Luận án tiến sỹ kỹ thuật xây dựng công trình đặc biệt đề tài nghiên cứu bê tông có độ bền ăn mõn cao sử dụng muội silic cho kết cấu công trình ở môi trƣờng biển việt nam

Tài liệu nghiên cứu Luận án tiến sỹ kỹ thuật xây dựng công trình đặc biệt đề tài nghiên cứu bê tông có độ bền ăn mõn, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Nguyễn Long Khánh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Tuyết Trinh
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Đặc Biệt
• Đề tài: Nghiên Cứu Bê Tông Muội Silic Có Độ Bền Ăn Mòn Cao Trong Môi Trường Biển Việt Nam
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Bê Tông Muội Silic Chịu Ăn Mòn Cao

Nghiên cứu về bê tông muội silic có độ bền ăn mòn bê tông cao trong môi trường biển Việt Nam là một lĩnh vực quan trọng, đặc biệt khi xét đến sự khắc nghiệt của môi trường biển đối với các công trình xây dựng. Nước biển, với hàm lượng muối và các chất hóa học cao, gây ra sự ăn mòn không chỉ cho cốt thép mà còn cho chính bê tông. Các công trình ven biển như bến cảng, cầu, và công trình phòng thủ biển đòi hỏi vật liệu xây dựng có tuổi thọ cao và khả năng chống chịu tốt. Việc nghiên cứu và ứng dụng bê tông muội silic là một giải pháp tiềm năng để giải quyết vấn đề này. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích và thí nghiệm loại bê tông sử dụng phụ gia muội silic để tăng cường độ bền chống thấm ion Cl- cho kết cấu bê tông ở khu vực biển. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc bảo vệ và kéo dài tuổi thọ của các công trình biển, giảm chi phí bảo trì và duy tu.

1.1. Tầm quan trọng của độ bền bê tông trong môi trường biển

Độ bền của kết cấu bê tông trong môi trường biển là một vấn đề được quan tâm trong nhiều thập kỷ qua, do nước biển có tính xâm thực không chỉ đối với cốt thép mà còn cả đối với bê tông. Các cơ sở hạ tầng vùng ven biển như bến cảng, công trình cầu và các công trình phòng thủ ven biển đều được thiết kế kết cấu với tuổi thọ lâu dài. Bề mặt trái đất được bao phủ bởi khu vực nước tới hơn 71% diện tích, trong đó gần 96,5% là nước biển. Do đó các công trình bê tông được xây dựng trong khu vực ven biển sẽ luôn tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nước biển, dẫn đến quá trình hư hỏng vật lý và hóa học.

1.2. Giới thiệu về bê tông muội silic và ứng dụng tiềm năng

Bê tông muội silic là một loại bê tông đặc biệt được tạo ra bằng cách thêm muội silic (silica fume) vào hỗn hợp bê tông thông thường. Muội silic là một sản phẩm phụ từ quá trình sản xuất silic và hợp kim ferrosilic, có kích thước hạt rất nhỏ và hoạt tính pozzolanic cao. Khi được thêm vào bê tông, muội silic phản ứng với calcium hydroxide (một sản phẩm phụ của quá trình hydrat hóa xi măng) để tạo ra các sản phẩm hydrat hóa bổ sung, làm đặc chắc cấu trúc bê tông và giảm tính thấm nước. Điều này giúp tăng cường độ bền và khả năng chống ăn mòn của bê tông, đặc biệt trong môi trường biển khắc nghiệt.

II. Thách Thức Ăn Mòn Bê Tông Cốt Thép Tại Môi Trường Biển VN

Môi trường biển Việt Nam đặt ra những thách thức lớn đối với độ bền bê tông. Với hơn 3.200 km bờ biển, các công trình xây dựng phải đối mặt với tác động liên tục của nước biển, gió biển mang muối, và sự thay đổi nhiệt độ. Sự xâm nhập của ion clorua (Cl-) là một trong những nguyên nhân chính gây ra ăn mòn cốt thép, làm giảm tuổi thọ và độ an toàn của công trình. Ngoài ra, sự ăn mòn sunfat và các phản ứng hóa học khác cũng góp phần vào sự xuống cấp của bê tông. Việc hiểu rõ các yếu tố này và tìm ra giải pháp để giảm thiểu tác động của chúng là rất quan trọng để đảm bảo tính bền vững của các công trình ven biển. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc sử dụng phụ gia bê tông như muội silic có thể cải thiện đáng kể khả năng chống thấm và độ bền của bê tông trong môi trường này.

2.1. Tác động của ion Clorua đến ăn mòn cốt thép trong bê tông

Sự xâm nhập của ion clorua (Cl-) là một trong những nguyên nhân chính gây ra ăn mòn cốt thép trong bê tông. Ion Cl- phá vỡ lớp bảo vệ thụ động trên bề mặt cốt thép, tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa và ăn mòn xảy ra. Quá trình này làm giảm tiết diện của cốt thép, làm suy yếu khả năng chịu lực của kết cấu và có thể dẫn đến sự cố công trình. Nồng độ ion Cl- cao trong môi trường biển làm tăng tốc quá trình ăn mòn, đặc biệt ở các vùng thủy triều và vùng sóng vỗ.

2.2. Ảnh hưởng của môi trường biển đến độ bền bê tông

Các thành phần của nước biển phản ứng hóa học với các thành phần của bê tông, làm phá hủy kết cấu bê tông. Ngoài ra, bê tông cũng bị hư hỏng do mài mòn, nước biển mang theo cát và phù sa, đặc biệt là ở phần cạn của biển, tiếp xúc với kết cấu và làm mài mòn bề mặt bê tông. Do tầm quan trọng của ngành vận tải biển, khai thác cơ sở hạ tầng trên biển và công nghiệp dầu mỏ, việc xây dựng các công trình như cầu, cảng, sân bay,… gia tăng đáng kể trong những năm gần đây.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Bê Tông Muội Silic Chống Ăn Mòn Hiệu Quả

Nghiên cứu về bê tông muội silic đòi hỏi một phương pháp tiếp cận toàn diện, bao gồm thiết kế thành phần bê tông, thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, và phân tích kết quả. Việc thiết kế thành phần bê tông cần xem xét tỷ lệ nước/xi măng, hàm lượng muội silic, và loại phụ gia khác. Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm bao gồm xác định cường độ nén, độ thấm ion Cl-, và hệ số khuếch tán ion Cl-. Phân tích kết quả sử dụng các phương pháp thống kê và mô hình hóa để xác định mối quan hệ giữa các yếu tố thành phần và độ bền của bê tông. Phương pháp Taguchi có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế thí nghiệm và giảm số lượng thí nghiệm cần thiết. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế và sử dụng bê tông muội silic trong các công trình biển.

3.1. Thiết kế thành phần bê tông muội silic theo quy hoạch thực nghiệm

Thiết kế thành phần bê tông muội silic theo quy hoạch thực nghiệm là một phương pháp hiệu quả để xác định ảnh hưởng của các yếu tố thành phần đến độ bền của bê tông. Phương pháp này cho phép thay đổi các yếu tố thành phần (ví dụ: tỷ lệ nước/xi măng, hàm lượng muội silic) theo một kế hoạch có hệ thống và thu thập dữ liệu về cường độ, độ thấm, và các tính chất khác của bê tông. Dữ liệu này sau đó được phân tích bằng các phương pháp thống kê để xác định mối quan hệ giữa các yếu tố thành phần và độ bền của bê tông.

3.2. Thí nghiệm xác định độ thấm ion Clorua và hệ số khuếch tán

Thí nghiệm xác định độ thấm ion Cl- và hệ số khuếch tán ion Cl- là rất quan trọng để đánh giá khả năng chống ăn mòn của bê tông muội silic. Các thí nghiệm này mô phỏng quá trình xâm nhập của ion Cl- vào bê tông trong môi trường biển và cho phép đo lường tốc độ xâm nhập. Kết quả thí nghiệm cung cấp thông tin quan trọng về khả năng của bê tông muội silic trong việc ngăn chặn sự xâm nhập của ion Cl- và bảo vệ cốt thép khỏi ăn mòn.

3.3. Sử dụng phương pháp Taguchi để tối ưu hóa thiết kế thí nghiệm

Phương pháp Taguchi là một công cụ mạnh mẽ để tối ưu hóa thiết kế thí nghiệm và giảm số lượng thí nghiệm cần thiết. Phương pháp này cho phép xác định các yếu tố thành phần quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ bền của bê tông và tìm ra các giá trị tối ưu cho các yếu tố này. Sử dụng phương pháp Taguchi giúp tiết kiệm thời gian và chi phí thí nghiệm, đồng thời cung cấp thông tin chính xác và đáng tin cậy về độ bền của bê tông muội silic.

IV. Ứng Dụng Bê Tông Muội Silic Cho Cầu Biển Tại Hải Phòng

Việc ứng dụng bê tông muội silic cho kết cấu trụ cầu ở khu vực biển Hải Phòng là một ví dụ điển hình về việc sử dụng vật liệu tiên tiến để giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong môi trường biển. Hải Phòng, với vị trí địa lý đặc biệt và điều kiện khí hậu khắc nghiệt, đòi hỏi các công trình xây dựng phải có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt. Việc sử dụng bê tông muội silic giúp tăng cường độ bền của trụ cầu, kéo dài tuổi thọ công trình, và giảm chi phí bảo trì. Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế thành phần bê tông muội silic phù hợp với điều kiện cụ thể của khu vực Hải Phòng và tính toán thời gian khởi đầu ăn mòn của kết cấu trụ cầu.

4.1. Đặc điểm môi trường biển Hải Phòng và yêu cầu kỹ thuật

Khu vực biển Hải Phòng có những đặc điểm môi trường riêng biệt, bao gồm nồng độ muối cao, sự thay đổi nhiệt độ lớn, và tác động của sóng biển. Các yếu tố này đặt ra những yêu cầu kỹ thuật khắt khe đối với vật liệu xây dựng, đặc biệt là bê tông. Bê tông sử dụng trong các công trình biển ở Hải Phòng phải có độ bền cao, khả năng chống thấm tốt, và khả năng chống ăn mòn vượt trội.

4.2. Thiết kế thành phần bê tông muội silic phù hợp với điều kiện địa phương

Thiết kế thành phần bê tông muội silic phù hợp với điều kiện địa phương là rất quan trọng để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của công trình. Việc thiết kế cần xem xét các yếu tố như loại xi măng, tỷ lệ nước/xi măng, hàm lượng muội silic, và loại phụ gia khác. Các yếu tố này cần được điều chỉnh để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cụ thể của khu vực Hải Phòng.

4.3. Tính toán thời gian khởi đầu ăn mòn của kết cấu trụ cầu

Tính toán thời gian khởi đầu ăn mòn của kết cấu trụ cầu là một bước quan trọng trong việc đánh giá độ bền và tuổi thọ của công trình. Thời gian khởi đầu ăn mòn là thời gian cần thiết để ion Cl- xâm nhập vào bê tông và đạt đến nồng độ tới hạn tại bề mặt cốt thép, gây ra ăn mòn. Việc tính toán thời gian khởi đầu ăn mòn giúp xác định tuổi thọ dự kiến của công trình và đưa ra các biện pháp bảo vệ phù hợp.

V. Kết Quả Nghiên Cứu và Đánh Giá Độ Bền Bê Tông Muội Silic

Kết quả nghiên cứu về bê tông muội silic cho thấy rằng việc sử dụng muội silic có thể cải thiện đáng kể độ bền và khả năng chống ăn mòn của bê tông trong môi trường biển. Các thí nghiệm cho thấy rằng bê tông muội silic có cường độ nén cao hơn, độ thấm ion Cl- thấp hơn, và hệ số khuếch tán ion Cl- nhỏ hơn so với bê tông thông thường. Phân tích thống kê cho thấy rằng hàm lượng muội silic và tỷ lệ nước/xi măng là các yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ bền của bê tông. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc sử dụng bê tông muội silic trong các công trình biển và giúp kéo dài tuổi thọ của công trình.

5.1. So sánh cường độ nén và độ thấm ion Clorua giữa các mẫu

So sánh cường độ nén và độ thấm ion Cl- giữa các mẫu bê tông muội silic và bê tông thông thường cho thấy sự khác biệt rõ rệt. Bê tông muội silic thường có cường độ nén cao hơn và độ thấm ion Cl- thấp hơn so với bê tông thông thường. Điều này cho thấy rằng muội silic có tác dụng làm đặc chắc cấu trúc bê tông và giảm tính thấm nước, giúp tăng cường độ bền và khả năng chống ăn mòn.

5.2. Phân tích ảnh hưởng của hàm lượng muội silic và tỷ lệ N X

Phân tích ảnh hưởng của hàm lượng muội silic và tỷ lệ nước/xi măng (N/X) cho thấy rằng cả hai yếu tố này đều có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền của bê tông. Hàm lượng muội silic cao hơn thường dẫn đến cường độ nén cao hơn và độ thấm ion Cl- thấp hơn. Tỷ lệ N/X thấp hơn cũng có tác dụng tương tự. Tuy nhiên, cần có sự cân bằng giữa hai yếu tố này để đạt được độ bền tối ưu.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Bê Tông Biển

Nghiên cứu về bê tông muội silic có độ bền ăn mòn cao trong môi trường biển Việt Nam đã cung cấp những kết quả quan trọng và có ý nghĩa thực tiễn. Việc sử dụng muội silic là một giải pháp hiệu quả để tăng cường độ bền và kéo dài tuổi thọ của các công trình biển. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần được nghiên cứu thêm, bao gồm ảnh hưởng của các yếu tố môi trường khác (ví dụ: nhiệt độ, độ ẩm) đến độ bền của bê tông, và phát triển các phương pháp bảo vệ bê tông hiệu quả hơn. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc sử dụng các loại phụ gia mới và công nghệ tiên tiến để tạo ra các loại bê tông có độ bền vượt trội và khả năng chống ăn mòn tối ưu.

6.1. Tổng kết những đóng góp mới của nghiên cứu về bê tông

Nghiên cứu này đã đóng góp những kiến thức mới về bê tông muội silic và ứng dụng của nó trong môi trường biển. Nghiên cứu đã xác định mối quan hệ giữa các yếu tố thành phần và độ bền của bê tông, cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế và sử dụng bê tông muội silic trong các công trình biển. Nghiên cứu cũng đã đánh giá hiệu quả của bê tông muội silic trong việc bảo vệ cốt thép khỏi ăn mòn và kéo dài tuổi thọ của công trình.

6.2. Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để phát triển bê tông bền hơn

Để phát triển các loại bê tông có độ bền vượt trội và khả năng chống ăn mòn tối ưu, cần có những hướng nghiên cứu tiếp theo. Các hướng nghiên cứu này có thể bao gồm việc sử dụng các loại phụ gia mới (ví dụ: nano silica, graphene), phát triển các phương pháp bảo vệ bê tông tiên tiến (ví dụ: lớp phủ tự phục hồi), và nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường khác (ví dụ: nhiệt độ, độ ẩm) đến độ bền của bê tông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I là tập trung tìm hiểu về bản chất, cơ chế ăn mòn bê tông cốt thép trong môi trường nước biển, tình hình nghiên cứu về ăn mòn bê tông cốt thép trên thế giới. Từ đó, đề xuất giải pháp sử dụng vật liệu mới, kết cấu mới để nâng cao tuổi thọ của các công trình sử dụng bê tông cốt thép trong môi trường xâm thực mạnh bởi nước biển. Khái quát về ảnh hƣởng của môi trƣờng biển tới độ bền bê tông 1. Khái niệm về môi trƣờng biển Bê tông được xem là vật liệu đá nhân tạo, có tính bền vững cao, không bị phân hủy hay cháy nổ.

Các công trình bê tông, bê tông cốt thép trong những môi trường có tính xâm thực cao, chịu tác động của các yếu tố môi trường (nắng, mưa, gió, bão, nhiệt độ, axit, các chất hòa tan trong nước ngầm…). Theo thời gian xảy ra hiện tượng ăn mòn, phá hủy bê tông, gây suy giảm khả năng làm việc, tuổi thọ của công trình sử dụng vật liệu bê tông cốt thép. Môi trường biển có chứa rất nhiều các yếu tố gây tác động xấu đến chất lượng, độ bền của bê tông, gây suy giảm tuổi thọ của các công trình. Theo kết quả khảo sát của các cơ quan nghiên cứu trong nước như Viện KHCN Xây dựng [24] [40], Viện Khoa học Thủy lợi [2][41], Viện KHCN GTVT [43]…tình trạng suy giảm tuổi thọ công trình bê tông, bê tông cốt thép làm việc trong môi trường biển là rất đáng lo ngại.

Thực tế có hơn 50% bộ phận kết cấu bê tông, bê tông cốt thép bị ăn mòn, hư hỏng nặng hoặc bị phá hủy chỉ sau 10-30 năm sử dụng. Hầu hết các kết cấu này trong quá trình làm việc đều tiếp xúc với môi trường không khí và nước biển [17]. Giữa vật liệu và môi trường luôn xảy ra các tác động qua lại. Tác động xâm thực của môi trường biển tới độ bền công trình bê tông, bê tông cốt thép chủ yếu như sau: 7 - Quá trình cacbonat hóa làm giảm độ pH của bê tông theo thời gian, làm vỡ màng thụ động có tác dụng bảo vệ cốt thép, đẩy nhanh quá trình ăn mòn cốt thép dẫn đến phá hủy kết cấu.

- Quá trình thấm ion SO42- vào bê tông, tương tác với các sản phẩm thủy hóa của xi măng tạo ra khoáng ettringit trương nở thể tích gây phá hủy kết cấu. - Quá trình khuếch tán oxi, ion clo và hơi ẩm vào bê tông trong điều kiện nhiệt độ không khí cao gây ăn mòn cốt thép. - Quá trình ăn mòn vi sinh vật, ăn mòn cơ học do sóng, ăn mòn rửa trôi.  Phân loại môi trƣờng biển Tùy thuộc vào hướng tiếp cận mà chúng ta có thể phân loại môi trường biển theo nhiều cách khác nhau.

Trong định hướng của luận án này, môi trường biển có thể được phân loại theo sự tương tác của chúng đối với các kết cấu bê tông. Theo đó, môi trường biển có thể được phân loại thành ba loại như sau: khu vực ngập trong nước biển; khu vực chịu sóng, thủy triều; khu vực trên mực nước biển.  Khu vực ngập trong nước biển: Đây là khu vực mà kết cấu ngập dưới mực nước thủy triều, luôn chìm trong nước biển, chủ yếu dễ bị xâm hại hóa học bởi các thành phần Mg2+ và SO42- trong nước biển. Ở khu vực này thiếu oxi hòa tan, dẫn đến sự hạn chế của quá trình khuếch tán ion Cl-, vì vậy mức độ ăn mòn của kết cấu tại khu vực này thường ít hơn so với các khu vực khác.

Tuy nhiên, các kết cấu trong khu vực này phải chịu ảnh hưởng bởi áp suất thủy tĩnh của nước, sự phá hoại của vi sinh vật và đặc biệt là sự xâm thực của nước biển.  Khu vực chịu sóng, thủy triều: Đây là khu vực giữa mực nước thủy triều thấp và cao. Tại khu vực này, kết cấu bê tông liên tục trải qua các chu kỳ ướt và khô, kết hợp với lực hút mao dẫn làm gia tăng việc khuếch tán ion clo vào kết cấu, từ đó gây ra sự ăn mòn với cốt thép trong kết cấu. Khu vực này cũng chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi tác động của băng giá, sự mài mòn cơ học từ môi trường (sóng đánh, tác động của cát, đá, sỏi …) dẫn đến sự nứt vỡ, ăn mòn và giảm khả năng làm việc của kết cấu.

 Khu vực trên mực nước biển: Khu vực tiếp xúc với không khí trên mức thủy triều. Ở khu vực này, bê tông cốt thép rất dễ bị ăn mòn cốt thép do ion Cl- gây ra dẫn đến sự xuất hiện của các vết nứt và gây ra sự suy giảm khả năng làm việc của kết cấu. Các công trình, kết cấu bê tông cốt thép trong khu vực này chiếm 70% trong các kết cấu vùng biển đã xây dựng ở nước ta. Các đặc trƣng của môi trƣờng biển trên thế giới và Việt Nam  Trên thế giới 8 71% bề mặt trái đất được bao phủ bởi các vùng nước và trong đó gần 96,5% được bao phủ bởi nước biển.

Vì vậy, số lượng các kết cấu bê tông chịu tác động của bê tông hoặc tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp bởi gió mang theo nước biển là rất lớn. Nói chung, nước biển chứa 3,5% các thành phần hòa tan theo khối lượng. Hàm lượng ion của Na+ và Cl- chiếm nhiều nhất trong nước biển, thông thường lần lượt là 11. Nước biển cũng chứa Mg2+ và SO42- tương ứng 1400 và 2700 mg/lít.

Độ pH của nước biển dao động trong khoảng 7,5 đến 8,4; độ pH trung bình khoảng 8,2. Nước biển cũng chứa một lượng CO2. Nếu nồng độ CO2 hòa tan trong nước biển cao hơn thì độ pH có thể giảm xuống dưới 7,5 [154]. Nồng độ các ion chính ở một số vùng biển nổi tiếng trên thế giới được tổng hợp trong bảng dưới đây: Bảng 1.1: Thành phần hóa học của một số vùng biển trên thế giới [154] \ Nồng độ ion (mg/l) Tên vùng biển/Tên Tổng nồng Tỷ lệ loại ion Na+ Mg2+ Cl- SO42- độ hòa tan hòa tan Biển đen 4900 640 9500 1362 17085 3,90 Biển Marmara 8100 1035 14390 2034 26409 2,52 Biển 12400 1500 21270 2596 38795 1,72 Mediterranean Biển Bắc 12200 1110 16550 2220 33060 2,02 Biển Atlantic 11100 1210 20000 2180 35370 1,88 Biển Baltic 2190 260 3960 580 7110 9,37 Biển Arabian Gulf 20700 2300 36900 5120 66650 1,00 Cơ sở nghiên cứu 9740 1200 18200 2600 32540 2,05 Biển Đỏ 11350 1867 22660 3050 40960 1,63  Ở nƣớc ta Việt Nam có đường bờ biển dài hơn 3200 km từ 8o37’ đến 21o32’ Bắc với điều kiện nóng ẩm mang tính đặc thù của khí hậu Việt Nam [41]: *Thành phần của nước biển: Nước biển Việt Nam có thành phần hoá học, độ mặn và tính xâm thực tương đương các đại dương khác trên thế giới, riêng vùng gần bờ có suy giảm chút ít do ảnh hưởng của các con sông chảy ra biển [27].

Được trình bày ở Bảng 1.2: Thành phần hóa học của nƣớc biển vùng phía Bắc Việt Nam [27] Chỉ tiêu Đơn vị Vùng biển Hòn Gai Vùng biển Hải phòng pH - 7,8 - 8,4 7,5 - 8,3 - Cl mg/l 6500 – 18000 9000 - 18000 + Na mg/l - - 2- SO4 mg/l 1400 – 2500 2 - 2200 2+ Mg mg/l 200 - 1200 2 - 1100 * Bức xạ mặt trời: Việt Nam nằm trong vành đai nội chí tuyến nên bức xạ mặt trời nhận được trên vùng ven biển khá lớn từ 100¸150 kcal/cm2. Lượng nhiệt bức xạ tăng dần từ Bắc vào 9 Nam và đạt cao nhất ở cực Nam Trung bộ. Với lượng bức xạ cao như vậy đã thúc đẩy quá trình bốc hơi nước biển đem theo ion Cl- vào trong khí quyển [41]. * Nhiệt độ không khí: Vùng biển nước ta có nhiệt độ không khí tương đối cao, trung bình từ 22,5 - o 22,7 C, tăng dần từ Bắc vào Nam.

Miền Bắc có 2, 3 tháng mùa đông, nhiệt độ dưới 20oC. Miền Nam nhiệt độ cao đều quanh năm, biên độ dao động 3-7oC [41]. * Độ ẩm không khí: Độ ẩm tương đối của không khí ở mức cao so với các vùng biển khác trên thế giới, dao động trung bình từ 75% - 80%. Cụ thể: Vùng ven biển Bắc bộ và Bắc Trung bộ: 83% - 86%; Vùng ven biển Trung và Nam Trung bộ: 75% - 82%; Vùng ven biển Nam bộ: 80% - 84%.

Theo TCVN 3994:1985, với độ ẩm tương đối cao như vậy, môi trường không khí trên biển và ven biển Việt Nam có ảnh hưởng mạnh tới quá trình ăn mòn thép trong bê tông cốt thép. * Thời gian ẩm ướt bề mặt ở ven biển: Đây là đặc điểm riêng của khí hậu ven biển Việt Nam có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình ăn mòn thép trong bê tông cốt thép. Tổng thời gian ẩm ướt bề mặt kết cấu ở một số địa phương vùng ven biển Việt Nam được xác định theo công thức (1.1): Tướt = Tmưa + Tsương mù + Tnồm + Tkéo dài ẩm (1.1) Trong đó: Tướt : Tổng thời gian ẩm ướt bề mặt, h Tmưa : Thời gian mưa, h Tsương mù : Thời gian sương mù, h Tnồm : Thời gian nồm, h Tkéo dài ẩm : Thời gian kéo dài ẩm tính từ sau khi mưa hoặc sương mù cho đến khi màng nước còn đọng lại bay hơi hoàn toàn, h. Thời gian gây ướt bề mặt kết cấu ở vùng ven biển các tỉnh Miền Bắc tập trung vào mùa xuân, còn các tỉnh Miền Nam tập trung vào các tháng mưa mùa hạ và chỉ bằng khoảng 50% so với Miền Bắc (Hình 1.

* Vận tốc gió: Vận tốc gió trung bình ở vùng biển không lớn nhưng hàng năm thường có các đợt gió lớn như bão, lốc, gió mùa Đông Bắc, gió mùa Tây Nam. Tốc độ cực đại có thể đạt tới 140 km/h. Hướng gió thịnh hành là Đông Bắc, Đông Nam và Tây Nam. Các hướng gió này đều thổi từ biển vào mang theo các chất xâm thực và có thể gây ảnh hưởng sâu vào trong đất liền tới 20-30 km đối với vùng biển miền Bắc; 20-50 km đối với vùng biển miền Nam [27].

10 300 250 Thời gian (giờ) 200 150 100 50 0 1 2 3 4 5 Tháng 6 7 8 9 10 11 12 Quảng Ninh Đà Nẵng Thanh Hóa Nha Trang Hình 1.2: Tổng thời gian ƣớt bề mặt kết cấu công trình vùng ven biển Việt Nam [27] * Hàm lượng ion Cl- trong không khí: Hàm lượng muối phân tán trong không khí sát mép nước tại các Trạm đo ở các tỉnh Miền Bắc dao động từ 0,4 - 1,3 mg/m3. Ở miền Nam, giá trị này là 1,3 - 2,0 mg/m3.