Luận văn thạc sĩ vật liệu và công nghệ vật liệu xây dựng nghiên cứu ăn mòn và chống ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép của các công trình xây dựng ở vùng biển

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vật liệu và công nghệ vật liệu xây dựng nghiên cứu ăn mòn và chống ăn mòn cốt thép trong bê tông, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Phan Huỳnh Phương
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Chánh
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Vật liệu và công nghệ vật liệu xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu ăn mòn và chống ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép của các công trình xây dựng vùng biển
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu về môi trường biển Việt Nam
• 1.2. An mòn cốt thép trong bê tông cốt thép ở môi trường biển
• 1.3. Tình hình nghiên cứu ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.4. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC
• 2.2. Bản chất điện hóa của quá trình ăn mòn cốt thép trong bê tông
• 2.3. Nhiệt động của quá trình ăn mòn cốt thép trong bê tông
• 2.4. Sự phân cực của phản ứng điện hóa
• 2.5. Khả năng ăn mòn cốt thép và tốc độ ăn mòn cốt thép
• 2.6. Những trạng thái ăn mòn cốt thép trong bê tông
• 2.7. Động lực học ăn mòn cốt thép trong bê tông
• 2.9. Ảnh hưởng của phụ gia khoáng hoạt tính đến quá trình ăn mòn cốt thép
• 2.10. Các biện pháp chống ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép
• 2.11. Phương pháp thí nghiệm để đánh giá ăn mòn cốt thép trong bê tông theo TCVN 9348-2012
• 3. CHƯƠNG 3: HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 3.1. Thí nghiệm các tính chất nguyên vật liệu cần nghiên cứu
• 3.2. Môi trường dưỡng hộ trong thực nghiệm
• 3.3. Thực nghiệm đo mức độ ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép (TCVN 9348-2012)
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của lớp bê tông bảo vệ và tỉ lệ nước/xi măng đến khả năng ăn mòn cốt thép trong bê tông thường mác 300
• 4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường dưỡng hộ đến khả năng ăn mòn cốt thép trong bê tông thường và bê tông cường độ cao
• 4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại thép đến khả năng ăn mòn cốt thép trong các môi trường dưỡng hộ khác nhau với chiều dày lớp bê tông bảo vệ là 3cm và tỉ lệ N/X = 0.4. So sánh khả năng ăn mòn cốt thép trong bê tông thường mác 300 và bê tông cường độ cao mác 500 có sử dụng silicafume trong 2 môi trường ăn mòn là NaCl 10% và NaCl 15%
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.2. Hạn chế và kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Ăn mòn cốt thép trong bê tông

Ăn mòn cốt thép là hiện tượng phổ biến trong các công trình xây dựng vùng biển, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ bền và tuổi thọ của kết cấu. Nguyên nhân chính là do tác động của môi trường biển, đặc biệt là sự xâm nhập của ion Cl- và độ ẩm cao. Quá trình ăn mòn điện hóa xảy ra khi cốt thép tiếp xúc với môi trường có chứa oxy và độ ẩm, tạo thành các phản ứng hóa học làm suy giảm tính chất cơ học của thép. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá mức độ ăn mòn cốt thép trong bê tông thông qua các phương pháp đo điện thế và thí nghiệm thực tế.

1.1. Nguyên nhân ăn mòn

Nguyên nhân chính của ăn mòn cốt thép trong bê tông là sự xâm nhập của ion Cl- từ môi trường biển. Ion Cl- phá vỡ lớp bảo vệ thụ động trên bề mặt thép, tạo điều kiện cho quá trình ăn mòn điện hóa diễn ra. Ngoài ra, độ ẩm cao và sự thay đổi nhiệt độ cũng đẩy nhanh quá trình này. Các yếu tố như tỉ lệ nước/xi măng, chiều dày lớp bê tông bảo vệ và loại thép sử dụng cũng ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ ăn mòn.

1.2. Tác động của môi trường biển

Môi trường biển có tính ăn mòn cao do chứa nhiều muối và độ ẩm. Các công trình xây dựng vùng biển thường xuyên tiếp xúc với nước biển, hơi muối và không khí ẩm, làm tăng nguy cơ ăn mòn cốt thép. Nghiên cứu chỉ ra rằng, nồng độ NaCl càng cao thì tốc độ ăn mòn càng nhanh. Điều này đòi hỏi các giải pháp chống ăn mòn hiệu quả để bảo vệ kết cấu công trình.

II. Phương pháp chống ăn mòn

Để giảm thiểu ăn mòn cốt thép trong bê tông, các phương pháp chống ăn mòn được áp dụng bao gồm sử dụng bê tông cường độ cao, phụ gia khoáng hoạt tính và lớp phủ epoxy. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng silicafume như một phụ gia để cải thiện tính chất của bê tông, giúp tăng độ bền và khả năng chống thấm. Kết quả thí nghiệm cho thấy, bê tông có chứa silicafume giảm đáng kể tốc độ ăn mòn cốt thép trong môi trường NaCl.

2.1. Sử dụng bê tông cường độ cao

Bê tông cường độ cao được chế tạo với tỉ lệ nước/xi măng thấp và sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính như silicafume. Loại bê tông này có cấu trúc đặc chắc, giảm khả năng thấm nước và ion Cl-, từ đó hạn chế ăn mòn cốt thép. Kết quả thí nghiệm cho thấy, bê tông cường độ cao có khả năng chống ăn mòn tốt hơn so với bê tông thông thường.

2.2. Lớp phủ epoxy

Lớp phủ epoxy được sử dụng để cách ly cốt thép với môi trường bên ngoài, ngăn chặn sự xâm nhập của ion Cl- và độ ẩm. Tuy nhiên, lớp phủ này có thể bị suy giảm hiệu quả theo thời gian do tác động của nhiệt độ và môi trường. Nghiên cứu chỉ ra rằng, việc kết hợp lớp phủ epoxy với bê tông cường độ cao mang lại hiệu quả chống ăn mòn cao hơn.

III. Ứng dụng trong xây dựng

Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn cao trong việc thiết kế và xây dựng các công trình xây dựng vùng biển. Các giải pháp chống ăn mòn như sử dụng bê tông cường độ cao, phụ gia khoáng hoạt tính và lớp phủ epoxy giúp tăng tuổi thọ và độ bền của kết cấu. Ngoài ra, việc áp dụng các tiêu chuẩn xây dựng và kỹ thuật xây dựng hiện đại cũng góp phần nâng cao chất lượng công trình.

3.1. Giải pháp kỹ thuật

Các giải pháp kỹ thuật được đề xuất bao gồm tăng chiều dày lớp bê tông bảo vệ, sử dụng bê tông cường độ cao và phụ gia khoáng hoạt tính. Ngoài ra, việc kiểm tra và bảo trì định kỳ cũng giúp phát hiện sớm các dấu hiệu ăn mòn, từ đó có biện pháp khắc phục kịp thời.

3.2. Tiêu chuẩn xây dựng

Việc tuân thủ các tiêu chuẩn xây dựng như TCVN 9348-2012 và ASTM C876 giúp đảm bảo chất lượng và độ bền của công trình xây dựng vùng biển. Các tiêu chuẩn này quy định rõ về vật liệu, phương pháp thi công và kiểm tra chất lượng, góp phần giảm thiểu rủi ro ăn mòn cốt thép.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu bờ biển dài với nhiều công trình xây dựng ven biển, đặc biệt tại các tỉnh như Khánh Hòa, Vũng Tàu, Bình Thuận, nơi môi trường biển có tính xâm thực cao gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuổi thọ kết cấu bê tông cốt thép (BTCT). Theo thống kê, nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hư hỏng các công trình này là do ăn mòn cốt thép bởi ion Cl^- trong môi trường biển. Nước biển chứa các ion điện giải như NaCl (2,7%), MgCl_2 (0,32%), MgSO_4 (0,22%), CaSO_4 (0,13%) và KHCO_3 (0,02%), tạo nên môi trường ăn mòn phức tạp. Khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, lượng muối clorua phân tán cao và sự thay đổi chu kỳ khô ẩm làm tăng nguy cơ ăn mòn cốt thép.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá đặc điểm ăn mòn cốt thép trong bê tông thường và bê tông cường độ cao có sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính silicafume tại vùng biển, đồng thời đề xuất các giải pháp chống ăn mòn hiệu quả. Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành trên mẫu bê tông kích thước 10x10x20 cm, với thanh thép dài 40 cm, được dưỡng hộ trong môi trường NaCl 10% và 15% theo chu kỳ khô ẩm trong khoảng 75 ngày. Việc đo điện thế ăn mòn theo tiêu chuẩn ASTM C876 và TCVN 9348-2012 giúp đánh giá khả năng ăn mòn cốt thép trong điều kiện thực tế.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao tuổi thọ và độ bền của các công trình xây dựng ven biển, góp phần giảm thiểu chi phí bảo trì và sửa chữa, đồng thời đảm bảo an toàn kết cấu trong môi trường xâm thực mạnh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về ăn mòn điện hóa của cốt thép trong bê tông, bao gồm:

• Bản chất điện hóa của quá trình ăn mòn: Ăn mòn xảy ra do phản ứng oxy hóa khử giữa cốt thép và môi trường, hình thành các cực anot và catot trên bề mặt thép, dẫn đến sự hòa tan kim loại và tạo thành sản phẩm ăn mòn như oxit sắt và hydroxyt sắt.

• Giản đồ Pourbaix (E-pH): Biểu diễn trạng thái ổn định của sắt trong môi trường nước theo điện thế và pH, giúp xác định vùng thụ động và hoạt động của cốt thép.

• Đường cong phân cực điện hóa: Phân tích sự phụ thuộc giữa mật độ dòng điện và điện thế, mô tả quá trình ăn mòn và sự hình thành màng thụ động trên bề mặt thép.

• Các trạng thái ăn mòn cốt thép: Bao gồm trạng thái thụ động, ăn mòn rỗ mặt, ăn mòn đều và ăn mòn điện thế thấp, mỗi trạng thái có đặc điểm và mức độ ảnh hưởng khác nhau đến kết cấu.

• Ảnh hưởng của phụ gia khoáng hoạt tính: Silicafume được sử dụng để tăng cường độ đặc chắc của bê tông, giảm độ thấm và khả năng xâm nhập của ion Cl^-, từ đó nâng cao khả năng chống ăn mòn cốt thép.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng mẫu bê tông chế tạo tại phòng thí nghiệm với các thành phần vật liệu địa phương tại Nha Trang và vùng lân cận, gồm xi măng PCB40, cát vàng, đá 1x2, và phụ gia silicafume.

• Chế tạo mẫu thí nghiệm: Mẫu bê tông kích thước 10x10x20 cm, đặt thanh thép dài 40 cm, hai đầu thanh thép được phủ lớp sơn epoxy để cách ly môi trường bên ngoài. Các mẫu được chia thành nhóm bê tông thường mác 300 và bê tông cường độ cao mác 500 có phụ gia silicafume 8%.

• Môi trường dưỡng hộ: Mẫu được dưỡng hộ trong dung dịch NaCl 10% và 15% theo chu kỳ khô ẩm (1 ngày khô, 2 ngày ngâm) trong thời gian từ 15 đến 75 ngày (tương đương 5 đến 25 chu kỳ).

• Phương pháp phân tích: Đo điện thế ăn mòn cốt thép theo tiêu chuẩn ASTM C876 và TCVN 9348-2012 bằng thiết bị đo điện cực đồng sunfat bão hòa và điện cực Ag/AgCl. Phân tích dữ liệu điện thế để đánh giá mức độ ăn mòn và so sánh ảnh hưởng của các yếu tố như độ dày lớp bê tông bảo vệ, tỉ lệ nước/xi măng, loại thép và lớp phủ epoxy.

• Cỡ mẫu và timeline: Tổng cộng khoảng 30 mẫu được thử nghiệm trong vòng 75 ngày, với các lần đo điện thế định kỳ sau 5, 10, 15, 20 và 25 chu kỳ dưỡng hộ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của loại bê tông và môi trường dưỡng hộ: Mẫu bê tông cường độ cao mác 500 có phụ gia silicafume sau 20 chu kỳ dưỡng hộ trong môi trường NaCl 15% có điện thế ăn mòn cốt thép là -192 mV, cho thấy cốt thép chưa bị ăn mòn. Trong khi đó, bê tông thường mác 300 có điện thế ăn mòn thấp hơn, khoảng -212 mV đến -222 mV, phản ánh khả năng bảo vệ kém hơn.

2. Ảnh hưởng của đường kính cốt thép: Khi đường kính cốt thép tăng từ phi 8 đến phi 12, điện thế ăn mòn đo được dịch chuyển về phía dương hơn, cho thấy mức độ ăn mòn giảm dần. Ví dụ, mẫu cốt thép phi 12 có điện thế ăn mòn cao hơn so với phi 8 trong cùng điều kiện dưỡng hộ.

3. Tác động của lớp phủ epoxy: Cốt thép được phủ lớp sơn epoxy có mức độ ăn mòn thấp hơn đáng kể so với cốt thép không phủ. Mẫu M6A10 có điện thế -598 mV (< -350 mV) cho thấy khả năng bị ăn mòn cao, trong khi mẫu M9A10 với điện thế -285 mV (> -350 mV) chưa đánh giá được khả năng ăn mòn, chứng tỏ lớp phủ epoxy giúp cách ly cốt thép khỏi môi trường ăn mòn.

4. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl: Nồng độ NaCl từ 10% đến 15% không ảnh hưởng nhiều đến điện thế ăn mòn của cốt thép khi bề mặt thép được phủ epoxy, do lớp phủ ngăn cản sự xâm nhập ion Cl^-.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc sử dụng bê tông cường độ cao kết hợp phụ gia silicafume giúp tăng độ đặc chắc, giảm độ thấm và hạn chế sự xâm nhập của ion Cl^-, từ đó nâng cao khả năng bảo vệ cốt thép trong môi trường biển. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về vai trò của phụ gia khoáng hoạt tính trong việc cải thiện tính chống ăn mòn của bê tông.

Việc tăng đường kính cốt thép làm giảm mật độ dòng điện ăn mòn trên bề mặt, do diện tích bề mặt lớn hơn giúp phân tán dòng điện và giảm tốc độ ăn mòn. Lớp phủ epoxy tạo thành hàng rào vật lý hiệu quả, ngăn cản tiếp xúc trực tiếp giữa cốt thép và môi trường ăn mòn, tuy nhiên, lớp phủ này có thể mất hiệu quả khi chịu tác động nhiệt độ và chu kỳ thời tiết kéo dài.

Biểu đồ điện thế ăn mòn theo thời gian và các điều kiện dưỡng hộ có thể được trình bày qua biểu đồ đường cong, thể hiện sự ổn định hoặc biến đổi điện thế theo chu kỳ, giúp đánh giá mức độ ăn mòn và hiệu quả các biện pháp bảo vệ.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Sử dụng bê tông cường độ cao có phụ gia silicafume: Áp dụng bê tông mác 500 kết hợp 8% silicafume để tăng độ đặc chắc, giảm độ thấm và nâng cao khả năng chống ăn mòn cốt thép trong môi trường biển. Thời gian áp dụng: ngay từ giai đoạn thiết kế và thi công công trình ven biển. Chủ thể thực hiện: các nhà thầu và kỹ sư thiết kế.

2. Phủ lớp sơn epoxy lên bề mặt cốt thép: Thực hiện phủ epoxy để cách ly cốt thép với môi trường ăn mòn, đặc biệt hiệu quả trong giai đoạn thi công và bảo trì. Lưu ý kiểm tra và bảo dưỡng lớp phủ định kỳ để duy trì hiệu quả. Chủ thể thực hiện: đội thi công và bảo trì công trình.

3. Tăng chiều dày lớp bê tông bảo vệ: Đề xuất tăng chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép từ 3 cm lên 5 cm hoặc hơn để giảm sự xâm nhập của ion Cl^- và oxy, góp phần giảm tốc độ ăn mòn. Thời gian áp dụng: trong thiết kế kết cấu. Chủ thể thực hiện: kỹ sư thiết kế và thi công.

4. Kiểm soát tỉ lệ nước/xi măng (N/X): Giảm tỉ lệ N/X để tăng độ đặc chắc và giảm độ thấm của bê tông, từ đó hạn chế sự xâm nhập của các tác nhân ăn mòn. Chủ thể thực hiện: nhà sản xuất bê tông và kỹ sư thi công.

5. Theo dõi và đánh giá định kỳ: Áp dụng phương pháp đo điện thế ăn mòn theo tiêu chuẩn ASTM C876 và TCVN 9348-2012 để giám sát tình trạng ăn mòn cốt thép trong quá trình sử dụng công trình, từ đó có biện pháp xử lý kịp thời. Chủ thể thực hiện: các cơ quan quản lý chất lượng và bảo trì công trình.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu và vật liệu xây dựng: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực nghiệm để lựa chọn vật liệu và thiết kế lớp bảo vệ cốt thép phù hợp với môi trường biển.

2. Nhà thầu thi công công trình ven biển: Áp dụng các giải pháp thi công bê tông cường độ cao, sử dụng phụ gia silicafume và phủ epoxy nhằm nâng cao chất lượng và tuổi thọ công trình.

3. Chuyên gia kiểm định và bảo trì công trình: Sử dụng phương pháp đo điện thế ăn mòn để đánh giá tình trạng cốt thép, từ đó đề xuất biện pháp bảo trì và sửa chữa kịp thời.

4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành vật liệu xây dựng, kỹ thuật xây dựng: Tài liệu tham khảo quan trọng về cơ sở lý thuyết, phương pháp nghiên cứu và kết quả thực nghiệm liên quan đến ăn mòn cốt thép trong môi trường biển.

Câu hỏi thường gặp

1. Ăn mòn cốt thép trong bê tông là gì?
   Ăn mòn cốt thép là quá trình phá hủy kim loại do phản ứng hóa học hoặc điện hóa giữa cốt thép và môi trường xung quanh, đặc biệt là ion Cl^- trong môi trường biển, làm giảm tiết diện và độ bền của thép.

2. Tại sao môi trường biển lại gây ăn mòn mạnh cho cốt thép?
   Nước biển chứa nhiều ion Cl^- và các muối điện giải khác có khả năng xâm nhập vào bê tông, phá vỡ lớp màng thụ động bảo vệ cốt thép, đồng thời khí hậu nhiệt đới nóng ẩm và chu kỳ khô ẩm làm tăng tốc độ ăn mòn.

3. Phụ gia silicafume có tác dụng gì trong bê tông?
   Silicafume giúp tăng độ đặc chắc, giảm độ thấm của bê tông, liên kết với ion Cl^- tự do, từ đó hạn chế sự xâm nhập của các tác nhân ăn mòn và nâng cao khả năng bảo vệ cốt thép.

4. Lớp phủ epoxy có hiệu quả như thế nào trong chống ăn mòn?
   Lớp phủ epoxy tạo hàng rào vật lý cách ly cốt thép với môi trường ăn mòn, giảm tiếp xúc trực tiếp với ion Cl^-. Tuy nhiên, hiệu quả có thể giảm theo thời gian do tác động nhiệt độ và chu kỳ thời tiết.

5. Làm thế nào để đánh giá mức độ ăn mòn cốt thép trong bê tông?
   Có thể sử dụng phương pháp đo điện thế ăn mòn theo tiêu chuẩn ASTM C876 và TCVN 9348-2012, kết hợp phân tích đường cong phân cực để xác định trạng thái thụ động hoặc ăn mòn của cốt thép.

Kết luận

• Ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép vùng biển là vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến tuổi thọ và độ bền công trình.
• Bê tông cường độ cao kết hợp phụ gia silicafume giúp nâng cao khả năng chống ăn mòn, giảm sự xâm nhập ion Cl^-.
• Lớp phủ epoxy trên bề mặt cốt thép làm giảm mức độ ăn mòn hiệu quả, đặc biệt trong môi trường NaCl 10-15%.
• Tăng đường kính cốt thép và chiều dày lớp bê tông bảo vệ góp phần giảm tốc độ ăn mòn.
• Cần áp dụng các biện pháp bảo vệ đồng bộ và theo dõi định kỳ để đảm bảo tuổi thọ công trình ven biển.

Next steps: Triển khai áp dụng bê tông cường độ cao có silicafume và phủ epoxy trong các dự án ven biển, đồng thời xây dựng chương trình giám sát điện thế ăn mòn định kỳ.

Call-to-action: Các kỹ sư, nhà quản lý và nhà nghiên cứu nên phối hợp để áp dụng các giải pháp chống ăn mòn hiệu quả, góp phần phát triển bền vững ngành xây dựng ven biển Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN 18 1.1 Giới thiệu về môi trường biển Việt Nam 18 1.2 An mòn cốt thép trong bê tông cốt thép ở môi trường biến 20 1.3 Tình hình nghiên cứu ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép trên thế giới và tại Việt Nam 22 1.4 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 32 Chương 2: CƠ SỞ KHOA HỌC 34 2.2 Bản chất điện hóa của quá trình ăn mòn cốt thép trong bê tông 34 2.3 Nhiệt động của quá trình ăn mòn cốt thép trong bê tông 36 2.4 Sự phân cực của phản ứng điện hóa 37 2.5 Khả năng ăn mòn cốt thép và tốc độ ăn mòn cốt thép 41 2.6 Những trạng thái ăn mòn cốt thép trong bê tông 41 2.7 Động lực học ăn mòn cốt thép trong bê tông 45 2.9 Ảnh hưởng của phụ gia khoáng hoạt tính đến quá trình ăn mòn cốt thép 56 HVTH: Phan Huỳnh Phương -II 194671 Trang 10 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.Nguyễn Văn Chánh 2.10 Các biện pháp chống ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép 58 2.11 Phuong pháp thi nghiệm dé đánh giá ăn mòn cốt thép trong bê tông theo TCVN 9348-2012 61 Chương 3: HỆ NGUYEN VAT LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 3.1 Thí nghiệm các tính chất nguyên vật liệu cần nghiên cứu 63 3. Phương pháp thực nghiệm 7] 3.1 Chế tạo mẫu thí nghiệm 71 3.2 Môi trường dưỡng hộ trong thực nghiệm 76 3.3 Thực nghiệm đo mức độ ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép (TCVN 9348-2012) 77 Chương 4: KẾT QUÁ NGHIÊN CỨU 82 4.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của lớp bê tông bảo vệ và tỉ lệ nudc/xi măng đến khả năng ăn mòn cốt thép trong bê tông thường mác 300 82 4.2 Nghiên cứu anh hưởng của môi trường dưỡng hộ đến khả năng ăn mòn cốt thép trong bê tông thường và bê tông cường độ cao S5 4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại thép đến khả năng ăn mòn cốt thép trong các môi trường dưỡng hộ khác nhau với chiều dày lớp bê tông bao vệ là 3cm và tỉ lệ N/X =0.4 So sánh kha năng ăn mòn cốt thép trong bê tông thường mác 300 và bê tông cường độ cao mac 500 có sử dụng silicafume trong 2 môi trường ăn mòn là NaCl 10% và NaCl 15%. 0] Chương 5: KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 96 5.2 Hạn chế và kiến nghị 97 TAI LIEU THAM KHAO 99 HVTH: Phan Huynh Phuong -11194671 Trang II Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.Nguyễn Văn Chánh DANH MỤC BANG BIEU Bang 1.1 Thanh phan ion có trong nước biển Việt Nam 18 Bảng 1.2 Tính chất môi trường khí quyền ven biển miền trung ViệtNam 19 Bảng 1.3 Kết qua đo đạc điện thé ăn mòn cốt thép va kha năng ăn mòn tại các công trình 27 Bảng 1.4 Kết quả đo điện thế ăn mòn cốt thép trong bê tông 3l Bảng 2.1 Giá trị của E” và EY A7 Bang 2.2 Trang thái của thanh thép lay từ bê tông cốt thép 47 Bảng 2.3 Điện trở của bêtông 46 Bảng 2.4 Ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép dùng 4% CaCl; với độ âm tương đối 80% 49 Bảng 2.5 Tốc độ ăn mòn cốt thép trong bê tông làm việc trong không khí âm 49 Bảng 2.6 Trạng thái thanh thép trong vữa xi măng dùng 5% phụ gia CaCl, 50 Bảng 2.7 Tốc độ ăn mòn cốt thép trung bình trong bê tông cốt thép dùng 5% phụ gia 51 Bảng 2. Qui định chiều dày lớp bê tông bảo vệ 58 Bảng 2.

Bảng tiêu chuẩn đánh giá khả năng ăn mòn cốt thép 62 Bang 3. Đặc tính kỹ thuật cua xi măng PCB40 Nghi Sơn 63 Bảng 3. Đặc tính kỹ thuật của đá 1x2 mỏ đá Hòn Thi 64 Bảng 3. Thành phân cỡ hạt của đá 1x2 mỏ đá Hòn Thị 64 Bảng 3.

Đặc tính kỹ thuật của cát vàng Sông Cái Nha Trang 65 Bảng 3. Đặc tính kỹ thuật silicafume của công ty Elkem 66 Bang 3. Bang cấp phối bê tong thông thường mác 300 67 Bang 3. Bang cấp phối bê tông có sử dung silicafurme mac 500 67 Bang 3.

Bang kết quả kiểm tra cường độ của cấp phối bê tông 67 Bảng 3. Tinh chat cơ lý của thép Pomina 69 Bảng 3. Bảng tổng hợp các mẫu thí nghiệm 73 HVTH: Phan Huỳnh Phương -II 194671 Trang 12 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.Nguyễn Văn Chánh Bảng 3.Đánh giá kết quả thí nghiệm khả năng cốt thép bị ăn mòn trong bê tông 30 Bảng 4.Giá trị điện thế với tỉ lệ N/X và chiều dày lớp bê tông bảo vệ khác nhau 82 Bảng 4. Giá trị điện thé với môi trường dưỡng hộ mẫu va loại bê tông khác nhau 85 Bang 4.

Gia tri điện thé của các loại thép khác nhau có sơn và không sơn epoxy 89 Bảng 4. Giá trị điện thé của các loại thép khác nhau có sơn và không son epoxy với mẫu bê tông thường và bê tông cường độ cao, môi trường dưỡng hộ NaCl 10%. Giá trị điện thé của các loại thép khác nhau có sơn và không son epoxy với mẫu bê tông thường và bê tông cường độ cao, môi trường dưỡng hộ NaCl 15%. 93 HVTH: Phan Huynh Phuong -11194671 Trang 13 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.Nguyễn Văn Chánh DANH MỤC HÌNH ANH Hình 1.

Biéu đồ biểu diễn phan trăm các loại ion có trong nước biển 18 Hình 1.2: Quá trình ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép 21 Hình 1.3: So sánh kết qua uốn ba điểm giữa dam bị ăn mòn và dầm không bị ăn mòn 24 Hình 1. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến đường cong phân cực của thép trong dung dịch NCXM 28 Hình 1. Bồ trí cốt thép theo mặt cắt ngang mẫu bê tông 29 Hình 1. Sự biến thiên điện thế ăn mòn của các cốt thép 5, 6, 7 theo thời gian 30 Hình 1.

Sự biến thiên dòng ăn mòn của các cốt thép 5, 6, 7 theo thời gian 31 Hình 1. Sự thay đối điện thé ăn mòn cốt thép 32 Hình 2.1: Mô hình biểu diễn sự ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép 35 Hình 2.2: Giản đồ Pourbaix trong hệ Fe-H;O ở 25°C 37 Hình 2.3: Đường cong phân cực của quá trình điện phân 38 Hình 2.4: Đường cong phân cực của quá trình điện cực bị giới hạn bởi sự khuếch tán oxy đến catốt 39 Hình 2.5: Đường cong phân cực anot diễn tả sự dịch chuyền từ hòa tan chủ động sang thụ động 39 Hình 2.6: Đường cong phân cực anot của thép trong dung dịch Ca(OH), bão hòa có hàm lượng canxi dihydrat thay đồi 40 Hình 2.7: Giản đồ Evans dùng cho ăn mòn dạng cơ bản 4 Hình 2.8: Giản đồ Evans diễn ta anh hưởng của nông độ oxy đối với điện thế ăn mòn của thép thụ động trong bê tông 42 Hình 2. Sơ đồ tuần hoàn của ion clo trong quá trình ăn mòn điểm 44 Hình 2. Quá trình ăn mòn cốt thép trong bê tông 52 Hình 2.

Bê tông cốt thép bị ăn mòn 54 Hình 2. Quá trình ăn mòn điện hóa của cốt thép do clo gây ra 55 Hình 3. Hình dạng của silicafume 66 Hình 3. Đúc cấp phối va đo độ sụt của hỗn hợp bê tông 68 HVTH: Phan Huynh Phuong -11194671 Trang 14 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.Nguyễn Văn Chánh Hình 3.

Đúc mẫu đề kiểm tra cường độ nén của bê tông 68 Hình 3. Nén mẫu kiểm tra cường độ bê tông 68 Hình 3. Mẫu thép trước khi thí nghiệm 70 Hình 3. Thí nghiệm kéo mẫu thép 70 Hình 3.7: Biéu đồ mô tả quá trình biến dạng khi kéo thép phi 10 70 Hình 3.

Khuôn đúc mẫu thí nghiệm 71 Hình 3. Mô hình khuôn đúc mẫu thi nghiệm với vi tri đặt cốt thép cách đáy và miệng khuôn 3 cm 7] Hình 3. Mô hình khuôn đúc mẫu thí nghiệm với vị trí đặt cốt thép cách đáy và miệng khuôn 5 cm 7] Hình 3. Đúc mẫu thí nghiệm 72 Hình 3.

Mẫu thí nghiệm sau khi tháo khuôn và sơn epoxy 2 đầu thanh thép 72 Hình 3.13: Hình ngâm mẫu trong môi trường ăn mòn 77 Hình 3. Cấu tạo của điện cực đồng sunfat bão hòa 78 Hình 3. Sơ đồ đo điện thé cốt thép trong bê tông 79 Hình 3. Bộ dụng cụ đo điện thế ăn mòn 80 Hình 3.17: Hình đo điện thé ăn mòn 81 Hình 4.1: Giá trị điện thé với ti lệ N/X và chiều dày lớp bê tông bảo vệ khác nhau S3 Hình 4.

Biéu đồ so sánh giá trị điện thế (-mV) ở thời gian 60 ngày với chiều day lớp bê tông 3em va 5 em.3: Biểu đồ giá trị điện thé với môi trường dưỡng hộ mau và loại bê tông khác nhau, cốt thép phi 8 S6 Hình 4.4: Biểu đồ giá trị điện thế với môi trường dưỡng hộ mẫu và loại bê tông khác nhau, cốt thép phi 10 86 Hình 4.5: Biéu đồ giá trị điện thế với môi trường dưỡng hộ mẫu và loại bê tông khác nhau, cốt thép phi 12 87 HVTH: Phan Huynh Phuong -11194671 Trang 15 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.Nguyễn Văn Chánh Hình 4. Biểu đồ so sánh giá trị điện thế (-mV) ở thời gian 75 ngày với nồng độ NaCl 10% và 15% 88 Hình 4.7: Bé mặt cốt thép và bê tông sau thời gian dưỡng hộ 25 chu kỳ 88 Hình 4.8: Mẫu thép được son epoxy 89 Hình 4.9: Giá trị điện thé của các loại thép khác nhau có son va không Sơn epoxy 90 Hình 4. Biéu đồ so sánh giá trị điện thế E (-mV) ở thời gian 60 ngày với cốt thép không sơn epoxy và có sơn epoxy 9] Hình 4.11: Giá trị điện thế của các loại thép khác nhau có sơn và không sơn epoxy với mẫu bê tông thường và bê tông cường độ cao 92 Hình 4. Biéu đồ so sánh giá trị điện thế E (-mV) ở 60 ngày với bê tông thông thường (M300) và bê tông cường độ cao (M500), NaCl 10% 93 Hình 4.13 : Biểu đồ giá trị điện thế của các loại thép khác nhau có sơn và không sơn epoxy với mẫu bê tông thường và bê tông cường độ cao 94 Hình 4.

Biéu đồ so sánh giá trị điện thế E (-mV) ở 60 ngày với bê tông thông thường (M300) và bê tông cường độ cao (M500), NaCl 15% 95 HVTH: Phan Huỳnh Phương -II 194671 Trang l6 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.Nguyễn Văn Chánh DANH MỤC CHỮ VIET TAT N: Nước X: Xi măng N/X: tỉ lệ nước/xI măng TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam ASTM: Standard test Methods: tiêu chuẩn Mỹ BTCT: bê tông cốt thép CT: cốt thép BT: bê tong KHCN: Khoa Hoc Cong Nghé NCXM: Nước chiết xi măng HVTH: Phan Huỳnh Phương -II 194671 Trang 17 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.Nguyễn Văn Chánh CHUONG 1: TONG QUAN 1.