Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Chất Phụ Gia Đến Khả Năng Ức Chế Ăn Mòn Cốt Thép Bê Tông Trong Môi Trường Biến Nhiệt Đới

LỜI CAM ĐOAN

TÓM TẮT LUẬN ÁN

ABSTRACT

LỜI CÁM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VÀ ĐẠT VÁN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Khái niệm về ăn mòn kim loại

1.1.1. Theo cơ chế của quá trình ăn mòn

1.1.2. Theo trạng thái bề mặt kim loại bị phá huỷ

1.1.3. Theo điều kiện của quá trình ăn mòn

1.2. Ăn mòn kim loại gây thiệt hại rất lớn cho nền kinh tế quốc dân

1.3. Ăn mòn cốt thép bê tông - Những vấn đề chung

1.3.1. Tình hình thế giới

1.3.2. Tình hình trong nước

1.3.3. Nguyên nhân ăn mòn cốt thép bê tông trong môi trường nước biển

1.3.3.1. Quá trình cacbonat hóa

1.3.3.2. Tác động của ion clorua

1.4. Nghiên cứu phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép bê tông

1.4.1. Thực trạng nghiên cứu phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép bê tông

1.4.2. Khả năng khuếch tán chất ức chế ăn mòn cốt thép trong bê tông

1.4.3. Bảo vệ bê tông cốt thép bằng phụ gia ức chế ăn mòn

1.4.3.1. Ức chế ăn mòn cốt thép bê tông trên cơ sở canxi nitrit, Ca(NO2)2

1.4.3.2. Ức chế ăn mòn cốt thép bê tông trên cơ sở các hợp chất amin

1.4.3.3. Ức chế ăn mòn cốt thép bê tông bằng các phụ gia khác

1.5. Đặt vấn đề nghiên cứu của luận án

1.6. Tính cấp thiết, tính mới

1.7. Mục tiêu nghiên cứu luận án

1.8. Bốn phụ gia nghiên cứu trong luận án

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất

2.1.1. Xi măng và phụ gia bê tông

2.1.2. Nước máy và nước biển

2.1.3. Phụ gia chống ăn mòn bê tông

2.2. Quy trình cấp phối bê tông

2.3. Tạo mẫu bê tông cốt thép

2.4. Phương pháp nghiên cứu và đánh giá quá trình ăn mòn

2.5. Thiết bị phân tích

2.5.1. Thiết bị đo cơ tính

2.5.2. Thiết bị đo độ thâm nhập của ion clorua (Cl)

2.5.3. Thiết bị xác định hàm lượng clorua tự do và clorua tổng

2.5.4. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)

2.5.5. Thiết bị điện hóa xác định tốc độ ăn mòn cốt thép

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Ảnh hưởng của các phụ gia natri silicat, urê, thiourê và muội silic đến khả năng ức chế ăn mòn cốt thép bê tông trong điều kiện mô phỏng thí nghiệm

3.1.1. Ảnh hưởng của natri silicat, urê và thiourê đến sự ăn mòn cốt thép trong dung dịch chiết từ hỗn hợp “nước biển - xi măng”

3.1.1.1. Ảnh hưởng của natri silicat, urê và thiourê đến tốc độ ăn mòn các thép

3.1.1.2. Ảnh hưởng nồng độ ba chất ức chế đến các tham số điện hóa của thép

3.1.1.3. Cơ chế ức chế ăn mòn thép của các chất ức chế

3.2. Khảo sát khả năng ức chế ăn mòn cốt thép bê tông trong nước biển bởi natri nitrit, canxi nitrat và natri silicat

3.2.1. Ăn mòn cốt thép trong bê tông đã phối trộn với NaNO2

3.2.2. Ăn mòn cốt thép trong bê tông đã phối trộn với Ca(NO2)2

3.2.3. Ăn mòn cốt thép trong bê tông đã phối trộn với Na2SiO3

3.2.4. Cơ chế bảo vệ cốt thép bê tông trong nước biển của các chất ức chế

3.3. Ảnh hưởng của nồng độ natri silicat đến một số tính chất cơ, lý, hóa của cốt thép bê tông trong nước biển

3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ natri silicat chứa trong bê tông và thời gian ngâm mẫu bê tông vào nước biển đến mật độ dòng ăn mòn cốt thép

3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ natri silicat đến các tham số điện hóa

3.3.3. Ảnh hưởng của natri silicat đến độ bền cơ lý của cốt thép bê tông và độ thẩm thấu ion clorua

3.4. Ảnh hưởng của muội silic đến sự ăn mòn cốt thép bê tông trong nước biển

3.5. Quá trình ức chế ăn mòn cốt thép bê tông sử dụng phụ gia natri silicat, urê, thiourê và muội silic trong điều kiện thực tế nhiệt đới biển

3.5.1. Ảnh hưởng của natri silicat, urê, thiourê và muội silic chứa trong bê tông đến sự ăn mòn cốt thép sau 1 tháng thử nghiệm trong nước biển và khí quyển biển nhiệt đới

3.5.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ natri silicat, urê, thiourê và muội silic khi ngâm mẫu 1 tháng trong nước biển

3.5.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ natri silicat, urê, thiourê và muội silic sau 1 tháng phơi mẫu trong khí quyển nhiệt đới biển

3.5.2. Ảnh hưởng của natri silicat, urê, thiourê và muội silic chứa trong bê tông đến sự ăn mòn cốt thép sau 12 tháng thử nghiệm trong nước biển và khí quyển biển nhiệt đới

3.5.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ natri silicat, urê, thiourê và muội silic sau 12 tháng ngâm mẫu trong nước biển

3.5.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ natri silicat, urê, thiourê và muội silic sau 12 tháng thử nghiệm tự nhiên trong khí quyển

3.5.3. So sánh hiệu quả bảo vệ của natri silicat, urê, thiourê và muội silic chứa trong bê tông đến sự ăn mòn cốt thép Po và Vina sau 1 tháng, 12 tháng đến 36 tháng thử nghiệm trong nước biển nhiệt đới

3.5.3.1. Ảnh hưởng của natri silicat, urê, thiourê và muội silic khi ngâm mẫu 36 tháng trong nước biển tự nhiên

3.5.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ các chất chứa trong bê tông đến các tham số điện hóa của cốt thép

3.5.3.3. Ảnh hưởng của độ sâu nước biển đến sự ăn mòn cốt thép

3.5.3.4. So sánh hiệu quả bảo vệ của natri silicat, urê, thiourê và muội silic khi ngâm mẫu trong nước biển tự nhiên từ 1 tháng, 12 tháng đến 36 tháng

4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Ảnh Hưởng Của Chất Phụ Gia Đến Ăn Mòn Cốt Thép Bê Tông

Nghiên cứu về ảnh hưởng của chất phụ gia đến khả năng ức chế ăn mòn cốt thép bê tông trong môi trường biến nhiệt đới là một vấn đề quan trọng. Ăn mòn cốt thép trong bê tông không chỉ ảnh hưởng đến độ bền của công trình mà còn gây thiệt hại kinh tế lớn. Các chất phụ gia như natri silicat, urê, và thiourê đã được nghiên cứu để cải thiện khả năng chống ăn mòn. Việc hiểu rõ cơ chế hoạt động của các chất này sẽ giúp tối ưu hóa việc sử dụng chúng trong thực tiễn.

1.1. Khái Niệm Về Ăn Mòn Cốt Thép Trong Bê Tông

Ăn mòn cốt thép trong bê tông là quá trình phá hủy kim loại do tác động của môi trường. Các yếu tố như độ ẩm, ion clorua và nhiệt độ có thể làm tăng tốc độ ăn mòn. Việc nghiên cứu các yếu tố này giúp xác định các biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

1.2. Tình Hình Nghiên Cứu Về Chất Phụ Gia

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng các chất phụ gia bê tông có thể làm giảm đáng kể tốc độ ăn mòn cốt thép. Các chất như natri silicat và muội silic đã cho thấy hiệu quả cao trong việc bảo vệ cốt thép khỏi sự ăn mòn trong môi trường biển.

II. Vấn Đề Ăn Mòn Cốt Thép Trong Môi Trường Biến Nhiệt Đới

Môi trường biến nhiệt đới, đặc biệt là ven biển Việt Nam, là nơi có độ ẩm cao và nồng độ ion clorua lớn. Điều này tạo ra thách thức lớn cho các công trình bê tông cốt thép. Ăn mòn cốt thép trong môi trường này diễn ra nhanh chóng, gây ra nhiều thiệt hại cho các công trình xây dựng. Việc tìm ra giải pháp hiệu quả để ức chế ăn mòn là rất cần thiết.

2.1. Tác Động Của Môi Trường Đến Ăn Mòn

Môi trường biển có chứa nhiều ion clorua, làm tăng tốc độ ăn mòn cốt thép. Nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ ion clorua trong nước biển có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ của bê tông cốt thép.

2.2. Thách Thức Trong Thi Công Bê Tông Cốt Thép

Việc thi công bê tông cốt thép trong môi trường biến nhiệt đới đòi hỏi các biện pháp bảo vệ đặc biệt. Các chất phụ gia chống ăn mòn cần được lựa chọn và sử dụng một cách hợp lý để đảm bảo hiệu quả.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Chất Phụ Gia

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp thí nghiệm để đánh giá hiệu quả của các chất phụ gia bê tông trong việc ức chế ăn mòn cốt thép. Các mẫu bê tông được chế tạo và thử nghiệm trong môi trường mô phỏng và thực tế. Kết quả sẽ giúp xác định được hàm lượng tối ưu của các chất phụ gia.

3.1. Thiết Kế Thí Nghiệm

Mẫu bê tông được thiết kế với các tỷ lệ khác nhau của chất phụ gia. Các thí nghiệm sẽ được thực hiện trong môi trường nước biển và khí quyển nhiệt đới để đánh giá hiệu quả của từng loại phụ gia.

3.2. Phân Tích Kết Quả Thí Nghiệm

Kết quả thí nghiệm sẽ được phân tích thông qua các phương pháp điện hóa và cơ lý. Điều này giúp xác định được mức độ ăn mòn và hiệu quả của các chất phụ gia trong việc bảo vệ cốt thép.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng các chất phụ gia như natri silicat và thiourê có thể làm giảm đáng kể tốc độ ăn mòn cốt thép trong bê tông. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc cải thiện độ bền của các công trình xây dựng trong môi trường biển.

4.1. Kết Quả Thí Nghiệm Trong Môi Trường Thực Tế

Các thí nghiệm thực tế tại Nha Trang cho thấy hiệu quả bảo vệ của các chất phụ gia trong thời gian dài. Kết quả cho thấy rằng thiourê có hiệu quả cao nhất trong việc ức chế ăn mòn cốt thép.

4.2. Đề Xuất Ứng Dụng Trong Thi Công

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các chất phụ gia nên được áp dụng rộng rãi trong thi công bê tông cốt thép tại các khu vực ven biển. Điều này sẽ giúp nâng cao tuổi thọ và độ bền của công trình.

V. Kết Luận Về Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Chất Phụ Gia

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các chất phụ gia bê tông có ảnh hưởng tích cực đến khả năng ức chế ăn mòn cốt thép. Việc lựa chọn và sử dụng đúng loại phụ gia sẽ giúp bảo vệ cốt thép trong môi trường biến nhiệt đới. Tương lai của nghiên cứu này sẽ tiếp tục mở rộng để tìm ra các giải pháp mới và hiệu quả hơn.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm hiểu thêm về các loại chất phụ gia mới và hiệu quả hơn. Việc áp dụng công nghệ mới trong nghiên cứu sẽ giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả của các thí nghiệm.

5.2. Khuyến Nghị Cho Các Nghiên Cứu Tiếp Theo

Cần có thêm nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường khác nhau đến hiệu quả của các chất phụ gia. Điều này sẽ giúp hoàn thiện hơn nữa các giải pháp bảo vệ cốt thép trong bê tông.