Cụng trỡnh thớ nghiệm của tỏc giả được thực hiện với dầm bờ tụng cốt thộp (xem Hỡnh 1) đó được cắt rónh trước, sau đú làm nứ t để cú cỏc vết nứt với chiều rộng khỏc nhau được đo bằng đồng hồ đo vết nứt. Dầm được lắp trờn giỏ đỡ bằng cỏc bu lụng sao cho chiều rộng vết nứt khụng thay đổi trong thời gian thớ nghiệm. mặt trờn của dầm tiếp xỳc với dung dịch chứ a ion clo theo chu kỳ ướt – khụ.
Mục đớch của cỏc thớ nghiệm này là nghiờn cứ u ảnh hư ởng của chiều rộng vết nứt (wcr), chiều dày lớp phủ (c) và chất lượng bờ tụng đến sự ăn mũn ổn định do ion clo. Cỏc thụng số thớ nghiệm:
- chiều rộng vết nứt do uốn: 0, chớm nứ t, 0,2 mm, 0,4 mm và 0,7 mm (khỏi niệm “chớm nứt” được hiểu là vết nứt vừa sinh ra do uốn 3 điểm thỡ thỏo tải ngay).
- chiều dày lớp phủ: 20 mm và 40 mm.
- chất lượng bờ tụng: theo loại chất kết dớnh (CKD) và tỷ lệ nước/CKD (N/CKD). + sử dụng xi măng poúc lăng (PC) và xi măng hỗn hợp (GGBS, FA, CSF) + tỷ lệ N/CKD: 0,40; 0,55 và 0,58.
Kh oa học công nghệ
Hỡnh 1 – S ơ đồ th ử với mẫu dầm thớ n ghiệm bị nứt 3.1 Cỏc phương phỏp đo tốc độ ăn mũn (Otieno và cộng s ự - 2012)
Sử dụng kỹ thuật phõn tớch điện cực kẽm tĩnh điện. Kỹ thuật này đo s ự giảm điện thế s au khi ỏp đặt dũng điện nhỏ cố định (ΔI) lờn cốt thộp theo thời gian tớnh bằng mili giõy . Tốc độ ăn mũn liờn quan đến sự giảm điện thế (ΔE) do sự nhiễu loạn điện thế ở mức độ nhỏ (10 – 20 mV), sự nhiễu loạn này do dũng điện ỏp đặt ΔI gõy ra. Tỷ lệ (ΔE)/(ΔI), cũn gọi là điện trở phõn cực (Rp), tỷ lệ nghịch với dũng điện ăn mũn Icor, được coi là tốc độ ăn mũn (hay mật độ dũng ăn mũn) icor.
3.2 Đặc trưng chất lượng bờ tụng
Chất lượng bờ tụng liờn quan đến sự xõm nhập của cỏc tỏc nhõn gõy ăn mũn (như ion clo) và cỏc tỏc nhõn hỗ trợ ăn mũn (như oxy) vào bờ tụng. Chất lượng bờ tụng thay đổi phụ thuộc vào loại CKD, tỷ lệ N/CKD. Trong bài bỏo này , chất lư ợng bờ tụng thể hiện ở hệ số khuếch tỏn ion clo D90 thu được từ chỉ số dẫn s uất ion clo (CCl) ở tuổi 90 ngày (cho phộp xỏc định ở tuổi muộn hơn đối với bờ tụng cú FA, GGBS). CCl được xỏc định theo p hư ơng p hỏp thử nhanh độ dẫn ion clo theo Streicher và Alexander (1995), được nờu tỷ mỷ hơn trong Otieno và cộng sự (2016a). Hệ số khuếch tỏn ion clo được dựng để phõn loại độ thấm tỏc nhõn ăn mũn của bờ tụng. Tỷ lệ N/CKD càng nhỏ D90 càng thấp và độ thấm của bờ tụng cũng càng nhỏ. Kết quả như kỳ vọng, bờ tụng dựng xi măng hỗn hợp cú hệ số khuếch tỏn ion clo thấp hơn ở bờ tụng xi măng poúc lăng, kết quả này cú thể do trong bờ tụng dựng xi măng hỗn hợp vi cấu trỳc hoàn thiện hơn và khả năng liờn kết của ion clo cũng cao hơn.
3.3 Tổng quan về cỏc kết quả thớ nghiệm
Hỡnh 2 và Hỡnh 3 cho thấy một cỏch khỏi quỏt cỏc kết quả thớ nghiệm mà tỏc giả đó đạt được. Cỏc hỡnh này cho thấy cỏc tham số đó núi ở trờn đều cú ảnh hưởng nhiều hoặc ớt đến tốc độ ăn mũn. Cũng cú thể thấy ngay rằng tốc độ ăn mũn trong bờ tụng dựng xi măng hỗn hợp nhỏ hơn trong bờ tụng xi măng poúc lăng, và chiều rộng vết nứt, chiều dày lớp phủ cũng cú ảnh hưởng đến sự ăn mũn. Và lưu ý rằng, ngay cả khi mới chớm nứt với vết nứ t khụng thể nhỡn thấy bằng mắt thư ờng cũng đó xảy ra ăn mũn với tốc độ đỏng kể, điều này khẳng định luận điểm cho rằng dựng ngưỡng chiều rộng vết nứt chung để thiết kế là khụng phự hợp.
Thông tin Khoa học và Công nghệ bê tông số 02/06/2017
48
Theo Scott và Alexander – 2007 Theo Otieno và cộng sự - 2010a Hỡnh 2 và 3 - Ản h hưở ng của chiều rộng vết nứt và chiều dày l ớp phủ đến tốc độ ăn mũn do ion clo 3.4 Ảnh hưở ng của chiều rộng vết nứt đến tốc độ ăn mũn (Otieno & cộng sự - 2012)
Cỏc kết quả thớ nghiệm chỉ ra rằng tốc độ ăn mũn trong bờ tụng tăng khi chiều rộng vết nứt tăng; với vết nứ t cú chiều rộng như nhau thỡ tốc độ ăn mũn p hụ thuộc chất lượng bờ tụng và chiều dày lớp p hủ. Nứ t trong bờ tụng làm giảm hiệu quả bảo vệ của lớp p hủ. Điều đú cho thấy khi thiết kế cần xem xột đồng thời cả chiều dày lớp p hủ và chiều rộng vết nứ t.
Cỏc Hỡnh từ 4 đến 8 thể hiện ảnh hư ởng của nứt và chiều rộng vết nứt đến tốc độ ăn mũn trung bỡnh đối với cỏc loại chất kết dớnh khỏc nhau với chiều dày lớp phủ 40 mm và 20 mm (theo Otieno – 2014 và Otieno cựng cộng sự - 2012). Cỏc kết quả này cho thấy chiều rộng vết nứt khỏc nhau ảnh hưởng khỏc nhau đến tốc độ ăn mũn và chất lượng bờ tụng (loại chất kết dớnh và tỷ lệ N/CKD) cũng cú ảnh hưởng tương tự , nếu khụng muốn núi cũn ảnh hưởng mạnh hơn.
Hỡnh 4 – Đối vớ i ch ất kết dớnh PC-40 Hỡnh 5 – Đối vớ i ch ất kết dớn h FA-40
Kh oa học công nghệ
Hỡn h 8 – Đối vớ i chất k ết dớnh S L-55 Hỡnh 9 – S o sỏnh dũng ăn mũn vớ i lớp phủ 20 và 40 mm , chưa nứt
Hỡnh 10 – S o sỏnh dũng ăn mũn với lớp phủ 20 và 40 mm , chi ều rộng vết nứt 0,4 và 0,7 mm
3.5 Ảnh hư ởng của chi ều dày lớp phủ và chất lượn g bờ tụn g đến tốc độ ăn mũn (Ot ieno và cộng sự - 2012) Với chiều dày lớp phủ và chiều rộng vết nứt đó biết, tốc độ ăn mũn tăng khi chất lượng bờ tụng giảm (cú nghĩa là độ thấm tăng) theo thứ tự XM-40 > FA-55 > SL-55 > FA-40 > SL-40. Như đó núi ở trờn, với lớp phủ và chiều rộng vết nứt đó biết, cỏc vật liệu thay thế xi măng (SCM) cú ảnh hưởng lớn đến tốc độ ăn mũn, xem Hỡnh 9 và Hỡnh 10 (tốc độ ăn mũn trung bỡnh và cỏc chiều rộng vết nứt đối với lớp p hủ dày 20 và 40 mm), do cỏc loại bờ tụng cú SCM cú độ thấm kộm hơn, điện trở riờng cao hơn so với bờ tụng chỉ dựng xi măng poúc lăng.
Hỡnh 9 và Hỡnh 10 cho thấy, lớp phủ bờ tụng cú ảnh hưởng đỏng kể đến tốc độ ăn mũn, nhưng mức độ ảnh hư ởng vẫn kộm hơn nhiều so với ảnh hưởng của chất lượng bờ tụng.
3.6 Ảnh hưở ng của điện trở riờng đến tốc độ ăn mũn
Hỡnh 11 chỉ ra mối quan hệ thực nghiệm giữ a tốc độ ăn mũn, điện trở riờng của bờ tụng và chiều rộng vết nứ t đối với chất lư ợng bờ tụng khỏc nhau. Khi cú cỏc vết nứt, việc ngăn chặn ăn mũn khụng thể dựa vào một mỡnh điện trở riờng cao của bờ tụng xi măng hỗn hợp. Cần phải tớnh đến cả cỏc y ếu tố khỏc như chiều rộng vết nứt, chất lượng bờ tụng và chiều dày lớp phủ. Đõy là một hạn chế nếu dựng một mỡnh điện trở riờng làm phương tiện đỏnh giỏ tớnh nhạy cảm đối với s ự ăn mũn của KCBT CT bị nứ t. Vỡ thế đang cú cõu hỏi về sự phự hợp của cỏc hướng dẫn hiện cú được dựng để giải thớch phương phỏp xỏc định điện trở riờng trong KCBTCT.
Thông tin Khoa học và Công nghệ bê tông số 02/06/2017
50
Hỡnh 11 – Quan hệ giữa tốc độ ăn mũn, điện trở suất của bờ tụng và chiều rộng vết nứt