Nghiên cứu và đánh giá hiện trạng ăn mòn các bộ phận kết cấu cầu trên địa bàn tỉnh Bình Định

Nghiên cứu đánh giá hiện trạng ăn mòn các bộ phận kết cấu cầu tại Bình Định, luận văn thạc sĩ xây dựng cầu hầm, phân tích nguyên nhân và giải pháp khắc phục.

• Tác giả: Nguyễn Lâm Bình
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thế Truyền
• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Xây dựng cầu hầm
• Đề tài: Nghiên cứu đánh giá hiện trạng ăn mòn của các bộ phận kết cấu công trình cầu trên địa bàn tỉnh Bình Định
• Loại tài liệu: luận văn thạc sỹ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU MÔI TRƯỜNG VÀ KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CÁC CÔNG TRÌNH CẦU KHU VỰC TỈNH BÌNH ĐỊNH
• 1.1. Đặc điểm khí hậu môi trường tỉnh Bình Định
• 1.2. Môi trường không khí
• 1.3. Môi trường nước mặt
• 1.4. Môi trường nước biển ven bờ
• 1.5. Hệ thống các công trình cầu trên địa bàn tỉnh Bình Định
• 1.6. Kết luận Chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: ĂN MÒN CÔNG TRÌNH CẦU VÙNG VEN BIỂN – CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĂN MÒN
• 2.1. Tổng quan về ăn mòn thép - bê tông cốt thép
• 2.2. Ăn mòn kết cấu thép
• 2.3. Ăn mòn do chênh lệch khí hoặc nồng độ
• 2.4. Ăn mòn cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép
• 2.5. Ăn mòn công trình cầu ở vùng ven biển Việt Nam
• 2.6. Thành phần hóa học của nước biển
• 2.7. Khí quyển biển nhiệt đới
• 2.8. Sự thay đổi mực nước lên xuống do thủy triều
• 2.9. Các yếu tố khác
• 2.10. Các phương pháp đánh giá độ ăn mòn
• 2.10.1. Đo đạc điện thế nửa pin
• 2.10.2. Đo đạc sự phân cực tuyến tính
• 2.10.3. Bố trí thí nghiệm
• 2.10.4. Hướng dẫn giải thích dữ liệu
• 2.10.5. Phương pháp quang phổ trở kháng xoay chiều (ACIS)
• 2.10.6. Các mô hình mạch tương đương cho thép và mặt tiếp xúc thép – bê tông
• 2.10.7. Đo tốc độ ăn mòn và xác định Rp
• 2.11. Kết luận Chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG ĂN MÒN CÁC CÔNG TRÌNH CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH
• 3.1. Vấn đề đặt ra
• 3.2. Đánh giá định tính về hiện trạng ăn mòn đối với các công trình cầu trên địa bàn tỉnh Bình Định
• 3.3. Hiện trạng ăn mòn đối với các công trình cầu cũ, yếu, xuống cấp
• 3.3.1. Hư hỏng kết cấu móng cọc
• 3.3.2. Hư hỏng kết cấu mố - trụ cầu
• 3.3.3. Hư hỏng kết cấu thượng bộ (dầm – mặt cầu – lan can tay vịn)
• 3.4. Đánh giá những dấu hiệu hiện trạng tiềm ẩn nguy cơ bị hư hỏng do ăn mòn đối với các công trình cầu mới xây dựng hoặc đang khai thác ổn định
• 3.5. Thực nghiệm đánh giá định lượng về hiện trạng ăn mòn đối với công trình cầu Chợ Góc – T
• 3.5.1. Mô tả hiện trạng cầu
• 3.5.2. Yêu cầu đánh giá hiện trạng ăn mòn
• 3.5.3. Phương pháp đánh giá
• 3.5.4. Thiết bị và hóa chất
• 3.5.5. Chuẩn bị mẫu
• 3.5.6. Cách tiến hành
• 3.5.7. Đo chỉ tiêu độ thấm clo tại công trình cầu Chợ Góc
• 3.5.8. Đánh giá kết quả thí nghiệm
• 3.6. Kết luận Chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Hiện trạng ăn mòn cầu tại Bình Định

Luận văn tập trung đánh giá hiện trạng ăn mòn của các công trình cầu trên địa bàn tỉnh Bình Định, một khu vực ven biển có điều kiện khí hậu và môi trường thuận lợi cho quá trình ăn mòn cầu. Các yếu tố như độ ẩm cao, nồng độ muối trong không khí và nước biển, cùng với sự thay đổi thủy triều, đã góp phần đẩy nhanh quá trình ăn mòn kết cấu cầu. Nghiên cứu chỉ ra rằng hơn 53% các công trình cầu tại Bình Định đang ở tình trạng trung bình và yếu, trong đó gần 2/3 bị ảnh hưởng bởi ăn mòn ở các mức độ khác nhau.

1.1. Đặc điểm khí hậu và môi trường

Bình Định nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, với nhiệt độ trung bình năm khoảng 27°C và độ ẩm tương đối cao. Điều kiện này, kết hợp với nồng độ muối trong không khí và nước biển, tạo môi trường lý tưởng cho ăn mòn cầu. Đặc biệt, các cầu ven biển chịu ảnh hưởng nặng nề từ sự thay đổi thủy triều và sự xâm nhập của nước mặn vào kết cấu bê tông và thép.

1.2. Hệ thống công trình cầu tại Bình Định

Hệ thống cầu tại Bình Định bao gồm nhiều công trình lớn như cầu Diêu Trì, cầu Bồng Sơn, và đặc biệt là cầu Thị Nại - cây cầu vượt biển dài nhất Việt Nam. Tuy nhiên, nhiều cầu trong số này đã xuống cấp do ăn mòn, đặc biệt là các cầu cũ và yếu. Các hư hỏng chủ yếu tập trung ở kết cấu móng cọc, mố trụ cầu, và các bộ phận thượng tầng như dầm và mặt cầu.

II. Phương pháp đánh giá ăn mòn

Luận văn đề cập đến các phương pháp đánh giá ăn mòn hiện đại, bao gồm đo điện thế nửa pin, phân cực tuyến tính, và quang phổ trở kháng xoay chiều (ACIS). Các phương pháp này giúp xác định chính xác mức độ ăn mòn và nguyên nhân gây hư hỏng, từ đó đề xuất các giải pháp bảo trì và sửa chữa phù hợp.

2.1. Đo điện thế nửa pin

Phương pháp này sử dụng để đo điện thế ăn mòn của cốt thép trong bê tông, giúp xác định các khu vực bị ăn mòn nghiêm trọng. Kết quả đo được so sánh với các tiêu chuẩn quốc tế để đánh giá mức độ hư hỏng.

2.2. Phân cực tuyến tính

Phân cực tuyến tính là phương pháp đo tốc độ ăn mòn bằng cách áp dụng một dòng điện nhỏ vào bề mặt kim loại. Phương pháp này cho phép xác định tốc độ ăn mòn và đánh giá hiệu quả của các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn.

III. Kết quả đánh giá và kiến nghị

Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiều công trình cầu tại Bình Định đang ở tình trạng xuống cấp nghiêm trọng do ăn mòn. Các hư hỏng chủ yếu tập trung ở kết cấu móng cọc, mố trụ cầu, và các bộ phận thượng tầng. Luận văn đề xuất các giải pháp bảo trì và sửa chữa, đồng thời nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng các biện pháp chống ăn mòn ngay từ giai đoạn thiết kế và xây dựng.

3.1. Giải pháp bảo trì

Các giải pháp bảo trì bao gồm việc thường xuyên kiểm tra và đánh giá hiện trạng ăn mòn, sử dụng các vật liệu chống ăn mòn, và áp dụng các phương pháp bảo vệ điện hóa. Các biện pháp này giúp kéo dài tuổi thọ của công trình cầu.

3.2. Kiến nghị cho công trình mới

Đối với các công trình cầu mới, luận văn khuyến nghị sử dụng các vật liệu chống ăn mòn như thép không gỉ và bê tông cốt thép có độ bền cao. Đồng thời, cần thiết kế các hệ thống thoát nước hiệu quả để giảm thiểu sự tích tụ nước mặn trong kết cấu cầu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Bình Định, nằm ở vùng duyên hải miền Trung Việt Nam, có hệ thống giao thông với số lượng cầu lớn, trong đó gần 53% công trình cầu đang ở tình trạng trung bình và yếu. Đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa, môi trường ven biển với độ ẩm cao, lượng mưa trung bình năm khoảng 1.751 mm và các thành phần hóa học như ion Cl⁻, SO₄²⁻ trong không khí và nước biển ven bờ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ăn mòn các kết cấu cầu. Hiện tượng ăn mòn bê tông và thép cốt trong các công trình cầu đã và đang gây ra sự suy giảm nghiêm trọng về chất lượng, tuổi thọ và khả năng chịu tải của các công trình, đặc biệt là các cầu cũ xây dựng từ những năm 1990 trở về trước.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào đánh giá hiện trạng ăn mòn các bộ phận kết cấu công trình cầu trên địa bàn tỉnh Bình Định, phân tích cơ chế ăn mòn trong môi trường ven biển, áp dụng các phương pháp đánh giá ăn mòn phù hợp và đề xuất quy trình kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ nhằm kéo dài tuổi thọ công trình. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khảo sát định tính và định lượng hiện trạng hư hỏng do ăn mòn trên các công trình cầu tại Bình Định, kết hợp thu thập mẫu và thí nghiệm trong phòng lab.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ hệ thống giao thông huyết mạch của tỉnh, góp phần đảm bảo an toàn khai thác, giảm thiểu chi phí sửa chữa và nâng cao hiệu quả đầu tư phát triển hạ tầng giao thông. Kết quả nghiên cứu cũng là cơ sở khoa học để xây dựng các giải pháp phòng chống ăn mòn cho các công trình cầu mới và hiện hữu trong điều kiện khí hậu ven biển đặc thù.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình về ăn mòn kết cấu thép và bê tông cốt thép trong môi trường ven biển, bao gồm:

• Cơ chế ăn mòn bê tông: Phân loại ăn mòn hóa học (phản ứng với CO₂, axit, muối sunfat) và ăn mòn vật lý (tác động nhiệt độ, đóng băng, sinh vật biển). Khái niệm về ăn mòn sunfat và sự phá hủy cấu trúc bê tông do trương nở thể tích ettringit.
• Cơ chế ăn mòn thép: Phân biệt ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa, trong đó ăn mòn điện hóa là phổ biến nhất với các dạng ăn mòn đều, ăn mòn cục bộ (lỗ, khe, tiếp xúc), ăn mòn do chênh lệch nồng độ ion và oxy, ăn mòn nứt và ăn mòn mỏi.
• Mô hình pin ăn mòn galvanic: Giải thích hiện tượng ăn mòn tiếp xúc giữa các kim loại khác nhau hoặc các vùng có nồng độ oxy khác nhau trong môi trường điện phân.
• Khái niệm về lớp màng thụ động trên bề mặt thép và vai trò của ion Cl⁻ trong việc phá vỡ lớp này, dẫn đến ăn mòn lỗ và ăn mòn ranh giới.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: ăn mòn hóa học, ăn mòn điện hóa, ăn mòn lỗ, ăn mòn tiếp xúc, ăn mòn nứt, ăn mòn sunfat, và lớp màng thụ động.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp giữa cơ sở lý thuyết và khảo sát thực địa, bao gồm:

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu quan trắc môi trường không khí, nước mặt và nước biển ven bờ tại Bình Định năm 2013; khảo sát hiện trạng các công trình cầu trên địa bàn tỉnh; thu thập mẫu bê tông và thép từ các công trình cầu tiêu biểu như cầu Chợ Góc.
• Phương pháp phân tích: Đánh giá định tính qua quan sát, chụp ảnh hiện trạng hư hỏng; đánh giá định lượng bằng các phương pháp đo điện thế nửa pin, phân cực tuyến tính, phổ trở kháng xoay chiều (ACIS) để xác định tốc độ ăn mòn và chỉ tiêu độ thấm clo trong bê tông.
• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Lựa chọn các công trình cầu đại diện cho các mức độ khai thác và tuổi thọ khác nhau, tập trung vào các bộ phận dễ bị ăn mòn như móng cọc, mố trụ, dầm, bản mặt cầu và lan can tay vịn.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong năm 2013-2014, bao gồm giai đoạn thu thập số liệu môi trường, khảo sát hiện trường, thí nghiệm phòng lab và phân tích kết quả.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính khoa học, khách quan và phù hợp với đặc thù môi trường ven biển Bình Định.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng ăn mòn phổ biến trên các công trình cầu cũ: Khoảng 43% cầu trên địa bàn tỉnh là công trình cũ, trong đó gần 2/3 số này bị ăn mòn ở các mức độ khác nhau. Các bộ phận móng cọc, mố trụ cầu bị ăn mòn nghiêm trọng nhất với biểu hiện bê tông bong tróc, cốt thép han gỉ, giảm tiết diện chịu lực. Ví dụ, cầu Ván tại cửa biển Tam Quan và cầu Chợ Góc có dấu hiệu ăn mòn lỗ và ăn mòn khe rõ rệt.

2. Ảnh hưởng của môi trường ven biển đến tốc độ ăn mòn: Môi trường không khí và nước biển ven bờ chứa hàm lượng ion Cl⁻ lên đến 1.411 mg/l trong nước mặt và 1.316 mg/l trong nước biển, độ pH dao động từ 6,14 đến 8,65, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phá hủy lớp màng thụ động bảo vệ thép. Độ ẩm tương đối cao (79-92%) và nhiệt độ trung bình năm khoảng 27°C cũng thúc đẩy quá trình ăn mòn.

3. Phương pháp đánh giá ăn mòn hiệu quả: Phương pháp đo điện thế nửa pin và phân cực tuyến tính cho kết quả đánh giá tốc độ ăn mòn thép chính xác, phù hợp với điều kiện thực tế tại Bình Định. Thí nghiệm tại cầu Chợ Góc cho thấy tốc độ ăn mòn thép có thể đạt khoảng 10-20 µm/năm, vượt ngưỡng an toàn cho tuổi thọ thiết kế.

4. Nguy cơ ăn mòn đối với công trình cầu mới: Một số công trình cầu mới hoặc đang khai thác ổn định cũng đã xuất hiện dấu hiệu ăn mòn tiềm ẩn, đặc biệt ở các vị trí tiếp xúc trực tiếp với môi trường nước biển và không khí ẩm, cảnh báo cần có biện pháp phòng chống kịp thời.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiện tượng ăn mòn là do tác động phối hợp của các yếu tố môi trường ven biển như ion Cl⁻ và SO₄²⁻ trong không khí và nước, độ ẩm cao, nhiệt độ ổn định tạo điều kiện cho phản ứng hóa học và điện hóa diễn ra mạnh mẽ. So với các nghiên cứu trong khu vực ven biển khác, tốc độ ăn mòn tại Bình Định tương đương hoặc cao hơn do đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa và sự phát triển kinh tế dẫn đến tải trọng khai thác cầu tăng cao.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tốc độ ăn mòn giữa các công trình cầu cũ và mới, bảng thống kê hàm lượng ion Cl⁻ và SO₄²⁻ trong môi trường, cũng như hình ảnh minh họa các dạng hư hỏng ăn mòn tại các bộ phận cầu. Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng các phương pháp đánh giá hiện trạng ăn mòn định kỳ để phát hiện sớm và xử lý kịp thời, tránh tổn thất lớn về kinh tế và an toàn giao thông.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Thực hiện kiểm tra, đánh giá hiện trạng ăn mòn định kỳ hàng năm cho tất cả các công trình cầu trên địa bàn tỉnh, ưu tiên các cầu cũ và cầu nằm gần biển. Chủ thể thực hiện là Sở Giao thông vận tải phối hợp với các đơn vị chuyên môn, mục tiêu giảm thiểu hư hỏng nghiêm trọng trong vòng 3 năm tới.

2. Áp dụng các biện pháp bảo vệ bề mặt kết cấu như phủ lớp chống ăn mòn, sử dụng vật liệu chống thấm, sơn epoxy hoặc lớp phủ polymer cho các bộ phận dễ bị ăn mòn như móng cọc, mố trụ, dầm thép. Thời gian thực hiện trong vòng 1-2 năm, chủ thể là nhà thầu xây dựng và bảo trì.

3. Nâng cao chất lượng vật liệu và thi công trong các công trình cầu mới, đặc biệt là sử dụng bê tông có độ đặc chắc cao, cốt thép được xử lý chống ăn mòn, thiết kế kết cấu phù hợp với điều kiện môi trường ven biển. Chủ thể là các đơn vị thiết kế và thi công, áp dụng ngay trong các dự án xây dựng mới.

4. Xây dựng quy trình chuẩn đánh giá và xử lý ăn mòn đồng bộ, chuyên nghiệp, bao gồm hướng dẫn kỹ thuật đo đạc, phân tích dữ liệu và đề xuất biện pháp sửa chữa phù hợp. Chủ thể là các cơ quan quản lý nhà nước và viện nghiên cứu, hoàn thiện trong vòng 2 năm.

5. Tăng cường đào tạo, nâng cao nhận thức cho cán bộ quản lý và kỹ thuật viên về tác hại của ăn mòn và các biện pháp phòng chống, nhằm đảm bảo công tác bảo dưỡng, sửa chữa được thực hiện hiệu quả. Thời gian liên tục, chủ thể là các trường đại học, trung tâm đào tạo chuyên ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý giao thông và xây dựng: Sở Giao thông vận tải, Ban Quản lý dự án cần sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch bảo trì, sửa chữa và đầu tư xây dựng cầu phù hợp với điều kiện môi trường ven biển.

2. Các nhà thiết kế và thi công công trình cầu: Áp dụng các kiến thức về cơ chế ăn mòn và phương pháp đánh giá để lựa chọn vật liệu, thiết kế kết cấu và thi công đảm bảo độ bền lâu dài cho công trình.

3. Các đơn vị bảo trì, sửa chữa cầu: Sử dụng quy trình đánh giá hiện trạng ăn mòn và các biện pháp xử lý được đề xuất để thực hiện công tác duy tu, bảo dưỡng hiệu quả, giảm thiểu chi phí và kéo dài tuổi thọ công trình.

4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành xây dựng cầu hầm: Tham khảo luận văn để hiểu sâu về cơ chế ăn mòn trong môi trường ven biển, phương pháp đánh giá và ứng dụng thực tiễn, phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo hoặc học tập chuyên sâu.

Câu hỏi thường gặp

1. Ăn mòn công trình cầu là gì và tại sao nó quan trọng?
   Ăn mòn là quá trình phá hủy vật liệu thép và bê tông cốt thép do tác động hóa học và điện hóa của môi trường, đặc biệt là ion Cl⁻ và SO₄²⁻ trong môi trường ven biển. Nó làm giảm tuổi thọ, khả năng chịu lực và an toàn của cầu, gây thiệt hại kinh tế lớn nếu không được kiểm soát.

2. Phương pháp nào được sử dụng để đánh giá hiện trạng ăn mòn?
   Các phương pháp phổ biến gồm đo điện thế nửa pin, phân cực tuyến tính và phổ trở kháng xoay chiều (ACIS). Chúng giúp xác định tốc độ ăn mòn thép và mức độ thấm clo trong bê tông, từ đó đánh giá chính xác tình trạng ăn mòn.

3. Yếu tố môi trường nào ảnh hưởng mạnh nhất đến ăn mòn cầu tại Bình Định?
   Ion clorua (Cl⁻) trong không khí và nước biển ven bờ với hàm lượng cao, độ ẩm tương đối lớn (79-92%), nhiệt độ trung bình năm khoảng 27°C và tính axit của môi trường là các yếu tố chính thúc đẩy quá trình ăn mòn.

4. Có thể phòng chống ăn mòn cho các công trình cầu mới như thế nào?
   Sử dụng vật liệu bê tông đặc chắc, cốt thép được xử lý chống ăn mòn, thiết kế kết cấu phù hợp với môi trường ven biển, áp dụng lớp phủ bảo vệ bề mặt và thực hiện bảo dưỡng định kỳ là các biện pháp hiệu quả.

5. Tại sao các công trình cầu cũ lại bị ăn mòn nghiêm trọng hơn?
   Cầu cũ thường sử dụng vật liệu và công nghệ thi công chưa tối ưu, lớp bảo vệ kém, kết hợp với thời gian khai thác lâu dài trong môi trường ăn mòn cao nên dễ bị suy giảm chất lượng, lớp bê tông bảo vệ bị nứt, cốt thép bị gỉ và giảm khả năng chịu lực.

Kết luận

• Bình Định có hệ thống cầu đa dạng với tỷ lệ cầu cũ xuống cấp do ăn mòn chiếm gần 43%, ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn và hiệu quả khai thác.
• Môi trường ven biển với hàm lượng ion Cl⁻ và SO₄²⁻ cao, độ ẩm và nhiệt độ ổn định là nguyên nhân chính thúc đẩy quá trình ăn mòn kết cấu cầu.
• Phương pháp đánh giá hiện trạng ăn mòn bằng đo điện thế nửa pin và phân cực tuyến tính được áp dụng hiệu quả, cho phép xác định tốc độ ăn mòn và mức độ hư hỏng.
• Các công trình cầu mới cũng có nguy cơ ăn mòn tiềm ẩn, cần có biện pháp phòng chống ngay từ giai đoạn thiết kế và thi công.
• Đề xuất các giải pháp kiểm tra định kỳ, bảo vệ bề mặt, nâng cao chất lượng vật liệu và xây dựng quy trình đánh giá đồng bộ nhằm kéo dài tuổi thọ công trình cầu tại Bình Định.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng các giải pháp đề xuất vào thực tiễn quản lý và bảo trì cầu, đồng thời mở rộng nghiên cứu đánh giá ăn mòn cho các vùng ven biển khác. Quý độc giả và các đơn vị quản lý được khuyến khích tham khảo và áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả bảo vệ công trình cầu.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ hệ thống cầu – mạch máu giao thông của tỉnh và quốc gia!

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU MÔI TRƯỜNG VÀ KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CÁC CÔNG TRÌNH CẦU KHU VỰC TỈNH BÌNH ĐỊNH 1. ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU MÔI TRƯỜNG TỈNH BÌNH ĐỊNH: Bình Định là tỉnh duyên hải miền Trung Việt Nam. Lãnh thổ của tỉnh trải dài 110 km theo hướng Bắc - Nam, có chiều ngang hẹp trung bình 55 km (chỗ hẹp nhất 50 km, chỗ rộng nhất 60 km). Diện tích tự nhiên của toàn tỉnh 6.

Phía Bắc giáp tỉnh Quảng Ngãi, có chung đường biên giới 63 km từ đèo Bình Đê, điểm cực Bắc với tọa độ: 14o42' Bắc, 108o56' Đông; phía Nam giáp tỉnh Bình Định, có chung đường biên giới 59 km, điểm cực Nam với tọa độ: 13o31' Bắc, 108o57' Đông. Phía Tây giáp tỉnh Gia Lai, có chung đường biên giới 130 km , điểm cực Tây với tọa độ: 14o27' Bắc, 108o27' Đông. Phía Đông giáp biển Đông với bờ biển dài 134 km, có điểm cực Đông ở xã Nhơn Châu ( Cù Lao Xanh), có tọa độ: 13o36' Bắc, 109o21' Đông. Tỉnh Bình Định nằm trong vùng nhiệt đới ẩm gió mùa.

Do sự phức tạp của địa hình và mặt đệm biến đổi khá lớn nên gió mùa khi vào đất liền đã thay đổi hướng và cường độ khá nhiều. Nếu xét tới các xu thế chủ yếu có thể phân chia chế độ gió trong năm của tỉnh có gió mùa Đông Bắc; phần phía Nam của tỉnh có gió Bắc và Tây Bắc. Trong thời kỳ này hướng gió nói chung tương đối ổn định. Từ tháng 4 - 8 ở phần phía Bắc tỉnh có gió Nam và Tây Nam; ở phần phía Nam tỉnh chủ yếu có gió Đông Nam và gió Tây, tiếp theo là gió Tây Bắc và gió Nam.

- Nhiệt độ không khí trung bình năm ở khu vực miền núi biến đổi từ 20,1 - 26,1oC, cực đại trung bình 25,0 - 31,7oC và cực tiểu 16,5 - 22,7oC. Tại vùng duyên hải, nhiệt độ không khí trung bình năm là 27,0oC, nhiệt độ cực đại 39,9oC và cực tiểu 15,8oC. Tổng nhiệt độ năm trong tỉnh (tại Quy Nhơn) đạt 9.636oC vượt tiêu chuẩn 9.500oC của khí hậu xích đạo. Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 5 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - Độ ẩm tuyệt đối trung bình tháng trong năm 22,5 - 27,9 % và độ ẩm tương đối từ 79 - 92 % tại khu vực miền núi; tại vùng duyên hải độ ẩm tuyệt đối trung bình là 27,9 mb, cực đại 32,7 mb và cực tiểu 20,0 mb.

Độ ẩm tương đối trung bình là 79 % và cực tiểu là 31 %. - Chế độ mưa: mùa mưa bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 12. Riêng đối với khu vực miền núi có thêm một mùa mưa phụ từ tháng 5 - 8 do ảnh hưởng của mùa mưa Tây Nguyên. Mùa khô kéo dài từ tháng 1 - 8.

Đối với các huyện miền núi tổng lượng mưa trung bình năm từ 2. Riêng thung lũng sông Kôn từ 1. Vùng có tổng lượng mưa trung bình năm lớn nhất là huyện An Lão (2. Đối với vùng duyên hải tổng lượng mưa trung bình năm là 1.751 mm, cực đại là 2.658mm và cực tiểu là 1.

Tổng lượng mưa trung bình có xu thế giảm dần từ miền núi xuống duyên hải. Riêng ở phía Bắc tỉnh có xu thế giảm dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam. - Về bão: Bình Định nằm ở miền Trung Trung bộ Việt Nam, đây là miền thường có bão đổ bộ vào đất liền. Hàng năm trong đoạn bờ biển từ Quảng Nam - Đà Nẵng đến Khánh Hòa trung bình có 1,04 cơn bão đổ bộ vào.

Tần suất xuất hiện bão lớn nhất từ tháng 9 - 11. Môi trường không khí Theo báo cáo kết quả quan trắc và phân tích môi trường tỉnh Bình Định do Trung tâm Quan trắc môi trường - Chi cục Bảo vệ môi trường – Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Định thực hiện năm 2013. Trong môi trường không khí trên địa bàn tỉnh Bình Định tồn tại nhiều thành phần hóa học gây hại cho kết cấu thép - bêtông cốt thép như: CO, NO2, SO 2, NH 3, HF, H2S những chất khí này kết hợp với độ ẩm trong không khí cao và nước mưa sẽ tạo thành những chất hóa học có tính axít ảnh hưởng đến chất lượng bêtông, gây gỉ mạnh đối với thép. Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 6 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Bảng 1.

Kết quả quan trắc môi trường không khí năm 2013 tỉnh Bình Định ĐỊA ĐIỂM LẤY MẪU CHỈ TIÊU QUAN TRẮC CO NO2 SO2 NH3 HF H 2S Thành phố Quy Nhơn 4,11 0,2 0,11 0,89 0,06 - Thị xã An Nhơn 3,11 0,03 0,09 1,22 0,03 0,67 Huyện Tuy Phước 3,42 0,36 0,12 1,10 - - Huyện Phù Cát 2,78 0,03 0,09 0,56 - 1,11 Huyện Phù Mỹ 1,93 0,04 0,08 0,87 0,05 - Huyện Hoài Nhơn 2,11 0,03 0,08 1,45 0,07 0,38 Huyện Tây Sơn 2,89 0,03 0,08 0,19 - - Đơn vị: mg/m3 (Nguồn: Báo cáo kết quả quan trắc và phân tích môi trường tỉnh Bình Định đợt 1 năm 2013, Trung tâm Quan trắc Môi trường – Chi cục Bảo vệ Môi trường – Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Bình Định) 1. Môi trường nước mặt Nước mặt là một trong những tác nhân gây ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình ăn mòn kết cấu thép - bêtông cốt thép nếu trong nó có chứa các chất gây hại cho thép - bêtông cốt thép đặc biệt là đối với kết cấu móng, mố, trụ cầu. Kết quả quan trắc chất lượng môi trường nước mặt được thực hiện năm 2013 tại Bình Định thì trong nước mặt có chứa các thành phần có hại cho kết cấu thép - bêtông cốt thép như: NH4+, SO42- , Cl-, NO3-…trong đó sự có mặt của ion clorua Cl- và ion sunfat SO4 2- là đặc biệt nguy hiểm vì đây là 2 tác nhân chính gây ăn mòn bê tông - thép (SO4 2- gây ra ăn mòn sunfat đối với bê tông, Cl- gây ăn mòn bê tông và thép). Kết hợp với tính axít của môi trường nước (độ pH dao động từ 6,77 – 8,59) đẩy mạnh sự ăn mòn axit đối với bê tông và phá vỡ lớp màng bảo vệ thụ động trên bề mặt thép làm cho thép bị ăn mòn Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 7 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Bảng 1.

Kết quả quan trắc môi trường nước mặt năm 2013 tỉnh Bình Định CHỈ TIÊU QUAN TRẮC ĐỊA ĐIỂM LẤY MẪU NH4+ NO3 - PO43- SO4 2- Cl - pH (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Cầu Đôi, T.P Quy Nhơn 7,92 - 0,008 0,047 346 775 Đầm Thị Nại, T.P Quy Nhơn 8,05 - 0,012 0,017 342 4561 Sông Hà Thanh, Tuy Phước 7,77 0,02 0,039 0,02 125 167 Cầu Đập Đá, T.X An Nhơn 7,87 0,14 0,014 0,064 319 465 Cầu Kiều An 2, T.X An Nhơn 8,06 0,02 0,012 0,121 24 580 Sông Kôn- KCN Thanh Liêm, 7,98 0,08 0,014 0,028 137 343 T.X An Nhơn Đầm Đề Gi, huyện Phù Cát 7,97 - - - 119 2157 Đầm Trà Ổ, huyện Phù Mỹ 8,59 - - - 224 2110 Cầu Lại Giang, huyện Hoài 6,77 0,14 0,008 0,015 23 357 Nhơn Cầu Tam Quan, huyện Hoài 7,56 - 0,05 0,066 330 3584 Nhơn Suối Một, huyện Vân Canh 8,01 0,17 0,007 0,026 20 34 Cầu Phú Phong, huyện Tây Sơn 8,15 0,23 0,014 0,009 58 283 Suối Trà Xom, huyện Tây Sơn 8,17 0,07 0,01 0,154 18 164 Cầu An Tường, huyện Hoài Ân 8,4 0,15 0,019 0,039 47 89 Sông Đinh, thôn 1, xã An Trung, 7,5 0,08 0,018 0,013 35 227 huyện An Lão (Nguồn: Trung tâm Quan trắc Môi trường – Chi cục Bảo vệ Môi trường – Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Bình Định) 1. Môi trường nước biển ven bờ Bình Định là một địa phương trải dài dọc theo bờ biển vì vậy có rất nhiều công trình được xây dựng trong khu vực này vì vậy môi trường nước biển ven bờ sẽ gây những ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng và tuổi thọ của công trình đặc biệt là những công trình bằng thép và bêtông cốt thép. Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 8 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Theo kết quả quan trắc chất lượng môi trường nước biển ven bờ được thực hiện năm 2013 tại Bình Định thì trong nước biển ven bờ không những chứa các hợp chất có hại cho kết cấu thép - bêtông cốt thép như: NH4+, SO4 2- , Cl-, … mà còn với hàm lượng lớn trong đó vượt trội là ion clorua Cl- và ion sunfat SO42-. Môi trường nước biển cũng có tính axit mạnh (độ pH dao động từ 6,14 – 8,65) đẩy mạnh sự ăn mòn axit đối với bê tông và phá vỡ lớp màng bảo vệ thụ động trên bề mặt cốt thép làm cho cốt thép bị ăn mòn Bảng 1.

Kết quả quan trắc môi trường nước biển ven bờ năm 2013 Bình Định KẾT QUẢ QUAN TRẮC ĐỊA ĐIỂM LẤY MẪU NH4+ F- SO 4 2- Cl - pH (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Đầm Thị Nại (Phía Nam) 7,91 0,77 0,28 994 7132 Đầm Đề Gi (Phía Bắc) 7,93 0,50 0,65 936 6687 Vùng biển khu nuôi tôm xã Cát Hải, 7,84 1,60 0,50 958 7400 huyện Phù Cát Vùng biển khu nuôi tôm Mỹ An, 8,06 1,33 0,55 879 8227 huyện Phù Mỹ Vùng biển khu nuôi tôm Cửa Lợi 8,01 1,30 0,60 1123 7981 Bắc, huyện Hoài Nhơn Vùng biển Quy Hòa, T.P Quy Nhơn 8,32 0,80 0,52 997 9015 Vùng biển khu du lịch Hòn Khô, 8,04 1,47 0,57 1254 9113 T.P Quy Nhơn Vùng biển khu du lịch xã Nhơn Hải, 7,97 1,10 0,55 892 6989 T.P Quy Nhơn Vùng biển khu du lịch Bãi Dại, 8,27 1,13 0,47 1128 7156 T.P Quy Nhơn Vùng biển khu du lịch Tân Thanh, 8,17 1,53 0,55 952 9242 huyện Phù Cát Vùng biển Lộ Diêu – xã Hoài Mỹ, 8,02 1,83 0,60 1137 9321 huyện Hoài Nhơn Vùng biển khu du lịch Hương Biển, 8,05 1,53 0,70 945 9325 Tam Quan Bắc, T.T Tam Quan Vùng biển cửa vịnh Quy Nhơn, 7,80 0,23 0,15 993 8692 Học viên: Nguyễn Lâm Bình Trang 9 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT gần Hải đoàn 47 Vùng biển cửa vịnh Quy Nhơn, 7,24 0,40 0,12 896 8931 Mũi Tấn, T.P Quy Nhơn Vùng biển Cảng cá Quy Nhơn 7,51 1,30 0,09 1411 8249 Vùng biển Cảng Quy Nhơn 7,83 1,57 0,18 986 9937 Vùng biển trạm Hải Văn và Môi 7,66 1,53 0,12 994 7896 trường biển Quy Nhơn Cửa biển An Dũ, huyện Hoài Nhơn 8,03 0,60 0,38 1128 8241 Vùng biển khu vực xã Nhơn Châu, 8,16 0,47 0,63 1275 8431 bãi trước, T.P Quy Nhơn Vùng biển khu vực xã Nhơn Châu, 8,21 0,40 0,61 983 9158 bãi sau, T.P Quy Nhơn Vùng biển khu 2, phường Trần Phú, 8,02 1,40 0,67 976 8736 T.