Mô hình xâm nhập chloride vào kết cấu bê tông cốt thép trong môi trường biển và dưới tải trọng

• Tác giả: Quoc Vu Hoang
• Người hướng dẫn: Asso. Boonchai Stitmannaitum
• Trường học: Chulalongkorn University
• Chuyên ngành: Civil Engineering
• Đề tài: Mô Hình Xâm Nhập Chloride Vào Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Dưới Tải Trọng Và Môi Trường Biển
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Bangkok

• ACKNOWLEDGEMENTS
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Statement of Problems
• 2. CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. Chloride induced corrosion in cracked concrete
• 2.2. Corrosion mechanisms of steel reinforcement in concrete
• 2.3. The effect of crack on the steel reinforcement corrosion in concrete
• 2.4. Transport mechanisms of chloride through cracked concrete
• 2.5. Permeation of salt solution
• 2.6. Background of correlations of crack to chloride ingress
• 2.7. Crack generation method
• 2.8. Influence of crack width and crack depth on chloride diffusion
• 2.9. Crack tortuosity and crack constrictivity
• 2.10. The loading and marine environment
• 2.11. Models for chloride ingress into cracked concrete
• 2.12. The objectives of study
• 2.13. The scopes of study
• 3. CHAPTER 3: DEVELOPMENT OF MODEL
• 3.1. Two dimensional chloride diffusivity model of cracked reinforced concrete
• 3.2. The movement mechanism of bulk salt solution
• 3.3. The diffusion mechanism of chloride ions into cracked concrete
• 3.4. Model for chloride diffusion at crack location of reinforced concrete
• 4. CHAPTER 4: SIMULATION OF CHLORIDE PENETRATION INTO CRACKED REINFORCED CONCRETE
• 4.1. Simulation for chloride diffusion at crack location of reinforced concrete
• 4.2. Simulation for 2D chloride diffusivity in crack concrete
• 4.3. Model for 2D chloride diffusivity
• 4.4. Model for chloride diffusivity only perpendicular crack plane
• 5. CHAPTER 5: MODEL VALIDATION
• 5.1. Experiment procedures to perform the effect of crack depth on the chloride penetration
• 5.2. Determination for chloride profile by chemical analysis method
• 5.3. Determination for chloride profile by EPMA test
• 5.4. Correlation of the applied load (SR) to crack width opening
• 5.5. The correlation between crack depth and crack width
• 5.6. The influence of water-cement ratio (W/C) on the chloride penetration depth
• 5.7. The influence of crack depth on the chloride penetration depth
• 5.8. The influence of residual crack width on the chloride concentration depth
• 5.9. The influence of crack depth on the chloride diffusion coefficient at crack location
• 5.10. The tortuosity and constrictivity of crack
• 5.11. Validation for model of chloride diffusion at crack location of reinforced concrete
• 5.12. Two dimensional chloride ingress in cracked concrete
• 6. CHAPTER 6: DISCUSSIONS AND CONCLUSIONS
• 6.1. Limitations and Directions for Future Research
• APPENDIX
• BIOGRAPHY

I. Mô hình xâm nhập chloride

Mô hình xâm nhập chloride vào kết cấu bê tông cốt thép dưới tải trọng và môi trường biển là một chủ đề quan trọng trong nghiên cứu về độ bền của bê tông. Xâm nhập chloride là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự ăn mòn của cốt thép trong bê tông. Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển một mô hình để mô phỏng quá trình xâm nhập của ion chloride vào bê tông có vết nứt dưới tác động của tải trọng và môi trường biển. Mô hình này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế xâm nhập mà còn cung cấp thông tin cần thiết để cải thiện thiết kế và bảo trì các công trình xây dựng trong môi trường khắc nghiệt.

1.1. Tác động của chloride

Tác động của chloride đến bê tông là rất nghiêm trọng. Khi chloride xâm nhập vào kết cấu bê tông cốt thép, nó có thể phá hủy lớp bảo vệ của cốt thép, dẫn đến sự ăn mòn. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự hiện diện của ion chloride trong bê tông có thể làm giảm tuổi thọ của công trình. Các yếu tố như độ rộng và độ sâu của vết nứt có ảnh hưởng lớn đến khả năng xâm nhập của chloride. Việc hiểu rõ các cơ chế này là cần thiết để phát triển các biện pháp bảo vệ hiệu quả cho kết cấu bê tông.

1.2. Mô hình mô phỏng

Mô hình mô phỏng xâm nhập chloride được phát triển dựa trên các phương pháp toán học và thực nghiệm. Mô hình này xem xét các yếu tố như tải trọng, môi trường biển, và các đặc tính vật liệu của bê tông. Kết quả từ mô hình cho thấy rằng tải trọng có thể làm tăng tốc độ xâm nhập của chloride qua các vết nứt. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thiết kế bê tông để chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt, đồng thời giảm thiểu sự hình thành vết nứt.

II. Phân tích và đánh giá

Phân tích và đánh giá mô hình xâm nhập chloride vào kết cấu bê tông cốt thép cho thấy giá trị thực tiễn cao. Mô hình này không chỉ giúp dự đoán sự xâm nhập của chloride mà còn cung cấp thông tin quan trọng cho việc bảo trì và nâng cấp các công trình xây dựng. Việc áp dụng mô hình này trong thực tế có thể giúp giảm thiểu chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ của bê tông trong môi trường biển. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc hiểu rõ về tác động của chloride có thể giúp các kỹ sư thiết kế các giải pháp bảo vệ hiệu quả hơn cho kết cấu bê tông.

2.1. Ứng dụng thực tiễn

Mô hình xâm nhập chloride có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ thiết kế công trình đến bảo trì. Các kỹ sư có thể sử dụng mô hình này để đánh giá độ bền của bê tông trong các điều kiện môi trường khác nhau. Điều này giúp họ đưa ra các quyết định chính xác hơn trong việc lựa chọn vật liệu và thiết kế cấu trúc. Hơn nữa, mô hình cũng có thể được sử dụng để phát triển các tiêu chuẩn và quy định mới cho việc xây dựng trong môi trường biển.

2.2. Hạn chế và hướng nghiên cứu tương lai

Mặc dù mô hình đã cung cấp nhiều thông tin hữu ích, vẫn còn một số hạn chế cần được khắc phục. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc cải thiện độ chính xác của mô hình trong các điều kiện thực tế. Việc kết hợp các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ, và tải trọng động có thể giúp mô hình phản ánh chính xác hơn về sự xâm nhập của chloride. Hướng nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện mô hình mà còn đóng góp vào việc phát triển các giải pháp bảo vệ kết cấu bê tông hiệu quả hơn.