Môi tr-ờng biển Việt Nam có tính xâm thực mạnh đối với kết cấu BTCT,
đ-ợc phân vùng nh- sau [1, 11]:
- Vùng ngập n-ớc biển: Tính chất xâm thực của vùng này không có sự khác biệt so với các khu vực khác trên Thế giới;
- Vùng khí quyển biển: Tính chất xâm thực mạnh nếu so với khí quyển biển ở một số các khu vực khác trên thế giới, nguyên nhân là:
+ Nồng độ ion Cl- trong khí quyển cao, tăng dần từ Bắc vào Nam;
+ Thời gian ẩm -ớt kéo dài ở miền Bắc, Trung và Nam;
+ Nhiệt độ, độ ẩm không khí cao, độ ẩm giảm dần từ Bắc vào Nam;
Phạm vi ảnh h-ởng của khí quyển biển có thể vào sâu trong đất liền tới 30 km.
- Vùng n-ớc lên xuống và sóng đánh: Đây là vùng có tính chất xâm thực mạnh nhất đối với kết cấu BTCT.
Theo các tài liệu [1, 2, 6] thì vấn đề ăn mòn clorua đối với kết cấu BTCT ở vùng biển Việt Nam là rất nghiêm trọng. Có thể xem xét theo từng vùng nh- sau:
- Tại vùng n-ớc lên xuống và sóng đánh thì ion Cl- xâm nhập vào trong bê tông rất mạnh. Hàm l-ợng ion Cl- trong bê tông tại tất cả các công trình khảo sát
đều lớn hơn thậm chí gấp nhiều lần giới hạn hàm l-ợng Cl- ban đầu 0,6 kg/m3 bê tông (xem phụ lục số I.1 và I.2), hiện t-ợng ăn mòn clorua rất nhanh và mạnh.
Các công trình hầu hết bị ăn mòn sau 10-15 năm sử dụng. Các hiện t-ợng h- hỏng nh-: các vết nứt xuất hiện trên mặt kết cấu dọc theo các thanh cốt thép hoặc bong vỡ lớp bê tông bảo vệ làm cốt thép bị ăn mòn mạnh, giảm tiết diện.
- Tại vùng khí quyển biển: ion Cl- xâm nhập vào trong bê tông chậm hơn so với kết cấu vùng n-ớc lên xuống và sóng đánh, tuy nhiên vẫn khá mạnh. Mức độ xâm nhập ion Cl- vào kết cấu BTCT có xu h-ớng giảm dần khi càng xa biển.
Luận văn thạc sĩ Vũ Thế Ph-ơng
+ Với tiểu vùng khí quyển trên mặt n-ớc biển: sau khoảng 15 20 năm có thể xuất hiện ăn mòn cốt thép, xuất hiện các vết nứt mặt bê tông chạy dọc theo các thanh cốt thép bị ăn mòn, nhiều tr-ờng hợp lớp bê tông bảo vệ bị vỡ hẳn ra do lớp gỉ thép quá dày, làm giảm đáng kể khả năng chịu lực của kết cấu (xem phụ lục số I.3 và I.4).
+ Với tiểu vùng khí quyển trên bờ: sau 20-25 năm có thể quan sát thấy các dấu hiệu ăn mòn và phá huỷ cốt thép trên diện rộng, chủ yếu xảy ra đối với kết cấu lộ thiên trực tiếp tiếp xúc với môi tr-ờng (xem phụ lục số I.5 và I.6).
- Tại vùng ngập n-ớc th-ờng xuyên ít thấy hiện t-ợng ăn mòn cốt thép, có thể là do thiếu oxy hoà tan để phát triển gỉ.
Từ các kết quả khảo sát ăn mòn các công trình BTCT vùng biển có thể đ-a ra tổng kết về thời điểm mà kết cấu BTCT bắt đầu h- hỏng trong môi tr-ờng biển Việt Nam (bảng I.1) [11]. Một số hình ảnh về tình trạng ăn mòn và h- hỏng kết cấu BTCT ở vùng biển Việt Nam đ-ợc trình bày trong phụ lục số I.7.
Bảng I.1 - Niên hạn xảy ra h- hỏng kết cấu BTCT th-ờng gặp trong môi tr-ờng biển Việt Nam [11]
TT Điều kiện môi tr-ờng
Niên hạn xảy ra h- hỏng kết cấu BTCT th-ờng gặp Thùc tÕ
(n¨m)
% (so víi thiÕt kế trung hạn 50
n¨m) 1 Kết cấu bị nhiễm mặn từ đầu do sử dụng
cát biển hoặc n-ớc biển để trộn bê tông 5-10 10-20 2 Kết cấu ở vùng thuỷ triều lên xuống và
sóng đánh 10-15 20-30
3 Kết cấu ở vùng trên biển và sát mép
n-íc (< 0,25 km) 15-20 30-40
4 Kết cấu ở vùng ven biển (0,25 - 30 km) 15 -25 40-50 5 Kết cấu ở vùng ngập trong n-ớc biển > 50 - 60 > 100
Luận văn thạc sĩ Vũ Thế Ph-ơng
Các số liệu tổng hợp trong bảng I.1 cho thấy một đặc điểm chung về ăn mòn kết cấu BTCT vùng biển n-ớc ta từ khoảng năm 1990 trở về tr-ớc là chỉ có phần kết cấu BTCT nằm ở vùng ngập n-ớc biển có tuổi thọ lâu dài. Các kết cấu BTCT nằm trong những vùng khác nh- n-ớc thuỷ triều lên xuống và sóng đánh, khí quyển trên biển và vùng khí quyển ven biển đều chỉ đạt 20-50% tuổi thọ thiết kế [1, 5, 11]. Cá biệt nh- công trình bệnh viện K67 - Quảng Ninh, cốt thép bị gỉ chỉ sau thời gian sử dụng khoảng 2 năm, công trình chỉ đạt 10-20% tuổi thọ thiết kế lý do là ng-ời ta sử dụng vật liệu đầu vào là cát đã bị nhiễm mặn, hàm l-ợng muối rất lớn v-ợt quá giới hạn cho phép [2].
Thực trạng ăn mòn BTCT trong vùng biển Việt Nam có thể khái quát hoá ở một số đặc điểm sau:
- Tính chất xâm thực của môi tr-ờng là rất mạnh, thực trạng ăn mòn là
đáng lo ngại. Hầu hết kết cấu bị ăn mòn rất sớm, tuổi thọ không đạt yêu cầu.
- Các nguyên nhân chủ yếu là bê tông ch-a đủ năng lực để bảo vệ cốt thép t-ơng ứng với mức độ xâm thực của môi tr-ờng thể hiện qua độ đặc chắc và chiều dày lớp bảo vệ. Cá biệt có tình trạng sử dụng vật liệu đầu vào bị nhiễm mặn. Hiện trạng bê tông bị nhiễm mặn trong quá trình thi công là khó tránh khỏi nếu thi công trên biển hoặc giữa hai đợt thuỷ triều lên xuống. Chất l-ợng thi công kết cấu BTCT ở vùng biển cần phải đ-ợc kiểm soát nghiêm ngặt hơn rất nhiều so với thi công trên đất liền.
- Cần phải nghiên cứu các giải pháp để cải thiện tình trạng này nhằm nâng cao hiệu quả đầu t-.
Thời điểm và mức độ ăn mòn kết cấu BTCT ở các vùng biển của Nhật Bản và của một số n-ớc Đông Nam á đ-ợc trình bày thông qua các ví dụ trong bảng I.2 (xem kết hợp với phụ lục số I.8). Từ các ví dụ này cho thấy tình trạng ăn mòn BTCT d-ới tác động của ion Cl- trong vùng biển không chỉ xảy ra ở Việt Nam mà còn ở nhiều n-ớc khác trong khu vực.
Luận văn thạc sĩ Vũ Thế Ph-ơng
Bảng I.2 - Tình trạng ăn mòn kết cấu BTCT vùng biển một số n-ớc Đông Nam á và Nhật Bản [1, 6, 32]
Tên công trình Cấu kiện khảo sát
ChiÒu s©u (cm)
Cl- kg/m3
BT Rb
MPa
BV
mm
Tình trạng ăn mòn bê tông, cốt
thÐp Cảng Tiên Sa
Đà Nẵng (Việt Nam) Niên hạn: 33 n¨m
DÇm BTCT (vùng khí quyển trên mặt n-ớc biÓn)
0-2 2-4 4-6 6-8
7,194 4,279 4,279 2,805
20 64
- Bê tông bị nứt côc bé
- Cốt thép bị ăn mòn cục bộ và gỉ trung b×nh
Cảng Sakai- Minato (Nhật Bản) Niên hạn: 39 n¨m
DÇm BTCT (vùng khí quyển trên mặt n-ớc biÓn)
0-2 2-4 4-6 6-8
6-9 6-8 5-7 4-6
20- 35
35- 50
M¨t A: phÝa biÓn - Nứt lớn do ăn mòn thép, bong bục lớp bê tông nặng
Mặt B: phía đất liÒn
- Có một vài vết nứt nhỏ, bê tông không bị bong bục Cảng Hakata-
Cầu tàu Suzaki (Nhật Bản) Niên hạn: 38 n¨m
DÇm BTCT (vùng khí quyển trên mặt n-ớc biÓn)
0,5-1,5 2,5-3,5 4,5-5,5 6,5-7,5 8,5-9,5
10,42 8,04 5,71 5,96 4,13
- 51
- Nứt do ăn mòn thÐp, bong bôc líp bê tông bảo vệ.
Chiều rộng vết nứt lớn nhất khoảng 3- 5mm
- Tiết diện cốt thép giảm từ 2,58% đến 51,77%
Cảng Belawan (Indonesia) Niên hạn: 28 n¨m
DÇm BTCT (vùng khí quyển trên mặt n-ớc biÓn)
0-2 2-4 4-6 6-8
3,0-6,0 0,5-2,0 0,5-1,0 0,2-0,5
30 50- 60
ăn mòn nặng chủ yếu ở đáy dầm
Ghi chú: Rb : c-ờng độ nén của bê tông ; BV: chiều dày bảo vệ