Hệ bảo vệ catốt cho cốt thép trong bê tông đ-ợc nghiên cứu và ứng dụng lần đầu tiên để chống ăn mòn cho mặt cầu ở Mỹ vào những năm 1970. Từ những năm 1980, bảo vệ catốt đ-ợc ứng dụng ở các n-ớc phát triển nh- Mỹ, Canada, Châu Âu, Nhật Bản. Cũng trong những năm này, các hệ anốt hy sinh trong bảo vệ catốt cũng đ-ợc nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi nh-ng qua kết quả thống kê cho thấy rằng: anốt trên cơ sở magiê hiệu quả nh-ng chi phí đắt, anốt trên cơ sở nhôm thì không bền trong môi tr-ờng kiềm của bê tông, anốt trên cơ sở hợp kim kẽm cho thấy hợp lý và có hiệu quả cao.
Nhiều nhà khoa học trong và ngoài n-ớc đã dành sự quan tâm đặc biệt nghiên cứu anốt hy sinh dựa trên nền kẽm, trong số đó tiêu biểu có thể kể đến:
W Bohdanowicz là Giảng viên tại Tr-ờng Đại học Công nghệ Gdansk - Ba Lan nghiên cứu lớp phủ anốt kẽm để bảo vệ cốt thép trong bê tông. Ông đã
chứng minh lớp phủ kẽm trên bề mặt bê tông vừa có tác dụng nh- một anốt hy sinh và vừa nh- dòng anốt c-ỡng bức. Và mật độ dòng bảo vệ xấp xỉ 2mA/m2. Ngoài ra kẽm là vật liệu có giá thành rễ dàng ứng dụng và có khả
năng chịu đ-ợc trong môi tr-ờng kiềm [35].
Tiến sỹ Sergi tại Tr-ờng Đại học Leed, V-ơng Quốc Anh nghiên cứu về anốt hy sinh để bảo vệ cốt thép trong bê tông tại vùng sửa chữa khi bê tông bị nhiễm ion clorua. Kết quả nghiên cứu của ông chỉ ra rằng anốt hy sinh kẽm khi đ-ợc bọc trong khối vữa có công thức đặc biệt có chứa LiOH thì có
đủ khả năng ngăn ngừa quá trình catốt của cốt thép trong vùng sửa chữa bê tông bị ăn mòn (có chứa hàm l-ợng cao ion clorua). Sự phân cực của cốt thép duy trì ít nhất đ-ợc 2 năm [20].
Luận văn thạc sĩ Vũ Thế Ph-ơng
Alistair G, Allan tại Wellington, New Zealand cũng đã nghiên cứu và ứng dụng đ-ợc anốt hy sinh l-ới kẽm trong hệ bảo vệ catốt đ-ợc ứng dụng để bảo vệ các công trình bê tông cốt thép vùng biển. Ngoài ra còn có thể để sửa chữa phục hồi công trình đã bị h- hỏng. Việc ứng dụng anốt hy sinh l-ới kẽm này có hiệu quả và có ý nghĩa kinh tế lớn, đến năm 1999, trên 40.000 m2 bê tông ở 8 n-ớc vùng Bắc Mỹ, Châu á, Trung Đông và Châu Âu. Các loại công trình đ-ợc ứng dụng anốt l-ới kẽm bao gồm bãi đỗ xe, cầu, cầu tầu, các toà nhà xây dựng ở đảo, khách sạn tại bờ biển, bể bơi và ga điện ngÇm [19].
Ngoài ra còn có rất nhiều các nghiên cứu và ứng dụng khác trên thế giới sử dụng kẽm làm anốt hy sinh.
Các kết quả nghiên cứu trong n-ớc liên quan tới việc bảo vệ cho cốt thép trong bê tông bằng anốt hy sinh nói chung và anốt hy sinh trên cơ sở kẽm nói riêng còn rất ít. Một số tác giả nghiên cứu đã đ-a ra đ-ợc vật liệu anốt hy sinh trên cơ sở kẽm phù hợp dùng trong môi tr-ờng bê tông [12, 33].
N-ớc ta có khí hậu nhiệt đới ẩm, với bờ biển kéo dài 3260km là điều kiện thuận lợi để có thể gây ăn mòn mạnh đến các công trình bê tông cốt thép. Do vậy cần có các biện pháp chống ăn mòn cho cốt thép trong bê tông. Hiện nay, ở n-ớc ta chủ yếu là vá đắp sửa chữa những công trình đã bị ăn mòn bằng sử dụng phụ gia, chất ức chế ăn mòn cho bê tông, hay sơn chống ăn mòn cho cốt thép cũ...
Đối với công trình xây mới hay công trình cần sửa chữa phục hồi do ăn mòn ion clorua thì một trong những ph-ơng pháp hiệu quả bảo vệ cho cốt thép là ph-ơng pháp bảo vệ catốt. Ph-ơng pháp bảo vệ cho cốt thép trong bê tông bằng anốt hy sinh đã đ-ợc nghiên cứu tại Trung tâm nghiên cứu ăn mòn và bảo vệ kim loại, Tr-ờng Đại học Bách khoa Hà Nội với việc sử dụng anốt hy sinh trên cơ sở kẽm, anốt kẽm đặt trong bê tông với lớp vữa đặc biệt xốp bao bọc xung quanh anốt để chống nứt cho bê tông.
Ngoài việc nghiên cứu anốt hy sinh nền kẽm để bảo vệ một cách có hiệu quả cho cốt thép trong bê tông thì việc nghiên cứu để bảo vệ chống ăn mòn cho
Luận văn thạc sĩ Vũ Thế Ph-ơng
cốt thép tại vùng lân cận khi sửa chữa vá đắp cũng là một h-ớng nghiên cứu có ứng dụng thực tế trong tình hình n-ớc ta hiện nay có rất nhiều công trình cần phải sửa chữa chống ăn mòn cho kết cấu BTCT. Do vậy, nhiệm vụ của luận văn này là: ”Nghiên cứu khả năng chống ăn mòn cốt thép trong bê tông bằng anốt hy sinh trong điều kiện Việt Nam”.
Trong luận văn này chúng tôi tập trung nghiên cứu:
- Nghiên cứu tác dụng bảo vệ của anốt hy sinh đối với quá trình ăn mòn cốt thép trong bê tông theo thời gian d-ới tác động xâm thực mạnh của môi tr-ờng thử nghiệm khắc nghiệt;
- Nghiên cứu ảnh h-ởng của anốt hy sinh đối với quá trình ăn mòn cốt thép tại vùng lân cận khi sửa chữa bê tông;
Luận văn thạc sĩ Vũ Thế Ph-ơng
Ch-ơng II. Thực nghiệm và ph-ơng pháp nghiên cứu