Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Sử dụng vật liệu thẩm thấu kết tinh gốc xi măng để nâng cao chất lượng bê tông cống vùng triều

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.95 MB, 103 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số liệu trích dẫn,

kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa từng được công bố trong bat kỳ cơng trình nào khác.

Hà nội, ngày 14 thang 11 năm 2016 Tác giả luận văn

Đồng Quang Đức

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

LỜI CÁM ƠN

Luận văn thạc sỹ kỹ (huật chuyên nghành vật liệu xây dựng với DE tài “Sie đụng vật liệu thẫm thấu kết tỉnh gốc xi ming dé nâng cao chất lượng bê tông cổng vàng triều” được hồn thình dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Hồng Phó Un -Viện Thủy Cơng.

“Tác giả xin bày tơ lịng biết on chân thành tới Ban giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi các thấy cơ giáo Khoa Cơng tình, bộ môn Vật liga xây đựng nhà trường, tác

giả các bài báo, tạp chí chuyên nghành, .. và đặc biệt là tập thể thầy giáo hướng din

.đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn này.

“Tác giả chân thành cảm ơn Công ty Trách nhiệm hữu hạn một thành viên Khai thác

cơng trình thủy lợi Da Độ, Hải Phịng- nơi tơi cơng tác, đã tạo điều kiện tốt nhất cho

tơi trong q trình học tập và làm thí nghiệm hồn thành luận văn.

“Tác giả cũng bảy tỏ lòng biết ơn đ với sự động viên to lớn của gia đình, bạn bè và

các đồng nghiệp. Đ là nguồn động lực mạnh m giúp tơi hồn thành luận văn này.

Với khả năng có hạn, luận văn khó tránh khỏi những thiểu xót, ác giả rắt mong

nhận được những chi bảo, góp ý chân tình của các nhà khoa học, chuyên gia trong.và ngoài nghành cùng các đồng nghiệp.

Xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 14 thing 11 năm 2016

giả luận văn

Đồng Quang Đức

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

DANH MỤC BANG BIÊU. DANH MỤC CHỮ VIET TAT. PHAN MO ĐẦU

1. Tính cấp thiết

2. Mục đích nghiên cứu.

3. Đối tượngphạm vi nghiên cứu.

4. Cách tiếp cận va phương pháp nghiên cứu

CHUONG 1: TONG QUAN VE BÊ TONG CÔNG TRINH BIEN, CÁC DẠNG XÂM THỰC BE TONG CÔNG TRINH BIEN VÀ VAT LIỆU THÁM THAU

KET TINH GÓC XI MĂNG... series fŸ

1. Tổng quan v8 b ông và bề tơn cơng mình biên 41.2 Thực trang các cơng tình ven biển sử dụng bê tông 5L3 Phân loi môi trường xâm thực BT và BTCT. 71.4 Các vùng làm việ và mức độ xâm thực kétcéu bể tong công tinh biển 81.5 Các dang hư hỏng kết cầu bê tơng và bê tơng cốt thép do q trình xâm thực... 101.5.1 Hư hơng tại các vùng hồn tồn ngập nước a1.5.2 Hư hông tại các vùng nước lên xuống và sóng đánh ir1.5.3 Hư hồng tại các vùng khí quyền trên biển và ven bi 151.6 Các nguyên nhân gây xâm thực và phá hủy các cơng trình BT và BTCT tongmỗi trường biên Việt Nam, 16

1.7 Một số giải pháp nâng cao tuổi thọ cho bê tông và bề tông cốt thép trong môi

trường nước mặn và chua phèn. 171.7.1 Các giải pháp cơ ban 17

1.7.2 Phân tích về ưu nhược điểm và tính khả thí của các giải pháp 18

1.7.3 Giải pháp đề xuất 191.8 Tổng quan về công nghệ vật liệu thẳm thấu kết tinh gốc xi mang 19

1.8.1 Khái niệm vật liệu thắm thấu két tinh gốc xi măng 20 1.8.2 Một số kết quả nghiên cứu và sử dụng vật liệu thẳm thấu kết tinh gốc xi mang trên thể giới và tại Việt Nam. 20

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

Kết luận chương 1 23 CHUONG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC, VAT LIEU SỬ DỰNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 25 2.1 Cơ sở khoa học của việc sử dụng vật liệu thẳm thấu kết tinh gốc xi ming đểnâng cao một số tính chất của bê tông 25 2.1.1 Cấu trú lỗ rỗng và hiện tượng thắm nước của bê tông 25

2.1.2 Giải pháp chồng thắm theo cơ chế thắm thấu kết tinh 2uy trình ấp dụng trong nghiên cứu. a2.4.1 Quy trình trộn bê tơng trong phịng thí nghiệm a

2.4.3 Phương pháp thi cơng vật liệu TKX lên 462.4.4 Thí nghiệm độ mài mịn bê tơng 49 2.4.5 Cường độ bám dính với bé mặt bê tông. 55 Kết luận chương 2 56 CHUONG 3: NGHIÊN COU MOT SỐ TINH CHAT CUA BE TONG SỬ DUNG VAT LIEU THAM THAU KET TINH GOC XI MAN

3.1 Thiết kế thành phan cắp phối bê tông M200 37

31 Bước 1 = Chon độ sụt 373.1.2 Bước 2- Chon lượng nước trộn bé tông 373.1.3 Bước 3 ‹ Tính tỷ lệ xi mãng nước (XIN) 383.14 Bước 4 Tinh lượng ding xi mang (X) 03.15 Bước 5 - Tính hoặc tra bảng cốt liệu lớn (đá dm, si) 0 3.1.6 Bước 6 - Lượng cốt liệu nhỏ cho 1 m' bê tông (C), 6

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

3⁄2 Một số tinh chất của bê tông M200 và bê tông M250 `

Nghiên cứu sự ánh hưởng của vật liệu thẩm thấu kết tỉnh gốc xi măng đến một

lính chất của bê tơng sử dụng trong cơng trình biển. 65 3.3.1 Điễu kiện thir nghiệm sự ảnh hưởng của vật liệu thẩm thấu kết tinh gốc xi măng đến một s tính chất của bé tơng: 65 3.3.2 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của vật liệu thấm thấu kết tinh gốc xi măng đến tính chống thắm của bê tơng sử dụng trong cơng trình biển 68

3.3.3 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của vật liệu thắm thấu kết tỉnh gốc xi mang đến tính

chống mài mon của bê tơng sử dụng trong cơng trình biên 163.34 Nghiên cứu cường độ bám dính của vật liệu TKX với bê tơng 80

1. QUY TRINH THI CONG VAT LIE bị bề mat thi công

2. Chuẩn bị hỗn hợp CT-08. 86

3. Quy tinh thi cơng 874, Nghiệm thụ

PHY LỤC 2. MỘT SỐ HÌNH ANH THÍ NGHIỆM.. PHY LỤC 3. MỘT SỐ KET QUÁ THÍ NGHIỆM:..

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

DANH MỤC HÌNH ANH

Hình L.. Lớp bê tông bảo về cốt thép ti công không đảm bảo, 7 Hình 1.2. Thân cổng nằm trong vùng mực nước dao động bị mai man to cốt

liệu lớn. 7

Hình 1.3. Các vùng làm việc của kết cấu b tơng cơng tình biển 9 Hình 1.4. Phần thân cổng bị mai mịn. „"

Ninh 1.5. Trương nở cốt thép, "Hình 1.6. Xam thực do mực nước dao động (ăn mòn khí quyền). 12Hinh 1.7. Dàn cơng tác bị ăn mịn tro cốt thép. 12

Hình 1.8. Bê tơng thân cống bị ảnh hưởng do quá trình ăn mon 2

Hình 1.9. Trương nở cốt thép làm bong lớp bê tông bảo vệ R Hình 2.1. B mặt bê tơng dưới kính hiễn vi có ắt nhiều ke nút 28 Hình 2.2. Một kế nứt được phóng đại lên 2.000 lần 28 Hình 2.3. Phun vật lệu TKX lên bé mặt bê tông 29Hình 24. Sau khi phun vậtliệu TKX lên bé mặt bé tơng 29 Hình 2.5. Sau khi vật liệu TKX cứng rắn trong lỗ rồng 30 Hình 2.6. Ảnh chụp vi cấu trúc 30 Hình 2.7. Chuẩn bi vit liệu trộn BT. 43

Hình 2.9. Chuẩn bị khn đúc mẫu và qt dầu chống dính khn 44

Hình 2.11, Mẫu bê tơng sau khi đúc 45 Hình 2.12, Bảo quan mẫu trong điều kiện phịng thí nghiệm. 45 Hình 2.13. Vệ sinh bể mặt đảm bảo yêu cầu. 47 Hinh 2.14, Qua trộn vật liệu HYCI - CT09B. 48 Hình 2.15, Quét vat liệu TKX lên bẻ mặt bê tông 49 Vinh 2.16. Thiết bj thí nghiệm mài mịn theo tiêu chuẩn ASTM C1138 33 Hình 2.17, Mẫu trước khi thí nghiệm mài mon 54

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Hình 2.18. Mẫu sau khi thí nghiệm mài mịn. 54 Tình 2.19. Đầu kéo va thiết bị đo cường độ bám dính. 55 Hinh 3.1. Ban đồ hệ thống thủy lợi Da BO 67 Tĩnh 3.2. Cống Cổ Tiéu III nhìn từ phía hạ lưu. 61

Hình 3.3. Kết quả thí nghiệm độ chống thắm. 75Hình PLI.1. Máy phụt nước cao áp dùng để th bể mặt bê tơng xử lý thắm...86.Hình PL.1.2. Trộn hỗn hợp bằng máy khoan tay có cánh khuấy, 87Hình PLL.3. Máy phun hỗn hop CT-09 88Hình PL1.4. Thi cơng phun hỗn hợp lên bề mặt xử lý thắm, 88Hình PL2.1. Chuẩn bị cốt liệu trộn bê tơng 89

Hình PL2.3. Thử tính cơng tác hỗn hợp bê tơng 1Hình PL2.4, Die mẫu bê 9ỊHình PL2.5. Mẫu bê tơng sau khi đc 9Ị

Hình PL2.6, Ngâm mẫu thí nghiệm tai cổng Cỏ Tiêu HI Hai Phịng % Hình PL27. Vớt mẫu thí nghiệm sau khi ngâm tại cổng Cổ Tiểu HI ~ Hai

Phòng. 93

Hình PL2.8. Thí nghiệm độ chống thắm của mẫu bê tơng 93 Hình PL2.9. Thí nghiệm độ mài mịn của mẫu bê tong 93

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1 Mức độ xâm thực tạ các vùng 9Bang 1.2. Thành phin nước biển của Việt Nam và trên thé giới la

Bang 1.3. Độ mặn nước biển tầng mặt trong vùng biển Việt Nam, , 14

Bảng 1.4, Kết quả do đạc điện thể an mòn cốt thếp và khả năng ăn mịn tại các sơng tình Is Bảng 1.5. Một số cơng tình bê tơng lớn trên thé giới 4p dụng công nghệ chống thâm TKX 20

Bang 1.6, Một số cơng trình sử dụng vat liệu TKX tại Việt Nam 2

Bảng 2.1. Các tinh chất cơ lí của xi măng PCB40 Chinfon 30Bảng 22. Các tinh chất cơ lí của cắt liệu nh. 3 Bảng 2.3. Kết qu thành phần hạt của cát 31 Bảng 2.4 Tính chit cơ lí của o6tligu lớn 32Bang 25. Thành phần hóa học của vt liệu TKX, a4Bang 26. Thành phần khoáng của vit liệu TKX 35Bang 2.7. Thành phần hat cia cất thạch anh 36 Bang 2.8. Các chỉ iêu va mức chất lượng +? Bảng 2.9. Thành phin hóa học của chống thắm IC 39 Bang 2.10, Thành phin khoáng của chẳng thắm IC 40Bảng 2.11. Các tiêu chun thí nghiệm vật liệu 40Bảng 2.12. Các tiêu chun thi nghiệm bê tơng 4iBảng 2.13. Chỉ tiêu cần xác định và hình dáng, kích thước vig 43Bang 3.1. Độ sụt bê tơng cho các dang kết cầu. 57

Bang 3.2. Lượng dùng nước cho | m° bê tơng (vật liệu khơ hồn tồn) 58Bảng 33. Hệ số trì A và A’ )

Bang 3.4. Bảng tra hệ số dư vữa Ky, 62

Bảng 35. Thành phin cấp phối tinh tốn của bề tơng M200 6Bảng 3.6. Thành phần cấp phối tinh tốn của bê tơng M250 63

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Bảng 37. Thành phần cấp phối bê tông sử dụng trong nghiên cứu Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm cường độ nén.

Bảng 3.9. Kết quả thí nghiệm độ chống thắm.

Bảng 3.10. Kết quả thí nghiệm độ chong thắm bê tơng M200

Bảng 3.11. Kết quả thí nghiệm độ chống thắm bê tông M250Bảng 3.12. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm độ chẳng thắm

Bảng 3.13. Kết quả thí nghiệm độ mài mịn bẻ tơng M200

Bảng 3.14. Kết quả thí nghiệm độ mài mịn b tơng M250

Bang 3.15. Cường độ bám dính của vật liệu TKX lên bê tông,

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

DANH MỤC CHỮ VIET TAT

AASHTO Tiêu chuẩn thí nghiệm của Mỹ AASHTO.ASTM _ Tiêu chuẩnthínghiệm cia Mj ASTM

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

PHAN MO DAU 1. Tinh cấp thiết

đài hơn 3200 km từ 8°37' đến 21°32' vĩ độ Bắc. Sau Việt Nam có đường ba bi

năm 1960 số lượng các cơng tình làm việc trong mơi trường biển tăng đáng kể “Theo kết quả khảo sát của các cơ quan nghiên cứu trong nước như Viện Khoa học công nghệ Xây dựng, Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học thuỷ lợi, Viện Khoa

học công nghệ Giao thông vận tải, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, v.v.. thi

lông (BT) và bê tông cốt thép (BTCT)làm việc trong mơi trường biển đáng dé quan tâm,

tình trạng suy giảm tuthọ cơng trình

“Theo đánh giá về độ bên (tdi thọ) của các cơng tình BTCT của các quốc gia trên thé giới qua hơn một thể kỹ sử dụng cho thấy trong mỗi trường khơng có tính xâm thực, cốc cầu BT có thể làm việc bén vũng trên 100 năm; trong mỗi trường xâm

thực ving biển thép và BT dẫn đến làm nứt vỡ và phá hủy.kết cầu BT, BTCT có thể xuất hiện sau 10 + 30 năm sử dụng. Độ bổn của các kết

„ hiện tượng ăn môn.

cấu BTCT phụ thuộc vào mức độ xâm thực của môi trường và chất lượng vật liêu

sử dụng (cường độ BT, mác chống thắm, khả năng chống ăn mòn, chủng loại xỉ

măng, phụ gia, loại cốt thép, chất lượng thiết kế, thi công và biện pháp quản lý, sử dụng cơng trình...)

‘Thue tế, có hơn 50% bộ phận kế

bị phá huỷ chỉ san từ 10 + 30 năm sử dụng. Hầu hết các kt cí

làm việc đều tiếp xúc với mơi trường khơng khí và nước biển. Giữa vật liệu và môi. trường luôn xảy ra các tác động qua lại và bản thân BT luôn thay đổi trang thái cấu ấu BT và BTCT bị ăn mỏn, hư hỏng nặng hoặc. này trong quá trình

trúc. Tác động xâm thực của môi trường biển tới độ bằn công trình BT và BTCT chủ yếu do các quá trình sau:

- Quá

màng thụ động có tác đụng bảo vệ cốt thếp, diy nhanh qua tỉnh ăn môn cốt thép inh cacbonat hố làm giảm nồng độ pH của bê tơng theo thời gian, làm vỡ,

dẫn đến phá huỷ kết cắu.

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

inh thắm ion SO,” vào.

- Quá

măng tạo ra khống ettringit trương nở thể tích gây phá huỷ kết cấu (ãn môning, tương tác với các sn phẩm thuỷ hố của xi

- Q trình khuếch tấn Oxy, ion CI’ và hơi Am vào bê tông trong điều kiện nhiệt độ

khơng khí cao.

- Q trình an mơn vi sinh vật, ăn mơn cơ học do sóng, An mịn rửa tơi

Ngồi ra, với đặc thù khí hậu nóng, dm, mưa bão nhiều thì tốc độ và mức độ ảnh.sẽ nhanh hơn, tuổi thọhưởng của q trình xâm thực tới cơng trình BT và

cơng trình sẽ giảm di đáng kể

C6 nhiễu biện pháp để nâng cao tuổi thọ cho bê tông, trong đó việc sử dụng vật liệu thẩm thấu nh gốc xi măng được xem là một giải pháp hiệu quả và thực hiệnthuận lợi trong điều kiện Việt Nam.

“Trong Báo cáo dự án sin xuất thử nghiệm cấp Bộ “Hồn thiện cơng nghệ sản xuất vật liệu thắm thấu kết tinh gắc xi mang (ching thắm, mài mòn, ăn mịn) và thi cơng cho kết cấu bé tơng cơng trình thủy cong” do Viện Khoa học Thuy lợi Việt Nam chủ trì cũng đã nghiên cứu nẵng cao khả năng chống thắm, chống mài mịn bê tơng cửa vt liga thâm thấu kế sốc xi ming, Tuy nhiên, ké quả nghiên cứu mới chỉ dừng lại ð việc nghiền cứu độ bền chống thắm, chống mài man của bề tơng M200, M250 sử đụng trong mơi trường nước bình thường (công tinh hỖ chứa nước Nước Trong, tinh Quảng Ngĩi) và nghiên cứu độ bén chống thắm, chống mài mon của bê tông M300. M350 sử dụng trong môi trường nước mặn và chua phèn (nước mặn ly tại Hải Phòng, nước chua phn lấy tại Cà Mau), Còn trên thực tẾ ở nước ta, các công tông chỉ từ 200 + 250 kG/em? và chưa

1, đánh.

trình ven biển đã xây dựng từ lâu với mác

quan tâm đến yếu tổ xâm thực. Điều đó cho thấy cn phải tiếp tục nghiên cứ

giá ảnh hưởng của quá tinh xâm thực đến kết cầu bê tông và bê tông cét tp,

Xuất phát từ đó, đề tài đã tiến hành nghiên cứu: “Sứ dung vật liệu thẩm thấu kết tinh gắc xi măng dé nâng cao chất lượng bê tông cổng ving tru”.

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

2. Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu thm thấu kết tỉnh gde xi măng đến bê tông

M200, M250 đã và dang được sử dụng phổ biến trong xây dụng các cơng trình ven biển nói chung và cổng vùng tiều nói riéng Từ đồ, chỉ ra các hiệu quá để đề xuất

sử dụng tại các cơng trình cổng vùng triều và các cơng trình tương tự nhằm nâng.

cao chit lượng và tuổi tho cơng trình 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu bê tong M200, M250 khi có sử dung và không sử dụng vật liệu thẩmthấu kết nh gốc xi măng ở điều kiện bình thường và điều kiện mơi trường vùng triều với các tính chat sau:

= Khả năng chống thắm. = Khả năng chống mài mon.

- Cường độ bám đính của vật liệu TKX với bê tơng. 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Cách tiếp cận

- Tiếp cận thực

“Tiếp cận lý thuyết

Phương pháp nghiên cứu.

~ Nghiên cứu phân tích lý thuyết: Thu thập, tìm hiéu, tổng hợp kinh nghiệm và kết

‘qua nghiên cứu một số tài liệu trong nước cũng như trên Thế giới về hiện trạng xâm

thực bê tơng cơng trình biển, từ đó đưa ra mục đích nghiên cứu của Luận van,

- Nghiên cu thực nghiệm: nh chit đính cơng te, cường độ nén, độ chéng thắm, độ mài mòn, cường độ bám dính của vật liệu TKX. với bê tơng) của BT trong phịng thí nghiệm.

in hành thí nghiệm một số

- Lấy ý ki

chuyên gia, tác giả đã đúc rút kinh nghiệm từ đó hồn thiện được Luận van,

chun gia: Thơng qua trao đổi chuyên môn với các nhà khoa học và

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

CHUONG 1: TONG QUAN VỀ BÊ TONG CƠNG TRÌNH BIEN, CÁC DANG XÂM THỰC BÊ TONG CƠNG TRÌNH BIEN VÀ VAT LIEU THÁM THAU KET TINH GĨC XI MĂNG

1.1 Tong quan về bê tơng và bê tơng cơng trình biển.

Bê tơng (gốc từ biton trong tiếng Phíp) là một loại đã nhân ạo, được hình thành bai việc rộn các thành phần: Ct iu thô, cốt igu min, chất kết dính, v.v. heo một tý ệ nhất định (được gọi là cấp phối bê tông) sau q tình thuỷ hố và đơng rắn, Kỹ thuật chế tạo và sử dụng bê tông xuất hiện từ thời La Mã cổ đại vả được sử dụng rộng ri trong suốt giai đoạn tổn tại của DE quốc La Mã. Sau khi để quốc La Mã sụp đổ, kỹ thuật sử dụng bê tông cũng bị mai một cho đến khi được ti khám phá vào

iữa thé ky XVIIL, xong phải đến cuỗi thể ky XIX đầu thé ky XX bê tông mới được

ứng dung trong xây dựng c: h biển va ven biển

Hiện nay một số quốc gia phát trién trên thé giới đã xây dựng nhiễu công ngăn triều. với quy mô lớn với kiến trúc ky diệu trong lĩnh vực cơng tình thấy. Di đầu trong

lĩnh vực này phải kể đến các nước như Anh, Phin Lan, Hà Lan... Một số cơng trình

điển hình như cơng trình ngăn sơng Thames (của Anh); ơng trình chắn sóng bão,nước biển dang ha lưu đông Schede (của Hà Lan); tổ hợp cơng trình ngăn triều ở Saint Petersburg (của Nga); cơng trình chắn sóng Maeslandt (của Hà Lan). Các cơng tình này ngồi ác dụng ngăn tiểu, chống xâm nhập mặn, chống ngập lụt cịn có tác dụng ngăn mỗi đe dọa của sóng biển khi có bão. Một số cơng trình cổng ngăn triều thi cơng trực tiếp trên lịng sơng lớn với các giải pháp cơng nghệ xây dung

chống ăn mịn, phá hủy bê tơng được các nước tên tiến xây đựng phat huy hiệu quả

cao; đảm bảo tính bn vũng, an tồn và thẳm mi, thu hút sự chiêm ngưỡng của các <u khách tên th giới

Hiện tại và trong tương ai b tổng là loại vit liệu được sử dụng rộng răi nhất rong xây dựng công tinh dân dụng, công nghiệp, giao thông, thu lợi thuỷ điện, thậm

chí trong xây dựng các nhà máy điện nguyên tử (bê tông cản xạ), v.v...Theo đánh.

gi của Hiệp hội be tông thể giới, thể kỹ XXI à thể kỷ của vật iệu bê tông

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

cốt liệu. Bê tơng là loại vật liệu có cầu trúc phức tạp được tạo nên tử các thành phi

với hình dang, kích thước, độ đặc chi

chưa thuỷ hố, nước và phụ gia hoá học, hệ thống các lỗ gel, hệ thống mao quản lớn. + tường độ, v.v. khác nhan, chất kết dính

và bé, các lỗ ring tong đó chứa khơng khí, hơi nước hoặc nước, các vếtnức.Trong thành phần đá xi măng bê tơng gồm các khống chính

2CảO SiO2.mH2O, 3CaO.AI2O3.6H20, CaO Fe2O3 mH2O, Ngồi ra cịn một sthành phần khác như Ca(OH)2, Mz(OH)2, v.v

Bán than bê tơng có cắu trúc rỗng mao quản (kể cả bé tổng đặc chic), nên cho phép nước di chuyển và lan toà vào trong bê tông, sự thẩm thấu của các chất lỏng và khí từ bên ngồi. Các tác động này dẫn đến sự rửa trơi các chất khơng có cường độ hoặc. những thay đổi hoá khác nhau làm giảm chất lượng và độ bén của bê tông. Hiện tượng này xây ra nhiều với bê tông ruác thấp và xi măng có hàm lượng vơi thừa cao. Đối với bê tơng các cơng tình thuỷ lợi cường độ nén thường thấp, nên khả năng chống thắm không cao, trong khi đó yêu cầu v khả năng. lữ nước là hàng đầu nên tơng cần có độ chống thắm cao. Vì vậy việc tăng khả năng chống thắm cho các cơng trình bê tơng thiết, có thể nói là tất cả các cơng trình thủy lợi đều nên. tăng khả năng chống thẳm.

Đồng thời độ bền lâu của cơng trình bê tông được xem xét ở mức độ thắm nước va

khí của vật liệu này. Do vậy việc nghiên cửu áp dụng các biện pháp và vật liệu sử‘dung chống thắm cho bê tông, nhất là bê tông cốt thép luôn được quan tâm tir hàngthể kỹ nay.

Với các công trình thủy lợi vùng ven biển thường chịu anh hưởng trực tiếp của yếu.tổ thủy triều. Do vậy, các kết cầu bê tông tiếp xúc với nước biển luôn chịu tác động.của chu kỳ ước- khô, lạnh- nồng hàng ngày. N;ài khả năng chịu lục thì việc chẳng. thấm, chống ăn mòn và mai mòn cơ học cho kết cầu bê tơng là một tính chất quan trọng, liên quan đến an tồn và ơn định của ơng tỉnh

1.2 Thực trạng các cơng trình ven biễn sử dụng bê tơng

Theo đánh giá về độ bền (tuổi thọ), thực t của các cơng tình BT và BTCT của các

«qude gia trên thể giới qua hơn một thé ky sử dung cho thấy trong mơi trường khơng

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

có tính xâm thực, kí

trong mơi trường xâm thực vùng biển, hiện tượng ăn mòn cốt thép và BT dẫn đến

làm nứt vỡ và phá hủy kết cấu BT, BTCT có thể xuất hiện sau 10 + 30 năm sử dụng. Độ bin thực tẾ của các kết cầu BTCT phụ thuộc vào mức độ xâm thực của

môi trường và chất lượng vật lậu sử dụng (cường độ BT, mác chống thắm, khả

năng chống ăn môn, chủng loại xỉ măng, phụ gia, loại cốt thép, chất lượng thiết kế, thi công và biện pháp quản lý, sử dụng cơng tình...)

6 Việt Nam, BTCT đã được người Pháp đưa vào sử dụng từ những năm cuối th ky

19. Tuy nhiên phải sau năm 1960 khối lượng công tinh BTCT xây dụng trong môi

trường biển mới tăng đáng kể. Song trên thực tế bên cạnh các cơng trình bên vững,sau 40 = $0 năm thi hàng loạt các cơng trình BTCT ở Việt Nam có niên hạn sử

dụng 10 + 15 năm đã bị xâm thực và phá

10% gicổng CO

ly trằm trọng, đòi hỏi phải chi phí 40 +

thành xây mới cho việc sửa ctta và bảo vệ chúng. Điển hình là cơng trình

su IIT thuộc hệ thống cơng tình thuỷ lợi Đa Độ (hệ thống cơng trình

thuỷ lợi lớn nhất Hai Phịng).

“Cổng Cổ Tiểu IT được đưa vào sử đụng từ năm 2001. Qua 15 năm vận hành, phần bê tông cổng đã xuất gn những dẫu hiệu xâm thực do thắm, ăn mịn khí quyển và mài mn eo học bởi ảnh hưởng của các ion chính : pH, SO,” và Cr. Ngồi ra chất lượng bê tơng cổng ở thời kỳ xây dựng thực hiện theo tiêu chuẳn cũ chưa tinh tốn nhiều đến ảnh hưởng của q tình xâm thực, thi công bê tông áp dụng: QPTL-D6-T8, TCVN 445. Bên cạnh đó cịn kể đến đơn vị thi cơng phần bê tông không dim bảo độ dày lớp bê tơng bảo vỹ cốt thép, Một số hình ảnh kết cẩu be tông cổng Cổ “Tiểu HH bị. xâm thực như bình 1.1 và 1.2:

6

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Mình 1.1. Lớp bê tơng bảo vệ cốt thép __ Hình 1.2. Thân cống nằm trong vùng thi công không đảm bảo mực nước dao động bị mài mon tro

sốt liệ lớn

C6 thể thấy, tác động xâm thực do mỗi trường là rất mạnh dẫn đến phá hủy cơng trình. Mức độ hư hỏng phụ thuộc vào vị trí và diễu kiện làm việc của cơng trình Kết hợp với điều kiện khí hậu nóng, dm, mưa bão nhiều thì tốc độ và mức độ anh hưởng của quá tinh xâm thực tới cơng tình BT và BTCT sẽ nhanh hơn, tui thọ

cơng trình sẽ giảm di đáng kể

1.3 Phân loại mơi trường xâm thực BT và BTCT

Can cứ TCVN 9139:2012 “Công trình thủy lợi ~

vùng ven biển - yêu cầu kỹ thuật” thi mơi trường làm việc của các cơng trình thủy, *u bê tông, b tông cốt hep lợi vũng ven biển, các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép được chia làm 2 loại là môi trường xâm thực nước mặn và môi trường xâm thực nước chua phèn.

* Các kết cấu làm việc ở vùng nước mặn:

+ Cức kết cấu làm việc ở vùng nước ngập mặn: các kết chu bê tông và bê tông cốt

thép nằm ngập hoàn toàn trong nước biển 7

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

+ Các két ju làm việc trong vàng nước man thay đổi: các kết cầu bê tông và bê tông cốt thép nằm ở giữa mye nước lên xuống của thủy triều, kể cả vùng sóng leo. ~ Các Kết cấu làm việc tong vàng khíquyén biển: các kết cầu bê tông và

in bở và xa bờ).tông cối thépnằm trong khơng khí (bao gồm các vùng khí quyển trên mặt biển

* Các kết cầu làm việc trong vùng chua phèn:

- Các kết edu nằm trong vàng ngập nước chưa phèn: các kết cấu bê tơng và bê tơng

íp nằm ngập hoàn toàn trong nước chua phèn.

ác kết cấu nằm trong vùng mực nước chua phèn thay đổi: các kết cau bê tông và bê tông cốt thép nằm giữa mực nước chua phèn lên xuống.

= Các két cấu nằm trong khơng khí vùng nước chua phèn: các kết cầu bê tông và bê tông cốt thép nằm trong không khí tại vũng nước có chua phen

1.4 Các vùng làm việc và mức độ xâm thực kết cầu bê tông cơng trình biển Căn cũ theo tinh chất xâm thực và mức độ tác động của mỗi trường biển lê kết cấu

BT và BTCT có thể phân làm ba vùng như sau:

= Vàng hoàn toàn ngập nước: bao gồm cácbộ phận kết cắtngập hoàn toàn trongnước bi

= Vùng nước lên xuống và sóng đánh: bao gồm các bộ phận kết cầu làm việc ở vị trí

giữa mực nước thủy triều lên xuống thấp nhất và cao nhất, tính cả phần bị sóng.

anh vào.

= Vùng khí yến trên biễn và ven biển, gdm các td vùng: bao gồm các bộ phận kết su lim việc trong vùng khơng khí trên biển và ven biển tinh sâu vào đất in tới20km; sát mép nước từ 0 + 0,25km; ven bi từ 0,25 + Ikm; gin bờ 20km.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Hình 1.3. Các vùng làm việc của kết cấu bê tông công trình biển.

“Có thể phân loại mức độ xâm thực tại các vùng như Bảng 1.1

Bang 1.1 Mức độ xâm thực tại các vùng,

Mite độ xâm thực cđa mơi trường

mr Mơi tường đối với kế cần

Bê tông. Be tông cốt thép 1 | Vũng khí quyển gần bở - Trang bình 1 | Vang ven ba Nhe Mạnh

3 | Vũng sit mép nước Trang bình Mạnh

4 | Ving nước lên xuống và sống đánh Mạnh Rit mạnh

5 | Vũng ngập nước biển Mạnh Mạnh

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

1.8 Các dạng hư hỏng kết cấu bê tông và bê tông cổ

thép do q trình xâm

Vang biä mơi trường có tính xâm thực mạnh đối với bê tông vài

Môi trường biển Việt Nam xâm thực mạnh hơn môi trường biển nhiều nước trên thé

giới do nhiệt độ, độ ẩm khơng khí cao, thời gian dm ướt lớn, nồng độ muối cao,

nước và cốt liệu có nhiễm mặn.

Cée kết cầu BT được xác định bj hư hỏng do quá trình xâm thực khi quan sát thấy

một trong những dấu hiệu sau:

- B mặt BT bị ăn mòn để lộ cốt liệu lớn trên diện rộng.

- Bề mặt BT bị nứt nẻ, phẳng rộp hoặc bong tróc cục bộ từng mảng.

Các dẫu hiệu hư hỏng cốt hep

+ Gi sắt màu vàng đô tiế ra từ rong lòng khối BT:

++ Xuthiện các vết nứt lớp BT dọc theo các thanh cốt thép + Bong rộp lớp BT bảo vệ để lộ cốt thép bị gỉ

*# Một số hình ảnh về xâm thực tại cơng Đa Ngư (sửa chữa năm 2010), trên dé tả.

Van Úc. Vị trí cống cách cửa sơng Văn Úc 3km về phía thượng lưu

10

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Hình 1.4. Phần thân cổng bị mài mịn Hình 1.5.Trương nỡ cốt thép

* Một số hình ảnh về sự ảnh hưởng của xâm thực bê tông và bề tông cốt thếp tai

cổng Họng (xây dựng từ năm 1960) trên dé biển II, Đồ Sơn, Hải Phòng

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Hình 1.6. Xam thực bê tơng trong ình 1.7. Dàn cơng tác bị ăn mịn tro

vùng mye nước dao động cắt thép (in min khí quyển).

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

1.5.1 Hic hong tại các ving hoàn toàn ngập nước

Nước biển của các đại dương trên thé giới thường chứa khoảng 3,5% các mudi hòa 73% NaCl; 0,32% MgCl;; 0,22% MgSO,; 0,13% CaSO¿; 0.02% KHCO; vàmột lượng nhỏ C ›, O; hòa tan; độ pH 28,0. Do vậy, nước biển của các đại dươngmang tinh xâm thực mmạnh tới bê tông và bê tông cốt thép [1]

Nước biển Việt Nam có thành phần hố học, độ man và tính xâm thực tương đương

với các vùng biển khác trên thể giới. Riêng vùng gin bờ, do ảnh hưởng của các

sơng chảy ra biển nên khác chút í (vùng ảnh hưởng của thủy trigu) [2]. Kết quả phân tích như trong bảng 1.2.

Bang 1.2. Thành phần nước biển của Việt Nam và trên thể giới Vùngbiễn | Vùngbiển | BiểnBắc |

Chiêu | Doni Biển Bantic“Các cơng tình BT và BTCT trong vùng biển này chịu tác động của nước biển với lượng muối hòa tan khá lớn, him lượng SO,ˆ vượt qu tiêu chuẩn. Hiện tượng ăn các sim phẩm hydrat hóa be tơng tạo ra hợp chất khó tan. Khi nồng độ SO. lớn sẽ tạo ra CaSO;.2H:O. Sản mịn hóa lý sẽ xảy ra, các ion SO,” phản ứng ví

phẩm tạo ra có th ích sắp 2,86 lần gây ứng suất phá vỡ bê tông.

Độ mặn của nước biển ting mặt trong vùng biển Việt Nam được ghỉ lại như bang13.

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Bing 1.3. Độ mặn nước bién tang mặt trong vùng biển Việt Nam, ”„„

1.5.2 Hur hơng tại các ving nước lên xuống và sóng đánh

Cùng với q trình ăn mịn hố học, điện hố thì trên bề mặt các kết cấu bê tơng và BTCT cịn bị bảo mơn cơ học do áp lực sóng, đặc biệt là sống có cường độ mạnh do

gió bão gây ra. Trên bé mat kết cấu, quá trình khơ ướt xảy ra thường xun làm tăng

nhanh q trình tích tụ ion CI , O”. Nước biển cũng thâm nhập vào bê tơng thơng. ‘qua q trình khuyếch tán và lực hút mao quản. Khảo sát kết cấu bên trong cơng trình khi đục kiểm tra tại các vết nứt thấy cốt thép bị gỉ rit nặng, mặt cắt ngang cốt thép có thể giảm từ 40% + 60%, cốt thép dai nằm bên ngoài thưởng bị gỉ nặng hon ‘va đứt nhiều. Kiểm tra điện thế ăn mon bằng máy đo điện thé CANIN cho thấy:

l4

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

điện thé đạt 900 mY, chứng tỏ cốt thép bị ăn mòn rit mạnh. Khi sử dung phương pháp điện cực so sinh Ag/AgCTI, kết qui do đạc được đánh

ASTM C876 và giản dé E-pH của hệ Fe-H:O như Bảng 1.4

á dựa vào tiêu chuẩn

Khi kiểm tra thành phần hố học của bê tơng theo chiều tir ngồi vào trong cho thé

tại vị trí xuất hiện vết nứt, cách mép vết nứt tử 15 + 20 em, miễn bê tơng cận cốt thép,

độ pH thường có giá trị nhỏ hơn 11,6; ham lượng ion CI rất cao, thường nằm trong

khoảng (1,5:13,5) kg/m‘ bê tông, hàm lượng SO,” nhỏ hơn 4% khối lượng xi măng,

Bang 1.4. Kết quả đo đạc điện thé ăn mòn cốt thép và khả năng ăn mịn tại các cơng trình.

Điện thé so véi | Khả năng

Cơng trình điện thế ăn mịn. Phương pháp đánh giá. Ag/AgCl | cổtthép

“Cảng Tiên Sa -đ86 đến-S16 | >95% ASTM C876Cảng Thuận Phước | -409đổn-450 | > 90% ASTM C876ing Liên Chiến -330 đến -460 | >90% ASTM C876

. l Giản đồ E>Cảng Nguyễn Văn Trỗi | -306đổn-325 | >90%

1.5.3 Hic hong tạitùng khí quyén trên biển và ven biên

Tại mặt ngồi, hiện tượng ăn mịn và phá huỷ kết cấu thưởng xảy ra mạnh vớinhững vị trítrự điện với giớ biển hoặc thường xuyên hồng chịu mưa gió và khí hậukhơ, âm. Dạng ăn mơn thường gặp là trên bề mặt lớp bê tông bảo vệ xuất hiện các vết nứt số bé rộng trung bình từ (5225) mm chạy dọc theo các thanh thấp chịu Ive Với kết cấu dạng bản, sàn thường bị bong tích thành từng ming lớn, lớp bê tông bảo vệ cốt thép lộ ra ngồi và bị gi rất nặng.

Phía bên tong kết cấu, khi đục mở rộng các vét nứt thì thấy cốt thép bị sỉ nặng,

thiết diện giảm từ. (20:60)%, nhiều thanh bị đứt rời hẳn, nhất là thép đại. Khi kiểm.

1s

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

chuẩn Việt Nam có tính tra khả năng chịu tải theo ti

tông cốt thép do an mơn thi thấy nhiều kết cu khơng cịn đủ khả năng chịu lực 1.6 Các nguyên nhân gây xâm thực và phá hủy các cơng trình BT và BTCT trong môi trường biển Việt Nam.

“Theo tài liệu [1.4] cho thấy: Môi trường bi

ấn nhiều yếu tổ phá hoại kết cấu bê tông và bê tông cốt thép xây dụng trong khu là môi trường rit khắc nghiệt và tiềm

iu bê tơng cốt vue chịu ảnh hưởng của nó. Các ngun nhân chính phá hoại kết

thép trong mơi trường biển có thé phân loại theo các cơ chế vật lý, hóa học, an monđiện hóa

ra cũng lúc và dan xen nhau làm cho kết

ốt thép và cả do các sinh vật biển. Các nguyên nhân phá hoại thường xây ibe tông bị phá hùy nhanh hơn. Bên cạnh các nguyên nhân rên còn phải kể đến các nguyên nhân liên quan đến thiết kể,

thi công và quản lý sử dụng chưa được thực hiện tốt cũng làm cho các kết cầu bê

tông và bê tông cốt thép bị giảm tuổi thọ dáng kể. thực tế

Kết quả khảo sắt độ bể ây dạn

n các cơng tình bê ơng và bế tơng cốt thép đã ‘ving biển nước ta cho phép khẳng định ring mơi trường biển Việt Nam

có tác động xâm thực mạnh dẫn tới ăn mòn và phá hủy các kết cấu. Mức độ xâm.

thực phụ thuộc vào vị tri và điều kiện làm việc cụ thé của từng kết cầu trong cơng.trình. So với các nước khác, mơi trường biển Việt Nam cịn có đặc thù khí hậu nóng âm, mưa bão nhiu tạo rast ăn mòn mạnh hơn đối với kết cấu bể tông và bể tông cốt thép

Bằng chứng rõ rệt nhất về ác động ảnh hưởng của mơi trưởng biển tới độ bền cơng trình BT và BTCT tạo bởi các quá trình sau:

- Quá tình thắm ion CŨ vào BT gây rà an mòn và phá hủy cốt thp:

~ Qui tình thắm fon SO, vào BT, tương tác với các sin phẩm thủy hóa của đ xỉ măng tạo ra khống cringil trương nở thể tích gây phá hủy kết cấu (ăn mónsunfat);

- Q trình cacbonat hóa làm giảm độ pH bê tơng theo thời gian làm phá vỡ mang

thụ động bảo vệ cốt thép góp phần diy nhanh q trình an mịn cốt thép gây phá hủy kết cấu,

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

- Quá

trường nhiệt độ khơng khí cao là các điều kiện làm cho q trình ăn mịn cốt thép, khuếch tin oxy, hơi ẩm và clo vào trong bê tông trong điều kiện môi Xây ra rất mạnh:

- Các hiện tượng xâm thực khác, như: ăn mồn rửa rồi, ăn mn vỉ sinh do các loại hà, sd biển gây ra ăn môn cơ học do sống biển

Như vậy các kết cấu BT và BTCT cơng tình ven biển nằm trong vùng chịu tác động của các yếu tổ gây xâm đã bị xuống cấp, hư hong nhanh chóng dẫn đến làm giảm tuổi thọ và khả năng lim vige của chúng

17 Một số giải pháp nâng cao tuổi thọ cho bê tông và bê tông cốt thép trong

môi trường nước mặn và chua phèn

17.1 Các giải pháp cơ bản

Ngoài các giải pháp về thết kể, thi công, quản lý sử dụng công tình (theo TCVN 9139:2012 hiện hành) thì dé ning cao độ bên và tuổi thọ cho các kết cầu bảo về BT vùng t ăn mòn và độ bền chốngmài mòn cho BT [3]

sẽ phải tập trung vào hướng tăng độ bền chị

~ Giải pháp tăng độ bền chống an min, gdm + Thay đổi thành phần khoáng vật xi ming

+ Biển đổi các thành phần thủy hóa của xi mang,

++ Tăng độ đặc cấu trúc BT

+ Ngăn cách BT với mơi trường gây ăn mịn.

~ Giải pháp tăng độ bền chống mài môn: Tăng độ đặc và độ cứng cho kết cầu BT.

+ Trong q tình thi cơng mới và sửa chữa cơng trình dang hoạt động khơng làm được kết cấu BTCT hoặc chiều day lớp bảo vệ cốt thép (theo TCVN 9139:2012, chiều dày lớp BT bảo v 50mm), có thé áp dụng các biện pháp chống. thắm bỗ sung như sau:

+ Trt vữa chẳng thẳm: Vita xỉ măng có pha nhữ tương polime M250, M200,

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

+ Son chống ăn mén cốt thấp: Sơn xi ming ~ polime, sơn héa chất cao phân tử, các loại son này phải dim bảo khả năng dính kết giữa cốt thép được sơn với bê tông.+ Sử dung chất ức chế ăn môn canxi niiL

+ Sử dung vật liệu composjtthay thé cho BT thơng thường

1.7.2 Phân tích về uu nhược diém và tính khả thi của các giải pháp

Tai liệu [5], phân'h ưu nhược điểm của các giải pháp như sau:

- Thay đổi thành phan khoáng vật xi mang: Việc thay đổi thành phần khoáng vật xỉ

măng để tăng độ bền chống ăn mòn cho BT sẽ dẫn đến giảm cường độ của BT. Ngoài ra để thay đội thành phần khống vật địi hỏi một cơng nghệ sản xuất đặc biệt từ việc tuyển nguyên liu, tính tốn tý lệ phối liệu và kiểm sốt q trình nung: Những hạn chế dé làm cho giải pháp này thực tit được khuyến cáo ding.

- Bién đổi sin phẩm thủy hóa của xi mang: Bing cách dùng những chất pha trộn sẵn sóc tin dụng được từ phế thải công nghiệp để giảm thiểu him lượng tác nhân ăn

môn trong xi ming, Nhược điểm giải pháp này là sử dụng vật liệu phể thai, cần phải

có những quy trình kiểm tra chặt chế trong chế tạo bê tơng và các yếu tổ liên quanđến môi trường xung quanh cơng tình.

- Tâng độ đặc chắc của BT: Vi hạn chế được khả năng xâm nhập của nước vào trong BT do dé ting được độ ban chống ăn môn ngoài ra tăng độ

tăng độ đặc chắc s

“đặc chắc cũng sẽ làm tăng cường độ, cũng như độ cứng do đó nâng cao được độ bên chống mài mịn cho BT. Bản thân bê tơng đặc chắc vẫn có cấu trúc rng mao quản cho nên vẫn bị thẩm thấu khi kết cắu ngập trong nước. Dặc biệt trong môi trường. nước mặn thì quá trình thim thấu làm giảm tuổi thọ của BT.

- Tăng độ cứng cho BT: Hiện tượng mai mòn bé mặt xảy ra khi độ cứng của BT kém. Để cải thiện độ cứng cho BT, tăng được cường độ bằng cách tạo được nhiều

những liên kết hóa học bền vững trong kết cấu đá xi măng, Nhược điểm giá thành.

“chỉ phí cho xây dung cơng trình cao.

- Trất vữa chống thắm: Cần phải nghiên cứu thêm về khả năng bám dính giữa hai lớp liên kết.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

~ Son chống an mòn cốtthếp: Gidi pháp này chỉ chống được an mòn cốt thép

= Son phủ mặt ngoài kết cấu: Sử dụng sơn epoxy là gốc hữu cơ cho nên tuổi thọ.

Không được cao

~ Sử đụng chất ức chế ăn mon canxi niit: Chỉ chồng được ăn mòn cốt thép.

- Sử dụng vật liệu composi thay th cho BT thông thường: Gii pháp này có chỉ phí

giá thành rất cao

1.7.3 Giải pháp đề xuất

Qua các phân tích rên, tác giả để xuất giải pháp Ngan cách BT với mỗi trường gây tấn môn, Đây làải pháp đáp ứng được cả với cơng trình xây mới và các công tinh

đang làm việc. Hiện nay ở Việt Nam đã nghiên cứu sản xuất và ứng dụng thử

nghiệm thành công vật liệu thẳm thấu kết tinh gốc xỉ măng HyCI - CTUĐA sử dung cho các kết cấu bê tông trong môi trường nước ngọt và HyCI - CTU9B sử dụng chobê tông trong môi trường nước mặn và chua phèn (tài do Viện Thủy công thực.hiện và đã ứng dung thir nghiệm thành công) đạt chất lượng tương đương so với vật liệu tương tự của các nước trên thé giới, đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật đặt ra mà giá thành chỉ bằng 75¢ các sản phẩm cùng loại rên thị trường. Ngoài ra sản phẩm

này cịn có các ưu điểm khác, như:

- Sản phẩm có gốc vơ cơ khi làm việc có độ bền cao

Khơng làm thay đổi kích thước bình học của kết su

Nhu vậy, việc lựa chọn sử dung vật liệu HYCI - CTO9B sơn phi lên b mặt bê tông,

bê tông cốt thép trong môi trường nước mặn và chua phèn nhằm làm tăng khả năng,

chống thắm, chống mài mòn và chống ăn mòn để nâng cao tuổi thọ cho các cơng trình BT vùng tiểu là một giải pháp hữu hiệu trong giai đoạn hiện nay,

1.8 Tổng quan về công nghệ vật liệu thẩm thấu kết tinh gốc xi măng.

Vật liệu thim thấu kết tinh gốc xỉ măng là công nghệ tiên tiến đã được sử dụng từ những năm 1960 ở trên th giới. Tại Việt Nam hiện cũng đã sản xuất và thử nghiệm thành công loại vật liệu này vớ giá thành hạ và chất lượng trơng đương với các sản phim cùng loi. Các sàn phim hiện có rên thị trường dều có cơ ch làm việc giống

19

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

nhau, dp ứng tốt việc nâng cao tuổi thọ cho các cơng tình bê tổng và bê tông cốt thép hiện nay (61

18.1 Khái niệm vật liệu hẫm thấu kết tinh sắc xi mang

Vat liệu thấm thấu kết tinh gốc xỉ măng là một hỗn hợp khô, bao gdm các thành.

phần: Xi măng, cát thạch anh, phụ gia khống hoạt tính siêu min, phụ gia hóa học, phụ gia polime và các xúc tác dạng tỉnh thé giúp thẩm thấu vào bé mặt bê tông hoặc. vữa. Sau khi thẩm thấu vào các mao. a, chúng tác dụng với mudi trong xi măng

tạo thành các khống khơng tan lắp đầy các mao dẫn và lỗ rồng tạo khả năng chống

thắm tốt và tăng độ bản cho bé mat công tinh

18.2 Một số kết quả nghiên cứu và sử dụng vật liệu thẩm thấu kết tỉnh gốc xi "măng trên thế giỏi và tại Việt Nam

Trên thé gii

Vật liệu thắm thấu kết inh gốc xi măng ra đồi từ những năm 60 thể kỉ trước. Đây là loại vật liệu có gốc võ cơ, làm việc rit linh hoạt. Việc ứng dụng vật liệu này cho các. sơng trình bể tơng và bê ơng cốt thép từ trước đến nay đều được đánh giá ắt cao

Hiện nay trên thể giới có nhiều loại vật liêu chẳng thắm bê tơng dang thẳm thấu của

nhiều hãng hóa chất xây dựng khác nhau như: Thụy Sỹ, Úc, Mỹ, Canada... có sản phẩm Penetron, Indoseal, ...Các sin phẩm này được sử dụng rộng rãi cho các công nước trên thé giới như Mỹ, Nhật Australia và Canada và hiện dang được phát triển sử dụng ra nhiều nước trên thể trình bê tơng và bê tơng cốt thép tại một s

‘Bang 1.5. Một số cơng trình bê tơng lớn trên thé giới áp dụng công nghệ chống

thấm TKX

TT Tên cơng trình Địnđếm — | Quốcgia

1 | Sydney Harbour Tunnel Sydney Ue

2. | Olympic 2000 Stadium Sydney Úc

20

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

TT Ten cơng trình Địađểm — | Quốcgia 3 | Vancourver Seabus BC Canada

Guang Xiian-Shen-Qiao Hydro- Tran

wo one anh Quang xỉ :

Tại Việt Nam

Linh vực chống thắm bằng vật liệu thắm thấu kết tinh cho bé tông cơng tình thủy lợi hiện nay tại Việt Nam cịn hạn ch. Mới có it đ ti nghiên cứu về lĩnh vực này “Thông tin nghiên cứu chủ yếu do các hing nước ngồi cung cấp thơng qua một số hội thảo. Theo đó, có rat nk loại sản phẩm được các hãng hóa chất xây dựng bán và ứng dụng cho các cơng trình BT như: Simon* Pene-Seal của hing Vinkems Xypex" của hãng Xypex, Indoseal của Trung tâm xử lý kỹ thuật cơng trình Đơng. Dương: IndoChina Centepro.

CCác sin phẩm của các hing đã được ing dung tại nhiễu cơng tình ở Việt Nam, đặc

biệt sản phẩm XypexTM được ứng dụng tại rit nhiều cơng trình dân dụng cơng nghiệp.

và (hủy lợi (khoảng 100 cơng tình), như: nhà mấy Kao Việt Nam ~ Biện Hòa, Nhàmáy Sanyo Việt Nam - Biên Hòa, Nhà máy điện Phú Mỹ - Bà Ria Vũng Tàu, Đập Dầu Tiếng ~ Tây Ninh ... Tại Việt Nam, uy vật liêu TKX được biết đến muộn

a

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

nhưng cũng đã sử dụngcông trình bê tơi

này của nước ngồi để chống thẳm cho các Bang 1.6. Một số cơng trình sử dụng vật liệu TKX tại Việt Nam

Tr “Tên cơng trình Dia điểm

_—-1 | Nhà máy Kao Việt Nam Biên Hồ Cơng nghiệp

2 | Nhà máy Sanyo Viet nam Biên Hồ Cơng nghiệp

3. Nhà May Điện Phú Mỹ Bà Rịa - Vũng Tau | Cơng nghiệp

4 | KCN Nomura Hải Phịng — | Côngnghiệp5 | Nhà máy Canon Việt nam Hà Nội Công nghiệp

ọ | Bộn chứnhồ Nhà máy DĩAn- Sông Bé | Côngnghiệ

American Standard

7 | Nhà máy nước Long Thành "Nhơn Trạch- Đồng

Ngồi các cơng tinh kế rên, hiện nay ở nước ta có nhiều cơng trình bê tơng, bêtơng cốt thép lớn và đặc biệt là các cơng trình làm việc trong vùng có tính xâm thực: mạnh rit cin thiết phải ti tục xử lý chống thắm nhằm dim bảo tuổi thọ cia chúng; Ước tính mỗi năm tới hàng triệu mỶ bé mặt kết cấu bê tông thủy cơng cin chống.

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

thắm. Đi. hình nhất là các cổng bằng b lông được xây dựng ở các vùng cửa sơng,cửa biển có điều kiện làm việc khắc nghiệt. Với khối lượng bê tông cin chống thắm lớn như vậy, nhu cầu vẻ thị trường sử dụng công nghệ chống thắm tiên tiến bằng vật liệu TKX là rất lớn [8]

Việc chọn vật liệu TKX sản xuất trong nước (HyCI - CT09) để thử nghiệm là một gn nay HyCI - CT09 có giá

thành thấp hơn so với các sản phẩm nhập ngoại, bởi vì: Nguyên liệu đầu vào rẻ do

lựa chọn mang tính hiệu quả kinh tổ, Trên thị trường.

chủ yếu sử dụng vật liệu trong nước, giá nhân công và năng lượng rẻ hơn so với

nước ngồi, ngồi ra chỉ phí vận chuyỂn thấp hơn nhiều so với nhập khẩu. Dự kiến

giá sản phẩm vật iệu TKX có giá thành chỉ bằng khoảng 75% so với sản phẩm nhập ngoại, c

của khí hậu nước ta. Ngồi ra để tài cịn sử dụng một loại TKX nhập ngoại để lượng thì tương đương và phù hợp với điều kiện sử dụng đặc thù.

nghiên cứu so sinh với loại trong nước, đồ là Aquafin IC Kết luận chương 1

1. Tác hại của mỗi trường iễn và nước biển là gây xâm thực đến bê tong và bê tổng cốt thép trong xây dựng cơng trình biển làm suy giảm chất lượng và tuổi thọ cịtinh, vìyy cần có wii pháp chống lại xâm thực của mơi trường bằng cách tăng độ bền chống ăn môn, độ bn chống mài môn, độ bén chống thắm.

2. Các nguyên nhân gây xâm thực và phá hủy các cơng trình BT và BTCT trong môi trường biển Việt Nam: Quá tinh thấm ion CL vào BT; Quá tình thắm ion SO¿Ÿ vào BT; Q trình cacbonat hóa; Q trình khuếch tán oxy, hơi ẩm và clo vào. trong bê tơn: Ngồi ra còn các hiện tượng xâm thực khác, như: ăn mơn rửa tri, ănmịn vi sinh do các loại hà, sị biển gây ra, ăn mịn cơ học do sóng biển.

3. Các giải pháp chống xâm thực dé ning cao tuổi thọ cho bê tông và bê tông cốt thếp trong môi trường xâm thực là: Thay đổi thành phần khống vật xi măng; Biển đổi sản phẩm thủy hóa của xi mang; Tang độ đặc chắc của BT; Tăng độ cứng cho BT; Trất vữa chống thắm; Sơn chống ăn mịn cốt thép: Sơn phủ mặt ngồi kết cầu; in mn canxi nitri; Sử dụng vật liệu composit thay thé cho BT

3

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

thơng thường. Trong đó giải pháp lựa chọn là Ngăn cách BT với môi trường gây ăn

4, Giải pháp sử dụng vậliệu thắm thấu kết tinh gốc xi ming để ngăn cách BT với

ông há

môi tường gây ăn môn fim tăng khã năng chống thắm, chống mài mon nhằm năng

ao tuổi thọ cho các cơng trình BT vùng iễu là một giải pháp hữu hiệu trong giai

đoạn hiện nay và đây cũng là hướng nghiên cứu Luận văn.

4

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

CHƯƠNG 2:

NGHIÊN COU

‘0 SỞ KHOA HQC, VAT LIEU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Cơ sở khoa học của việc sử dụng thấu kết inh gốc xỉ măng để nâng cao một số tính chất của bê tơng.

2.1.1 Cẩu trúc lỗ rằng và hiện tượng thắm nước của bê tông * Cấu trúc của

Đá xi măng, vữa và bê tông là các vật liệu có cấu trúc lỗ rỗng. Phân loại kích thướcig của các vật liệu thành:

1g gel (gel pores) có ban kính 15-30A0 và lỗ

rng mao quan (Capillary pores) có bán kính từ 30-10,000A0 (1m). Trong lỗ rồng

mao quin lại chia ra vi xốp (Micropores) có bán kính 50A0, lỗ rỗng mao quản

chun tiếp có bán kính từ 50-100A0 và lỗ rỗng mao quản lớn có bán kính từ

1000-10.000A0. Loại 18 rỗng thơ khơng phải dạng mao quản có đường kính lớn hơn 10.000A0, Độ thắm nước của lỗ rồng gel rit thấp cỡ 7.10-6(m/s) và thực tế lỗ rỗng mao quan có bán kính đến 500A0 cũng khó thắm nước qua. Do vậy độ thắm nước.

tông phụ thuộc vào lỗ rỗng có bán kính mao quản lớn hơn 500A và kiểu

ấu tạo mao quản không liên tục hay gián đoạn. * Tính hút nước và bão hịa nước

Do bê tơng có kết cấu mao qn và rng nên có th bị hóa âm do hút một lượng hơi

Š hút nước đến bão, nước nhất định từ môi trường khơng khí xung quanh hoặc có t

hồ khi tiếp xúc trực tiếp với nước.

Khi độ ẩm tương đối của môi trường khơng khí vượt q trị số âm của bê tơng, hay

khi nhiệt độ bao hồ hơi nước mơi trường xung quanh lớn hơn nhiệt độ bê tông, sẽ

.đưa đến sự hút dm, Độ âm cân bằng của bê tông phụ thuộc vào độ rỗng và nh chất

phần rỗng của bé tơng. Với bê tơng nhẹ cốt liệu rồng, có cầu tạo tồn khối liên tục độ hút âm có thể đạt tới 20 + 25%.

Sự hút nước và bao hồ nước của bê tơng kh iếp xúc rực tiếp với nước xây ra do sự hút ẩm mao dẫn trong bê tông hoặc qua các lỗ rỗng hớ khi mặt ngồi của sản.

phim hay cơng tình bị thấm ớt. Sự hút âm mao dẫn hay sự dịch chuyển hoi nướctrong mao quản nhỏ trong đá xi măng tương đối đặc chắc xảy ra khi cố gradien

25

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

độ và độ âm. Những mao quản có tết diện bé hơn lumn không cho nước lọt

cqua kể cả dưới áp lực đáng kể hoặc khi trên vách mao quản có chiều day của màng

nước hip phụ bằng 0,5m thì sự dẫn nước mao quản này hoàn toàn bị mắt đi

Độ hút nước lớn nhất của bể tông xi măng, cốt liệu đặc chắc thường xuyên ở trạng thái bão hoà nu 6 thé đạt đến 4 + 8% theo khối lượng (10 + 20% theo thể tích). Véi bê tông nhẹ cốt liệu rổng, độ bút nước lớn đáng kể và dao động tong giới han

cũng như cầu tạo của bê. lớn phụ thuộc vào độ rỗng và tính chất ring của cốt

Khi bão hod nước, cường độ bê tông sẽ giảm. Tỉ số cường độ bê tông ở trạng thái bio hồ nước vàở trạng thái khơ gọi la hệ số mềm. Với b tổng xi ming nặng, hệ

mềm dao động trong phạm vi 0,85 + 0.9; bê tơng thạch cao có hệ số mềm

(046, Sự hút nước và bão hoà liên tgp sẽ dẫn đến sự biển dỗi thể tích bê tơng biến dạng dài sin phẩm nhưng khơng lớn. Nhưng cứ bão hồ nước rồi sy khô liên tiếp nhiễu lẫn. sự biển dạng lắp di lắp lai iên tục dẫn đến phá hoại mỗi liên kết và

thay đổi kết cấu bê tơng,

'* Tính thắm nước của ng

Bê tơng có kết cấu rng mao quản (kể cả bê tơng đặc chắc) nên có inh thắm nước

và các chất long Khác duối tác dung của áp lực thủy tinh, Sự thắm lọc dưới ấp lực thuỷ tinh của bé tơng có độ đặc chắc trung bình khơng phải qua đá xi măng (với

NIX > 0,5 + 0,55) mà chủ yếu theo mao quản thơ có tiết điện < lụm thông nhau vànhững hée rồng bé giữa miễn tiếp xúc giữa đá xi măng và cốt liệu. Những hốc rỗng

này được tạo thành do sự tách nước bên trong khi các hạt xi mang lắng, hoặc do sự xuất hiện kẽ nứt co ngót trong bê tơng.

"Với một số kícấu hoặc cơng tình tơng cn sử dụng bê tng chống thắm với s liệu khác nhau. Độ bền chống thắm của bê tông là tị số áp lực thủy ĩnh mà với áp

Ie này nước không thắm qua mẫu bê tơng có kích thước tiêu chuẩn.

* Nhận xét

6

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

lông là loại vật liệu tương đối đặc chắc, nhưng

thống mao quản và lỗ rỗng thông hoặc khơng thơng nhau. Ngồi ra cịn kèm theo

hiện tượng vi nứt trong bê tông cũng tham gia vào hệ thống này

- Bê tơng có hiện tượng hit nước, chất lồng thông qua hệ thống mao dẫn bối lục hút

mao quản, sự khuếch tin ning độ dung dich, sự chênh lệch nhiệt độ

trường bên ngồi và bản thân bê tơng. Đây là cơ sở cho sự thẩm thấu của dung dichsơn chứa các thành phần khoáng siêu mịn vào trong bê tông thông qua mạng lưới

‘mao quản.

- Bê tông là vật liệu bị thắm nước qua hệ thống mao quản và lỗ rỗng thơng nhau, vì

vây cần phải bị kín ác lỗ rỗng và mao quản để ngăn chặn nước thắm qua bé tông

2.1.2 Giải pháp chống thắm theo cơ chế thẫm thấu kés tinh

“Các chit hoại tính trong hỗn hop chất chẳng thắm dạng này khi quét hoặc phun lên bê mặt bê tông âm sẽ thẩm thấu vào trong và tạo nên một phản ứng xúc tác giữa phân tử nước và các muối vô cơ, oxit kim loại và các sin phẩm hydrat hố có trong

bê tơng tạo thành các sản phim tinh thể khơng hồ tan bên trong các lỗ mao quản,

chèn kín và bịt chặt hệ thông mao quản thông nhau trong cau trúc bê tông. Đồng. thời lên kết các khe nứt nhỏ do co ngót của bé tơng trong quả tình đồng rắn

“Trên bể mặt bê tông là một mạng lưới các lỗ rỗng gel, 1g mao quản (vi xốp và xếp mao quản lớn), xốp thô, Khi các chất long tiếp xúc với bề mặt bé tông sẽ chit

một lực hút do các lỗ rỗng thông nhau tạo ra gọi là lực hút mao quản, Lực hút này

lớn hay nhỏ phụ thuộc vào hệ thống lỗ rỗng (loại bể tông), bản chit của chất lịng

Ngồi ra dung dich sơn có ndng độ chất tan cao được khuyếch tấn thẳm thấu vào

trong nước mao quản của b Ong,

“Trong thực tế thì các lỗ rồng có bán kính nhỏ hơn 500A0 hẳu như khơng cho nude

thắm qua, như vây để nâng cao khả năng chống thắm thì chi cin quan tâm đến các

lỗ rỗng thơng nhau có đường kính lớn hơn 500A0.. Thực chit cơ chế hoạt độ

các chất thâm thấu là thâm nhập vào bê tông qua đường mao quản, các lỗ gel, phản. ứng hố học với Ca(OH)2 hình thành sản phẩm silieat cỏ cường độ, liên kết với

27

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

nhau thành hệ thống gel bít kín các lỗ rỗng bê tông, làm cứng hod bê tông và tăng độ chống thắm nước.

(C6 hai loại chống thắm thẩm thấu kết tinh cho bê tông

Loại thứ nhất là sơn gốc xi măng, trong thành phan của sơn có xi măng kết hợp với

‘bot cất thạch anh min, chất hoạt tính siêu min và phụ gia hố học có tác dung: tăng độ do (độ chảy long ) xi mang, độ bin chống thắm và độ liên kết bám dính của som với bé mặt nền bê tông, vữa. Simon Pene — seal của Bite, sơn của hãng Xypex-‘Canada, sơn của công ty hoá phẩm xây dựng Trung Qu

thuộc loại sơn này.

+ V.. là các sin phẩm Loại thứ 2 là hợp chất có siie ở dang long điển hình la Ceri-Vexpenseal 244 40% của hãng Vexeon, radeon # 7 do Australia cung cấp, .Y

.Một số hình ảnh mơ phóng về q trình tác dụng của vật liệu TKX lên kết cầu

bê tong

Mình 2.1.88 mặt bê tơng đưới kính __ Hình 2.2. Một kẽ nứt được phóng đại hiển vi có rất nhiều kế nứt lên 2.000 lần.

Trong thành phần đá xi ming BT gồm các khống chính: 2CaO.SiO;mH;O,

3CaO.Al:O;.6H,O, CaO Fe:O..mH2O. Ngồi ra cịn có một số thành phần khác

như: Ca(OH);, Mg(OH), ... Các hydroxit này dễ bị ăn mòn hòa tan khi nước thắm

‘qua, Các hóa chất thẳm thấu kết tỉnh có chứa nari silicat và một số chất khác có tác ‘dung thúc đây khả năng thẳm thấu va thúc dy phan ứng. Nai silicat thẩm thấu vào

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

trong BT và tạo phản ứng với casihydroxi tạo (hành các gel bit kín các lỗ mao quản

khơng cho nước thắm qua.

Với cơ chế thẳm thấu kết tin, các chất hoại tính trong hỗn hợp chất chống thắm khi «quét hoặc phun lên bé mặt bê tông ẩm sẽ thẳm thấu vào trong và tạo nên một phản ứng xúc tác giữa phân tử nước và các mudi vô cơ, oxit kim loại và các sản phim hhydrat hoá có trong bê tổng tạo thành các sản phẩm tỉnh thé khơng hồ tan bên

trong các lỗ mao quản, chền kin va bịt chật hg thống mao quản thông nhau trong

sấu tric bê tông. Đẳng thời liên kết các khe nứt nhỏ do cơ ngét của bê lông rong ‘qua trình đóng rin.

Ua điểm của biện pháp này là khơng phụ thuộc vio điều kiện thi cơng mà cịn thắm

thấu đi sâu vào trong bản thân bê tổng và trở thành một phn không th tách rời của

"bê lông, giấp ngân chặn triệt để hiện tượng thim từ mọi hướng.

29

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

ĐỀ tài sir dung ximang PCB40 Chinfon.

Bảng 2.1. Các tinh chit eo i cũa xi ming PCB40 Chinfon