CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỘ BỀN CỦA CÁC CÔNG TRÌNH BÊTÔNG CỐT THÉPCHƯƠNG 2 PHÂN LOẠI VÀ TIÊU CHUẨN HOÁ MÔI TRƯỜNG XÂM THỰC BÊTÔNGCHƯƠNG 3 CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNGCHƯƠNG 4 QUÁ TRÌNH ĂN MÒN BÊTÔNG TRONG MÔI TRƯỜNG XÂM THỰC HOÁ HỌCCHƯƠNG 5 XÂM THỰC HÓA HỌC SUNFATCHƯƠNG 6 XÂM THỰC CLOCHƯƠNG 7 CACBONAT HÓACHƯƠNG 9 ĂN MÒN CỐT THÉPCHƯƠNG 10 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC BIỆT BẢO VỆ CỐT THÉPCHƯƠNG 11 TÍNH TOÁN TUỔI THỌ VÀ DỰ ĐOÁN ĐỘ BỀN CỦA CÔNG TRÌNH BÊTÔNG CỐT THÉP
GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN CHƯƠNG CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG Phản ứng hoá học pha rắn, lỏng hay pha khí thành phần không đồng bê tông sở cho trình gây hư hại bê tông Ngoài phản ứng hoá học xảy bề mặt phân chia pha, trình di chuyển vật liệu đem theo chất phản ứng đến bề mặt phân chia pha phá huỷ sản phẩm phản ứng sinh bề mặt phân chia pha Quá trình di chuyển tốc độ di chuyển ảnh hưởng đáng kể đến động lực học phản ứng không đồng gay hư hại bê tông Cần lưu ý, bê tông vật liệu rỗng, cấu trúc rỗng bê tông xảy trình di chuyển môi trường ăn mòn sản phẩm phản ứng Sự hư hại bê tông đánh giá dự đoán thông qua tính thấm bê tông, ví dụ cấu trúc rỗng bê tông Đường dẫn tạo thành thông qua hệ thống lỗ rỗng khe nứt có kích thước hình dạng khác nhau, đường dẫn nhận biết thông qua độ mở rộng bề mặt bên Những đặc trưng đường dẫn đònh đáng kể đến cường độ phản ứng môi trường bên bê tông trình phá hoại bê tông Những trình xảy bề mặt bên bề mặt bên cấu trúc lỗ rỗng bê tông 3.1 Bêtông vật liệu hỗn hợp Về mặt vó mô, bêtông bao gồm hạt cốt liệu lớn bao bọc xung quanh vữa đồng có mức độ cấu trúc nhỏ Vữa gồm cốt liệu nhỏ bao bọc xung quanh xi măng hydrat hoá mức độ vi mô, xi măng hydrat hoá có chứa canxi hydrosilicat (C-S-H), sản phẩm khác trình hydrat hoá, bao gồm hạt xi măng chưa hydrat hóa chứa mạng lưới lỗ rỗng tồn khí; nước hay phần chất lỏng bên mức độ siêu vi mô, C-S-H hạt chưa kết tinh có loại thành phần hoá học khác nhau, thành phần tồn hệ lỗ rỗng gel liên tục dạng khô lấp đầy phần hay toàn phần chất lỏng Để hiểu tính phức tạp cấu trúc, lượng chất thành phần cấu trúc vai trò bề mặt phân chia pha, cần thiết phải ý đến chất hỗn hợp bê tông Trong trình phản ứng hoá học bê tông với thành phần môi trường bên ngoài, bề mặt phân chia pha có tầm quan trọng lớn xem xét phản ứng hóa học Bề mặt vùng liên pha bề mặt bên tượng trưng cho bề mặt tiếp xúc pha đơn vò thể tích có ảnh hưởng đònh lượng đònh tính đến hư hại bê tông Ngoài số yếu tố khác ảnh hưởng đến cấu trúc tính chất bê tông, ví dụ như: nội ứng suất, trình ninh kết rắn bê tông, ảnh hưởng lực tác dụng BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 14 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN Các pha khác hợp chất đònh tính chất vật liệu thông qua đặt trưng pha tương tác pha với môi trường bên Sự tương tác hoá học, hóa lý hay vật lý 3.2 Cấu trúc lỗ rỗng bêtông Độ rỗng tượng trưng cho đặc tính quan trọng bê tông Độ rỗng phần thể tích không bò lấp đầy pha rắn Đặc điểm lỗ trống số loại VLXD thông thường thể hình 3.1 Ở hình 3.1, tỉ diện tích bề mặt bán kính trung bình lỗ rỗng thể trục logarit Độ rỗng thường xác đònh dựa đặc điểm cấu trúc sau: - Trạng thái xốp, ví dụ tổng thể tích lỗ rỗng chiếm chỗ - Tỉ diện tích bề mặt bên lỗ rỗng, ví dụ diện tích bề mặt sử dụng đơn vò thể tích đơn vò khối lượng hợp chất xác đònh - Phân chia loại lỗ rỗng theo kích thước, ví dụ phân chia tổng thể tích rỗng thành lỗ rỗng có khoảng thay đổi kích thước Nếu xem xét đặc tính hình học lỗ rỗng thực hình dạng hình thức tương tác lỗ rỗng ảnh hưởng đến phân loại lỗ rỗng theo kích thước Những đặc trưng lỗ rỗng biểu thò hệ số khác tuỳ thuộc vào phương pháp đo Lỗ rỗng hình trụ S/m²,m³ 10 S=er Bêtông 10 Nhẹ Sa thạch Hạt mòn 10 Nặng Cát Đá vôi Gạch 10² -8 10 Gỗ 10-6 10-4 Kích thước lỗ rỗng trung bình, m 10-2 Hình 3.1: Kích thước trung bình lỗ rỗng tỉ diện tích bề mặt loại vật liệu khác BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 15 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN a) b) Cấu trúc lỗ rỗng bê tông tạo thành3 nhào trộn nguyên vật liệu thành phần bê tông với nước, cấu trúc rỗng tiếp tục phát triển theo trình nhào trộn trình ninh kết hỗn hợp bê tông Cấu trúc rỗng bê tông tiếp tục thay đổi theo thời gian trình hydrat hóa xi măng tiếp tục sau kết thúc thời gian ninh kết bê tông Tính chất cấu trúc lỗ rỗng phụ thuộc vào hàm lượng tương đối thành phần đơn vò thể tích bê tông, đồng đặc sít hỗn hợp bê tông điều kiện thời gian bảo quảVớ n i α=0,3; b) Với α=0,7; 1-Hạt xi măng chưa hydrat hoá hoàn toàn; Sản phẩ m hydrat khôcnlỗ g rỗ thểnglắmao p đầquả y hoà 2-gel xi mănhó g; a3-Cá n n toàn thể tích rỗng bê tông Phần thể tích hạt keo riêng rẽ vật liệu tạo thành độ rỗng khoảng 28% Hình 3.2: Sự thay đổi lỗ rỗng mao quản đá xi măng bê tông Hệ thống bao gồm hạt keo gọi gel xi măng khoảng cách hạt keo gọi lỗ rỗng gel C-S-H kết tinh yếu có cấu tạo nhiều gel, gel gọi gel hydrosilicat Quan điểm cấu trúc đá xi măng tương tự mô hình Power’s, không đề cập đến thành phần khác đá xi măng ví dụ hạt xi măng chưa hydrat hóa; tinh thể Ca(OH) lỗ rỗng khác lỗ rỗng khí Lỗ rỗng gel vô nhỏ, chiều rộng khoảng 1.5nm, kích thước lỗ rỗng gel kích thước phân tử nước Vì vậy, tính chất màng nước nước hấp phụ khác với tính chất nước tự Như đề cập trên, gel có trạng thái rỗng lỗ rỗng gel chiếm khoảng 28% tổng thể tích gel Giá trò đặc trưng cho xi măng Portland, không phụ thuộc vào tỉ lệ N/X hỗn hợp mức độ hydrat hoá Điều cho thấy rằng, tính chất gel tạo thành tất thời kỳ hydrat hoá giống nhau, xi măng tiếp tục hydrat hóa sản phẩm hydrat hóa không thay đổi Những loại lỗ rỗng khác hình thành trình hydrat hoá xi măng Kết làm thay đổi thể tích hệ xi măng – nước, sản phẩm hydrat hoá tích nhỏ so với thể tích ban đầu thành phần tham gia phản ứng Hiện tượng (co hóa học) nguyên nhân làm co thể tích lỗ rỗng Khi trình hydrat hóa xi măng diễn ra, hệ thống lỗ rỗng bê tông lấp đầy sản phẩm hydrat hóa xi măng, trước hết khoảng trống hạt xi măng hydrat hoá hạt xi măng chưa hydrat hoá Lỗ rỗng gọi lỗ rỗng mao quản, chúng lấp đầy dung dòch chứa thành phần hydrat xi măng không khí Thể tích lỗ rỗng mao quản giảm mức độ hrat hóa tăng sản phẩm hydrat hóa chiếm phần thể tích nhiều gấp lần so với thể tích hạt xi măng ban đầu Lỗ rỗng mao quản xi măng hydrat hóa giảm theo thời gian trình hydrat hóa xi măng tiếp tục Thể tích gel xi măng rỗng gấp 2.2 lần so với thể tích xi măng chưa hrat hoá, sản phẩm hydrat hoá lấp đầy BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 16 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN phần thể tích rỗng mà nước nhào trộn bê tông chiếm chỗ (Hình 3.2) Tổng thể tích rỗng rỗng mao quản xi măng rắn giảm xuống mức độ hydrat hóa tăng lên, độ rỗng gel tăng thể tích gel xi măng tăng (Hình 3.3) 0.8 N/X=0.35 N/X=0.7 Độ rỗng 0.6 Pt Pg 0.2 0.6 0.4 Pc Pg 0.2 Pc 0.4 Pt 0.8 0.2 0.4 0.6 0.8 Co khí % theo tíchđổi cấu trúc rỗng đá xi măng theo mức độ hydrat hoá Hình 3.3: Sựthể thay 100 97 ví dụ lượng nước ban đầu có mặt 93o tỉ lệ91N/X, Lỗ rỗng mao quản tuỳ thuộc hồ, mức độ hydrat hoá Khi tỉ lệ 86 N/X cao 0.38 sản phẩm gel hydrat hoá không lấp đầy thể tích rỗng hồ xi măng đóng rắn tồn 80 81n xác đònh trường hợp xi măng hydrat phần thể tích lỗ rỗng mao hoá hoàn toàn (Hình 3.4) Kích thướ73 c củ71 a lỗ rỗng 76 mao quản63được xác đònh 69 phương pháp đo hấp thụ nước Bằng phương pháp này, kích thước lỗ rỗng 60 mao quản xác đònh 1.3µm Những lỗ rỗn56 g mao57 quản có nhiề53 u loại khác nguồn gốc hình thành chúng, tạo thành hệ thống ố48 ng dẫn nhỏ 46 li ti liên thông với Nhữngï lỗ rỗng mao quản liên thông ảnh hưở 39ng lớn 40 đến độ thấm độ bền đá xi măng Khi tăng mức độ hrat hoá, hồ xi măng, thể tích pha tăng lên32 , thời điểm xác đònh, đá xi măng, gel sản phẩm hydrat hóa làm cho phần lỗ rỗng mao quản co lại có khả 20 phân chia 0.2 0.4 0.6 0.8 N/X 0.2 0.38 0.6 BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT Các lỗ rỗng gel Hình 3.4: Sự phụ thuộc lỗ rỗng mao quản vào tỉ lệ N/X 17 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN Quá trình liên thông lỗ rỗng tuỳ thuộc vào tỉ lệ N/X ban đầu giai đoạn dưỡng hộ ẩm Giá trò gần tỉ lệ N/X thời gian trước việc phân ly ống mao dẫn diễn trình bày sau: Bảng 3.1 Thời gian cần thiết để bắt đầu phân ly lỗ rỗng mao quản tương ứng với tỉ lệ N/X khác Tỉ lệ N/X Thời gian 0.4 ngày 0.45 ngày 0.5 14 ngày 0.6 tháng 0.7 năm Trên 0.7 không xác đònh Tỉ lệ N/X thời gian phụ thuộc vào tính chất xi măng Khi tỉ lệ N/X lớn 0.7, lỗ rỗng mao quản trì trạng thái liên thông với Trong trường hợp sử dụng loại xi măng mòn, tỉ lệ N/X lớn cao gần Trong trường hợp sử dụng xi măng có độ mòn thấp, tỉ lệ N/X thấp 0.7 Để tạo loại bê tông có độ bền cao, cấu trúc lỗ rỗng bê tông không nên tồn lỗ rỗng mao quản liên thông với Nghiên cứu giai đoạn hình thành cấu trúc đá xi măng cho thấy rằng, nên sử dụng phương pháp đo trực tiếp, ví dụ đo khả hấp thụ nước, để kiểm tra lại cách phân loại truyền thống lỗ rỗng thành lỗ rỗng gel lỗ rỗng mao quản Các phương pháp đo trực tiếp, ví dụ kính hiển vi điện tử quét, cho thấy cấu trúc đá xi măng bao gồm chủ yếu hạt sản phẩm hydrat hoá có loại kích thước khác nhau, hạt có đặc tính kích thước nằm khoảng 0.1 đến gần 5µm Lỗ rỗng có kích thước đến 1µm chiếm phần lớn Hơn nữa, số nơi cấu trúc hồ xi măng rắn có xuất hệ thống lỗ rỗng hình kim tổ ong thấy với kích thước khoảng 0.1µm Khi nghiên cứu cấu trúc lỗ rỗng đá xi măng dùng phương pháp thẩm thấu thủy ngân thấy rằng, hầu hết lỗ rỗng có đường kính nằm khoảng từ 0.01 đến 0.1µm Ngoài có loại lỗ rỗng khác tạo thành trình lắng đọng bê tông Những loại lỗ rỗng xem khuyết tật cấu trúc bê tông Loại lỗ rỗng tạo thành phân tầng bề mặt hay phân tầng nước bên cấu trúc bê tông Trong trường hợp phân tầng bề mặt, phần nước dùng để nhào trộn thẩm thấu vào bề mặt bê tông tạo thành hệ thống gồm nhiều kênh dẫn liên thông với Trong BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 18 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN trường hợp phân tầng nước nội, lỗ rỗng thường sinh lắng đọng hồ nằm bên bề mặt nhẵn hạt cốt liệu lớn Lỗ rỗng tạo thành trình lắng đọng bê tông có kích thước 50-100µm Các lỗ rỗng hình thành bên hạt cốt liệu lớn có kích thước lớn hơn, chí nhận thấy lỗ rỗng mắt thường Điều chứng tỏ rằng, lớp vữa bao quanh hạt cốt liệu lớn mỏng lớp bề mặt nhỏ phân tầng nước nội nhiều Lỗ rỗng tạo thành từ trình lắng đọng bê tông ảnh hưởng lớn đến độ thấm nước vào bê tông nước tồn trạng thái tự lỗ rỗng có kích thước lớn 50µm Sức căng bề tác động lên phần nhỏ thể tích nước, nước di chuyển tác dụng trọng lực tác dụng áp suất thuỷ tỉnh nhỏ Do đó, lỗ rỗng tạo thành trình lắng đọng củ bê tông đóng vai trò chủ đạo trình truyền khối có ảnh hưởng lớn đến độ bền bê tông kết cấu bê tông Lỗ rỗng khí thường có dạng hình cầu hình thành ngẩu nhiên hình thành dùng phụ gia tạo khí hỗn hợp bê tông Vì vậy, tồn hàm lượng khí xác đònh hấp thụ bề mặt hạt xi măng bề mặt cốt liệu, khí không bò phá vỡ trình nhào trộn bê tông Hàm lượng khí tăng lên dùng phụ gia khí Loại khí có đường kính lỗ rỗng nằm khoảng từ 25 đến 500 µm hay cao Trong bê tông, thể tích lỗ rỗng khí thường không 5% so với thể tích bê tông Trong trường hợp đưa bọt khí vào hỗn hợp bê tông cách ngẫu nhiên, hỗn hợp bê tông khó thi công, nguyên nhân hỗn hợp bê tông chứa lỗ rỗng rời rạc tích tụ cục lỗ rỗng khí, tượng làm giảm tính đồng hỗn hợp bê tông làm suy giảm tính chất học bê tông sau đóng rắn Ngược lại, đưa bọt khí vào hỗn hợp bê tông cách thích hợp kích thước, số lượng lỗ rỗng khoảng cách lỗ rỗng thích hợp nâng cao độ bền cho bê tông Lỗ rỗng phân loại theo kích thước nguồn gốc sau: Lỗ rỗng gel : 0.5 đến 30nm Lỗ rỗng mao quản: 30 đến 50µm Lỗ rỗng khí : 0.1 đến 1mm Lỗ rỗng sinh đầm chặt : 1mm Lỗ rỗng đá xi măng phân loại theo cách khác dựa nguồn gốc kích thước lỗ rỗng, dựa khả sinh ảnh hưởng đến chất lượng đá xi măng Dựa vào cách phân loại này, lỗ rỗng đá xi măng phân thành loại Bảng 3.2 Phân loại lỗ rỗng theo nguồn gốc kích thước lỗ rỗng Tên lỗ rỗng Nguồn gốc mô tả lỗ rỗng Bán kính Lỗ rỗng vi mô Đặc tính kích thước hình dạng phụ thuộc ≤ 1µm hydrat hóa vào dạng tổng thể tích sản phẩm hrat BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 19 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN Lỗ rỗng kỹ thuật Lỗ rỗng khí, khuyết tật vết nứt vi ≥ µm mô khác tạo thành nguyên nhân khác Hơn nữa, dựa vào đặc tính bán kính lỗ rỗng, lỗ rỗng chia thành lỗ rỗng vi mô có bán kính nhỏ 10µm lỗ rỗng vó mô có bán kính lớn Ngoài ra, dựa vào kích thước lỗ rỗng, lỗ rỗng bê tông phân loại theo cách khác: Lỗ rỗng vi mô : < 2nm Lỗ rỗng trung bình : đến 10nm Lỗ rỗng vó mô : 50nm Bảng 3.3 Phân loại lỗ rỗng theo kích thước đá xi măng Tên lỗ rỗng Lỗ rỗng vó mô Lỗ rỗng mao quản Kích thước 100015µm 150.05µm 50-10µm Lỗ rỗng 10-2.5nm gel 2.50.5nm Dưới 0.5nm Các đặc tính Trạng thái nước lỗ rỗng Lỗ rỗng lớn hình cầu Có tính chất toàn pha Mao quản lớn Có tính chất toàn pha Kích thước mao quản Có hoạt động trung bình trung bình sức Khoảng trống mao quản căng bề mặt Lỗ rỗng hạt Lỗ rỗng gel nhỏ Có hoạt động mạnh sức căng bề mặt Lỗ rỗng vi mô, lỗ rỗng Hấp thụ mạnh gel lỗ rỗng hạt tinh thể Lỗ rỗng vi mô nằm Cấu trúc lớp (khoảng trống lớp), lỗ rỗng nằm hạt kết tinh Những tính chất đá xi măng bò ảnh hưởng kích thước lỗ rỗng Cường độ độ thấm Cường độ độ thấm Cường độ, độ thấm co ngót độ ẩm cao Co ngót độ ẩm tương đối lean đến 50% Co ngót từ biến Co ngót từ biến Khi nhào trộn đầm nén không thích hợp hỗn hợp bê tông, bê tông hình thành lỗ rỗng nằm hạt cốt liệu lớn (gọi hốc), loại lỗ rỗng xem khuyết tật bê tông Loại lỗ rỗng có kích thước nằm khoảng từ đến 30.106nm Những lỗ rỗng nằm bên bề mặt hạt cốt liệu dài-phẳng sinh phân tầng nước nội hỗn hợp bê tông xem dạng khuyết tật BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 20 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN bên cấu trúc bê tông Loại trừ yếu tố khuyết tật kể trên, yếu tố sau gây ảnh hưởng đáng kể đến độ bền bê tông: nứt co ngót, nhiệt nguyên nhân khác ng suất học bê tông tạo thành vết nứt lớp liên kết xi măng, vữa cốt liệu Lỗ rỗng bê tông đặc trưng kích thước dạng lỗ rỗng Loại đa dạng lỗ rỗng phụ thuộc vào phương pháp tạo thành lỗ rỗng, ví dụ đóng rắn xi măng Dạng lỗ rỗng tương ứng đặc trưng cho thành phần xi măng, cốt liệu tượng trưng cho tính chất đặc biệt sản phẩm hydrat hóa Dạng chủ yếu lỗ rỗng khí hình cầu Lỗ rỗng không thiết phải hình trụ có tiết diện tròn, tiết diện lỗ rỗng thay đổi Bọt khí lớn Tinh thể Ca(OH)2 Monosunphat Khoảng cách Lỗ rỗng màng C-S-H quản mao Bọt khí nhỏ Khoảng cách lớn bọt khí đảm bảo bền điều kiện băng giá C-S-H keo tụ Hình 3.5: Kích thước hạt loại lỗ rỗng đá xi măng 1cm 1mm 1cm Hình 3.6: Các loại lỗ rỗng bê tông 1- Các lỗ rỗng mao quản; 2- gel xi măng có lỗ rỗng gel -6 20.10 cm 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc lỗ rỗng Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc lỗ rỗng bê tông minh họa hình 3.7 BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 21 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN 3.3.1 nh hưởng loại xi măng Cấu trúc lỗ rỗng đá xi măng bò ảnh hưởng điều kiện vật lý ban đầu hỗn hợp bê tông, ví dụ tỉ lệ N/X Cấu trúc lỗ rỗng bê tông bò ảnh hưởng đa dạng sản phẩm hydrat hóa, kích thước hình thái chúng Những hỗn hợp chứa sản phẩm hydrat hóa giống có phân loại lỗ rỗng giống theo kích thước (bảng 3.4) Bảng 3.4 Kích thước trung bình lỗ rỗng đá xi măng chứa sản phẩm hydrat hóa loại xi măng khác Sản phẩm hydrat hóa Bán kính lỗ rỗng trung bình, nm 10 – 40 20 – 80 50 – 100 70 – 700 300 - 6000 Tobermorit pha giống tobermorit Canxi silicat hydrat (C-S-H) Hỗn hợp gồm 70-80% gehlenit 20-30% CSH Hỗn hợp 70-80% pha hydrrogarnet 20-30% CSH Pha hydrogarnet C3AH6 Loại xi măng Tuổi đá xi măng Điều kiện bảo trì Mức độ hydrat hoá N/X Độ ẩm Độ rỗng Phụ gia Thành phần cấu trúc gel Cường độ đá xi măng Cường độ bê tông Hình 3.7: Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc lỗ rỗng bê tông BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 22 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN Độ rỗng xi măng thay đổi theo thời gian Xi măng cường độ cao có độ rỗng thấp (hình 3.8) Bán kính trung bình lỗ rỗng phản ánh tốc độ tạo thành sản phẩm hydrat hóa xi măng Bán kính lỗ rỗng trung bình đá xi măng cường độ cao khoảng 40nm, đó, đá xi măng Portland thông thường có đường kính trung bình lỗ rỗng 170nm, đá xi măng xỉ có đường kính trung bình lỗ rỗng khoảng 280nm (hình 3.9) Cường độ chòu nén, MPa 80 60 40 20 50 48 46 SPC325 VHPC550 44 42 40 PC400 38 SPC325 36 34 VHPC550 32 30 PC400 28 26 Cường độ chòu nén Độ rỗng 0,25 Độ rỗng 100 28 90 Thời gian đóng rắn, ngày Bán kính trung bình lỗ rỗng vi mô, nm Hình 3.8: Sự phụ thuộc lỗ rỗng vào loại xi măng sử dụng 200 180 280 160 140 120 100 80 60 40 20 0,25 BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 28 90 Ngày Thời gian đóng rắn Hình 3.9: Bán kính trung bình lỗ rỗng loại đá xi măng khác 23 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN Bán kính trung bình lỗ rỗng vi mô, nm Cấu trúc đá xi măng phản ánh độ mòn xi măng Đối với xi măng Alit, tăng độ mòn xi măng làm giảm độ rỗng tổng cộng, giảm thể tích vó mô (bán kính lớn 100µm), giảm thể tích lỗ rỗng vi mô (bán kính nhỏ 5µm) Trong trường hợp xi măng Belit, thể tích lỗ rỗng vó mô không tăng độ mòn tăng Điều tạo khả bền sunfat cao đá xi măng Belit Khi tăng tỉ diện tích bề mặt từ 339 lên 677.9 m2/kg cấu trúc lỗ rỗng tạo thành đá xi măng nhanh hơn, làm giảm nhanh chóng bán kính lỗ rỗng trung bình Hình 3.10 miêu tả mối quan hệ kích thước lỗ rỗng trung bình tỉ diện tích bề mặt xi măng Khi tăng tỉ diện tích bề mặt xi măng đến 600m 2/kg giá trò bán kính trung bình lỗ rỗng giảm xuống khoảng 30nm chí sau 24 đóng rắn hồ xi măng Dễ thấy rằng, việc tăng tỉ diện tích bề mặt xi măng 550 m 2/kg không hiệu 80 24 60 ngày 40 28 ngày 20 60 ngày 3.3.2 nh hưởng 300 tỉ lệ nước/ 400 xi măng 500 6002 Diệ n tích bề mặ t củ a xi mă n g, Tỉ lệ N/X sử dụng có ảnh hưởng hầu hết đến cấu trúcmlỗ/kg rỗng đá xi măng, vữHình a củ a bê g Khi nhàbình o trộncủxi mălỗ ngrỗvớ c thànnghvà mộdiệ t hệ dungbềdòch 3.10: Bátônnkính trung a vi ngi nướ đátạ xiomă n tích có chứa mặ cáct củ hạat xi ng Tỉ lệ đế N/X càngDiệ caon g nướ nằm xi mă mănngg, lơ vớlử i N/X=0,3 n 0,32 tíchmà bềnmặ t, mc2/kg: hạt xi măng dày Trong hệ2-503,2; dung dòch chứa4-677,9 hạt xi măng lơ lửng, nước 1-339; 3-605; BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 24 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN nhào trộn hình thành hệ thống lỗ rỗng mao quản liên thông với toàn thể tích đá xi măng Hình 3.11 mô tả thay đổi cấu trúc lỗ rỗng đá xi măng thay đổi tỉ lệ N/X Hàm lượng nước nhào trộn phụ thuộc chủ yếu vào yêu cầu tính lưu biến hồ xi măng, phụ thuộc vào tính chất xi măng, ví dụ lượng nước yêu cầu Mức độ hydrat hoá tối đa 23 30 70 Thể tích lỗ rỗng mao dẫn 100% Tổng thể tích lỗ rỗng 100 60 40 Hạt xi măng chưa hydrat 20 0,1 Gel xi măng Thể tích,% 80 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 N/X Nước N/X 0,2 Hạt xi măng Hydrat hoá N/X 0,4 Các lỗ rỗng mao dẫn N/X 0,6 Các lỗ rỗng mao dẫn Hình 3.11: Cấu trúc vi mô đá xi măng Khi tăng N/X bê tông bò rỗng mà xuất hiện tượng phân tầng kích thước lỗ rỗng (hình 3.12) Sau 28 ngày, kích thước lớn lỗ rỗng mao quản (có bán kính 100nm) lớn tăng N/X Xu hướng trì chí sau name đóng rắn xi măng Ngoài ra, tăng tỉ lệ N/X kích thước trung bình lỗ rỗng tăng Khi tăng tỉ lệ N/X lên độ rỗng đá xi măng giảm ngày đầu (hình 3.13) Tuy nhiên, sau đấy, BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 25 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN hydrat hoá thay đổi làm giảm thể tích lỗ rỗng lớn Nguyên nhân thể tích sản phẩm hydrat hóa hình thành với tỉ lệ N/X cao không đủ để lấp đầy khoảng trống không làm phân tầng lỗ rỗng lớn hệ thống lỗ rỗng có kích thước nhỏ V, cm3/g 0,25 C' N/X=0,6 0,2 C 0,15 B' B N/X=0,48 0,1 A' 0,05 N/X=0,26 3:10 A 1.10 1.10 1.10 -10 1.10R 10 m Hình 3.12: Các đường cong hấp thụ đá xi măng 3.3.3 nh hưởng nhiệt độ độ ẩm Nhiệt độ môi trường mà vữa xi măng đóng rắn ảnh hưởng lớn đến cấu trúc lỗ rỗng Nghiên cứu cấu trúc lỗ rỗng đá xi măng tương ứng với nhiệt tạo thành cho thấy có khác rõ ràng việc phân chia kích thước tự nhiên lỗ rỗng nhiệt độ 400C Trong thời kỳ ngày đầu, lỗ rỗng đá xi măng hydrat hóa điều kiện nhiệt độ thấp có lỗ rỗng lớn có tổng độ rỗng cao so với mẫu hydrat hóa nhiệt độ cao Sau gần năm mẫu đá xi măng hydrat hóa điều kiện nhiệt độ vậy, độ rỗng mẫu đá xi măng hydrat hóa 400C lớn lỗ rỗng có kích thước nhỏ 50µm chiếm đa số (hình 3.14) So sánh cấu trúc lỗ rỗng vữa xi măng đóng rắn 100 0C 200C cho thấy rằng, mẫu vữa xi măng hydrat hóa 1000C có lỗ rỗng lớn nhiều so với kích thước lỗ rỗng mẫu vữa hydrat hóa 200C Khi tăng nhiệt độ đóng rắn lên 800C thể tích loại lỗ rỗng có kích thước (lớn 1µm) tăng lên đáng kể, loại lỗ BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 26 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN rỗng chiếm đa số khi vữa đóng rắn 1000C (chiếm đến 80%) Lượng nước lỗ rỗng mà xi măng hay vữa xi măng đóng rắn có ảnh hưởng đáng kể tổng thể tích lỗ rỗng phân chia kích thước lỗ rỗng Vữa xi măng đóng rắn điều kiện môi trường ẩm kéo dài, cấu trúc lỗ rỗng vữa có nhều lỗ rỗng có kích thước nhỏ 1µm Khi vữa xi măng đóng rắn điều kiện môi trường không khí, độ rỗng vữa thay đổi số lượng loại lỗ rỗng có kích thước lớn tăng Vữa đặc có 8-10% lỗ rỗng có đường kính 0.01µm, vữa xi măng sử dụng tỉ lệ N/X 0.87 tồn loại lỗ rỗng có kích thước 0.01µm N/X=1 70 0.9 0.8 0.7 60 Tổng độ rỗng, % 0.6 50 0.5 30 0.4 20 20 28 60 Tuổi, ngày Hình 3.13: Sự thay đổi toàn phần độ rỗng đá xi măngphụ thuộc vào tuổi đá xi măng Những lập luận xuất phát từ quan điểm rằng, tỉ lệ N/X 0.7, cấu trúc đá xi măng hình thành hệ bao gồm lỗ rỗng mao quản liên thông với Vì vậy, bê tông có tỉ lệ N/X cao bền vững môi trường xâm thực thành phần môi trường xâm thực dễ xâm nhập vào bề mặt bên đá xi măng Điều kiện môi trường không thích hợp có BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 27 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN ảnh hưởng lớn đến cấu trúc lỗ rỗng đá xi măng, ví dụ như, độ ẩm tương đối giảm từ 75 xuống 33% độ rỗng đá xi măng tăng lên xuất lỗ rỗng có kích thước 30nm Sự thay đổi nước bốc nằm lỗ rỗng lớn bò bốc suốt trình làm khô, số lượng sản phẩm hydrat tạo thành lỗ rỗng không tăng thêm Nhiệt độ thay đổi từ 17 đến 37 0C gây ảnh hưởng tương tự trường hợp môi trường ẩm (hình 3.15) 0.20 ngày 0.10 Độ rỗng, cm3/g 40 0.0 28 ngày 0.10 40 0.0 40 360 ngày 0.10 0.0 10 100 1000 10 100 -10 Đường kính lỗ rỗng, 10 m Hình 3.14: Độ rỗng đá xi măng điều kiện nhiệt độ tuổi đóng rắn khác Nước bay làm giảm thể tích tương đối lỗ rỗng mao quản vó mô có bán kính lớn 100nm, điều làm tăng khả chống xâm thực sulphat cho xi măng Điều kiện nhiệt độ độ ẩm môi trường xung quanh bê tông, đặc biệt giai đoạn đầu rắn chắc, điều kiện không thuận lợi cho trình đóng rắn ảnh hưởng có hại đến cấu trúc tính chất lớp bề mặt bê tông Khi thay đổi nhiệt độ giảm độ ẩm lớp bề mặt, kích thước lỗ rỗng tăng tỉ lệ lỗ rỗng nhỏ nm giảm Thể tích lỗ rỗng nhỏ thay đổi lỗ rỗng bò vỡ khô Ở điều kiện độ ẩm 100%, cấu trúc lỗ rỗng bê tông hydrat BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 28 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN hóa nhiệt độ 1300C thay đổi so với cấu trúc lỗ rỗng bê tông hydrat hóa nhiệt độ 200C, thể tích lỗ rỗng có bán kính 10-100nm tăng, cấu trúc lỗ rỗng thay đổi đồng thời với thay đổi kích thước trung bình lỗ rỗng Ở điều kiện nhiệt độ, độ ẩm môi trường nhỏ 65% làm tăng phần lỗ rỗng có bán kính từ 100 đến 1000nm, bán kích trung bình lỗ rỗng tăng Dưỡng hộ nhiệt bê tông với tần số cao không làm thay đổi cấu trúc lỗ rỗng bê tông lớp bề mặt so với cấu trúc lỗ rỗng toàn bê tông, đặc thù phương pháp truyền thống sử dụng để đẩy nhanh trình rắn bê tông dưỡng hộ nhiệt 0.3 33% 0.2 a) N 33% 75% N d) 75% Độ rỗng, cm3/g 0.1 33% 33% 75% b) N 75% N e) 0.2 75% 75% c) f) N N 0.1 0.001 0.01 0.03 0.1 0.001 0.01 Đường kính lỗ rỗng, um 0.03 0.1 10 Hình 3.15: Độ rỗng đá xi măng độ ẩm môi trường khác (độ ẩm tương đối, N%) a,b,c- nhiệt độ 17oC; d,e,f- 37oC; Tuổi đá xi măng, a d- ngày; b e- 28; c f- 90 3.3.4 nh hưởng thời gian rắn xi măng Trong suốt trình xi măng hydrat hoá, tổng độ rỗng thể tích lỗ rỗng mao quản giảm sản phẩm hrat hoá lấp đầy phần vào lỗ rỗng chứa nước bê tông Hình 3.16 thể ảnh hưởng trình hình thành sản phẩm BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 29 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN hydrat đến thay đổi độ rỗng, độ thấm tính chất khác đá xi măng Sự thay đổi độ rỗng kích thước lỗ rỗng đá xi măng liên quan đến thời gian đóng rắn tỉ lệ N/X Sự phụ thuộc độ rỗng đá xi măng theo thời gian đóng rắn sử dụng tỉ lệ N/X cao (N/X=0,8) thể hình 3.17 Có thể thấy rằng, thúc đẩy trình hydrat hóa xi măng đường cong biểu đồ chuyển sang vùng có kích thước lỗ rỗng nhỏ b) a) Hàm lượng tương đối C-S-H Ca(OH)2 Monosulphate Ettringite Độ rỗng Độ thấm Cường độ Thúc đẩy ninh kết Kết thúc ninh kết 30 phút Ngày 28 Tăng cường độ 90 Qúa trình hydrat hoá Hình 3.16: Ảnh hưởng trình hình thành hydrat đến thay đổi độ rỗng đá xi măng Tổng thể tích lỗ rỗng, % N/X=0,8 0.01 0.1 10 100 Đường kính tương ứng lỗ rỗng, um Hình 3.17: Sự phụ thuộc độ rỗng đá xi măng theo thời gian, N/X=0,8 3.3.5 nh hưởng cacbonat hóa Hiện tượng cacbonat hóa làm giảm độ rỗng tổng cộng bê tông, đường kính trung bình lỗ rỗng giảm vùng có xảy cacbonat hóa Các phần thể tích tương đối lỗ rỗng với kích thước khác thay đổi có tác dụng khí CO2 Thể tích loại lỗ rỗng có lớn 5nm tăng lên, thể tích lỗ rỗng có kích thước từ 0.04 đến 5nm giảm xuống Hình 3.18 thể ảnh hưởng cacbonat hóa đến phân bố lỗ rỗng theo kích thước Trong trường hợp xi măng có chứa tro bay, tác dụng cacbonat hóa, độ rỗng đá xi BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 30 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN măng giảm Ảnh hưởng trình cacbonat hóa đến độ rỗng bê tông tuỳ thuộc vào mức độ cacbonat hoá (mức độ cacbonat hóa chòu ảnh hưởng độ ẩm môi trường không khí) Ví dụ, đá xi măng với N/CKD = 0,5 có độ rỗng thấp độ ẩm tương đối 60%, đó, đá xi măng với N/CKD=0,7 có độ rỗng thấp độ ẩm tương đối 90% Cácbonat hoá không ảnh hưởng đến thể tích lỗ rỗng có kích thước lớn 10nm Hồ xi măng loại A 0.9 Chưa Cacbonat hoá Đã Cacbonat hoá 0.6 0.3 10 100 1000 10000 100000 Đường kính lỗ rỗng, nm 0.9 Vữa loại E Chưa Cacbonat hoá Đã Cacbonat hoá 0.6 0.3 10 100 1000 10000 100000 Đường kính lỗ rỗng, nm Hình 3.18: Ảnh hưởng Cácbonat hoá đến lỗ rỗng đá xi măng 3.3.6 nh hưởng phụ gia Phụ gia hoá học ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc lỗ rỗng đá xi măng bê tông (hình 3.19) Khi thêm NaCl, MgCl với hàm lượng 2% khối lượng xi măng, độ rỗng đá xi măng giảm đồng thời kích thước lỗ rỗng giảm MgCl ảnh hưởng đến hầu hết thay đổi độ rỗng bê tông Độ rỗng giảm dẫn đến giảm tính thấm đá xi măng có sử dụng phụ gia hóa học gốc clo Sử dụng phụ gia siêu dẻo góp phần hình thành cấu trúc lỗ rỗng thích hợp bê tông Cả thể tích kích thước lỗ rỗng giảm bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo Napthalene sunfuanat (hình 3.21) Sử dụng phụ gia khí, phần thể tích lỗ rỗng có bán kính nhỏ tăng lên thể tích lỗ rỗng có bán kính nhỏ giảm Bên cạnh đó, lỗ rỗng mao quản bê tông giảm sử dụng phụ gia fluosilicat Silic, đá vôi phụ gia khác dùng công nghệ bê tông với mục đích chủ yếu kinh tế, kỹ thuật sinh thái có ảnh hưởng BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 31 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN đến cấu trúc lỗ rỗng bê tông Giống nhữ loại phụ gia khác, xỉ lò cao ảnh hưởng đáng kể đến tính chất truyền khối (độ thấm) đá xi măng, ảnh hưởng trở nên mạnh mẽ sử dụng xỉ lò cao bê tông với hàm lượng cao Đá xi măng sử dụng 70% xỉ có độ rỗng cao so với đá xi măng sử dụng 30% xỉ (hình 3.22) Tuy nhiên, đá xi măng sử 70% xỉ có độ thấm thấp nhiều so với đá xi măng sử dụng 30% xỉ, nguyên nhân cấu trúc đá xi măng với hàm lượng 70% xỉ tích tương đối lớn loại lỗ rỗng kích thước từ 4.5 đến 15nm, loại lỗ rỗng có độ thấm thấp 0.05 0.15 0.1 0.05 5 lgr Hình 3.19: Ảnh hưởng phụ gia hoá học đến độ rỗng đá xi măng BT 1-không phụ gia, N/X=0,25; 2-không phụ gia, N/X=0,4; 3-3% Na2SO4, N/X=0,4; 4-0,2% SDB, N/X=0,4; 5-0,1% GKZh94, N/X=0,4; 6-3% phụ gia hỗn hợp, N/X-0,4 BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 32 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN Ngày 1500 1250 800 600 500 400 300 200 150 100 70 45 1500 1250 800 600 500 400 300 200 150 100 70 45 Thể tích, cm3/g Năm -10 -10 Đường kính lỗ rỗng, 10 m Đường kính lỗ rỗng, 10 m Hình 3.20: Ảnh hưởng phụ gia hoá học phân bố kích thước lỗ rỗng đá xi măng •-mẫu đối chứng; ∆-2%NaCl; -2%CaCl2; O-2%MgCl2 Thể tích rỗng, mm³/g 50 40 Không có phụ gia siêu dẻo Có phụ gia siêu dẻo 28 30 20 28 10 0,1 0,03 0,01 0,001 Đường kính lỗ rỗng,um Hình 3.21: Ảnh hưởng phụ gia siêu dẻo độ rỗng đá xi măng Khác với tro bay, thêm xỉ lò cao với hàm lượng lên đến 40% tổng thể tích lỗ rỗng giảm, phần lỗ rỗng có kích thước 5nm tăng lên Tăng lượng xỉ lên 70%, BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 33 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN tổng thể tích lỗ rỗng tăng lên, đồng thời, thể tích lỗ rỗng có kích thước nhỏ 5nm tăng Thể tích lỗ rỗng gel (kích thước lớn 2nm) tăng theo tỉ lệ thuận với hàm lượng xỉ thêm vào Điều hàm lượng khoáng C-S-H cấu trúc đá xi măng (sản phẩm sinh tác động qua lại xi măng xỉ) tăng lên lượng xỉ thêm vào tăng Độ rỗng toàn phần đá xi măng giảm thêm tro vào xi măng Điều chứng tỏ có tạo thành cấu trúc đặc sít bê tông Khi thêm đến 40% tro nguyên chất vào xi măng, độ rỗng toàn phần phần thể tích lỗ rỗng có kích thước từ đến 50nm tăng lên Khác với loại tro này, tro chứa canxi sử dụng với hàm lượng 20% có tác dụng làm giảm độ rỗng tổng cộng bê tông, tăng thể tích loại lỗ rỗng có kích thước nhỏ 5nm lớn 100nm 0.05 0.05 0.05 Thể tích, cm³/g 0.05 0.15 0.05 0.15 0.1 0.1 -10 Đường kính lỗ rỗng, 10 m -10 Hình 3.22: Ảnh hưởng xỉ lò cao độ rỗng đá xi măng a) 28 ngày; b) năm; O-70% xỉ lò cao; ∆-30% xỉ lò cao Thể tích lỗ rỗng gel (lỗ rỗng có kích thước cao 2nm) giảm tăng hàm lượng tro nguyên chất, nguyên dân hình thành khoáng C-S-H có cấu trúc đặc sít xi măng phản ứng với tro Với xi măng có chứa tro, tuổi 28 ngày, cấu trúc lỗ rỗng đá xi măng có nhiều lỗ rỗng với kích thước lớn Sau năm rắn chắc, trạng thái thay đổi hoàn toàn, ví dụ như, đá xi măng chứa tro có độ rỗng thấp cấu trúc xuất lỗ rỗng có kích thước nhỏ so với xi măng không dùng phụ gia, điều tạo ảnh hưởng có lợi cho độ thấm đá xi măng Bụi silica (silica hạt mòn) sử dụng với hàm lượng 10% làm tăng độ rỗng toàn phần tăng thể tích lỗ rỗng có kích thước nhỏ 5nm Đối với lỗ rỗng gel, thêm 10% bụi silica tạo thay đổi cấu trúc lỗ rỗng gần giống trường hợp sử dụng xỉ lò cao Sử dụng bụi silica với hàm lượng lên đến 10%, kích thước lớn lỗ rỗng đá xi măng giảm Sau 28 ngày, số lượng lỗ rỗng có bán kính lớn 50nm không đáng kể Tro trấu chứa SiO vô đònh hình có tỉ diện BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 34 45 70 100 150 200 400 600 500 800 1000 1250 45 70 100 150 200 400 600 500 800 1000 1250 Đường kính lỗ rỗng, 10 m 1500 0.05 0.05 1500 Thể tích, cm³/g 0.05 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN tích bề mặt cao (55m2/g) có tác dụng kích hoạt phản ứng pozzolana làm tăng độ hoạt tính cải tiến cấu trúc pha đá xi măng Đá xi măng sử dụng phụ gia khoáng với hàm lượng cao, độ rỗng kích thước lỗ rỗng tăng tuỳ thuộc vào lượng phụ gia khoáng đưa vào xi măng, điển hình thể tích lỗ rỗng có kích thước 4.5nm tăng lên Sau 90 ngày năm đóng rắn, lỗ rỗng có kích thước lớn 100nm biến hoàn toàn, điều tạo ảnh hưởng có lợi cho đặc tính thấm bê tông Phụ gia khoáng cacbonat làm tăng độ rỗng làm đồng kích thước lỗ rỗng 3.3.7 nh hưởng nước lỗ rỗng đá xi măng đến đặc tính cấu trúc đá xi măng Hầu hết tính chất đá xi măng phù thuộc nhiều vào tác động qua lại đá xi măng nước Có nhiều quan điểm trái ngược phản ứng hạt gel với phân tử nước, hiểu biết phản ứng chưa rõ ràng Có nhiều mô hình mô tả cấu trúc vi mô tác động qua lại cấu trúc vi mô đá xi măng với nước Những mô hình có khác chủ yếu quan điểm khác phân loại nước đá xi măng đóng rắn, trạng thái nước nằm lớp (nước Zeolit) ảnh hưởng lớp nước tính chất đá xi măng Sự phân loại nước khác không liên quan đến việc đònh nghóa thuật ngữ mà phản ánh đònh lượng số tính chất đá xi măng Các dạng xác đònh nước nằm khoảng rỗng đá xi măng phụ thuộc vào độ ẩm tương đối khoảng rỗng Trạng thái nước phụ thuộc vào kích thước lỗ rỗng chứa nước Ví dụ, nước nằm lỗ rỗng lớp sản phẩm hydrat hóa xi măng (loại lỗ rỗng chủ yếu nằm lớp C-S-H, kích thước từ 0.5 đến 3nm) liên kết chặt thoát làm khô đá xi măng Đối với trường hợp lỗ rỗng có kích thước 1000nm 1000nm, nước tồn lỗ rỗng trạng thái bình thường thoát dễ dàng làm khô đá xi măng Lỗ rỗng mao quản có kích thước lớn 1000nm chứa nước trạng thái bình thường, nước lấp đầy lỗ rỗng xi măng tiếp xúc trực tiếp với nước Nước đọng ống mao quản với bán kính lớn 10nm có hoá thấp có tác động qua lại nước bề mặt rắn Loại nước tạo thành từ trình ngưng tụ mao dẫn có áp suất cao nước, ví dụ độ ẩm tương đối đạt 90 đến 100% Trong lỗ rỗng mao quản có kích thước nhỏ (từ đến 10nm), nước ngưng tụ điều chỉnh tốt so với trạng thái tự Nước ngưng tụ lấp đầy lỗ rỗng có kích thước độ ẩm tương đối không khí đạt 6090% Nước hấp thụ lớp nhỏ 2,5 lần chiều dày lớp đơn, chòu ảnh hưởng mạnh mẽ bề mặt lớp đến loại nước không đóng băng nhiệt độ giảm xuống đến -1600C Màng nước hấp thụ liên kết chặt chẽ với bề mặt lớp sản phẩm hydrat hóa, phân tử nước bên lớp có độ lưu động cao Do đó, phân tử nước xem khí Van der Wan hai chiều Nên xem xét môi trường bên đánh giá đặc tính cấu trúc lỗ rỗng đá xi măng BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 35 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN Cấu trúc lỗ rỗng đá xi măng phụ thuộc vào trình nội bên đá xi măng mà phụ thuộc vào nhiệt độ độ ẩm môi trường bên 3.4 Những đặc tính cấu trúc lỗ rỗng Cấu trúc lỗ rỗng ảnh hưởng đến tính chất khác bê tông, chủ yếu độ bền Thành phần bên môi trường thẩm thấu sâu vào bề mặt bên lỗ rỗng Rõ ràng là, lỗ rỗng có kích thước khác góp phần khác trình truyền khối Từ quan điểm ảnh hưởng đến độ bền bê tông, để miêu tả đặc tính lỗ rỗng người ta sử dụng thông số độ rỗng tổng cộng, nữa, độ rỗng phân biệt kín hay hở tuỳ thuộc vào mức độ tiếp xúc bề mặt bên hay bên lỗ rỗng Lỗ rỗng phân loại dựa theo kích thước Những tính chất chủ yếu hệ lỗ rỗng đề cập có sở hình học Cũng có tính chất nữa, ví dụ loại lỗ rỗng, khó xác đònh đònh lượng loại lỗ rỗng vấn đề nhận biết lỗ rỗng loại lỗ rỗng phức tạp (bảng 3.5) Những phương pháp dùng để mô tả lỗ rỗng phân loại dựa nguyên lý Hình 3.23 thể lónh vực áp dụng phương pháp sử dụng để xác đònh kích thước số loại lỗ rỗng đá xi măng, để xác đònh kích thước thành phần bê tông Dựa vào quan điểm cấu trúc lỗ rỗng bê tông phụ thuộc cấu trúc bê tông vào thông số kỹ thuật khác như: thành phần bê tông; tính chất vật liệu phụ gia hoá học; điều kiện lèn chặt đóng rắn, có đề phương pháp bảo vệ để bảo vệ cho bê tông làm môi trường xâm thực Cấu trúc lỗ rỗng nhỏ cấu trúc khó thấm bê tông tượng trưng cho độ bền bê tông môi trường xâm thực 10 -8 -9 10 Bọt khí Kính hiển vi Phương pháp quan sát Lỗ lớn BÀI GIẢ NG CHỐNG XÂM THỰC BTCT -10 Các phương pháp dán tiếp 10 -7 Kính hiển vi điện tử 10 -6 Các lỗ rỗng mao dẫn 10 -5 Lỗ rỗng gel 10 -4 Xi măng 10 -3 Cát 10 -2 Cao su 10 Phương pháp nghiên cứu -1 Gel xi măng (hydrat) 10 Lỗ rỗng Hạt m Hình 3.23: Tỉ lệ kích thước hạt lỗ rỗng, phương pháp nghiên cứu 36 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN Bảng 3.5 Các đặc tính cấu trúc lỗ rỗng Loại phương pháp Nguyên lý phương pháp Phương pháp Độ rỗng tổng cộng Trực tiếp Hình học Phân tích bề mặt pha bao phủ X Phân tích tuyến tính X Độ rỗng hình thành lỗ rỗng hở mặt Độ rỗng hở Rỗng xuyên suốt Thể tích lỗ rỗng vi mô Tỉ diện tích bề mặt Kích thước trung bình lỗ rỗng Độ rỗng chênh lệch Loại lỗ rỗng X X X X X X Phân tích phần Phương pháp tiết diện Chiếm chỗ lưu chất Phương pháp cân nước X X Tỷ trọng kế X X Tỷ trọng khí Gián tiếp Dòng lưu chất Dòng khí di chuyển Dòng khí cố đònh Độ cong liên pha bề mặt Hấp thụ X X X X X a) Đo độ rỗng áp suất b) X Ngưng tụ mao dẫn b) X Nhiệt độ làm chậm đóng rắn b) X Hấp thụ khí BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT X X c) 37 GVHD: TS.TRẦN VĂN MIỀN Hấp thụ lưu chất X d) Phân tích kích cỡ phân tử Sấy Loại khác X Dẫn điện Làm yếu xạ X e) X X Nhiễu xạ Động học ẩm a) b) c) d) e) c) X X X kích thước lỗ rỗng hình trụ có độ thấm tính toán cho tổng số lỗ rỗng tính toán cho kích thước bề mặt thể tích biết độ rỗng phân chia theo kích thước lỗ rỗng vi mô phương pháp dựa sở động học ẩm BÀI GIẢNG CHỐNG XÂM THỰC BTCT 38