Chống ăn mòn bê tông cốt thép công trình biển thông qua điều chỉnh cấu trúc bê tông

LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành công trình thủy với tên đề tài “Chống ăn mòn bê tông cốt thép công trình biển thông qua điều chỉnh cấu trúc bê tông” đƣợc hoàn thành dƣới hƣớng dẫn tận tình thầy giáo TS Phạm Toàn Đức giảng viên khoa Xây dựng trƣờng đại học Hải Phòng Luận văn đƣợc hình thành với hy vọng góp phần nhỏ việc nghiên cứu giải pháp chống ăn mòn bê tông cốt thép công trình biển Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giúp đỡ to lớn Cảm ơn thầy cô giáo khoa công trình trƣờng Đại học Hàng Hải, cảm ơn tác giả đề tài nghiên cứu đƣợc công bố giải pháp khắc phục ăn mòn bê tông bê tông cốt thép công biển dƣới tác động môi trƣờng Xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến gia đình, ngƣời thân bạn bè đồng nghiệp cổ vũ, động viên tác giả suốt năm qua Với thời gian trình độ hạn chế, luận văn chắn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đƣợc thông cảm, bảo đóng góp chân tình thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp để tác giả hoàn thiện công tác nghiên cứu khoa học làm tốt nhiệm vụ công tác mình./ Hà Nội, ngày 05 tháng 09 năm 2015 Tác giả Nguyễn Văn Ngân i LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Văn Ngân Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các nội dung kết nghiên cứu luận văn trung thực, chƣa đƣợc ngƣời công bố công trình khác TÁC GIẢ Nguyễn Văn Ngân ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu Nội dung luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĂN MÒN BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 Tình hình nghiên cứu ăn mòn bê tông bê tông cốt thép giới 1.1.1 Tình hình sử dụng bê tông bê tông cốt thép giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu ăn mòn bê tông bê tông cốt thép giới 1.2 Tình hình nghiên cứu ăn mòn bê tông bê tông cốt thép Việt Nam 1.2.1 Tình hình sử dụng bê tông bê tông cốt thép Việt Nam 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ăn mòn bê tông bê tông cốt thép Việt Nam CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH CƠ CHẾ ĂN MÒN BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG CÔNG TRÌNH BIỂN 15 2.1 Hiện tƣợng ăn mòn công trình biển 15 2.2 Ăn mòn bê tông 16 2.2.1 Ăn mòn hóa học bê tông 17 2.2.2 Ăn mòn vật lý bê tông 22 2.3 Ăn mòn cốt thép 23 2.4 Ăn mòn bê tông vùng biển 26 iii 2.5 Kết luận chƣơng 30 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ĐỘ THẨM THẤU CỦA NƢỚC, KHÔNG KHÍ VÀ ION CLˉ QUA BÊ TÔNG DƢỚI TÁC ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG VÀ NHIỆT ĐỘ MÔI TRƢỜNG 31 3.1 Công tác chuẩn bị thí nghiệm 32 3.1.1 Cơ sở thành lập đề cƣơng thí nghiệm 32 3.1.2 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 32 3.1.3 Chuẩn bị thiết bị, máy móc thí nghiệm 35 3.2 Thí nghiệm đo độ thẩm khí bê tông 36 3.2.1 Nguyên lý tính độ thẩm khí 36 3.2.2 Quy trình thí nghiệm 36 3.2.3 Kết thảo luận 38 3.2.4 Kết luận kết đo độ thấm khí bê tông 48 3.3 Thí nghiệm đo độ thấm nƣớc bê tông 49 3.3.1 Nguyên lý tính toán độ thấm nƣớc 49 3.3.2 Quy trình thí nghiệm đo độ thấm nƣớc 49 3.3.3 Kết thảo luận 51 3.3.4 Kết luận kết đo độ thấm nƣớc bê tông 58 3.4 Tƣơng quan độ khuếch tán Clorua độ thẩm khí bê tông bê tông bị phá hủy 58 3.5 Đánh giá ảnh hƣởng độ thấm ION CLˉ đến tuổi thọ công trình thủy lợi có xét đến trạng thái phá hủy bê tông 62 3.5.1 Đánh giá tuổi thọ công trình giao thông thủy lợi theo tiêu chí ăn mòn cốt thép có nguyên nhân từ khuếch tán clorua vào bê tông 62 3.5.2 Đánh giá tuổi thọ công trình thủy lợi theo tiêu chí ăn mòn cốt thép khuếch tán clorua vào bê tông có xét đến trạng thái phá hủy bê tông 69 3.6 Kết luận chƣơng 74 CHƢƠNG 4: GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC ĂN MÒN BÊ TÔNG CỐT THÉP CÔNG TRÌNH BIỂN THÔNG QUA ĐIỀU CHỈNH CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG 77 4.1 Thay đổi thành phần khoáng Xi Măng 77 4.2 Nâng cao độ đặc bê tông 78 4.3 Biến đổi sản phẩm thủy hóa 79 iv 4.4 Cốt liệu dùng cho bê tông 80 4.5 Nƣớc cho bê tông 85 4.6 Phụ gia cho bê tông 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Số hiệu Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Tình trạng ăn mòn bê tông, cốt thép trụ cầu cảng Mỹ Hình 1.2 Tình trạng ăn mòn bê tông Anh Hình 1.3 Tình trạng ăn mòn bê tông Nam Phi Hình 1.4 Cảng Thƣơng vụ - Vũng Tầu, sau 15 năm sử dụng 12 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Cảng Cửa Cấm - Hải Phòng, cách biển 25 km, sau 30 năm sử dụng Thẩm tiết vôi nhà máy Thủy điện Thác Bà nhà máy thủy điện Hòa Bình Xâm thực bê tông ảnh hƣởng mực nƣớc thay đổi cống C2 – Hải Phòng 12 13 13 Xâm thực BTCT tác động tổng hợp mực nƣớc thay Hình 1.8 đổi, ăn mòn cốt thép, ăn mòn bê tông môi trƣờng nƣớc 13 biển Hình 1.9 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hiện trạng ăn mòn rửa trôi ăn mòn học sóng biển bê tông kè biển Cát Hải – Hải Phòng Xâm thực bê tông bị mài mòn, rửa trôi cống Vàm Đồn – Bến Tre Hiện trạng xâm thực phá huỷ kết cấu BTCT cống Bình Cát - Bến Tre Ca(OH)2 bê tông phản ứng với CO2 không khí để tạo CaCO3 Vữa xi măng bị dãn nở tạo khe hở đƣợc tạo cốt liệu vữa xi măng làm phá hỏng cấu trúc bê tông vi 14 14 16 18 21 Hình 2.5 Cốt thép bị ăn mòn công trình cầu bê tông cốt thép 23 Hình 2.6 Sơ đồ trình ăn mòn điện hoá cốt thép bê tông 24 Hình 2.7 Ăn mòn bê tông vùng biển 27 Hình 3.1 Cấu tạo mẫu thí nghiệm dùng để đo độ thấm bê tông 33 Hình 3.2 Khuôn đúc mẫu thí nghiệm 33 Hình 3.3 Các mẫu thí nghiệm dùng để đo độ thấm bê tông 34 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Sơ đồ thí nghiệm đo đạc độ thấm khí bê tông với mẫu trụ khoét lỗ tâm Toàn cảnh bố trí thí nghiệm đo đạc độ thấm khí bê tông Biến đổi độ thấm danh định Ka theo nghịch đảo ứng suất trung bình 1/Pm cấpứng suất khác (T= 25oC) Biến đổi độ thấm danh định Ka theo nghịch đảo ứng suất trung bình 1/Pm cấp ứng suất khác (T= 60oC) Biến đổi độ thấm danh định Ka theo nghịch đảo ứng suất trung bình 1/Pm cấp ứng suất khác (T= 105oC) Biến đổi độ thấm danh định Ka theo nghịch đảo ứng suất trung bình 1/Pm cấp ứng suất khác (T= 150oC) Gia tăng độ thấm bê tông K theo ứng suất bê tông nhiệt độ khác 37 37 41 41 42 42 43 Hình 3.11 Gia tăng độ thấm tƣơng đối K/Ko theo ứng suất bê tông 45 Hình 3.12 Gia tăng độ thấm ban đầu bê tông theo nhiệt độ 46 Hình 3.13 Biến đổi độ bão hòa bê tông theo nhiệt độ 47 Hình 3.14 Biến đổi độ thấm khí ban đầu Ko theo độ bão hòa nƣớc bê tông Hình 3.15 Sơ đồ bố trí mẫu thử lồng đo độ thấm nuớc vii 48 50 Hình 3.16 Toàn cảnh bố trí đo đạc độ thấm nƣớc bê tông phòng thí nghiệm 50 Hình 3.17 Đổ parafin lỏng vào lồng đo để chống thấm nƣớc 51 Hình 3.18 Lắp ráp siết chặt nắp lồng đo 51 Hình 3.19 Gia tăng độ thấm nƣớc K (phƣơng P1 P2) theo áp lực nƣớc 54 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Hình 3.23 Hình 3.24 Gia tăng độ thấm nƣớc K (phƣơng P1) theo ứng suất tƣơng đối σ/σmax Gia tăng độ thấm nƣớc K (phƣơng P2) theo ứng suất tƣơng đối σ/σmax Tƣơng quan độ thấm khí độ khuyếch tán clorua bê tông bị Gia tăng độ khuếch tán clorua theo trạng thái phá hủy phân tán Gia tăng độ khuếch tán clorua theo trạng thái phá hủy bê tông 56 57 59 60 60 Hình 3.25 Suy giảm độ khuếch tán clorua theo thời gian 61 Hình 3.26 Gia tăng tuổi thọ công trình theo chiều dày lớp bê tông bảo vệ 65 Hình 3.27 Gia tăng nồng độ clorua bề mặt theo thời gian 67 Hình 3.28 Hình 3.29 Hình 3.30 Gia tăng tuổi thọ công trình bê tông cốt thép theo bề dày lớp bê tông bảo vệ Gia tăng tuổi thọ công trình bê tông dự ứng lực theo bề dày lớp bê tông bảo vệ Ảnh hƣởng trạng thái phá hủy bê tông đến tuổi thọ công trình bê tông cốt thép Hình 3.31 Ảnh hƣởng trạng thái phá hủy bê tông đến tuổi thọ công viii 68 68 70 70 trình bê tông DƢL Hình 3.32 Hình 3.33 Hình 3.34 Hình 3.35 Hình 3.36 Hình 3.37 Tuổi thọ công trình bê tông cốt thép bê tông bị phá hủy sau năm khai thác (Vùng ảnh hƣởng sóng biển) Tuổi thọ công trình bê tông dự ứng lực bê tông bị phá hủy sau năm khai thác (Vùng ảnh hƣởng sóng biển) Tuổi thọ công trình bê tông cốt thép bê tông bị phá hủy sau năm khai thác (Vùng thủy triều lên xuống) Tuổi thọ công trình bê tông dự ứng lực bê tông bị phá hủy sau năm khai thác (Vùng thủy triều lên xuống) Tuổi thọ công trình bê tông cốt thép bê tông bị phá hủy sau năm khai thác (Vùng khí hậu ven biển) Tuổi thọ công trình bê tông dự ứng lực bê tông bị phá hủy sau năm khai thác (Vùng khí hậu ven biển) ix 71 72 72 73 73 74 DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Tên bảng Trang Giá trị trung bình lƣu lƣợng khí vào biến dạng dọc trục Sau biễu diễn giá trị độ thấm danh định Ka Các giá trị độ thấm khí thực K thu đƣợc t heo nguyên lý Klinkenberg Các giá trị độ thấm nƣớc bê tông theo phƣơng nén mẫu P1 Các giá trị độ thấm nƣớc bê tông theo phƣơng ngang P2 (vuông góc với phƣơng nén mẫu P1) 38 39 43 52 53 Bảng 3.7 Tuổi thọ công trình bê tông cốt thép (Ccr = 0.06 % KLBT) 64 Bảng 3.8 Tuổi thọ công trình bê tông dự ứng lực (Ccr = 0.3 % KLBT) 65 Bảng 4.1 Yêu cầu kỹ thuật xi măng 78 x < 10% môi trƣờng có ăn mòn sunphat Hàm lƣợng cao áp dụng cho vùng khác Khi tiếp xúc với nơi chứa dầu có sunphat hòa tan cần giảm hàm lƣợng C3A Bảng 4.1 Yêu cầu kỹ thuật xi măng Tên tiêu chuẩn, tài liệu kỹ thuật Yêu cầu kỹ thuật ACI 201 C3A < 10% ACI 318 C3A < 10% ACI 375 4% < C3A < 10% JSCE - SPI Tất loại xi măng DIN 1045 Không cần bền sunphat BS 6349 C3A nên nhỏ 8% SINP 2.03.11- 85 Dựa vào nồng độ SO42- để dùng bền sunphat TCXD 149 - 86 Dựa vào nồng độ SO42- để dùng bền sunphat V.Moskvin Dùng xi măng bền sunphat Ramachandra Xi măng pooclăng, xi măng pooclăng pzơlan K.Mehta 6% < C3A < 12% RILEM – 32RCA C3A 2,0 có cấp phối hạt hợp lý đảm bảo yêu cầu chống thấm nƣớc; - Độ bền hóa học đƣợc thử phƣơng pháp ngâm- sấy dung dịch MgSO4 sau chu kỳ có hao hụt trọng lƣợng  18% (áp dụng cho bê tông ngâm nƣớc biển); - Cát không đƣợc có tiềm gây phản ứng kiềm - silic xác định theo phƣơng pháp thử ASTM C 289 ASTM C 277; - Hàm lƣợng ion Cl- cát phải mức cho tổng lƣợng Cl- bê tông  0,6 kg/m3 bê tông cốt thép  0,3 kg/m3 bê tông cốt thép ứng suất trƣớc Nên chọn cát có hàm lƣợng Cl- tối đa 0,05% khối lƣợng cát cho bê tông cốt thép 0,01% khối lƣợng cát cho bê tông cốt thép ứng suất trƣớc Chỉ tiêu không áp dụng với bê tông thƣờng không cốt thép; - Hàm lƣợng SO3 cát phải mức cho tổng lƣợng SO3 bê tông  4% hàm lƣợng xi măng Giới hạn tiêu đặt mức  0,5% khối lƣợng cát phù hợp thực tế 4.4.2 Cốt liệu lớn Theo kết nghiên cứu K.Mehta số tác giả khác bê tông biển với cốt liệu lớn đá dăm cabonat cho độ bền tốt đƣợc chế tạo với sỏi quăczit Sự bám dính thành phần vữa xi măng đá dăm cacbonat tốt so với sỏi Lý đƣợc giải thích phần liên kết hóa học vữa xi măng đá dăm, mặt khác hệ số biến dạng nhiệt đá dăm tƣơng đồng với đá xi măng so với sỏi quăczit Phần lớn tiêu chuẩn thiết kế nƣớc tiên tiến giới khuyến cáo sử dụng cỡ hạt cốt liệu lớn khoảng 40mm, trừ kết cấu khối lớn nhƣ đê, đập,… Theo K.Mehta, bê tông vùng biển nên sử dụng cỡ hạt lớn 20mm Mặc dù tài liệu nghiên cứu chứng minh mối quan hệ kích 82 thƣớc hạt cốt liệu lớn khả chống thấm bê tông nhƣng theo lý thuyết hạt cốt liệu có kích thƣớc lớn hình dạng dài hay dẹt có xu hƣớng tạo nên tách nƣớc miền tiếp giáp vữa xi măng bề mặt cốt liệu, mặt dƣới Điều hoàn toàn lợi cho khả chống thấm cho bê tông Để bảo vệ cốt thép, chiều dày lớp bảo vệ thƣờng ÷ 6cm, dùng cốt liệu hạt lớn không tạo đƣợc đặc lớp bê tông bảo vệ Ngoài để tạo điều kiện thuận lợi cho công tác đổ đầm bê tông kết cấu, ACI 318 đƣa yêu cầu làm giảm kích thƣớc hạt cốt liệu lớn so với TCVN 4453 - 95 nhƣ sau: ACI 318 TCVN 4453-95 + Không lớn 1/3 chiều dày + Không lớn 1/2 chiều dày + Không lớn 3/4 khoảng cách + Không lớn 3/4 khoảng cách cốt thép cốt thép + Không lớn 1/5 khoảng cách + Không lớn 1/3 khoảng cách nhỏ hai thành cốp pha nhỏ hai thành cốp pha Về hàm lƣợng thoi dẹt, TCVN 7570:2006 cho phép tới 35% Tuy nhiên kết nghiên cứu kiến nghị nên không chế tỷ lệ  15% lý đảm bảo cƣờng độ, bê tông cƣờng độ cao (M40-60) Đối với kết cấu nằm vùng nƣớc lên xuống chịu tác động mài mòn sóng biển hạt cứng phù du nƣớc biển cần khẳng định tiêu mài mòn cốt liệu lớn TCVN 7570:2006 áp dụng phƣơng pháp thử độ mài mòn tang quay chia làm độ từ Mn-I tới Mn-V ASTM C33 theo cách thử tƣơng tự quy định độ mài mòn  50% (hao hụt khối lƣợng), tƣơng đƣơng với độ mài mòn Mn-III TCVN 7570:2006 Về khả bền hóa học, tƣơng tự nhƣ cát, bê tông ngâm nƣớc biển yêu cầu sau chu kỳ ngâm - sấy dung dịch MgSO4 lƣợng hao hụt trọng lƣợng  18% 83 Các tiêu giới hạn hàm lƣợng Cl- SO3 cốt liệu lớn nên giới hạn tỷ lệ 0,01% 0,5% Về phản ứng kiềm cốt- silic, tƣơng tự nhƣ cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn không đƣợc có khả xác định theo ASTM C289 C227 Ngoài đá dăm cacbonat phải quan tâm tới phản ứng kiềm- cacbonat Khi thử tiêu theo ASTM C586 cần phải cho kết âm tính Nói tóm lại cốt liệu lớn cho bê tông biển nguyên tắc phải thỏa mãn TCVN 7570:2006 , phải đáp ứng yêu cầu bổ sung sau: - Nên sử dụng cốt liệu lớn có nguồn gốc đá dăm cacbonat hay granit, hạn chế dùng sỏi cho công trình dƣới nƣớc nơi mực nƣớc thay đổi; - Kích thƣớc hạt lớn tối đa 40mm phải thỏa mãn đồng thời yêu cầu sau: + Không lớn 1/3 chiều dày + Không lớn 3/4 khoảng cách cốt thép + Không lớn 1/5 khoảng cách nhỏ hai thành cốppha - Hàm lƣợng thoi dẹt  15% công trình tiếp xúc với nƣớc biển; - Độ mài mòn tang quay không lớn Mn-III theo TCVN 7570:2006 (áp dụng cho phần công trình chịu sóng, chịu mài mòn); - Cốt liệu lớn thử theo phƣơng pháp ASTM C289, C227 C586 không đƣợc có khả gây phản ứng kiềm- silic kiềm- cacbonat; - Về khả bền hóa học, thí nghiệm theo ASTM C88, công trình ngâm nƣớc biển yêu cầu sau chu kỳ ngâm- sấy dung dịch MgSO4 hao hụt trọng lƣợng  18%; - Hàm lƣợng ion Cl- cốt liệu lớn phải mức cho tổng lƣợng Cl- bê tông không lớn 0,6 kg/m3 bê tông cốt thép 0,3 kg/m3 bê tông cốt thép ứng suất trƣớc Khống chế nguyên liệu, nên sử dụng cốt liệu không nhiễm mặn, Cl-  0,01%; 84 - Hàm lƣợng SO3 nên khống chế mức  0,5% khối lƣợng cốt liệu tổng lƣợng SO3 bê tông  4% hàm lƣợng xi măng 4.5 Nƣớc cho bê tông Hầu hết quy phạm bê tông giới cho nƣớc uống đáp ứng tiêu chuẩn y tế hoàn toàn dùng làm nƣớc trộn bê tông mà xem xét thêm Tuy nhiên thực tế nhiều phải sử dụng nguồn nƣớc mặt nƣớc ngầm khác để đổ bê tông thành phần hóa học nƣớc vƣợt quy định cho nƣớc uống Ở Việt Nam yêu cầu kỹ thuật nƣớc đổ bê tông đƣợc quy định TCVN 302:2004 Qua xem xét lại tiêu chuẩn có số vấn đề sau: - Hàm lƣợng Cl- SO3 nƣớc nên đƣợc giảm xuống điều kiện có thể, điều có lợi cho bê tông biển Hàm lƣợng Cl- nƣớc để đổ bê tông cốt thép thay 1200mg Cl-/l nên mức 500mg Cl- /l, tƣơng đƣơng nhƣ quy định BS 3148:1980 Đối với kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trƣớc tiêu giữ mức 350mg Cl-/l Chỉ tiêu hàm lƣợng SO3 không nên để mức 2700mg/l (tƣơng đƣơng nhƣ nƣớc biển) mà giảm xuống 1000mg/l nhƣ BS 3148:1980 trƣờng hợp kết cấu với nƣớc biển Tuy nhiên hết tiêu đƣợc thay đổi cho phù hợp với quy định tổng lƣợng Cl- SO3 - Tổng lƣợng muối hòa tan lên tới 5000 10000mg/l cao, thiếu số liệu kiểm chứng khẳng định giới hạn Thiết nghĩ nên quy định mức 2000mg/l nhƣ BS 3148:1980 Tƣơng tự nhƣ độ pH quy định khoảng 6,5 ÷ 12,5 thay 4,0 ÷ 12,5 Tóm lại nước để đổ bê tông có yêu cầu sau : - Hàm lƣợng Cl- nƣớc để đổ bê tông cốt thép 500mg/l đổ bê tông cốt thép ứng suất trƣớc 350mg/l Hàm lƣợng SO3 không 1000mg/l Các giá trị thay đổi bù trừ với thành phần vật liệu khác nhƣng phải đảm bảo quy định tổng lƣợng Cl- SO3 85 - Tổng lƣợng muối hòa tan không lớn 2000mg/l, độ pH khoảng 6,5 ÷12,5 Các tiêu khác theo TCVN 302:2004 4.6 Phụ gia cho bê tông Phụ gia đƣợc hiểu “vật liệu khác” nƣớc, cốt liệu, xi măng cốt thép đƣợc đƣa vào bê tông để cải thiện tính chất hỗn hợp bê tông bê tông đóng rắn Phụ gia ngày đƣợc sử dụng nhiều vào bê tông có lẽ tƣơng lai “vật liệu khác” mà thành phần tất yếu công nghệ bê tông đại V.S.Ramachandran nhiều tác giả khác bao quát toàn loại phụ gia, phân chia thành nhóm tiêu biểu với chất vật liệu nhƣ sau: + Phụ gia đóng rắn nhanh: CaCl2, Triethanolamine số chất không chứa clorua khác… + Phụ gia giảm nƣớc, giảm nƣớc chậm ninh kết (hay gọi ngƣợc lại phụ gia hóa dẻo, hóa dẻo chậm ninh kết giữ nguyên lƣợng nƣớc trộn: lingo sulfonat, axit hydro cacbuaxylic, cacbua hydrat số chất khác + Phụ gia siêu dẻo, siêu dẻo chậm ninh kết (hay gọi ngƣợc lại phụ gia giảm nƣớc mức độ cao, giảm nƣớc chậm ninh kết mức độ cao giữ nguyên độ sụt): melamine-formaldehyd sulfonat hóa, naphthalene-formaldehyd sulfonat hóa, lingo sulfonat biến tính… + Phụ gia khí: chất tạo bọt tổng hợp, nhựa cây, axit dầu mỏ… + Phụ gia khoáng hoạt tính: Tro bay, xỉ lò cao, silicafume, tro trấu… + Phụ gia polime: cao su tự nhiên nhân tạo, polyacrylic, polyvinyl acetate, polypropylene, bitum… + Phụ gia chống đóng băng: NaCl, NaNO 2, CaCl2, Ca(NO3)2,… + Các phụ gia khác nhƣ phụ gia gây nở, phụ gia chống thấm kỵ nƣớc, phụ gia ức chế ăn mòn,… Sau xem xét tƣ liệu chuyên môn có nhƣ kinh nghiệm thực tế kiến nghị: 86 1.Về nguyên tắc chung, khuyến khích sử dụng loại phụ gia cải thiện tính hỗn hợp bê tông, bê tông bê tông cốt thép vùng biển theo chiều hƣớng tăng cƣờng độ, độ đặc chắc, độ chống thấm nƣớc Trong vùng biển không sử dụng phụ gia có chứa ion Cl-; 2.Trong trƣờng hợp phải tăng nhanh trình đóng rắn bê tông để rút ngắn thời gian bảo quản trƣớc tác động nƣớc gió biển, nên sử dụng phụ gia giảm nƣớc, giảm nƣớc đóng rắn nhanh giảm nƣớc mức độ cao Ngƣợc lại cần kéo dài thời gian thi công cần sử dụng phụ gia giảm nƣớc chậm ninh kết giảm nƣớc mức độ cao chậm ninh kết; 3.Khi cần chế tạo hỗn hợp bê tông có độ sụt cao (12÷18cm) bê tông lỏng (>19cm) thiết cần sử dụng phụ gia hóa dẻo siêu dẻo; Nhằm nâng cao khả chống ăn mòn nƣớc biển, nâng cao khả chống thấm nhƣ lực bảo vệ cốt thép bê tông sử dụng loại khoáng vật phụ gia hoạt tính nhƣ silicafume, tro bay, xỉ lò cao kết hợp với phụ gia hóa dẻo, siêu dẻo; Hiện nay, chƣa thể chế tạo đƣợc loại BTCT có độ bền đặc cách lý tƣởng, để hoàn toàn ngăn cản tiếp xúc cốt thép trƣớc môi trƣờng xâm thực Tuy nhiên, với vật liệu công nghệ có, chế tạo đƣợc loại BT có chất lƣợng cao, với đặc tính kết cấu có độ bền học lớn, vỏ bê tông có khả bảo vệ cốt thép, độ đặc cao, chống thấm tốt, bị thấm ion Cl- tác nhân xâm thực khác, bê tông có đủ khả bảo vệ cốt thép, đảm bảo độ bền kết cấu môi trƣờng xâm thực Hoặc ngăn chặn phản ứng ăn mòn xảy tác nhân xâm thực tiếp xúc với bề mặt cốt thép 87 Kết luận chƣơng Thông qua nghiên cứu biện pháp điều chỉnh cấu trúc bê tông nhằm chống ăn mòn bê tông cốt thép công trình biển thu đƣợc số kết sau: - Đã cải thiện đƣợc tính công tác, giảm lƣợng nƣớc trộn mà giữ đƣợc độ lƣu động qua làm cho bê tông giảm đƣợc lỗ rỗng, cƣờng độ tăng - Cƣờng độ bê tông sử dụng phụ gia tăng cách đáng kể (gần 20%) Khả chống thấm đƣợc tăng lên 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Những kết đạt đƣợc - Đã giới thiệu đặc điểm ăn mòn bê tông cốt thép công trình biển, đặc biệt công trình bê tông cốt thép Các phận thuộc kết cấu bị ăn mòn, phần tiếp giáp với nƣớc phần dễ bị ăn mòn có tiếp xúc thƣờng xuyên với nƣớc - Tập trung vào công tác thí nghiệm đo đạc độ thấm nƣớc khí bê tông dƣới tác động tải trọng nhiệt độ đƣợc thực Các kết đo đạc độ thấm khí cho thấy độ thấm khí bê tông gần nhƣ không thay đổi so với độ thấm ban đầu ứng suất bê tông nhỏ 70% giá trị ứng suất lớn Vƣợt qua ngƣỡng này, độ thấm bắt đầu tăng nhanh theo ứng suất Nhiệt độ có ảnh hƣởng nhẹ đến gia tăng độ thấm khí Tuy nhiên, ảnh hƣởng nhiệt độ không đáng kể so với ảnh hƣởng tải trọng Nhiệt độ 150oC cho thấy ảnh hƣởng đặc biệt hệ lỗ rỗng bê tông có phá hủy nhiệt, làm cho gia tăng thấm bê tông nhiệt độ theo ứng suất chậm so với gia tăng độ thấm 105oC Ngoài phân tích đƣợc đặc điểm ăn mòn công trình xây dựng bê tông cốt thép nói chung công trình thủy lợi nói riêng Ảnh hƣởng trạng thái phá hủy bê tông đến độ khuếch tán clorua bê tông đƣợc phân tích - Tập trung vào biện pháp nhằm chống ăn mòn bê tông bê tông cốt thép dƣới tác động môi trƣờng đặc biệt giải pháp vật liệu nhằm nâng cao độ bền cho công trình BT & BTCT Những vấn đề tồn Bên cạnh luận văn có hạn chế sau: - Nội dung số lƣợng thí nghiệm để đánh giá tác dụng phụ gia hạn chế 89 - Chƣa làm đƣợc thí nghiệm thấm clo để đánh giá tình trạng ăn mòn cốt thép hiệu phụ gia việc hạn chế ăn mòn cốt thép Kiến nghị Thông qua luận văn tác giả đƣa số kiến nghị nhƣ sau: - Cần có thêm nghiên cứu để tìm giải pháp hiệu khắc phục ăn mòn bê tông cốt thép công trình biển, môi trƣờng bê tông cốt thép dễ bị ăn mòn, phá hủy - Cần có thí nghiệm có quy mô dài ăn mòn bê tông cốt thép công trình biển để có đánh giá sát thực Vì nay, phần lớn thí nghiệm đánh giá độ ăn mòn phƣơng pháp thí nghiệm nhanh 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt PGS.TS Phạm Hữu Hanh : Bê tông cho công trình biển NXB Xây dựng Cao Duy Tiến: Hiện tượng ăn mòn kết cấu bê tông cốt thép tác động khí hậu ven biển Việt Nam Hội thảo quốc tế bê tông bền biển 1994 Cao Duy Tiến & nnk (1999): Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu điều kiện kỹ thuật nhằm đảm bảo độ bền lâu cho kết cấu bê tông bê tông cốt thép vùng biển Việt Nam - Viện khoa học Công nghệ Xây dựng Tuyển tập giải pháp kỹ thuật ứng dụng cốt COMPOSITE phi kim mặt cắt tròn gân “ARMASTEK” kết cấu bê tông Viện khoa học Công nghệ Xây dựng (2003): Nâng cao độ bền lâu cho bê tông bê tông cốt thép môi trường biển sử dụng phụ gia khoáng vật hoạt tính Tiếng Anh Atwood W.G and Johnson A.A.: The disingtegration of Cement in sea water Transaction, ASCE, V87, paper No 1533, 1924 Gjorv Odd.E: stell corrosionin Concrete Structure Exposed to Norwegian Marine Environment, Concrete Internatianal, April 1994 Mehta P.K.: Durability of Concrete in marine Environment- A Review proceedings of 1st International conference “Perfomance of Concrete in marine Environment” St Andrews by sea SP-65 ACI publication, 1980 Mehta P.K.: Durability of Concrete in marine Environment- A Fresh look Proceedings of 2st International conference “Perfomance of Concrete in marine Environment” St Andrews by sea ACI publication, 1988 10 Toyama S Ishii: The Treatment of the Deterioration of Port and Harbour Concrete Structure in Japan 1990 91 Website: 11 www.vncold.vn – Hội đập lớn phát triển nguồn nƣớc 12 www.giaxaydung.vn 92 ... trình bê tông cốt thép xảy đồng thời ăn mòn bê tông ăn mòn cốt thép bên Trong đó, ăn mòn bê tông xảy điều kiện quan trọng làm cho trình ăn mòn cốt thép xảy nhanh 2.2 Ăn mòn bê tông Bê tông loại vật... dụng bê tông bê tông cốt thép Việt Nam 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ăn mòn bê tông bê tông cốt thép Việt Nam CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH CƠ CHẾ ĂN MÒN BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG CÔNG TRÌNH BIỂN... tƣợng ăn mòn công trình biển 15 2.2 Ăn mòn bê tông 16 2.2.1 Ăn mòn hóa học bê tông 17 2.2.2 Ăn mòn vật lý bê tông 22 2.3 Ăn mòn cốt thép 23 2.4 Ăn mòn