụ đường kính 100 mm, cao 200 mm theo tiêu chuẩn TCVN 3105:1993 Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 103 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - Mẫu thử phải nằm kẹp hai nhát cắt cách mặt đáy mẫu bê tông tối thiểu 15 mm - Để khô bề mặt mẫu thử khơng khí sau h - Dùng chổi hay khăn làm bề mặt mẫu thử - Phủ kín sơn epoxy lên diện tích xung quanh mẫu thử chổi quét sơn Bảo dưỡng sơn để sơn khơ hồn tồn theo hướng dẫn sử dụng nhà sản xuất sơn - Đặt mẫu thử vào bình hút chân khơng Lắp đặt hệ thống bơm hút chân khơng theo sơ đồ Chú thích 1) Bình hút chân khơng 2) Mẫu thử 3) Bơm hút chân không 4) Van chiều 5) Đồng hồ đo áp suất 6) Khóa vịi 7) Bình đựng nước Hình 3.32 - Sơ đồ bơm hút chân khơng mẫu thử - Đổ nước đun sôi để nguội vào bình đựng nước - Khóa vịi nối bình hút chân khơng với bình đựng nước Bật máy bơm hút chân khơng trì áp suất bình hút chân khơng mmHg 24h - Mở khóa vịi nối bình hút chân khơng với bình đựng nước nước ngập mẫu thử Khóa vịi tiếp tục trì bơm hút chân khơng 3h Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 104 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - Tắt máy bơm, lấy mẫu thử khỏi bình hút chân khơng Chuyển mẫu thử vào bình đựng nước ngâm vịng (18 ± 2) h 3.3.3.3 Cách tiến hành - Lấy mẫu thử khỏi bình đựng nước, lau giọt nước đọng - Lắp mẫu thử vào khoang chứa mẫu Dùng keo silicone trám vào khe tiếp giáp mẫu thử khoang chứa mẫu, đảm bảo bịt kín khơng rị rỉ nước ngồi - Đổ đầy hóa chất thử vào hai đầu khoang chứa mẫu thử, đầu khoang đổ dung dịch NaOH 0,3N đầu khoang đổ dung dịch NaCl 3% Đậy kín hai đầu khoang nút cao su để tránh bay dung dịch - Lắp đặt mạch điện gồm nguồn điện, vôn kế, ampe kế với khoang chứa mẫu thử theo sơ đồ Chú thích \ 1)Vơn kế (từ VDC đến 100 VDC) 2)Nguồn điện (từ VDC đến 80 VDC, từ A đến A) 3)Ampe kế (từ mA đến 500 mA) 4)Dung dịch NaCl 3% 5)Dung dịch NaOH 0,3 N Hình 3.33 - Sơ đồ đo điện lượng - Nối cực âm nguồn điện với đầu khoang chứa dung dịch NaCl, cực dương nguồn điện với đầu khoang chứa dung dịch NaOH - Đóng mạch điện trì điện chiều 60 V Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 105 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - Theo dõi ghi lại thơng số cường độ dịng điện, nhiệt độ khoang chứa dung dịch NaCl h 3.3.4 Đo tiêu độ thấm clo cơng trình cầu Chợ Góc: Tiến hành khoan mẫu bê tơng trụ T6 cầu Chợ Góc Thiết bị khoan OOHYEON DK-5V Hàn Quốc Vị trí lấy mẫu sau: - Mẫu thứ ký hiệu TCG01, khoan vị trí sát mép nước, thời gian lúc 9h30 sáng xác định thời điểm mực nước thủy triều thấp ngày - Mẫu thứ ký hiệu TCG02, khoan cách vị trí khoan TCG01 40cm phía trên, vị trí xác định mực nước thủy triều dâng cao ngày - Mẫu thứ ký hiệu TCG03, khoan cách vị trí khoan TCG02 100cm phía trên, sát vị trí xà mũ trụ Kích thước mẫu theo quy định TCVN 9337:2012, ngày khoan mẫu 27/02/2014 Xử lý mẫu theo quy định TCVN 9337:2012 phịng thí nghiệm LAS-XD 297 cơng ty cổ phần tư vấn thiết kế giao thơng Bình Định từ ngày 3/3/2014 đến ngày 5/3/2014 Tiến hành đo số độ thấm clo mẫu vào ngày 6/3/2014 Thiết bị đo máy đo độ thẩm thấu clo Canada model Giatec Perma 58-E0052 Kết sau: Mẫu TCG01 TCG02 TCG03 Điện lượng (coulombs) 5165 7201 4813 3.3.5 Đánh giá kết thí nghiệm: - Kết thí nghiệm vị trí trụ T6 có mức độ thẩm thấu ion clo cao (>4000 coulombs) xác, cho thấy mức độ ăn mịn cốt Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 106 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT thép cao thấm tích lũy ion clo bê tơng lý giải cho tình trạng xuống cấp trầm trọng cầu Chợ Góc - Vùng bê tơng nằm hai mực nước thủy triều vùng thấm clo nhiều q trình khơ - ẩm liên tục tạo điều kiện thuận lợi cho ion clo khuyếch tán vào kết cấu 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3: Bình Định nhiều địa phương ven biển khác có nhiều cơng trình cầu bị tác động phá hoại ăn mòn Hư hỏng bị ăn mòn hiển nhiên với cơng trình cầu cũ có tuổi khai thác cao, tình trạng khai thác vượt tải trọng thiết kế nhiều lần kết hợp với điều kiện sửa chữa tu bảo dưỡng yếu Nhưng nguy hiểm hơn, biểu nguy bị bị ăn mịn xuất số cơng trình xây dựng đưa vào sử dụng, có nhiều nguyên nhân cho tượng chủ yếu đến từ khâu thi cơng xây dựng cơng trình Quản lý chất lượng xây dựng kém, không tuân theo quy trình, tiêu chuẩn lựa chọn, chế tạo vật liệu, thi công cẩu thả không theo hồ sơ thiết kế …là lý phổ biến để cơng trình phát sinh khuyết tật, cố mà từ tạo điều kiện thuận lợi cho ăn mịn cơng phát triển Qua thực nghiệm đo đạc trường độ thấm clo vào bê tông cơng trình cầu Chợ Góc cho thấy nồng độ xâm thực clo vào kết cấu bê tông cơng trình cầu vùng cửa biển lớn, thực mối đe dọa đến tuổi thọ khai thác cơng trình Cần có giải pháp phịng chống xâm thực clo cơng trình khai thác khu vực để ngăn chặn phá hoại thép – bê tông cốt thép khu vực vùng lân cận Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 107 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: Với vị trí địa lý nằm ven biển, phát triển ăn mòn cơng trình cầu khu vực Bình Định tất yếu Tuy nhiên, với tình trạng xuống cấp nhanh chóng hư hỏng ăn mịn với cơng trình cầu cũ có thời gian khai thác lâu dài nguy rõ ràng phá hoại ăn mòn với cơng trình cầu xây dựng nay, Bình Định cần tiến hành cơng tác đánh giá trạng ăn mịn tồn diện để có giải pháp sửa chữa phòng chống phù hợp Các phận hạ mố trụ dễ bị công ăn mòn tác động lên xuống liên tục thủy triều, thực nghiệm đo đạc độ thấm clo vào bê tông thân trụ cầu Chợ Góc chứng minh điều cho thấy mức độ xâm thực clo vào kết cấu bê tơng cốt thép lớn, địi hỏi phải có giải pháp đặc biệt thiết kế nhằm phòng chống tác động xâm thực chất gây ăn mịn cơng trình xây dựng tương lai khu vực đòi hỏi biện pháp gia tăng bảo vệ chống xâm thực cơng trình khai thác KIẾN NGHỊ: - Cần tiến hành nhiều thí nghiệm đánh giá ăn mịn cầu khu vực Bình Định nhằm kết luận tồn diện quy mơ tốc độ ăn mịn cơng trình cầu khu vực tỉnh Bình Định, cần phối hợp nhiều phương pháp, ưu tiên phương pháp đơn giản, thiết bị gọn nhẹ, phù hợp với ngân sách điều kiện thực tế địa phương Trong công tác kiểm định để tu sửa chữa cầu cần có hạng mục đánh giá trạng ăn mòn bổ sung ngân sách để đầu tư trang thiết bị nguồn lực để thực cơng tác đánh giá ăn mịn Trong xây dựng dự án cầu, khu vực gần biển, cần thiết phải tăng cường quản lý, giám sát chất lượng chặt chẽ công tác thi công hạng mục có liên quan đến khả bị ăn mòn tương lai như: Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 108 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT lựa chọn nguồn nước phải tiêu chuẩn quy định chất lượng nước dùng cho trộn bê tông, bảo quản thép không để bị rỉ sét trước đổ bê tơng, lựa chọn phụ gia chống ăn mịn chủng loại, đảm bảo chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, đầm lèn bê tông theo quy định, đảm bảo an tồn thi cơng lao lắp dầm… Cần nghiên cứu sâu rộng tiến đến xây dựng hệ thống đánh giá trạng ăn mòn cầu bao gồm nội dung trình tự chẩn đốn, phát xử lý hư hỏng ăn mịn tương ứng với phận khác công trình phù hợp với đặc trưng sở hạ tầng giao thơng tỉnh Bình Định Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 109 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Bộ Giao Thông Vận Tải (2005), “Tiêu chuẩn thiết kế cầu (22TCN 272 – 05)” [2] Bộ Xây Dựng (1985), “Chống ăn mịn xây dựng – Phân loại mơi trường xâm thực (TCVN 3994 – 1985)” [3] Bộ Xây Dựng (2004), “Kết cấu bêtông bêtông cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống ăn mịn mơi trường biển - Tiêu chuẩn thiết kế (TCXDVN 327 – 2004)” [4] Bộ Xây Dựng (2005), “Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế (TCXDVN 356- 2005)” [5] Bộ Xây Dựng (2012), “Bê tông nặng – Xác định định độ thấm ion clo phương pháp đo điện lượng (TCVN 9937 – 2012)” [6] Bộ Xây Dựng (2012), “Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – u cầu bảo vệ chống ăn mịn mơi trường biển (TCVN 9346 – 2012)” [7] GS.TS Phạm Duy Hữu, TS Nguyễn Đăng Quảng, Mai Đình Lộc (2007), “Vật liệu xây dựng”, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội [8] PGS.TS Trần Đức Nhiệm (2012), “Bài giảng Chẩn đoán kỹ thuật kết cấu cầu”, Chương - Chương - Chương 6, Đại học Giao thông vận tải, Hà Nội [9] TS Nguyễn Mạnh Phát (2010), “Lý thuyết ăn mịn chống ăn mịn bê tơng, bê tơng cốt thép xây dựng”, NXB Xây dựng, Hà Nội [10] GS.TS Nguyễn Viết Trung (2008), “Giáo trình Khai thác, kiểm định sửa chữa cầu cống”, Đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội [11] TS Trần Thế Truyền (2010),“Nghiên cứu chế thấm thấu nước khơng khí qua bê tơng, ứng dụng phân tích chế ăn mịn kết cấu cơng trình giao thơng tác động môi trường”, Đề tài khoa học công nghệ cấp B2010-04-118, Hà Nội [12] Trần Thế Truyền, Trần Văn Tiến (2011), “Ảnh hưởng điều kiện môi trường vùng biển đến tuổi thọ cơng trình bê tơng cốt thép”, Tạp chí Khoa học Giao thơng Vận tải, 2011 (12), Tr.78 – 84 Học viên: Nguyễn Lâm Bình LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT [13] Trung tâm Quan trắc Mơi trường tỉnh Bình Định (2013), Báo cáo kết quan trắc môi trường tỉnh Phú Yên năm 2013", Bình Định [14] Viện Khoa học cơng nghệ Giao thông vận tải (1989), Báo cáo tổng kết đề tài 34C.01.06: "Đặc điểm phá huỷ kết cấu cơng trình giao thông vùng biển nước ta", Hà Nội [15] Viện Khoa Công nghệ Xây dựng (1999), "Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật đảm bảo độ bền lâu cho kết cấu bê tông bê tông cốt thép xây dựng vùng ven biển Việt Nam", Báo cáo tổng kết đề tài độc lập cấp Nhà nước mã số 40-94 ĐTĐL, Hà Nội TIẾNG ANH [16] ANGST.U & al COIN Project Report (June 2008), Critical Chloride content in reinforced concrete, Coin workshop, Trondheim, Norway [17] COSTA.A, APPLETON J (1998), Chloride penetration into concrete in marine environment - Part II: Prediction of long term chloride penetration, Materials and structures [18] GORDON PING GU, JAMES J BEAUDOIN AND VANGI S RAMACHANDRA (2001), Techniques for Corrosion Investigation in Reinforced Concrete, Handbook of Analytical Techniques in Concrete Science and Technology - Principles, Techniques, and Applications, National Research Council Canada [19] KHATRI.R.P, SIRIVIVATNANON.V (2004), Characteristic service life for concrete exposed to marine environments, Cement and Concrete Researche 34, p745-752, [20] MAKESET.G, VENNESLAND O (June 2008), “Critical chloride content in reinforced concrete”, COIN Workshop, Trondheim, Norway [21] STANISH K.D.,HOOTON R.D, THOMAS M.D.A (1997), Testing the Chloride Penetration Resistance of Concrete: A Literature Review, Department of Civil Engineering, University of Toronto, FHWA Contract DTFH61-97-R00022 [22] ZHENG.J.J, ZHOU X.Z (2007), “Prediction of the chloride diffusion coefficient of concrete, Materials and structures Học viên: Nguyễn Lâm Bình