Nghiên cứu cấu trúc và tính chất điện hoá của lớp kẽm phun dùng làm anốt để chống ăn mòn cho cốt thép trong bê tông

BÙI THỊ THANH HUYỀN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : CƠNG NGHỆ HỐ HỌC CƠNG NGHỆ HỐ HỌC NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT ĐIỆN HOÁ CỦA LỚP KẼM PHUN DÙNG LÀM ANỐT ĐỂ CHỐNG ĂN MỊN CHO CỐT THÉP TRONG BÊ TƠNG BÙI THỊ THANH HUYỀN 2005 - 2007 Hà Nội 2007 HÀ NỘI 2007 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT ĐIỆN HỐ CỦA LỚP KẼM PHUN DÙNG LÀM ANỐT ĐỂ CHỐNG ĂN MÒN CHO CỐT THÉP TRONG BÊ TƠNG NGÀNH : CƠNG NGHỆ HỐ HỌC MÃ SỐ:.04.3898 BÙI THỊ THANH HUYỀN HÀ NỘI 2007 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ HỐ HỌC MÃ SỐ: NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT ĐIỆN HỐ CỦA LỚP KẼM PHUN DÙNG LÀM ANỐT ĐỂ CHỐNG ĂN MÒN CHO CỐT THÉP TRONG BÊ TÔNG BÙI THỊ THANH HUYỀN Người hướng dẫn khoa học: TS Hồng Thị Bích Thuỷ HÀ NỘI 2007 Hồn thành luận văn, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới: TS Hoàng Thị Bích Thủy tận tình hướng dẫn tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Ban Giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Ban Chủ nhiệm khoa Cơng nghệ hóa học Trường Đại hoc Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện cho trình học tập GS TS Phan Lương Cầm - Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Ăn mòn Bảo vệ Kim loại tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ động viên tơi q trình học tập nghiên cứu Các Thầy Cô giáo Bộ môn Công nghệ điện hóa bảo vệ kim loại nhiệt tình giảng dạy cho tơi suốt q trình học tập Các cán đồng nghiệp Trung tâm Nghiên cứu Ăn mòn Bảo vệ Kim loại động viên, giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Các cán thuộc Phịng thử nghiệm Ăn mòn – Viện Kỹ thuật Nhiệt đới giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Và người thân gia đình động viên khuyến khích tơi q trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2007 Bùi Thị Thanh Huyền LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn không trùng lặp với luận văn khác Số liệu nghiên cứu thu từ thực nghiệm, không chép Họ tên học viên Bùi Thị Thanh Huyền Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hoá để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng Hồn thành luận văn, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới: TS Hồng Thị Bích Thủy tận tình hướng dẫn tơi q trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Ban Giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Ban Chủ nhiệm khoa Cơng nghệ hóa học Trường Đại hoc Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện cho tơi q trình học tập GS TS Phan Lương Cầm - Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Ăn mòn Bảo vệ Kim loại tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ động viên tơi q trình học tập nghiên cứu Các Thầy Cô giáo môn Công nghệ điện hóa bảo vệ kim loại nhiệt tình giảng dạy cho tơi suốt q trình học tập Các cán đồng nghiệp Trung tâm Nghiên cứu Ăn mòn Bảo vệ Kim loại động viên, giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Phòng thử nghiệm Ăn mòn – Viện Kỹ thuật Nhiệt đới giúp đỡ trình thực luận văn Và người thân gia đình động viên khuyến khích tơi trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2007 Bùi Thị Thanh Huyền Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hoá để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng LỜI CAM ĐOAN Tên là: Bùi Thị Thanh Huyền, học viên lớp cao học chun ngành Cơng nghệ Điện hố bảo vệ kim loại, khố 2005 - 2007 Tơi xin cam đoan luận văn không trùng lặp với luận văn khác Số liệu nghiên cứu thu từ thực nghiệm, không chép Học viên Bùi Thị Thanh Huyền Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hoá lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hố để chống ăn mịn cho cốt thép bê tông MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU PHẦN I – TỔNG QUAN 10 I.1 - ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG BÊ TÔNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ CỐT THÉP 10 I.1.1 Hiện tượng thụ động cốt thép bê tông 10 I.1.2 Nguyên nhân, chế q trình ăn mịn cốt thép bê tơng 13 I.1.3 Ăn mòn cốt thép cơng trình bê tơng biển .18 I.1.4 Các biện pháp bảo vệ cốt thép bê tông 20 I.1.4.1 Nâng cao chất lượng bê tông 21 I.1.4.2 Phương pháp sơn phủ 21 I.1.4.3 Sử dụng hợp kim bền ăn mòn làm cốt thép 22 I.1.4.4 Phương pháp dùng chất ức chế 23 I.1.4.5 Phương pháp tách clo tái tạo kiềm .24 I.1.4.6 Phương pháp bảo vệ catốt 25 I.2 - LỚP PHUN PHỦ KIM LOẠI DÙNG TRONG CHỐNG ĂN MÒN 29 I.2.1 Phương pháp chế tạo lớp phun phủ kim loại 29 I.2.1.1 Một số phương pháp phun nhiệt phổ biến 29 I.2.1.2 Phương pháp phun hồ quang điện yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp phun phủ kim loại 31 I.2.2 Tính chất ứng dụng lớp phun phủ kim loại 33 I.3 - LỚP KẼM PHUN TRÊN BÊ TÔNG ĐỂ CHỐNG ĂN MÒN CHO CỐT THÉP 35 I.3.1 Tính chất lớp kẽm phun bê tơng .35 I.3.2 Đặc tính lớp kẽm phun bê tông anot hệ bảo vệ catot cho cốt thép bê tông 37 I.3.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng lớp kẽm phun bê tơng dùng chống ăn mịn cho cốt thép 40 PHẦN II - THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47 II.1 – PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 47 II.1.1 Chuẩn bị mẫu 47 II.1.1.1 Mẫu bê tông cốt thép 47 II.1.1.2 Tạo lớp kẽm phun bê tông 48 II.1.2 Dung dịch 49 II.1.3 Điều kiện thí nghiệm .49 Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hoá lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hố để chống ăn mịn cho cốt thép bê tông II.1.4 Các thông số cần đo 50 II.1.4.1 Nghiên cứu tính chất điện hố lớp phủ kẽm bê tông điện hở mạch 50 II.1.4.2 Nghiên cứu lớp kẽm phun bê tông làm anốt hệ bảo vệ catốt cho cốt thép bê tông 51 II.1.4.3 Những thông số cần có sau thí nghiệm .53 II.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN HOÁ 53 II.2.1 Phương pháp phân cực tuyến tính (LPR) 54 II.2.2 Phương pháp động (potentiodynamic) 56 II.2.3 - Phổ tổng trở điện hoá (EIS) 57 II.3 – CÁC PHƯƠNG PHÁP PHI ĐIỆN HOÁ 60 II.3.1 - Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 60 II.3.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) .61 PHẦN III - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 64 III.1 – NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐIỆN HỐ CỦA LỚP KẼM PHUN TRÊN BÊ TÔNG 64 III.1.1 Đường cong phân cực lớp kẽm phun dung dịch nghiên cứu .64 III.1.2 Phổ tổng trở lớp kẽm phun dung dịch nghiên cứu 65 III.1.3 Điện hở mạch lớp kẽm phun dung dịch nghiên cứu theo thời gian 70 III.1.4 Tốc độ tự hòa tan lớp kẽm phun theo thời gian 73 III.2 – NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN HỐ CỦA ANỐT KẼM PHUN DÙNG TRONG HỆ BẢO VỆ ĐIỆN HỐ CHO CỐT THÉP TRONG BÊ TƠNG 80 III.2.1 Nghiên cứu khả làm việc lớp kẽm phun anot hy sinh hệ bảo vệ catốt .80 III.2.2 Nghiên cứu khả làm việc lớp kẽm phun anốt phụ hệ bảo vệ catốt dịng ngồi 85 III.2.3 Đường cong phân cực lớp kẽm phun sau thời gian hoạt động anot hệ bảo vệ catot cho cốt thép bê tông 95 III.3 – NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI, CẤU TRÚC CỦA ANỐT KẼM PHUN TRÊN BÊ TÔNG 96 KẾT LUẬN 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hố để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng DANH MỤC HÌNH Hình I.1 - Sự chênh lệch nồng độ clo dẫn đến chênh lệch điện điện cực 16 Hình I.2 - Sơ đồ ăn mịn thép bê tơng 18 Hình I.3 - Các vùng khác cơng trình biển 19 Hình I.4 - Sơ đồ pin ăn mịn chân đế bê tơng rỗng điền đầy khơng khí 19 Hình I.5 - Sơ đồ nguyên tắc phương pháp tách clo tái tạo kiềm cho bê tơng 24 Hình I.6 - Giản đồ E - pH cốt thép bê tơng theo Pedeferi 26 Hình I.7 - Hệ phun kim loại lửa 30 Hình I.8 – Sơ đồ cấu tạo đầu phun hồ quang điện hai điện cực 32 Hình I.9 - Giản đồ E - pH kẽm [17] 36 Hình I.10 - Sơ đồ nguyên tắc sử dụng anốt lớp kẽm phun hệ bảo vệ catốt cho cốt thép bê tông 38 Hình I.11 - Cầu qua Vịnh Yaquina xây dựng năm 1934 đặt biển Oregon, Newport 42 Hình I.12 - Lớp kẽm phun hồ quang phun lên bề mặt bê tơng để cung cấp dịng bảo vệ catot (ở Florida) 44 Hình II.1 - Sơ đồ mẫu bê tơng cốt thép có lớp kẽm phun bề mặt bê tơng 50 Hình II.2 – Sơ đồ thí nghiệm lớp kẽm phun anot hy sinh bảo vệ cho cốt thép bê tông 51 Hình II.3 - Sơ đồ thí nghiệm kẽm phun anot phụ hệ bảo vệ catot cho cốt thép bê tông dịng điện ngồi 52 Hình II.4 – Sơ đồ mạch đo điện hoá 54 Hình II.5 - Cách xác định điện trở phân cực 55 Hình II.6 - Ảnh thí nghiệm xác định tốc độ ăn mòn kỹ thuật LPR với máy Multicorr 56 Hình II.7 – Sơ đồ tương đương bình đo điện hố 57 Hình II.8 – Sơ đồ biểu diễn tổng trở mặt phẳng phức 59 Hình II.9 - Nhiễu xạ tia X hai mặt phẳng nguyên tử 60 Hình II.10 - Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét 62 Hình III.1 - Đường cong phân cực lớp kẽm phun có khơng có epoxy dung dịch nghiên cứu 65 Hình III.2 - Phổ tổng trở lớp kẽm phun có khơng phủ epoxy dung dịch nghiên cứu 66 Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 98 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hoá để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng Ảnh SEM bề mặt cắt ngang lớp kẽm phun bê tông sau thời gian làm anốt cho cốt thép bê tông làm việc môi trường NBNT chế độ khác đưa hình III.29 (a,b,c) Trong đó, vùng vùng sản phẩm hồ tan anốt hình thành bề mặt lớp kẽm phun; Vùng lớp kẽm phun; Vùng bê tơng; Vùng 1’ vùng sản phẩm hồ tan anốt hình thành bề mặt lớp kẽm phủ lớp epoxy Hình III.27 - Ảnh bề mặt mẫu bê tơng ngập 0,5 cm NBNT sau thí nghiệm Hình III.28 - Ảnh bề mặt mẫu bê tông ngập chu kỳ 20h khơ -4h ướt NBNT sau thí nghiệm Khi quan sát ảnh SEM mẫu làm việc chế độ ngập chu kỳ 20h khô – 4h ướt (hình III.29 a), ngập liên tục (Hình III.29 (b), mẫu kẽm có phủ epoxy ngập liên tục (hình III.29 c) nhận thấy: sản phẩm hồ tan anốt hình thành bề mặt lớp kẽm (như vùng vùng 1’), lớp kẽm phun (vùng 2) bê tơng (vùng 3) Ngồi cịn quan sát thấy sản phẩm hoà tan anốt bề mặt phân chia anốt bê tông (giữa vùng 3) Sự hình thành sản phẩm tiếp xúc kẽm với thành phần bê tông ion Ca2+ tạo nên phản ứng chúng Kết phân tích ảnh SEM mẫu kẽm phun bê tông làm việc chế độ khác NBNT chưa thấy có dấu hiệu phân lớp anốt Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 99 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hoá để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng bê tơng Điều chứng tỏ rằng, sản phẩm hồ tan anốt bề mặt phân chia anốt bê tông chưa đủ lớn để làm bong liên kết Do vậy, nói anốt lớp kẽm hoạt động tốt sau thời gian thí nghiệm mơi trường NBNT Vùng Vùng Vùng Hình III.29 (a) – Ảnh SEM mặt cắt ngang lớp kẽm-bê tông sau thời gian thí nghiệm ngập chu kỳ 20h khơ – 4h ướt NBNT Vùng Vùng Vùng Hình III.29 (b) – Ảnh SEM mặt cắt ngang lớp kẽm-bê tơng sau thời gian thí nghiệm ngập liên tục NBNT Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 100 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hố để chống ăn mịn cho cốt thép bê tông Vùng 1’ Vùng Vùng Hình III.29 (c) – Ảnh SEM mặt cắt ngang lớp kẽm (có epoxy) -bê tơng sau thời gian thí nghiệm ngập liên tục NBNT Cũng tương tự quan sát ảnh SEM bề mặt phân chia anốt bê tông làm việc dung dịch NBNT, quan sát ảnh SEM mặt cắt ngang anốt lớp kẽm phun có khơng có epoxy với bê tơng làm việc chế độ gia tốc NaCl 5% (xem hình III.30 a b) Từ hình III (a) trường hợp lớp kẽm không phủ epoxy, kết cho thấy, hình thành sản phẩm hồ tan anốt màu trắng bề mặt kẽm phun có xuất khe hở nhỏ anốt bê tông Khe hở bám dính ban đầu lớp kẽm bê tông tách lớp anốt kẽm phun bê tông Trường hợp lớp kẽm phun phải làm việc chu kỳ khô - ướt NaCl 5% - chế độ khắc nghiệt ăn mòn kẽm, sản phẩm hồ tan anốt hình thành bề mặt phân chia anốt với bê tông nhiều Do lượng sản phẩm lớn lại tích lớn thể tích kẽm (thể tích ZnO lớn gấp 1,6 lần Zn(OH) lớn gấp 3,5 lần) nên gây ứng suất lớp anốt bê tông kết phù hợp với nghiên cứu tác giả G R Holcomb cộng Các tác giả cho rằng, thể tích sản phẩm lớn kết hợp với không đồng chiều dày sản phẩm bề mặt phân Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 101 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hoá lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hố để chống ăn mịn cho cốt thép bê tông chia anốt bê tông làm giảm liên kết anốt bê tông dẫn đến tượng tách lớp [16,15] Sản phẩm hoà tan anốt Lớp kẽm phun Bê tông (a) - Kẽm phun – bê tơng Sản phẩm hồ tan anốt lớp epoxy Lớp kẽm phun Lớp bê tơng (b) - Kẽm có phủ epoxy bê tơng Hình III.30 – Ảnh SEM cắt ngang lớp kẽm phun có khơng có epoxy – bê tơng sau thí nghiệm NaCl 5% Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 102 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hoá để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng Trong trường hợp kẽm có phủ epoxy (xem hình III.30 b), chưa thấy có tách lớp anốt bê tơng Điều do, làm việc điều kiện khắc nghiệt lớp phủ epoxy kẽm có tác dụng cản trở xâm ngập tác nhân gây ăn mòn vào kẽm (tác nhân ion clo), ngăn cản hoà tan anốt kẽm Do mà sản phẩm hồ tan anốt hình thành trường hợp không phủ epoxy Qua nghiên cứu liên kết anốt bê tông sau thời gian thí nghiệm làm anốt cho cốt thép bê tông chế độ dung dịch nghiên cứu khác thấy: Lớp kẽm phun hoạt động tốt liên kết tốt với bê tông môi trường NBNT Trong môi trường khắc nghiệt NaCl 5%, thấy phân lớp anốt bê tông lớp kẽm không phủ epoxy tượng tách lớp không xảy trường hợp kẽm có phủ epoxy Điều chứng tỏ lớp phủ epoxy có tác dụng kéo dài tuổi thọ anốt kẽm phun bê tơng Sự hình thành sản phẩm hoà tan anốt xảy bề mặt kẽm mặt phân chia anốt bê tông Do điều kiện thiết bị cắt bê tông việc xử lý mẫu chưa đảm bảo nên luận văn này, nghiên cứu ảnh hưởng mơi trường chế độ thí nghiệm đến hình thành sản phẩm hồ tan anốt bề mặt kẽm Thành phần sản phẩm hoà tan anốt bề mặt kẽm phân tích phổ nhiễu xạ tia X (phổ XRD) Phổ nhiễu xạ tia X lớp kẽm phun bê tông làm việc chế độ khác NBNT đưa hình III.31 (a, b,c) Từ phổ XRD lớp kẽm phun bê tơng sau thí nghiệm hình III.31 a (chế độ ngập chu kỳ 20h khô - 4h ướt) III.31 b (chế độ ngập liên tục) cho thấy, sản phẩm q trình hồ tan anốt gần Thành phần sản phẩm Zn12(SO4)3Cl3(OH)15·5H2O (Kẽm Clorua Sunphát Hydroxýt ngậm nước) có cấu Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 103 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hoá để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng trúc tinh thể lục phương, chế độ ngập chu kỳ cịn có ZnO, Zn4O3(SO4)·7H2O chế độ ngập liên tục có ZnCl2 Sự khác chế độ ngập chu kỳ, kẽm thường xuyên tiếp xúc với oxy nên sản phẩm hình thành hợp chất oxy ZnO Zn4O3(SO4)·7H2O; Còn chế độ ngập liên tục hàm lượng oxy nước mà chủ yếu ion clo nên thành phần sản phẩm lại có thêm ZnCl2 Với chế độ ngập 0,5 cm NBNT (xem hình III.31 c), thành phần sản phẩm ăn mòn Simonkolleite - Zn5(OH)8Cl2.H2O; (Zn4SO4(OH)6·H2O); 4ZnO· ZnCl2·xH2O; Những sản phẩm hình thành gần giống trường hợp kẽm phun bê tông làm việc chế độ gia tốc chu kỳ NaCl 5% Ngồi cịn có Zn (ClO4)2.6H2O Kết phân tích sản phẩm hồ tan anốt chế độ ngập 0,5cm khác nhiều so với hai chế độ ngập chu kỳ ngập liên tục NBNT (a) - Kẽm bê tông ngập chu kỳ Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 104 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hoá để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng (b) - Kẽm bê tông ngập liên tục (b) - Kẽm bê tơng ngập 0,5 cm Hình III.31 - Phổ nhiễu xạ tia X lớp kẽm phun bê tông làm việc chế độ khác NBNT Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 105 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hố để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng Hình III.32 - Phổ nhiễu xạ tia X lớp kẽm phun bê tông NaCl 5% sau thí nghiệm Từ phổ XRD sản phẩm hồ tan kẽm NaCl 5% (hình III.32) cho thấy, sản phẩm hoà tan anốt kẽm thành phần Zn5 (OH)8Cl2.H2O (Zn4SO4(OH)6·H2O), chế độ ngập 0,5cm NBNT cịn có Hydrozincite - Zn5(CO3)2(OH)6; ZnO; Zn (OH)2; Minrecordite (Calcium Zinc Carbonate) - CaZn(CO3)2 ; Sản phẩm hồ tan anốt có thành phần Zn5(CO3)2(OH)6 CaZn(CO3)2 – khác biệt so với trường hợp kẽm làm việc NBNT Sự hình thành sản phẩm chế độ làm việc chu kỳ khô - ướt môi trường dài hẳn chế độ với NBNT, mà lượng CO2 kết hợp với ẩm phản ứng với sản phẩm hồ tan ban đầu sinh Zn5(CO3)2(OH)6 Cịn CaZn(CO3)2 thay dần ion Ca2+ có mặt bê tơng vào sản phẩm hồ tan kẽm Kết phân tích thành phần sản phẩm hồ tan kẽm dung dịch NaCl 5% giải thích rõ tách lớp anốt bê tông thấy qua ảnh SEM (hình III.30 a) Qua kết nghiên cứu phổ XRD sản phẩm hoà tan anốt bề mặt lớp kẽm đưa số nhận xét sau: Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 106 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hoá lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hố để chống ăn mịn cho cốt thép bê tông Chế độ làm việc, mơi trường nghiên cứu có ảnh hưởng đến thành phần sản phẩm hồ tan anốt Do sản phẩm tích lớn với khơng đồng chiều dày sản phẩm gây nên ứng suất lớp kẽm bê tơng Vì làm giảm liên kết anốt lớp kẽm phun bê tông Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 107 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hố để chống ăn mịn cho cốt thép bê tông KẾT LUẬN Trên sở kết nghiên cứu nhận luận văn này, đưa số kết luận sau: Lớp kẽm phun bê tơng có có độ phân cực nhỏ, có điện làm việc ổn định, thoả mãn điều kiện vật liệu anốt hệ bảo vệ catốt Chế độ ngập nước hay độ ẩm có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính anốt lớp kẽm phun  Ở mơi trường có độ ẩm cao chế độ ngập chu kỳ hay ngập liên tục NBNT NaCl 5%, lớp kẽm phun bê tông làm việc anốt hy sinh anốt phụ cho hệ bảo vệ catốt cho cốt thép bê tơng  Ở mơi trường có độ ẩm thấp chế độ ngập 0,5 cm NBNT, lớp kẽm phun bê tông không thoả mãn làm anốt hy sinh làm việc anốt hệ bảo vệ catốt dịng ngồi cho cốt thép bê tông Lớp phủ epoxy kẽm không ảnh hưởng đến điện làm việc anốt mà làm giảm tốc độ tự hoà tan anốt, làm giảm độ tiêu hao hay làm tăng tuổi thọ anốt Kết nghiên cứu ban đầu cho thấy, anốt kẽm phun dùng kết hợp với bê tơng có phụ gia ức chế, nhiên kết hợp cần nghiên cứu thêm Chỉ tiêu phản phân cực cho cốt thép đạt 100 mV sau 4h 24h ngắt dòng tuỳ thuộc vào mật độ dòng anốt áp vào chế độ ngâm mẫu NBNT Chỉ tiêu không đạt với mẫu làm việc dung dịch NaCl 5% mật độ dịng anốt Vì u cầu mật độ dịng anốt làm việc dung dịch NaCl 5% cần lớn NBNT Qua phân tích liên kết anốt kẽm phun bê tông ảnh SEM cho thấy: sau thời gian thí nghiệm, lớp kẽm phun bê tông làm việc Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 108 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hoá lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hố để chống ăn mịn cho cốt thép bê tông chế độ khác NBNT bám với Trường hợp làm việc NaCl 5%, lớp kẽm tỏ bám hoạt động tốt có phủ epoxy, xuất tách lớp anốt bê tông không phủ epoxy Thành phần sản phẩm q trình hồ tan anốt chịu ảnh hưởng chế độ ngập nước loại dung dịch nghiên cứu Sản phẩm hình thành bề mặt kẽm, làm giảm độ tự hoà tan anốt làm giảm liên kết anốt bê tông Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 109 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hoá để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phan Lương Cầm, W.A.Schultze (1985), Ăn mòn Bảo vệ kim loại, Trường Đại học Bách khoa Hà nội Lê Quang Hùng (2004), “Giải pháp chống ăn mòn bảo vệ cốt thép chịu tác động xâm thực clo mơi trường biển” Tạp chí KHCN xây dựng, Số 1/2004 Trương Ngọc Liên (2004), Ăn mòn bảo vệ kim loại, NXB KHKT Phạm Ngọc Ngun Giáo trình Kỹ thuật phân tích vật lý Nguyễn Nam Thắng (2007), Nghiên cứu ứng dụng canxi nitrit làm phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép cho bê tông cốt thép điều kiện Việt nam, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Viện Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, Hà nội Hồng Thị Bích Thuỷ (2001), Bảo vệ catốt cho cốt thép bê tông, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà nội, Hà nội Tiếng Anh Alan M Stoneman (1999), “Use of sprayed zinc over concrete to protect reinforcing bar”, 14 th International Corrosion Congress (ICC) Alberto A Sagüés (1994), Sprayed Zinc Galvanic Anodes for Concrete Marine Bridge Substructures, SHRP-S-405 Bernard S Covino, Jr., Stephen D Cramer, Sophie J Bullard, Gordon R Holcomb, James H Russell, and W Keith Collins, H Martin Laylor, Curtis B Cryer (2002), Performance of Zinc Anodes for cathodic Protection of Reinforced Concrete Bridges, Final Report, SPR 364 10 Lawrence J Korb, Rockwell (1987) Corrosion Handbook , pp 755-769 Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 110 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hoá để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng 11 Dae-Kyeong Kim, J.D.Scantlebury, Srinivasan Muralidharan, TaeHyun Ha, Jeong-Hyo Bae, Yoon-Cheol Ha and Hyun-Goo Lee, “Over view of cathodic protection of reinforced concrete structures by means of thermally sprayed zinc layers – a proven CP system” (2004), JCSE, ISSN 1466-8858, Volume Paper 11 12 EM 1110-2-3401, 29 Jan 99, Chapter 2, Thermal Spray Fundamentals 13 F Andrews-Phaedonos, I Solomon & D J Payne, “Sprayed Zinc Galvanic Anode System for the Cathodic Protection of Moodys Inlet Bridge, South Gippsland Highway, Victoria”, 13th ICC (paper 187), pp 1-7 14 G.R Holcomb, Bernard S Covino, Jr., Stephen D Cramer, James H Russell, Sophie J Bullard, and W Keith Collins (2002), Humectants to Augment Current from Metallized Zinc Cathodic Protection Systems on Concrete, Final Report, SPR 384 15 G.R Holcomb, Bernard S Covino, Jr., Stephen D Cramer, Sophie J Bullard, Galen E McGill, Thermal-Spray Coatings for Coastal Infrastructure 16 G.R Holcomb, S.J Bullard, B.S Covino, Jr., S.D Cramer, C.B Cryer, and G.E McGill “Electrochemical Aging of Thermal-Sprayed Zinc Anodes on Concrete”, DOE/ARC-97-001 17 Gösta Wranglén (1985), An Introduction to Corrosion and Protection of Metals, Chapman and Hall ltd 18 http://en.wikipedia.org/wiki/Concrete 19 http://www.corrosioncost.com 20 Ivan R Lasa and Rodney G Powers, Florida’s Approach to Bridge Preservation Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 111 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hố để chống ăn mịn cho cốt thép bê tông 21 Jack Bennett (1998), Chemical Enhancement of Metallized Zinc Anode Performace, CORROSION 98, Paper No 640 22 Jochen Spriestersbach, Armin Melzer, Wisniewski, Andrea Winkels, Michael Knepper (1999), “Lifetime Extension of Thermally Sprayed Zinc Anodes for Corrosion Protection”, Proceeding Eurocorr’99 23 K Videm (2007), Corrosion and electrochemistry of zinc in alkaline solution and in cement mortar, pp 10-25 European Federation of Corrosion Publications (38) 24 Kyösti Tuutti, (1982), Corrosion of steel in concrete, Swedish Cement and Concrete Research Institute, S-100 44 Stockholm 25 Manuela Zecho, Ulf Nürnberger, Klaus Menzel (1999), Field tests on Thermally Sprayed Zinc- Aluminium-Coatings on Steel, Otto-GrafJournal (10) 26 Mark Yunovich, Neil G Thompson, Tunde Balvanyos, and Lester Lave, APPENDIX D, HIGHWAY BRIDGES, Summary and Analysis of Results, Corrosion Control and Prevention 27 Michael Knepper, Jochen Spriestersbach and Jürgen Wisniewski, Duisburg (1999), “Thermally sprayed zinc coatings for the corrosion protection of concrete structures”, Proceeding UTSC, (03-05), Knepper et al 28 R Brousseau, M Arnott, and B Baldock (1995), “Laboratory Performance of Zinc Anodes for Impressed Current Cathodic Protection of Reinforced Concrete”, Corrosion Engineering, Vol 51(8), pp 639644 29 REHABCON IPS-2000-00063, ANNEX D, Electrochemical techniques, Strategy for maintenance and rehabilitation in concrete structures Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền 112 Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hoá để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng 30 S.J Bullard, S.D.Cramer, B.S Covino, Jr., G.R Holcomb, and J.H Russell, “Cathodic protection of The Yaquina Bay Bridge”, DOE/ARC2001-034 31 Steven F Daily Corrpro Companies, Inc, Understanding Corrosion and Cathodic Protection of Reinforced Concrete Structures 32 Steven F Daily Corrpro Companies, Inc, Using Cathodic Protection to Control Corrosion of Reinforced Concrete Structures in Marine Environments 33 Thuy T Bich Hoang, Rob B Polder (1999), Cathodic Protection of steel in concrete in marine environment, TNO – report Luận văn thạc sỹ Bùi Thị Thanh Huyền ... văn ? ?Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anốt hệ bảo vệ điện hoá để chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng” Trong luận văn này, chúng tơi tập trung nghiên cứu: - Tính chất điện. .. chống ăn mịn cho cốt thép bê tơng” Mục tiêu đề tài là:  Nghiên cứu tính chất điện hố lớp kẽm phun bê tông hở mạch  Nghiên cứu tính chất điện hố anốt kẽm phun dùng hệ bảo vệ điện hoá cho cốt thép. .. dụng lớp kẽm phun bê tông để bảo vệ cốt thép bê tông chưa nghiên cứu áp dụng Do vậy, nhiệm vụ luận văn ? ?Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện hố lớp kẽm phun dùng làm anot hệ bảo vệ điện hoá để chống