Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của cường độ bê tông đến khả năng hạn chế ăn mòn cốt thép trong môi trường Clorua

Trong nghiên cứu này, ba tổ mẫu thí nghiệm được chế tạo bằng các loại bê tông thường có cấp độ bền thiết kế lần lượt là B25, B40 và B50, và các thanh cốt thép có đường kính danh nghĩa 12 mm; từ đó đánh giá ảnh hưởng của cường độ bê tông đến khả năng hạn chế ăn mòn cốt thép trong môi trường Clorua.

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẠN CHẾ ĂN MỊN CỐT THÉP TRONG MƠI TRƯỜNG CLORUA TS NGUYỄN NGỌC TÂN Trường Đại học Xây dựng Tóm tắt: Trong nghiên cứu này, ba tổ mẫu thí nghiệm chế tạo loại bê tông thường có cấp độ bền thiết kế B25, B40 B50, cốt thép có đường kính danh nghĩa 12 mm Thí nghiệm gia tốc ăn mịn cốt thép phương pháp điện hóa thực mẫu thí nghiệm 312 để thu số mức độ ăn mòn khác theo khối lượng cốt thép, có giá trị trung bình thay đổi khoảng 1,6% đến 13,7% Những kết thu bê tơng bảo vệ có cường độ học lớn khả hạn chế ăn mịn cốt thép hiệu Các mẫu chế tạo bê tông B50 có tác dụng làm giảm rõ rệt mức độ ăn mòn cốt thép so với mẫu chế tạo bê tơng B25 Từ khóa: Bê tơng cốt thép, cường độ chịu nén, ăn mòn cốt thép, mức độ ăn mịn, thí nghiệm gia tốc ăn mịn Abstract: In this study, three sets of concrete samples with the design strength classes of B25, B40 and B50 and steel rebars with a nominal diameter of 12 mm were placed in the middle of each sample The accelerated corrosion test by electrochemical method was carried out on the tested samples in 312 hours with different corrosion rates to obtain the corroded steel bars with the average corrosion value from 1.6% to 13.7% The results showed that the greater the design strength of concrete cover, the more less corrosion occurred on the steel reinforcement The concrete samples with B50 class had a significant effect on reducing the corrosion of steel rebars in compared to those of B25 concrete class Keywords: compressive Reinforced strength, concrete, concrete reinforcement corrosion, corrosion level, accelerated corrosion test Mở đầu Việt Nam quốc gia có đường bờ biển dài 3260 km với nhiều đảo, quần đảo chạy dọc từ Bắc 40 vào Nam, với 29/63 tỉnh, thành phố tiếp giáp biển có nhiều thị lớn quan trọng Những điều kiện khí hậu mơi trường nước ta làm cho q trình ăn mịn cốt thép kết cấu cơng trình thực tế diễn nhanh so với dự đoán Một số đặc điểm điều kiện khí hậu kể là: (i) độ ẩm khơng khí mức cao, dao động trung bình từ 75 – 80%; (ii) nhiệt độ vùng biển tương đối cao, trung bình khoảng 22,5 – 27,2 oC tăng dần từ Bắc vào Nam; (iii) xạ mặt trời có cường độ tương đối cao, vùng ven biển nhận từ 100 – 150 kcal/cm2/năm, làm thúc đẩy trình bay nước, mang theo ion clorua vào khơng khí Ngồi ra, độ mặn vùng biển nước ta tương đương với vùng biển giới, có độ mặn trung bình 3,5% [1] Cùng với q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, hệ thống sở hạ tầng đầu tư xây dựng phát triển, có cơng trình cầu đường, cơng trình biển ven biển Nhiều cơng trình xây dựng kết cấu bê tông cốt thép áp dụng theo quy phạm xây dựng thơng thường, quan tâm đến yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn cốt thép Đến nay, số lượng lớn cơng trình bị ảnh hưởng nghiêm trọng q trình ăn mịn cốt thép sau thời gian đưa vào sử dụng Sự ăn mòn cốt thép gây hư hỏng bề mặt kết cấu, lớp bê tông bảo vệ bị nứt bong tróc, gây ảnh hưởng đến thẩm mỹ kiến trúc cơng trình Đồng thời, cốt thép bị ăn mòn bị mát khối lượng, giảm tiết diện làm việc so với tính tốn, gây nguy hiểm cho người trình sử dụng, vận hành Hình giới thiệu cơng trình thực tế bị xuống cấp xuất hư hỏng q trình ăn mịn cốt thép Các số liệu thu thập cho thấy tần suất chi phí sửa chữa cơng trình cho hư hỏng xuống cấp ăn mòn ngày tăng cao [2] Thực tế đặt yêu cầu cấp thiết việc thực nghiên cứu liên Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2020 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG quan đến chủ đề ăn mòn cốt thép kết cấu cơng trình xây dựng Tiêu chuẩn TCVN 9346:2012 [3] ban hành nhằm quy định yêu cầu thiết kế, vật liệu thi công để đảm bảo yêu cầu chống ăn mòn kết cấu bê tông bê tông cốt thép Hình Cơng trình bị hư hỏng xuống cấp ăn mòn cốt thép [1] Hai nguyên nhân gây ăn mịn cốt thép kết cấu bê tơng cốt thép, là: (i) Sự cacbonat hóa bê tơng xâm nhập khí CO2; (ii) Sự xâm nhập ion clorua [2, 4] Đối với ngun nhân thứ nhất, khí CO2 khơng khí xâm nhập vào kết cấu thơng qua mạng lưới lỗ rỗng khe nứt bê tông Với có mặt pha lỏng bê tơng sản phẩm thủy hóa xi măng, đặc biệt Ca(OH)2, phản ứng cacbonat hóa xảy tạo thành CaCO3 Độ pH môi trường giảm từ khoảng 12,5 – 13,5 xuống xấp xỉ 9, dẫn đến phá vỡ lớp màng thụ động bảo vệ cốt thép Đối với nguyên nhân thứ hai, nhờ có pha lỏng, ion clorua xâm nhập vào kết cấu, làm thay đổi điều kiện môi trường bảo vệ bê tông cốt thép, dẫn đến thay đổi hình thái lớp màng thụ động, từ thúc đẩy q trình ăn mịn diễn kết cấu Nghiên cứu tập trung xem xét ăn mòn cốt thép tác nhân ion clorua Trước đây, nghiên cứu nước tượng ăn mòn chủ yếu thực phương pháp khảo sát để đánh giá trạng kết cấu công trình mức độ ăn mịn cốt thép, mà chưa làm rõ ứng xử học kết cấu tác động q trình ăn mịn cốt thép, độ bền vững cơng trình Thời gian gần đây, số nghiên cứu thực phịng thí nghiệm nhằm thiết lập mơ hình thí nghiệm gia tốc ăn mịn cốt thép phương pháp điện hóa Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2020 [4], cho phép tạo kết cấu thí nghiệm với trạng thái ăn mịn cốt thép mong muốn thời gian ngắn nhiều so với thực tế Từ đó, nghiên cứu thực nghiệm tiến hành để kiểm tra lực bám dính bê tơng cốt thép bị ăn mịn [5], phân tích làm việc chịu uốn kết cấu dầm bê tơng cốt thép bị ăn mịn [6] Đồng thời, nghiên cứu mơ hình hóa thực nhằm dự đốn khả chịu lực cịn lại kết cấu bị ăn mòn [7] Trong nghiên cứu này, mẫu thí nghiệm chế tạo bê tông cốt thép, sử dụng loại bê tơng có cấp độ bền thiết kế B25, B40 B50 Thí nghiệm gia tốc ăn mịn cốt thép phương pháp điện hóa thực mẫu thí nghiệm thời gian điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) với tác nhân gây ăn mòn ion clorua Mức độ ăn mịn cốt thép xác định thơng qua khối lượng kim loại bị ăn mòn Các kết thí nghiệm thu phân tích để xác định ảnh hưởng cường độ bê tơng đến khả hạn chế ăn mịn cốt thép Vật liệu sử dụng mẫu thí nghiệm 2.1 Bê tơng Trong nghiên cứu này, mẫu thí nghiệm chế tạo ba loại bê tơng có cấp độ bền thiết kế B25, B40 B50 Thành phần 41 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG cấp phối vật liệu loại bê tơng trình bày chi tiết bảng Các loại bê tông sử dụng nguồn gốc vật liệu, chất kết dính xi măng PCB40, cát vàng sông Lô, cốt liệu lớn đá xanh có đường kính lớn 20 mm Đối với hai loại bê tông B40 B50, tỷ lệ nước/xi măng nhỏ nên thành phần cấp phối có bổ sung thêm phụ gia siêu dẻo Viscocrete 30M-2000 để tăng tính cơng tác bê tơng Hơn nữa, thành phần cấp phối loại bê tông, khơng sử dụng loại phụ gia khống tro bay, xỉ, muội silic… để hạn chế tối đa yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn cốt thép, khảo sát yếu tố ảnh hưởng cường độ chịu nén bê tông Bảng Thành phần cấp phối m3 vật liệu bê tông Cấp độ bền B25 B40 B50 Xi măng (kg) 477 510 550 Cát vàng (kg) 596 720 750 Đá dăm (kg) 1250 1050 980 Đối với loại bê tông, cường độ chịu nén thực tế kiểm tra tổ mẫu hình lập phương có kích thước 150x150x150 mm 28 ngày tuổi tuân theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3118:1993 [8] Các kết thí nghiệm nén bê tông tổng hợp bảng 2, bao gồm tiêu Nước (lít) 185 168 154 Phụ gia (lít) 5,0 6,5 N/X 0,39 0,33 0,28 là: cường độ chịu nén trung bình (Rn, MPa), độ lệch chuẩn (s, MPa) hệ số biến động (cv, %) Các kết thu loại bê tông đạt yêu cầu cấp độ bền thiết kế Sự biến động cường độ mẫu thí nghiệm tổ mẫu tương đối nhỏ Bảng Cường độ chịu nén bê tông 28 ngày tuổi Cấp độ bền Cường độ trung bình Rn (MPa) Độ lệch chuẩn s (MPa) Hệ số biến động cv (%) B25 34,1 52,8 1,3 1,6 3,7 B40 65,9 1,6 2,4 B50 3,0 2.2 Cốt thép với mẫu thí nghiệm, chiều dài thép Cốt thép sử dụng thép vằn có đường kính danh nghĩa d = 12 mm thuộc nhóm thép CB300-V theo tiêu chuẩn TCVN 1651-2:2008 [9] Các mẫu thí nghiệm tổ mẫu sử dụng đoạn cốt thép cắt thép, để đảm bảo chúng có đặc tính lý hóa học Trước tiến hành chế tạo mẫu thí nghiệm, đoạn cốt thép đo chiều dài với độ xác đến 0,1 mm cân khối lượng thực tế với độ xác đến 0,1 gram nằm bê tông l = 25 cm Chiều dày lớp bê 2.3 Mẫu thí nghiệm B40 B50 Các tổ mẫu tiến hành thí tông bảo vệ dọc theo cốt thép a = 69 mm, nhằm đảm bảo yêu cầu cấu tạo kết cấu chịu tác động tác nhân gây ăn mòn theo tiêu chuẩn TCVN 9346:2012 [3] Mỗi tổ mẫu gồm có mẫu thí nghiệm chế tạo mẻ trộn bê tông bảo dưỡng điều kiện nhiệt độ độ ẩm phịng thí nghiệm Trong nghiên cứu này, ba tổ mẫu chế tạo sử dụng loại bê tơng có cấp độ bền B25, Các mẫu thí nghiệm có dạng hình trụ với nghiệm gia tốc ăn mịn điện hóa để xác định ảnh kích thước DxH = 150x300 mm Ở hưởng cường độ chịu nén bê tơng đến tốc độ mẫu thí nghiệm đặt cốt thép có ăn mịn cốt thép thơng qua đại lượng khảo sát chiều dài khoảng 40 cm, cách đáy mẫu 50 mm Đối khối lượng kim loại bị mát ăn mịn 42 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2020 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MƠI TRƯỜNG 32 V, cường độ dịng điện thay đổi khoảng – 10 A Cực dương máy biến áp nối với thép mẫu thí nghiệm Cực âm nối với đồng đặt dung dịch chất điện ly Trong q trình thực thí nghiệm, tất mẫu chịu điều kiện môi trường nhiệt độ, độ ẩm, tác nhân gây ăn mòn nước muối biển Hình Chế tạo mẫu thí nghiệm Thí nghiệm gia tốc ăn mịn điện hóa mẫu bê tơng cốt thép 3.1 Mục đích thí nghiệm Trong thực tế, tác động tác nhân gây ăn mịn, q trình ăn mịn cốt thép diễn chậm kết cấu cơng trình thực tế, tính đơn vị năm hàng chục năm Trong nghiên cứu này, thí nghiệm gia tốc ăn mịn điện hóa tiến hành phịng thí nghiệm mẫu thử để thu mẫu bê tơng cốt thép mức độ ăn mịn mong muốn thời gian tương đối ngắn tính đơn vị ngày Thời gian thí nghiệm dự đốn dựa định luật Faraday hệ số điều chỉnh nghiên cứu Nguyễn Ngọc Tân cộng [5] Mức độ ăn mòn cốt thép xác định thông qua khối lượng kim loại bị ăn mịn Những kết thí nghiệm cho phép phân tích khả hạn chế ăn mịn cốt thép lớp bê tông bảo vệ thay đổi cường độ chịu nén 3.2 Mơ hình thí nghiệm Mơ hình thí nghiệm gia tốc ăn mịn cốt thép phương pháp điện hóa minh họa hình Các mẫu thí nghiệm ngâm dung dịch nước muối NaCl có nồng độ 3,5%, tương đương hàm lượng muối 35 gram/lít nước Dung dịch đóng vai trị dung dịch chất điện ly, mơ tả mơi trường nước biển Việt Nam, có nồng độ mặn tương đương Mỗi tổ mẫu gồm mẫu thí nghiệm nối với máy biến áp theo sơ đồ mạch điện song song Máy biến áp có tác dụng biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều, hiệu điện thay đổi khoảng – Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2020 Hình Mơ hình thí nghiệm gia tốc ăn mịn cốt thép phương pháp điện hóa 3.3 Quy trình thí nghiệm Thí nghiệm gia tốc ăn mịn cốt thép tiến hành mẫu thí nghiệm theo quy trình gồm bước sau: Bước 1: Tại thời điểm bê tông đạt 28 ngày tuổi, mẫu thí nghiệm cho vào bể đựng dung dịch nước muối biển NaCl Mực nước cách mép mẫu khoảng cm để phần thép phía mẫu (nằm ngồi bê tơng) khơng tiếp xúc trực tiếp với nước muối Tất mẫu ngâm ngập nước thời gian 48 để bê tơng đạt trạng thái bão hịa nước Mục đích bước làm cho tất mẫu thí nghiệm có trạng thái bão hòa nước Bước 2: Tiến hành kết nối mẫu thí nghiệm với máy biến áp theo sơ đồ hình Mỗi máy biến áp nối với tổ mẫu Bật máy biến áp để xác định cường độ dịng điện ban đầu đạt Trong nghiên cứu này, cường độ dòng điện máy biến áp chọn I = 1,2A, cường độ tổng mẫu thí nghiệm Do đó, cường độ dòng điện thép 0,2 A Máy biến áp tự động thay đổi hiệu điện để ln ln trì 43 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MƠI TRƯỜNG cường độ dịng điện khơng thay đổi suốt q trình thí nghiệm Bước 3: Tiến hành thí nghiệm gia tốc ăn mòn cốt thép cách trì cường độ dịng điện máy biến áp tác dụng lên tổ mẫu Đồng thời, mẫu thí nghiệm thường xuyên quan sát mắt thường để xác định thời điểm mẫu bắt đầu xuất vết nứt ăn mòn Chu kỳ quan sát thực sau vào ban ngày 12 vào ban đêm Bước 4: Trong nghiên cứu này, sau tổng thời gian thí nghiệm ăn mịn điện hóa 312 (tương đương 13 ngày) Các mẫu thử bê tông cốt thép lấy khỏi bể thí nghiệm tiến hành đập vỡ để lấy thép bị ăn mòn Các mẫu thép tẩy rửa gỉ sắt dung dịch chuyên dụng theo dẫn tiêu chuẩn ASTM G1-03 [10] tiến hành cân để xác định khối lượng kim loại lại sau bị ăn mòn Thanh thép bị ăn mịn đoạn nằm bê tơng tiếp xúc với dung dịch chất điện ly 3.4 Kết ăn mịn cốt thép Hình giới thiệu trạng thái mẫu thí nghiệm sau bị ăn mịn điện hóa Cốt thép bị ăn mịn đoạn nằm bê tông tiếp xúc với dung dịch chất điện ly Khi kết thúc thí nghiệm, vết nứt bê tông dọc theo chiều dài thép xuất tất mẫu thí nghiệm, lớp bê tông bảo vệ chưa bị bong tách khỏi cốt thép Các sản phẩm ăn mòn gỉ sắt xuất bề mặt mẫu Hình Các mẫu thí nghiệm sau bị ăn mịn điện hóa Mức độ ăn mòn cốt thép, ký hiệu c (%), xác định theo cơng thức (1), đó: m1 (g) khối lượng thép trước ăn mòn, m2 (g) khối lượng thép sau bị ăn mòn, m0 khối lượng trước ăn mòn đoạn thép nằm bê tơng có chiều dài l = 25 cm, ∆m (g) khối lượng kim loại bị ăn mòn Do thép bị ăn mịn đoạn nằm bê tơng, nên mức độ ăn mịn tính tốn cho đoạn thép Giá trị c thay đổi khoảng từ – 100%, giá trị lớn cốt thép bị ăn mòn nhiều c %  m1  m2 m  mo mo (1) (a) Đối với mẫu thí nghiệm sử dụng bê tơng B25 Các mẫu thí nghiệm chế tạo bê tơng B25 ký hiệu từ M1 đến M6 Các kết đo khối lượng thép trước sau bị ăn mòn tổng hợp bảng Những kết thu mẫu cốt thép bị ăn mòn mức độ từ 11,1% đến 17,5% Đối với tổ mẫu này, mức độ ăn mòn cốt thép có giá trị trung bình c = 13,7%, với hệ số biến động cv = 18,4% Bảng Mức độ ăn mòn cốt thép mẫu sử dụng bê tông B25 Mẫu TN M1 M2 M3 M4 M5 M6 44 mo (g) 367,0 355,5 360,5 363,0 356,0 360,5 m (g) 328,5 323,5 336,0 337,5 329,5 326,5 ∆m (g) 38,5 32,0 24,5 25,5 26,5 34,0 c (%) 17,5 14,5 11,1 11,6 12,0 15,5 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2020 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG (b) Đối với mẫu thí nghiệm sử dụng bê tông B40 Bảng tổng hợp kết đo đạc khối lượng thép trước sau bị ăn mịn điện hóa mẫu thí nghiệm chế tạo bê tông B40, ký hiệu từ M7 đến M12 Những kết thu mức độ ăn mòn cốt thép mẫu thí nghiệm có giá trị khoảng 7,0% đến 9,3% Mức độ ăn mịn cốt thép có giá trị trung bình c = 7,9%, với hệ số biến động cv = 11,0% Bảng Mức độ ăn mòn cốt thép mẫu sử dụng bê tông B40 Mẫu TN M7 M8 M8 M10 M11 M12 mo (g) 359,5 366,5 361,0 361,0 361,0 365,5 ∆m (g) 17,5 16,0 16,0 20,5 18,5 15,5 m (g) 342,0 350,5 345,0 340,5 342,5 350,0 (c) Đối với mẫu thí nghiệm bê tơng B50 Bảng giới thiệu kết đo đạc khối lượng thép trước sau bị ăn mịn điện hóa mẫu thí nghiệm chế tạo bê tơng B50, ký hiệu từ M13 đến M18 Những kết thu mức độ ăn mòn cốt c (%) 8,0 7,3 7,3 9,3 8,4 7,0 thép mẫu thí nghiệm có giá trị khoảng 0,7% đến 2,7% Mức độ ăn mịn cốt thép có giá trị trung bình c = 1,6%, với hệ số biến động cv = 51,0% Đối với tổ mẫu này, mức độ ăn mòn cốt thép biến động mẫu thí nghiệm Bảng Mức độ ăn mòn cốt thép mẫu sử dụng bê tông B50 Mẫu TN M13 M14 M15 M16 M17 M18 mo (g) 365,5 363,0 366,0 362,5 363,5 357,0 ∆m (g) 1,5 4,0 1,5 6,0 3,5 5,0 m (g) 364,0 359,0 364,5 356,5 360,0 352,0 Phân tích kết 4.1 Ảnh hưởng cường độ chịu nén bê tơng đến thời điểm nứt ăn mịn Bê tơng vật liệu có cấu trúc ba pha, bao gồm pha rắn, pha lỏng pha khí Các ion clorua từ môi trường xâm nhập vào bê tông thông qua hệ thống lỗ rỗng vết nứt (nếu có) tồn bề mặt cấu kiện Q trình ăn mòn clorua làm Sự xuất vết nứt bê tơng ăn mịn xác định theo phương pháp thủ công cách quan sát bề mặt mẫu thử q trình thực thí nghiệm ăn mịn điện hóa Vết nứt ăn mịn thường xuất theo chiều cao mẫu, dọc theo chiều dài cốt thép Thời điểm xuất vết nứt ghi nhận cho mẫu thử Đối với tổ mẫu, thời điểm xuất vết nứt giá trị trung bình sáu mẫu chế tạo mẻ trộn cường độ chịu nén phá hủy lớp màng thụ động bảo vệ cốt thép, hình 300 hình thành sản phẩm ăn mịn gây trương nở thể tích, dẫn đến xuất ứng suất kéo bê tông Khi ứng suất kéo sinh vượt khả chịu kéo bê tơng lớp bê tơng bảo vệ Thời điểm nứt (giờ) thành sản phẩm ăn mòn oxit sắt hydroxit sắt tích phân tử lớn nguyên tử sắt Sự 250 200 150 100 cốt thép bắt đầu bị nứt Các vết nứt làm tăng 50 xâm nhập ion clorua vào kết cấu tăng tốc độ ăn mòn Ở mức độ ăn mịn lớn, bám dính cốt thép bê tơng bị phá hủy, dẫn đến bong tróc lớp bê tơng bảo vệ Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2020 c (%) 0,7 1,8 0,7 2,7 1,6 2,3 34.1 52.8 65.9 Cường độ chịu nén bê tơng, Rn (MPa) Hình Mối quan hệ cường độ chịu nén bê tông thời điểm nứt ăn mòn 45 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MƠI TRƯỜNG Hình giới thiệu kết mối quan hệ cường độ chịu nén bê tông thời điểm nứt ăn mòn Đối với mẫu thử bê tông B25 (Rn = 34,1 MPa), thời điểm nứt xác định có giá trị trung bình 118 với hệ số biến động 18,6% mẫu thử Đối với mẫu thử bê tơng B40 (Rn = 52,8 MPa), thời điểm nứt có giá trị trung bình 180 với hệ số biến động 11,1% mẫu thử Trong đó, mẫu thử bê tơng B50 (Rn = 65,9 MPa) thời điểm nứt có giá trị trung bình 252 với hệ số biến động 6,0% Như vậy, kết thu mẫu BTCT có chiều dày lớp bê tơng bảo vệ thời điểm nứt bê tơng ăn mịn tăng cường độ chịu nén tăng Hơn nữa, thời điểm nứt có hệ số biến động lớn mẫu thử có cường độ bê tơng thấp 4.2 Ảnh hưởng cường độ chịu nén bê tông đến mức độ ăn mòn cốt thép Từ kết thu được, mối quan hệ cường độ chịu nén lớp bê tông bảo vệ mức Trong thời gian chịu tác động tác nhân gây ăn mòn ion clorua, lớp bê tơng bảo vệ có cường độ học cao có khả hạn chế ăn mòn xảy cốt thép Như vậy, kết cấu chế tạo bê tơng có cấp độ bền khoảng B25 đến B50 cốt thép bị ăn mòn nhỏ 16%, mối quan hệ mức độ ăn mòn cốt thép cường độ chịu nén bê tơng gần tuyến tính Những kết giải thích hai ngun nhân sau đây: - Khi cường độ học tăng (cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo) cấu trúc vật liệu bê tông đặc chắc, độ rỗng giảm, làm hạn chế trình xâm nhập tác nhân gây ăn mòn ion clorua; - Trên mẫu bê tơng có cường độ thấp vết nứt trương nở thể tích sản phẩm ăn mòn xuất sớm Vết nứt xuất sớm q trình ăn mịn diễn nhanh cốt thép tiếp xúc trực tiếp với tác nhân gây ăn mòn độ ăn mòn cốt thép thiết lập hình Kết luận Khi cấp độ bền bê tông tăng từ B25 lên B40, Trong nghiên cứu này, thí nghiệm gia tốc ăn mòn cốt thép phương pháp điện hóa thực mẫu bê tông cốt thép chế tạo ba loại bê tơng có cấp độ bền nén B25, B40 B50 Mức độ ăn mòn cốt thép xác định thông qua khối lượng kim loại bị mát ăn mòn Sau khoảng thời gian 312 tiến hành thí nghiệm gia tốc ăn mịn, cốt thép mẫu thí nghiệm có mức độ ăn mịn trung bình 13,7%, 7,9% 1,6% tương ứng với cường độ chịu nén bê tông 34,1, 52,8 65,9 MPa Những kết thực nghiệm thu bê tông bảo vệ có cường độ học lớn khả hạn chế ăn mòn cốt thép hiệu Các mẫu chế tạo bê tơng B50 có tác dụng làm giảm rõ rệt mức độ ăn mòn cốt thép so với mẫu chế tạo bê tông B25 tương ứng với cường độ chịu nén tăng từ 34,1 MPa lên 52,8 MPa, mức độ ăn mịn cốt thép giảm từ c = 13,7% xuống 7,9%, nghĩa giảm khoảng 1,73 lần Khi sử dụng bê tông có cấp bền B50, tương ứng với cường độ chịu nén 62,9 MPa khả hạn chế ăn mòn cốt thép tăng lên đáng kể, mức độ ăn mòn cốt thép giảm rõ rệt, xuống giá trị c = 1,6%, tương đương với mức giảm khoảng Mức độ ăn mòn cốt thép, c(%) 8,56 lần 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 34.1 52.8 65.9 Cường độ chịu nén bê tông, Rn (MPa) Hình Mối quan hệ cường độ chịu nén bê tơng mức độ ăn mịn cốt thép 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cao Duy Tiến, Phạm Văn Khoan, Lê Quang Hùng ctv (2003) Báo cáo tổng kết dự án KT – KT chống ăn mòn bảo vệ cơng trình bê tơng BTCT vùng biển, Viện KHCN Xây dựng, 11 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2020 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG Ollivier J P., Vichot A (2008) La durabilité des Nguyen Ngoc Tan, Nguyen Dang Nguyen (2019) An bétons: bases scientifiques pour la formulation de experimental study on flexural behavior of corroded bétons durables dans leur environnement Presses reinforced concrete beams using electrochimical des Ponts, 844 p accelerated corrosion metho Journal of Science and Technology in Civil Engineering, 13 (1): 1-11 TCVN 9346:2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Yêu cầu bảo vệ chống ăn mịn mơi Nguyễn Đăng Ngun, Nguyễn Ngọc Tân (2019) Dự báo khả chịu lực lại cột BTCT chịu nén trường biển lệch tâm phẳng có cốt thép dọc bị ăn mịn Tạp chí Nguyễn Ngọc Tân (2018) Nghiên cứu thiết lập mô Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, 13 (2V): 53-62 hình thí nghiệm đẩy nhanh tốc độ ăn mịn cốt thép bê tông phục vụ đánh giá độ bền vững cơng định cường độ nén bê tơng trình biển đảo Đề tài cấp trường trọng điểm, mã số 150-2017/KHXD-TĐ, Trường Đại học Xây dựng, tháng Nguyễn Ngọc Tân, Trần Anh Dũng, Nguyễn Công Thế, Trịnh Bá Tuấn, Lương Tuấn Anh (2018) Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng mức độ ăn mòn cốt thép đến ứng suất bám dính bê tơng cốt thép Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, 12 (6): 29-38 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2020 TCVN 3118:1993 Bê tông nặng – Phương pháp xác TCVN 1651-2:2008 Thép cốt bê tông – Phần 2: Thép vằn 10 ASTM G1-03 (2017) Standard practice for preparing, cleaning, and evaluating corrosion test specimens ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017, www.astm.org Ngày nhận bài: 18/6/2020 Ngày nhận sửa lần cuối: 12/8/2020 47 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng cường độ bê tơng đến khả hạn chế ăn mịn cốt thép mơi trường clorua 48 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2020 ... mòn ion clorua Mức độ ăn mòn cốt thép xác định thông qua khối lượng kim loại bị ăn mịn Các kết thí nghiệm thu phân tích để xác định ảnh hưởng cường độ bê tông đến khả hạn chế ăn mòn cốt thép Vật... nứt bê tơng ăn mòn tăng cường độ chịu nén tăng Hơn nữa, thời điểm nứt có hệ số biến động lớn mẫu thử có cường độ bê tông thấp 4.2 Ảnh hưởng cường độ chịu nén bê tơng đến mức độ ăn mịn cốt thép. .. lần cuối: 12/8/2020 47 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng cường độ bê tông đến khả hạn chế ăn mịn cốt thép mơi trường clorua 48 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2020