Để đảm bảo độ bền lâu cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đối với kết cấu BT&BTCT về các chỉ tiêu sau:
- Tỷ lệ N/Xvà cường độ bê tông;
- Độ thấm của bê tông ( thấm nước, thấm khí); - Chiều dày lớp bê tông bảo vệ;
- Hàm lượng xi măng tối thiểu; - Hàm lượng tạp chất có hại;
3.3.3.1. Tỷ lệ N/X và cường độ bê tông:
Yêu cầu về tỷ lệ N/X tối đa và cường độ bê tông tối thiểu của BT& BTCT trong môi trường vùng ngập nước, vùng nước lên xuống trong TCXDVN 327:2004 gần như là tương đương với các quy định trong tiêu chuẩn ACl 318, BS 8110 và 3600, chỉ có vùng khí quyển là hơi thấp so với các tiêu chuẩn trên, vì vậy sẽ phù hợp hơn nếu soát xét và điều chỉnh quy định cường độ cho vùng khí quyển trong TCXDVN 327:2004 tối thiểu là ≥25MPa còn trong TCXD 149:1986 lại quy định thấp hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn này. Các tiêu chuẩn ACl 318, ACl 357R và BS
6347, BS 8110 đều quy định đồng thời 2 chỉ tiêu là tỷ lệ N/X tối đa và Rb tối thiểu trong khi đó TCXDVN 327:2004 chỉ quy định 1 chỉ tiêu có thể là N/X tối hoặc Rb
tối thiểu. Thực tế đã chứng minh là quy định 2 chỉ tiêu là an toàn hơn 1 chỉ tiêu vì độ thấm của bê tông có mối quan hệ phụ thuộc chặt chẽ vào 2 chỉ tiêu này. Chính vì thế tỷ lệ N/X và Rb sẽ được thiết kế theo quy định (Xem bảng 3.5):
Bảng 3.5: Yêu cầu về N/X tối đa và Rb tối thiểu vùng xâm thực.
Vùng xâm thực
Vùng ngập nước Vùng nước lên xuống Vùng khí quyển biển
Rb, min =40MPa Rb, min ≥50Mpa Rb, min ≥50MPa
(N/X) max=0,45 (N/X) max=0,40 (N/X) max=0,40
3.3.3.2. Mác bê tông: Áp dụng theo Bảng 3.6.
Bảng 3.6: Yêu cầu về Mác bê tông vùng xâm thực.
Vùng ngập vùng mực nước Vùng Khí quyển
Nước thay đổi
Trên mặt nước Trên bờ (cách 1km) Gần bờ Mác bê tông M30 M40 M30 M30 M25
3.3.3.3. Độ thấm của bê tông:
Độ thấm của bê tông (thấm nước và thấm khí) có vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo khả năng chống ăn mòn cho kết cấu BT & BTCT ở trong các môi trường nói chung và môi trường biển nói riêng. Độ thấm của bê tông phụ thuộc vào tỷ lệ N/X, cường độ bê tông và cấu trúc rỗng xốp của bê tông. Nên áp dụng thêm
các biện pháp công nghệ để giảm thiểu số lượng, kích thước và cải thiện cấu trúc lỗ rỗng nhằn đạt tới độ chống thấm cần thiết đáp ứng yêu cầu chống ăn mòn bê tông.
3.3.3.4. Độ thấm của nước bê tông:
Độ chống thấm nước tối thiểu của bê tông dùng cho công trình biển theo quy định của các tiêu chuẩn trong và ngoài nước. Thực tế áp dụng cho những năm qua cho thấy quy định về độ chống thấm nước trong TCXDVN 327:2004 là tương đối phù hợp với điều kiện môi trường biển Việt Nam. (Xem bảng 3.7):
Bảng 3.7: Độ chống thấm nước tối thiểu của bê tông vùng xâm thực.
Vùng xâm thực
Vùng ngập nước Vùng nước lên xuống Vùng khí quyển biển
B 8 - B10 B 10 - B12 B 6 - B10
3.3.3.5. Độ thấm ion Cl- trong bê tông:
Sự ăn mòn clorua cốt thép trong bê tông ở vùng nước lên xuống và vùng khí quyển là hiện tượng phổ biến, tốc độ ăn mòn nhanh và mạnh đặc biệt là trong điều kiện nhiệt ẩm, có thể gây hậu quả nghiêm trọng và ảnh hưởng lớn tới độ bền lâu của kết cấu BTCT trong môi trường biển. Vì vậy để đảm bảo độ bền clorua cho kết cấu BTCT thì việc khống chế độ thấm ion clorua ở mức hợp lý là rất cần thiết. Với mức khuyến cáo giới hạn độ thấm ion clorua trong bê tông ở vùng nước lên xuống và vùng khí quyển của mỹ là 1000 – 2000 cu lông ( mức thấp) cho các công trình bình thường và nhỏ hơn hoặc bằng 500 cu lông cho các công trình đặc biệt ( mức rất thấp), của Canada là 1000-1500 cu lông (mức thấp) của Úc nhỏ hơn hoặc bằng 1000 culông ( mức rất thấp). trên cơ sở đó ta cần bổ sung quy định này trong thiết kế để nâng cao độ bền lâu cho kết cấu BTCT trong môi trường biển Việt Nam, đồng thời dễ dàng cho công tác quản lý và kiểm soát chất lượng công trình xây dựng. (Xem bảng 3.8):
Bảng 3.8: Yêu cầu về độ thấm ion clo trong bê tông vùng xâm thực.
Đương lượng điện truyền qua (cu lông) Độ thấm ion clo
1000-2000 Thấp
3.3.3.6. Chiều dày bê tông bảo vệ:
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ có vai trò và tác dụng rất quan trọng đối với việc đảm bảo độ bền lâu cho kết cấu BT&BTCT trong môi trường biển. Khi giữ nguyên các yếu tố cường độ, độ chống thấm nước và độ thấm ion clo thì mức độ thâm nhập và tích tụ ion clo vào miền bê tông cận cốt thép phụ thuộc chủ yếu vào chiều dày lớp bê tông bảo vệ, càng dày thì thời gian tiếp cận ion clo tới cốt thép càng lâu và khả năng bảo vệ chống ăn mòn cho cốt thép càng tốt và ngược lại. Thực tế ở Việt Nam cho thấy khi chiều dày lớp bảo vệ không đảm bảo đã là nguyên nhân chính dẫn đến ăn mòn nhanh cốt thép trong bê tông so với dự kiến. Tuy nhiên còn phải xét đến cấu tạo kiến trúc, tính toán thiết kế và tính toán kinh tế thì không thể tùy ý tăng tăng chiều dày lớp bê tông bảo vệ mà phải lựa chọn được chiều dày lớp bảo vệ tối thiểu đủ đảm bảo yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn cốt thép. Ta thấy quy định về chiều dày lớp bê tông bảo vệ ở vùng ngập nước và vùng nước lên xuống trong TCXDVN 327:2004 cũng đã tương đươg với các tiêu chuẩn ACl 357R, ACl 224R… chỉ có vùng khí quyển có cận dưới 25mm là hơi thấp so với tiêu chuẩn khác. Vì vậy ta cần điều chỉnh cận dưới lên tối thiểu 30mm dể đáp ứng cao tiêu chí về an toàn và kinh tế. (Xem bảng 3.9):
Bảng 3.9: Chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu cho kết cấu BTCT trong môi trường biển.
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu cho kết cấu BTCT trong môi trường biển Vùng ngập nước Vùng nước lên xuống Vùng khí quyển biển
30-50 50-70 30-50
3.3.3.7. Hàm lượng xi măng tối thiểu:
Hàm lượng xi măng có vai trò và tác dụng quan trọng sau đây:
Đảm bảo chất lượng hồ kết dính cần thiết cho hỗn hợp bê tông, độ đồng nhất, chống phân tầng;
Đảm bảo lượng hạt mịn, độ dặc chắc của bê tông, nâng cao khả năng chống thấm nước, giảm thiểu độ thấm ion clo. Khi tăng lượng dùng xi măng thêm 50kg thì độ chống thấm tăng lên 1 cấp. Như vậy, việc đảm bảo dùng xi măng tối thiểu là rất quan trọng;
Đảm bảo môi trườn kiềm cao để thụ động hóa bề mặt cốt thép, nâng cao khả năng bảo vệ chống ăn mòn cho cốt thép trong bê tông;
Tăng khả năng liên kết ion clo trong pha rắn, hạn chế bớt ion clo tự do. Ion clo có khả năng liên kết với các khoáng C3A và C4AF góp phần làm giảm ion clo tự do ( loại gây ăn mòn cốt thép);
Đảm bảo nguồn kiềm dự trữ để bù đắp sự suy giảm pH của bê tông do ăn mòn trong nước biển;
Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng xi măng tối thiểu cho kết cấu BT &BTCT trong môi trường nước biển theo TCXDVN 327:2004 là tương đương với các tiêu chuẩn nước ngoài, đảm bảo nâng cao độ bền cốt thép trong bê tông trong môi trường biển Việt Nam. (Xem bảng 3.10):
Bảng 3.10: Hàm lượng xi măng tối thiểu cho kết cấu BT&BTCT trong môi trường biển.
Hàm lượng xi măng tối thiểu cho kết cấu BT&BTCT trong môi trường biển Vùng ngập nước Vùng nước lên xuống Vùng khí quyển biển
350 400 350