Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến khả năng ức chế ăn mòn cốt thép trong môi trường biển nhiệt đới

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ ĐẶT VẤN 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

1.2.1. Tình hình thế giới

1.2.2. Tình hình trong nước

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

1.3.1. Quá trình cacbonat hóa

1.3.2. Tác động của ion clorua

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

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

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

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

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

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Xi măng và phụ gia bê tông

2.2. Nước máy và nước biển

2.3. Phụ gia chống ăn mòn bê tông

2.3.1. Thiết bị đo cơ tính

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

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

2.3.4. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)

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

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

3.1.3. 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(NO3)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 thấm ion clorua

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

3.4.1. 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

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

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

3.4.2. 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

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

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

3.4.2.3. 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

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

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

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

3.4.6. So sánh hiệu quả bảo hiệu 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. Giới thiệu

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của các phụ gia đến khả năng ức chế ăn mòn cốt thép trong môi trường biển nhiệt đới. Ăn mòn cốt thép là một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt trong các môi trường có tính ăn mòn cao như biển. Việc sử dụng các phụ gia như natri silicat, urê, thiourê, natri nitrit, canxi nitrat và muội silic đã được nghiên cứu để tìm ra giải pháp hiệu quả cho vấn đề này. Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định hiệu quả của các phụ gia trong việc bảo vệ cốt thép khỏi sự ăn mòn trong môi trường biển nhiệt đới.

1.1. Tình hình ăn mòn cốt thép trong môi trường biển

Môi trường biển có nhiều yếu tố gây ăn mòn như ion clorua và độ ẩm cao. Những yếu tố này làm tăng tốc độ ăn mòn của cốt thép, dẫn đến giảm tuổi thọ của các công trình xây dựng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, trong môi trường nhiệt đới, tốc độ ăn mòn có thể tăng gấp nhiều lần so với các môi trường khác. Do đó, việc tìm kiếm các phụ gia có khả năng ức chế ăn mòn là rất cần thiết.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện thông qua các thí nghiệm trong môi trường mô phỏng và thực tế. Các mẫu bê tông được chế tạo với các phụ gia khác nhau và được ngâm trong dung dịch chiết từ hỗn hợp nước biển và xi măng. Các phương pháp đánh giá như điện hóa và phân tích cơ lý được sử dụng để xác định mức độ ăn mòn cốt thép. Kết quả cho thấy rằng, hàm lượng phụ gia có ảnh hưởng lớn đến khả năng ức chế ăn mòn. Cụ thể, natri silicat, urê và thiourê có hiệu quả khác nhau trong việc bảo vệ cốt thép.

2.1. Thí nghiệm trong môi trường mô phỏng

Thí nghiệm được thực hiện trong môi trường mô phỏng với dung dịch chiết từ hỗn hợp nước biển và xi măng. Kết quả cho thấy rằng, nồng độ phụ gia càng cao thì hiệu quả ức chế ăn mòn càng tốt. Cụ thể, natri silicat cho thấy hiệu quả ức chế tốt nhất trong các thí nghiệm này. Điều này cho thấy rằng việc lựa chọn phụ gia phù hợp là rất quan trọng trong việc bảo vệ cốt thép.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, các phụ gia như natri silicat, urê và thiourê có khả năng ức chế ăn mòn cốt thép hiệu quả trong môi trường biển. Cụ thể, hiệu quả ức chế ăn mòn của natri silicat cao hơn so với urê và thiourê. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, muội silic có thể thay thế một phần xi măng trong bê tông mà vẫn đảm bảo hiệu quả bảo vệ. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc sử dụng phụ gia trong xây dựng công trình biển.

3.1. Phân tích hiệu quả của các phụ gia

Phân tích cho thấy rằng, hiệu quả ức chế ăn mòn của các phụ gia khác nhau phụ thuộc vào nồng độ và thời gian ngâm mẫu. Kết quả cho thấy rằng, natri silicat có hiệu quả ức chế cao nhất, tiếp theo là urê và thiourê. Điều này cho thấy rằng, việc lựa chọn phụ gia phù hợp không chỉ giúp bảo vệ cốt thép mà còn tiết kiệm chi phí cho các công trình xây dựng.

IV. Kết luận

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng các phụ gia như natri silicat, urê và thiourê có thể giúp ức chế hiệu quả ăn mòn cốt thép trong môi trường biển nhiệt đới. Kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong ngành xây dựng, đặc biệt là trong các công trình ven biển. Việc áp dụng các phụ gia này sẽ góp phần nâng cao tuổi thọ và độ bền của các công trình bê tông cốt thép.

4.1. Đề xuất ứng dụng thực tiễn

Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong thực tiễn xây dựng các công trình ven biển. Việc sử dụng các phụ gia chống ăn mòn sẽ giúp giảm thiểu chi phí bảo trì và nâng cao độ bền cho các công trình. Ngoài ra, nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo về phụ gia trong bê tông, nhằm tìm kiếm các giải pháp hiệu quả hơn cho vấn đề ăn mòn cốt thép.

Luận án tiến sĩ về công nghệ điện hóa và bảo vệ kim loại: Ảnh hưởng của phụ gia đến khả năng ức chế ăn mòn cốt thép bê tông trong môi trường biển nhiệt đới