CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
IV.3 Kết quả thí nghiệm mẫu được bảo vệ
IV.3.2 Chiều dày lỗ nhân tạo giữa mẫu
Kết quả thí nghiệm đo chiều dày lỗ nhân tạo giữa mẫu của các mẫu được bảo vệ theo thời gian thí nghiệm như sau :
-300 -200 -100 0 100 200 300 400
0 4 8 12 16 20 24
(μm)
Thời gian (tuần)
Mẫu phủ Epoxy Mẫu tráng kém Mẫu phủ Polyurethane
Bảng IV-4. Kết quả chiều dày lỗ nhân tạo giữa mẫu phủ epoxy
STT Tên mẫu
Thời gian thí nghiệm (tuần)
Chiều dày sơn phủ ban
đầu (μm)
Chiều dày sơn phủ sau
thí nghiệm
(μm)
Độ giảm chiều dày (μm)
Tỷ lệ chiều dày còn
lại (%)
Tốc độ ăn mòn (mm/năm)
1 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-01 4 4718.10 4077.55 -640.55 86.42 8.35 2 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-02 4 4818.35 4069.83 -748.53 84.47 9.76 3 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-03 4 4736.18 4065.90 -670.27 85.85 8.74 4 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-04 8 4742.70 3764.90 -977.80 79.38 6.37 5 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-05 8 4662.73 4122.78 -539.95 88.42 3.52 6 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-06 8 4787.18 4220.10 -567.08 88.15 3.70 7 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-13 12 4502.68 3534.83 -967.85 78.50 4.21 8 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-14 12 4559.63 3446.70 -
1112.93 75.59 4.84 9 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-15 12 4731.70 3745.90 -985.80 79.17 4.28 10 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-19 16 4537.25 2656.38 -
1880.88 58.55 6.13 11 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-20 16 4752.53 3089.68 -
1662.85 65.01 5.42 12 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-21 16 4677.28 3418.75 -
1258.53 73.09 4.10 13 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-16 24 4741.20 1457.20 -
3284.00 30.73 7.13 14 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-17 24 4628.70 1573.35 -
3055.35 33.99 6.64 15 T5X75X150 JSP-
SP-EPOXY-18 24 4689.50 1570.40 -
3119.10 33.49 6.78
Trung bình 6.00
Bảng IV-5. Kết quả chiều dày lỗ nhân tạo giữa mẫu phủ kẽm
STT Tên mẫu
Thời gian thí nghiệm (tuần)
Chiều dày sơn phủ ban
đầu (μm)
Chiều dày sơn phủ sau
thí nghiệm
(μm)
Độ giảm chiều dày (μm)
Tỷ lệ chiều dày còn
lại (%)
Tốc độ ăn mòn (mm/năm)
1 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-01 4 4708.48 4550.53 -157.95 96.65 2.06 2 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-02 4 4486.35 4213.53 -272.83 93.92 3.56 3 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-03 4 4866.65 4717.03 -149.63 96.93 1.95 4 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-04 8 4701.58 4372.75 -328.83 93.01 2.14 5 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-05 8 4855.25 4367.65 -487.60 89.96 3.18 6 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-06 8 4629.75 4216.10 -413.65 91.07 2.70 7 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-15 12 4813.38 4309.03 -504.35 89.52 2.19 8 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-16 12 4908.80 4297.23 -611.58 87.54 2.66 9 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-17 12 4706.38 4226.10 -480.28 89.80 2.09 10 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-21 16 4616.13 3579.60 -
1036.53 77.55 3.38 11 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-22 16 4654.50 3546.15 -
1108.35 76.19 3.61 12 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-23 16 5006.08 4214.98 -791.10 84.20 2.58 13 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-18 24 4644.30 3196.80 -
1447.50 68.83 3.14 14 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-19 24 4820.38 3246.95 -
1573.43 67.36 3.42 15 T5X75X150 JSP-
SP-ZINC-20 24 4354.73 2081.93 -
2272.80 47.81 4.94
Trung bình 2.91
Bảng IV-6. Kết quả chiều dày lỗ nhân tạo giữa mẫu phủ polyurethane
STT Tên mẫu
Thời gian thí nghiệm (tuần)
Chiều dày sơn phủ ban
đầu (μm)
Chiều dày sơn phủ sau
thí nghiệm
(μm)
Độ giảm chiều dày (μm)
Tỷ lệ chiều dày còn
lại (%)
Tốc độ ăn mòn (mm/năm)
1 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-01 4 4604.00 4390.88 -213.13 95.37 2.78 2 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-02 4 4655.98 4082.08 -573.90 87.67 7.48 3 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-03 4 4751.88 4153.55 -598.32 87.41 7.80 4 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-07 8 4517.45 4331.18 -186.28 95.88 1.21 5 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-08 8 4479.23 3567.88 -911.35 79.65 5.94 6 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-09 8 4625.38 3804.95 -820.42 82.26 5.35 7 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-16 12 4838.55 3538.18 -
1300.38 73.12 5.65 8 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-17 12 4636.48 3489.60 -
1146.88 75.26 4.98 9 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-18 12 4818.95 3380.88 -
1438.08 70.16 6.25 10 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-22 16 4756.23 3557.85 -
1198.38 74.80 3.91 11 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-23 16 4557.38 3501.00 -
1056.38 76.82 3.44 12 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-24 16 4562.75 3166.45 -
1396.30 69.40 4.55 13 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-19 24 4618.48 1646.20 -
2972.28 35.64 6.46 14 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-20 24 4672.35 1498.28 -
3174.08 32.07 6.90 15 T5X75X150 JSP-
SP-URETHANE-21 24 4645.75 1204.13 -
3441.63 25.92 7.48
Trung bình 5.34
Kết quả tính toán giá trị tốc độ ăn mòn trung bình đạt được như sau :
- Mẫu phủ epoxy: 6.00mm/năm, lớn hơn mẫu nguyên dạng 2.31 lần - Mẫu phủ kẽm: 2.91mm/năm, lớn hơn mẫu nguyên dạng 1.12 lần - Mẫu phủ polyurethane: 5.34mm/năm, lớn hơn mẫu nguyên dạng 2.06 lần Kết quả cho thấy tốc độ ăn mòn tại lỗ nhân tạo tâm mẫu thí nghiệm được bảo vệ lớn hơn tốc độ ăn mòn của mẫu nguyên dạng. Điều này chứng tỏ đối với những mẫu được bảo vệ nhưng khi xảy ra các vị trí bong tróc thì tốc độ ăn mòn tại các vị trí đó nhanh hơn là đối với mẫu không được bảo vệ.
Hình IV-9. Tỷ lệ thay đổi chiều dày lỗ nhân tạo
y = -0.0268x + 1.0342 R² = 0.899
y = -0.0166x + 1.0434 R² = 0.8403
y = -0.0276x + 1.0575 R² = 0.8639
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0 4 8 12 16 20 24
Thời gian (tuần)
Mẫu phủ Epoxy Mẫu tráng kém
Mẫu phủ Polyurethane Linear (Mẫu phủ Epoxy) Linear (Mẫu tráng kém) Linear (Mẫu phủ Polyurethane)
Hình IV-10. Thay đổi chiều dày lỗ nhân tạo
Tốc độ ăn mòn của lỗ nhân tạo tại tâm mẫu thay đổi tuyến tính theo hàm số bấc nhất của thời gian. Sau khoảng 20 tuần thì chiều dày lỗ đối với mẫu phủ epoxy và polyurethane giảm khoảng 50%. Tốc độ ăn mòn tại lỗ nhân tạo của mẫu phủ epoxy và polyurethane tương đối giống nhau. Đối với mấu phủ kẽm, tốc độ ăn mòn ở lỗ nhân tạo là nhỏ nhất (trong 3 loại mẫu). Qua thí nghiệm có thể dự báo được tốc độ ăn mòn của lỗ nhân tạo theo thời gian như sau:
Tỷ lệ ăn mòn so với chiều dày ban đầu:
Mẫu phủ kẽm: Δth = -0.0166tw + 1.0434 Mẫu phủ epoxy: Δth = -0.0268tw + 1.0342 Mẫu phủ polyurethane: Δth = -0.0276tw + 1.0575
y = -124.88x + 156.59 R² = 0.8948
y = -76.048x + 185.3 R² = 0.8766 y = -128.36x + 263.61
R² = 0.8617
-4,000 -3,500 -3,000 -2,500 -2,000 -1,500 -1,000 -500 0 500
0 4 8 12 16 20 24
(μm)
Thời gian (tuần)
Mẫu phủ Epoxy Mẫu tráng kém
Mẫu phủ Polyurethane Linear (Mẫu phủ Epoxy) Linear (Mẫu tráng kém) Linear (Mẫu phủ Polyurethane)
Tốc độ ăn mòn:
Mẫu phủ kẽm: th = 76.048tw – 185.3 Mẫu phủ epoxy: th = 124.88tw – 156.59 Mẫu phủ polyurethane: th = 128.36tw – 263.61 Trong đó:
Δth Tỷ lệ tốc độ ăn mòn, % th Tỷ lệ tốc độ ăn mòn, μm tw Thời gian thí nghiệm, tuần
Mẫu phủ kẽm có chiều dày lớp phủ thay đổi nhiều nhất nhưng tốc độ ăn mòn tại lỗ nhân tạo là thấp nhất. Mẫu phủ epoxy và polyurethane có sự thay đổi chiểu dày ít hơn, nhưng có tốc độ ăn mòn ở lỗ nhân tạo là nhiều hơn. Điều này có thể lý giải rằng, trong thời gian đầu phần sơn phủ bằng kẽm chịu tác động của môi trường như điện cực hy sinh trong quá trình ăn mòn để bảo vệ thép bên trong. Epoxy và polyurethane bảo vệ được mẫu tốt hơn, làm cho quá trình ăn mòn chỉ tập trung tại lỗ nhân tạo ở giữa không được bảo vệ. Do đó trong quá trình thi công, với loại cọc được sơn phủ bởi epoxy và polyurethane cần kiểm tra kỹ các vị trí bị trầy xướt và cần được sơn phủ bảo vệ để đảm bảo an toàn cho công trình trong quá trình vận hành khai thác. Với sơn phủ bằng kẽm, ăn mòn đầu tiên sẽ xảy ra trên bề mặt kẽm, làm cho lớp phủ bị bong tróc. Sau khi lớp phủ bị bong tróc sẽ tạo điều kiện cho thép tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài, làm cho tốc độ ăn mòn xảy ra nhanh hơn. Cơ chết này được minh họa bằng Hình IV-11 dưới đây.
Hình IV-11. Quá trình ăn mòn thép
Đầu tiên ăn mòn tập trung tại lỗ nhân tạo. Sau đó ăn mòn vẫn tiếp tục xảy ra ở đó, và lớp phủ ở các vùng lân cận sẽ bắt đầu bị phồng. Khi đạt đến giới hạn, các vị trí phồng
này sẽ bong tróc lớp sơn bảo vệ và thép bên trong bị ăn mòn. Quá trình này kéo dài đến khi thép bị ăn mòn hoàn toàn.