- Giai đoạn ăn mòn kim loại: sau khi Clorua hoặc C02 chạm tới lõi thép thì quá
3. Những nhược điểm chung của các mỏ hình ăn mòn BTCT hiện có
mỏ hình ăn mòn BTCT hiện có
3 .1. Các thông s ố đầu vào
M ột trong những nhược điểm lớn nhất của các m ô hình ăn m òn là việc không dễ dàng định lượng các thông số đẩu vào. Ví dụ m ô hình ăn m òn của El M aaddawy [33] và Liu [34] không thể xác định được chính xác các thông số đẩu vào và thường chỉ được lấy giá trị gắn đúng, hoặc lè tự đặt ra. Đó là các th ôn g số về độ bển nén và kéo, m odule đàn hổi, hệ số Poisson, hệ số từ biến của bê tông, thành phân hóa học của các sản phẩm tạo thành do ăn m òn v.v.
3.2. Kiểm tra độ tin cậy của m ô hình
Kiểm tra độ tin cậy của m ô hình là quá trìn h chứng m inh rằng tron g những điều kiện xác định trước, các kết quả th u được hợp lý và có độ chính xác đ ạt yêu cẩu [3].
Nhiều m ô hình ăn m òn chưa bao giờ được chứng m inh thành công là có độ tin cậy [5,34,35] và do đó khó có thể áp dụng cho các trường hợp thực tế. Thậm chí cho dù m ột m ô hình đã được kiểm chứng thì cũng không nên coi đó là bằng chứng thuyết phục tu yệt đối cho độ tin cậy của m ô hình, mà người dùng chỉ nên coi đó như là m ột dấu hiệu cho thấy m ô hình có thể sử dụng được, còn kết quả th u được luôn cẩn được nhận xét, đánh giá tù y tùng trường hợp cụ thể. Do đó kinh nghiệm của người kĩ sư là vô cùng quan trọng.
Hiện nay có nhiều m ô hình được kiểm chứng bằng các số liệu thu được từ th í nghiệm ăn m òn tăng tốc. Khái niệm « tăng tốc » (accelerated) ở đây có nghĩa là giúp quá trình ăn m òn diễn ra nhanh hơn rất nhiểu lần so với thực tế. Ví d ụ : ăn mòn C02 trong thực tế diễn ra chậm bởi nồng độ the tích của C02 trong khí quyển là 0,03% , vì thế để th í nghiệm diễn ra nhanh thì trong phòng th í nghiệm nồng độ C02 được tăng lên tới 20%, thậm chí 50%. Tương tự như vậy đối với ăn mòn Clorua và ăn mòn điện hóa. Các th í nghiệm ăn m òn tăng tốc tuy có lợi thế là tiế t kiệm thời gian nhưng lại chưa phản ánh đúng quá trình ăn mòn diễn ra trong thực tế, do đó cẩn phải xem xét cẩn thận trước khi sử dụng cho cấu kiện BTCT tại hiện trường [4,36].
3.3. Các g iá th iế t sử dụng khi xây dựngm ô hình m ô hình
Tất cả các m ô hình dù ít dù nhiều đều phải sử dụng những giả th iế t khác nhau. Mục đích là để đơn giản hóa bài toán, và cũng bởi những hiểu biết nhất định đối với m ột số hiện tượng còn hạn chế. Các giả th iế t thường gặp nhất liên quan tớ i: (i) tốc độ ăn m òn (thường giả th iế t là không đổi) [35]; (ii) sản phẩm ăn mòn [35]; (iii) sự suy giảm diện tích m ặt cắt ngang của thép (thường giả th iế t là đổng đều dọc theo chiều dài thanh thép) [5]; (iv) độ dày lớp lỗ rỗng chuyển tiế p xung quanh giao diện tiếp xúc thép - bê tông [34]; (v) tính chất của bê tô n g (thường giả th iế t là đồng nhất, đẳng hướng và có tính đàn hồi) [31 ]. Khi áp dụng m ô hình trong thực tê thì cần th iết phải biết những giả th iế t nào đã được sử dụng, để từ đó xem xét độ tin cậy của mô bình trong m ỗi trường hợp cụ thể. Ngoài ra cẩn có thêm n h i ề u nghiên c ứ u chuyên sâu nhằm loại bỏ dẩn các giả thiết, hoặc làm các giả th iế t trở nên gần đúng với thực tế
hơn.
3.4. Kích thước và số lượng m ấu th ínghiệm nghiệm
Thông thường c á c mẫu th í nghiệm được thu nhỏ theo m ột tỷ lệ nhất định so với cấu kiện BTCT trong thực tế, nhằm tiế t kiệm chi phí và phù hợp với diện tích phòng th í nghiệm. Ngoài ra, th í nghiệm cũng được tiến hành trên mẫu độc lập [4,5], trong khi trong thực tế cấu kiện BTCT còn chịu tác động của các cấu kiện khác có liên kết với nó. Với những lí do trên thì hiển nhiên là các kết quả thu được chưa thể phản ánh chính xác những gì diễn ra thực tế.
Số lượng mẫu th í nghiệm cũng rất quan trọng, thường thì m ột kết quả thu được đòi hỏi phải có ít nhất 3 mẫu th í nghiệm, hoặc thậm chí nhiều hơn tùy theo mức độ sai số [19]. Để tiế t kiệm chi phí nên nhiều nghiên cứu đã chưa thật sự tuân thủ yêu cẩu này.
3.5. Ảnh hưởng của nứt
Các vết nứt tạo thành do chịu tải của cấu kiện BTCT cũng ảnh hưởng tới quá trình ăn mòn [14,15,37-40], Tuy nhiên hiện nay mới chỉ có duy nhất m ột mô hình đã tính tới ảnh hưởng của các vết nứt do chịu tải tới tốc độ ăn mòn, dù còn khá đơn giản: mô hình của Scott [25]. Ngoài ra thì không có bất cứ m ột mô hình nào khác tính tới tác động của nút đối với vấn để ăn mòn. Thậm chí đối với các mô hình có thể dự đoán các vết nứt gây ra do ăn mòn thì những vết nứt mới xuất hiện này cúng bị bỏ qua t r o n g
tính toán tiếp theo về tốc độ ăn mòn. Nói cách khác, các tác giả giả định rằng những vết nứt xuất hiện chỉ đơn giản là hậu quả, chứ không ảnh hưởng tới quá trình ăn mòn. Ảnh hưởng của nút là vô cùng lớn tới ăn mòn [41 ], vì vậy rất cấn th iế t phải tính tới chúng khi xây dựng mô hình, như vậy mới đảm bảo được độ chính xác khi áp dụng ngoài hiện trường.
3.6. Sự biến đổi của các thông số đầuvào vào
Các thông sô đẩu vào trong thực tế là thay đổi chứ không bất biến. Ví dụ : nồng độ CO ban ngày và ban đêm khác nhau; độ ẩm cũng thay đoi theo mùa, chu kỳ khô-ướt tùy theo vùng, lỗ rỗng trong cấu kiện BTCT không đồng đểu v.v. Tóm lại các thông số có thể thay đổi theo thời gian và không gian (môi trường bên ngoài và môi trường bên trong cấu kiện BTCT). Trừ m ột vài mô hình có tính tới vấn để này như Marita [42], Duracrete [43] và Christensen [44], đa số các
mô hình khác đểu bỏ qua và coi cấu kiện BTCT là m ột khối đổng nhất, kết quá tại m ột điểm cũng tức là kết quả tại mọi điểm. Bất lợi của giả định như vậy là khi tính ra m ột điểm bị phá hủy do ăn m òn cũng tức là toàn bộ cấu kiện BTCT bị phá hủy, và phải thay toàn bộ. Trong thực tế thì có khi chỉ m ột bộ phận của cấu kiện bị phá hủy và chỉ phải phục hồi bộ phận đó.
4.Ketluận
Bài viết đã đưa ra m ột đánh giá tổng quan về m ô phỏng quá trình ăn m òn cốt thép trong BTCT (giai đoạn « phát bệnh », sau khi các tác nhân gây ăn m òn chạm tới cốt thép). Các phương pháp xây dựng mô hình đã được để cập đến với những Ưu - nhược điểm riêng và chung. Bên cạnh đó, những tiềm năng còn rộng mở cho nghiên cứu trong lĩnh vực này cũng được đề cập tới. Quá trình ăn mòn BTCT là m ột quá trình vô cùng phức tạp và chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố, đó là lí do tại sao các m ô hình của các tác giả khác nhau, cho dù với mục đích giải quyết cùng m ột vấn để, thì vẫn cho kết quả khác nhau. Để tổng kết lại, tác giả đưa ra những kết luận sau:
- Mô hình hóa quá trìn h ăn m òn cốt thép đòi hỏi nhiểu nghiên cứu chuyên sâu hơn về quá trình ăn m òn và các ảnh hưởng của nó tới tính chất và cấu trúc vật liệu.
- Sự kiểm tra độ tin cậy của các mô hình vẫn chỉ mới giới hạn trong những điểu kiện,
n h ữ n g g i ả th iế t mà m ô hình đã được xây dựng. Chính vì thế nên khi sử dụng mô hình nào thì cần phải nắm rõ những điểu kiện, giả th iế t đi kèm theo m ô hình đó.
- Các mô hình được hiệu chỉnh từ kết quả thu được ngoài thực tế thì có độ tin cậy cao hơn so với những m ô hình được hiệu chỉnh từ kết quả th í nghiệm ăn m òn tăng tốc trong phòng th í nghiệm.
- Ảnh hưởng của tấ t cả các loại vết nứt (do th i công, do chịu tải hoặc do ăn m òn gây ra) cần phải được tính đến khi th iế t lập mô hình.
- Các thông số đẩu vào không phải là bất biến mà có sự thay đổi theo thời gian, theo m ôi trường bên ngoài và m ôi trường bên trong vật liệu, cần tính tới vấn để này khi xây dựng m ô hình.
- Việc lập kế hoạch bảo trì và sửa chữa các kết cấu BTCT phụ thuộc rất nhiều vào kết quả thu được từ các m ô hình ăn mòn. Chính vì thế nên cẩn lựa chọn các trạng thái giới hạn tính toán hợp lí, dễ dàng định tính
I
và định lượng, công trình vẫn còn khả năngphục hổi, và phải luôn đảm bảo an toàn cho