Chất lượng và tuổi thọ của bê tông phụ thuộc vào các điều kiện sau:
• Vật liệu để chế tạo bê tông: Như ta đã biết vật liệu để chế tạo bê tông gồm chất kết dính, cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, nước.
+ Chất kết dính: Như phần trên ta đã khảo sát đối với các công trình thủy lợi vùng ĐBSCL, đều dùng chất kết dính là xi măng pooc lăng thông dụng, thường dùng nhất là xi măng Hà Tiên. Khi đưa vào sử dụng đều có sự kiểm tra chất lượng và đều đạt yêu cầu cho phép sử dụng theo tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam. Tuy nhiên tất cả công trình nằm trong vùng nước thường, nước chua hay nước mặn đều không chú ý tới môi trường nước ăn mòn. Vì vậy cũng không chú ý tới việc sử dụng loại xi măng đặc biệt như xi măng bền sulphat để chống lại sự xâm thực và ăn mòn. Hơn nữa trong những năm qua chúng ta cũng chưa có nơi nào sản xuất tốt, đủ chất lượng và số lượng loại xi măng bền sulphat.
Cốt liệu lớn (đá dăm): Cấu trúc cốt liệu lớn tạo nên khung chịu lực, phụ thuộc cường độ bản thân cốt liệu lớn, tính chất cấu trúc (diện tích tiếp xúc giữa các hạt cốt liệu) và cường độ liên kết giữa các hạt. Tuy nhiên, thường cường độ bản thân cốt liệu lớn là cao nên ta loại ra khỏi diện yếu tố ảnh hưởng. Trong việc chế tạo bê tông, người ta luôn mong muốn xây dựng một mô hình hỗn hợp bê tông, trong đó các hạt cốt liệu lớn tiếp xúc nhiều với nhau và có hồ kết dính vữa xi măng liên kết giữa chúng. Xây dựng mô hình này nhằm đưa cấu trúc cốt liệu lớn trở thành cấu trúc chính, quyết định tính chất vi mô và tính chịu lực của bê tông. Lúc này cấu trúc của vữa xi măng chuyển xuống thứ yếu và chỉ có tính chất liên kết. Về mặt chịu lực vữa xi măng chỉ chịu lực tương tác do liên kết giữa các hạt cốt liệu lớn trong bộ khung mà không chịu lực nội tại trong lòng nó. Cách xây dựng mô hình cấu trúc bê tông như vậy có khả năng tạo ra bê tông mác cao, và giảm được các tác động vô cùng phức tạp của cấu trúc hồ kết dính vữa xi măng với tính chất cấu trúc vi mô của bê tông. Tuy nhiên, mô hình này chỉ thuần tuý lý thuyết mà rất khó hay không có khả năng tạo được trên thực tế, nhưng nó đưa ra nguyên tắc cho tất cả các công nghệ bê tông là tăng độ mạnh của cấu trúc bộ xương khung cốt liệu trên cơ sở:
- Tăng diện tích tiếp xúc giữa các hạt cốt liệu lớn (giữa hai hạt với nhau và của các hạt xung quanh một hạt).
- Không gian hở trong bộ khung xương nhỏ nhất .
- Chiều dày của liên kết hồ xi măng với các hạt cốt liệu là hiệu quả . Vậy các yếu tố ảnh hưởng cơ bản tới cấu trúc bê tông là cốt liệu (kích thước, tính chất bề mặt), phương pháp thiết kế thành phần bê tông (cấp phối), đặc tính kỹ thuật của cốt liệu, kỹ thuật tác động cơ học, ngoài ra có một yếu tố quan trọng đó là tính linh động của dung dịch hồ xi măng (khi dung dịch vữa xi măng càng linh động dẻo thì cấu trúc cốt liệu lớn càng mạnh). Nhưng toàn bộ tính chất phức tạp trong cấu trúc vi mô của bê tông lại nằm ở liên kết giữa vữa xi măng với các hạt cốt liệu.
Cốt liệu nhỏ (cát): Mới nhìn có thể nghĩ sự tham gia của các hạt cát là thừa, nhưng nó lại có một vai trò hết sức quan trọng trong phần tăng cường ổn định không gian của các hạt xi măng liên kết, nó có tác dụng như chất hoạt tính tăng cường sự linh động của các hạt xi măng và phần tử nước, kích thích quá trình thủy hóa, đồng thời dưới tác động của cơ học và sự linh động của bản thân trong dung dịch huyền phù (giai đoạn nước liên kết keo giữa các hạt xi măng)
làm giảm bớt sự cản trở của màng liên kết xi măng nước tạo cho sự thâm nhập của phân tử nước vào bên trong hạt để thủy hóa tiếp. Do đó, tác dụng cuối cùng là giảm lượng lỗ rỗng trong cấu trúc, tăng độ bền, khả năng chịu lực của cấu trúc.
Nước: Các hạt xi măng được thủy hóa bởi nước và quá trình thủy hóa được thực hiện dần từ ngoài vào bên trong, ngay tức khắc tạo lớp màng kết dính bao quanh hạt xi măng mà bản chất là liên kết ion giữa phần tử hỗn hợp xi măng và phần tử nước, lớp màng này dày theo thời gian thủy hóa và ngoài nó là lớp nước tự do. Tuy nhiên, lớp màng liên kết này lại cản trở sự thâm nhập của nước và cùng với thời gian tính linh động của các phân tử và xi măng giảm dần do vậy làm giảm tốc độ thủy hóa. Lớp liên kết hạt xi măng - nước dầy dần cùng với nó lớp nước tự do bao ngoài hạt xi măng mỏng dần, thêm vào đó sự linh động của các hạt xi măng do tác động của việc trộn, hay tác động cơ học có điều kiện gần nhau dần dần hình thành liên kết và xóa bỏ ranh giới giữa các hạt xi măng. Màng xi măng nước bao quanh các hạt cốt liệu nhỏ và kéo chúng vào hình thành cấu trúc hồ dính kết vữa xi măng tạo nên cấu trúc ổn định có tính chất cơ lý.
Cốt liệu và nước dùng cho bê tông các công trình thủy lợi vùng ĐBSCL cũng nằm trong các nguyên lý trên, các loại cốt liệu và nước cũng được kiểm tra chất lượng đạt yêu cầu cho phép sử dụng trước khi đưa vào xây dựng công trình như ở phần 1.2.2 đã nêu.
• Cường độ của bê tông được thiết kế ban đầu (mác bê tông): Cường độ nén là yêu cầu quan trọng và tối thiểu đối với bê tông. Cường độ nén bê tông
phụ thuộc vào lượng nước, công nghệ chế tạo bê tông, thành phần và chất lượng thi công bê tông. Khi bê tông được xác định bằng cường độ nén, cần xác định chất lượng bằng cách thử các mẻ thử đối với các vật liệu, đã được thiết kế chính xác với các thiết bị trộn và phương pháp thi công dự định cho dự án. Bê tông mác (cường độ nén) càng cao thì lượng dùng xi măng nhiều, độ đặc chắc tăng, khả năng chịu lực và độ chống thấm cao, sự xâm thực của môi trường khó khăn, tăng cao tuổi thọ của công trình .
Đối với bê tông công trình thủy lợi vùng ĐBSCL trong một thời gian dài đã sử dụng bê tông mác thấp (M200). Thực tế đã chứng minh rằng, về mặt chịu lực được tính toán đảm bảo, nhưng về khả năng chống ăn mòn trong môi trường nước xâm thực như môi trường chua mặn vùng ĐBSCL thì chưa nghiên cứu để đảm bảo tính chống ăn mòn.
• Độ chống thấm của bê tông: cùng với cường độ nén để đảm bảo khả năng chịu lực, độ chống thấm của bê tông cũng cực kỳ quan trọng đối với công trình thủy lợi. Các lỗ rỗng và mao quản trong đá xi măng là nơi để các tác nhân của môi trường lỏng xâm nhập vào, hòa tan các sản phẩm thủy hóa của xi măng, tương tác với chúng, tạo ra các sản phẩm mới tan mạnh hơn hoặc lắng đọng trong lòng các lỗ rỗng, hoặc nở thể tích phá vỡ các kết cấu. Việc nâng cao độ đặc (độ chống thấm) của bê tông sẽ làm triệt tiêu hoặc giảm đáng kể sự xâm nhập của các tác nhân môi trường vào trong lòng bê tông. Độ đặc chắc của bê tông luôn luôn là yếu tố được đánh giá cao trong việc bảo vệ bê tông và bê tông cốt thép khỏi bị ăn mòn. Tuy nhiên đối với bê tông các công trình thủy lợi vùng chua mặn vùng ĐBSCL chưa được nghiên cứu chú trọng từ khâu thiết kế cũng như nghiệm thu công trình.
• Tác động của môi trường: Kết quả khảo sát thực tế trên các công trình thủy lợi vùng ĐBSCL cho thấy đa số các công trình nằm trong vùng nước môi trường chứa tác nhân ăn mòn, đó là vùng chua và mặn. Các công trình được
phân vùng môi trường chua, mặn được thể hiện trên hình: hình 1 - 1, hình 1 - 2,
hình 1 - 3.
+ Bê tông công trình bị hư hỏng có thể do những nguyên nhân cơ học và hóa học. Đối với công trình thủy lợi vùng ĐBSCL, về nguyên nhân hóa học, bê tông bị xâm thực vì tác dụng khử kiềm, tác dụng của axít và của sulfat. Sự khử kiềm xảy ra dưới tác dụng của của nước có độ cứng bé, các thành phần của đá xi măng bị nước thấm qua hòa tan và mang đi. Bê tông bị xâm thực vì tác dụng của axít, của muối manhêzi … xảy ra do phản ứng trao đổi giữa các hóa chất có trong môi trường với các thành phần của đá xi măng. Kết quả các phản ứng đó có thể sinh ra các chất dễ hòa tan bị nước mang đi hoặc chất không có khả năng kết dính. Các chất sunfat làm hư hỏng bê tông ở chỗ là các khe hở, khe mao dẫn của bê tông xảy ra hiện tượng tích tụ các chất muối kém hòa tan, khi chúng kết tinh sẽ làm xuất hiện ứng suất lớn trong các thành của mạng tinh thể đá xi măng và có thể gây nên sự phá vỡ cấu trúc của bê tông. Trong những điều kiện tự nhiên thường gặp không phải là một nguyên nhân mà là dạng tổ hợp của một số dạng xâm thực. Quá trình phá hoại dần dần bề mặt của cốt thép (gỉ) do tác dụng hóa học và điện phân của môi trường xung quanh gọi là quá trình xâm thực cốt thép. Khi cốt thép bị gỉ, thể tích bằng 2 – 2,5 lần thể tích của kim loại ban đầu, ép chặt vào thành bê tông tạo nên một áp lực ngang khá lớn, sinh ra vết nứt dọc theo cốt thép ở trong lớp bê tông bảo vệ, hoặc có thể phá vỡ lớp bê tông đó. Sự xuất hiện vết nứt làm tăng khả năng xâm thực, cốt thép bị ăn mòn mạnh hơn.
• Thiết kế, thi công,quản lý xử dụng công trình
Độ bền (tuổi thọ) kết cấu công trình BTCT trong môi trường chua mặn vùng ĐBSCL là kết quả tổng hợp các công đoạn thiết kế, thi công, giám sát chất lượng và quản lý sử dụng công trình. Vấn đề này liên quan đến trình độ khoa học – công nghệ xây dựng của nước ta. Vì vậy để nâng cao độ bền công trình BTCT trong môi trường nước chua, mặn vùng ĐBSCL cần đi sâu xem xét và nhìn nhận những vấn đề sau:
+ Về thiết kế: Chưa lựa chọn được vật liệu đảm bảo yêu cầu chống ăn mòn trong môi trường chua, mặn để duy trì độ bền lâu dài cho kết cấu. Khi thiết kế các công trình chúng ta chưa lường hết được tác động ăn mòn và phá hủy kết cấu trong môi trường chua và mặn, thường chỉ chú ý đến khả năng chịu tải, tính toán sao cho an toàn về tải trọng còn rất xem nhẹ khâu thiết kế lựa chọn vật liệu có khả năng chống ăn mòn lâu dài cho kết cấu công trình. Trong một thời gian dài chúng ta đã sử dụng bê tông mác thấp (M200). Thực tế chứng minh rằng, về mặt chịu lực tính toán đảm bảo, nhưng về khả năng chống ăn mòn thì chưa đảm bảo. Thực chất vấn đề là chúng ta chưa xây dựng được tiêu chuẩn, quy phạm xây dựng riêng cho môi trường mang tính đặc thù trong vùng. Về mặt kiến trúc, mặt ngoài công trình chưa tăng cường các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn.
+ Về thi công: Chất lượng thi công công trình chưa cao, nhiều công đoạn còn làm thủ công nên khó đảm bảo chất lượng xây lắp. Lớp bê tông bảo vệ nhiều kết cấu công trình chưa đảm bảo, nhiều chỗ mỏng hơn so với thiết kế, không thể đủ khả năng chống ăn mòn cho kết cấu.
+ Về quản lý sử dụng: Chưa có các quy định pháp lý về kiểm tra định kỳ công trình, nhằm phát hiện các nguyên nhân và mầm mống gây hư hỏng kết cấu công trình để có biện pháp duy tu sửa chữa kịp thời. Chưa áp dụng các biện pháp công nghệ bảo trì và khắc phục hư hỏng cục bộ do ăn mòn cho các công trình đã xây dựng.