luận án tiến sĩ ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.48 MB, 172 trang )

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

<b>Bị GIO DC V O TắO </b>

<b>TR¯âNG Đ¾I HâC GIAO THƠNG VÀN TÀI ---o0o--- </b>

<b>VÕ VN NAM</b>

<b>ÀNH H¯äNG CĂA MĄC ĐÞ N MỊN CỉT THÉP Đ¾N SĄC KHÁNG N CĂA K¾T CÂU CÄU DÄM </b>

<b>LUN N TIắN S) </b>

<b>H Nòi - 2024 </b>

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

<b>Bị GIO DC V O TắO </b>

<b>TRõNG ắI HõC GIAO THễNG VN TI ---o0o--- </b>

<b>H Nòi - 2024</b>

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

<b>LâI CAM ĐOAN </b>

Tôi xin cam đoan ln án này là cơng trình nghiên cću cąa tơi. Các sí liãu, kÁt q nêu trong luÃn án là trung thāc và ch°a đ°āc ai công bí trong bÃt kỳ cơng trình nào khác.

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

<b>LâI CÀM ¡N </b>

Tôi gāi låi cÁm ¢n chân thành đÁn PGS.TS TrÅn ThÁ Trun, TS Hồng Viãt HÁi đã tÃn tình giúp đÿ, h°ãng dÁn, đáng viên tơi trong q trình nghiên cću, héc tÃp t¿i Tr°ång.

Trong quá trình làm luÃn án, tác giÁ đã nhÃn đ°āc sā hß trā và giúp đÿ nhiãt tình cąa q thÅy cơ giáo, các nhà khoa héc thuác Bá môn CÅu HÅm, Bá môn VÃt liãu Xây dāng - Tr°ång Đ¿i héc Giao thông vÃn tÁi. Tác giÁ xin đ°āc gāi låi cÁm ¢n sâu sắc đÁn GS.TS. TrÅn Đćc Nhiãm, PGS.TS. Nguyán Ngéc Long, PGS.TS. Bùi TiÁn Thành, TS. Ph¿m Đćc Thé đã góp ý, đáng viên và hß trā tác giÁ trong st q trình nghiên cću, héc tÃp.

Tơi cũng khơng qn gāi låi cám ¢n đÁn các ThÅy, Cơ, đïng nghiãp công tác t¿i Tr°ång Đ¿i héc Giao thông vÃn tÁi Thành phí Hï Chí Minh – n¢i tơi cơng tác, đã đáng viên giúp đÿ tơi trong q trình héc tÃp, nghiên cću và hoàn thành luÃn vn này. Ci cùng tơi bày të låi cÁm ¢n đÁn các b¿n bè đïng nghiãp, gia đình ng°åi thân đã giúp đÿ, đïng hành cùng tơi trong q trình héc tÃp và nghiên cću.

<i> Hà Nội, ngày ... tháng 01 năm 2024 </i>

Nghiên cću sinh

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

<b>LâI CAM ĐOAN ... ILâI CÀM ¡N ... IIMĀC LĀC ... IIIDANH MĀC HÌNH ÀNH ... VIIIDANH MĀC BÀNG BIÂU ... XIIPHĀ LĀC ... XIVDANH MĀC CÁC CHĀ VI¾T TÂT... XV</b>

1. TÍNH CÂP THIÀT CĄA ĐÂ TÀI ... 1

2. ĐìI T¯ĀNG NGHIÊN CĆU ... 5

3. MĂC TİÊU NGHİÊN CĆU... 5

4. PH¾M Vİ NGHİÊN CĆU ... 5

5. PH¯¡NG PHÁP NGHİÊN CĆU ... 6

<b>CH¯ƠNG 1 .TàNG QUAN VÀ MĄC ĐÞ N MỊN CỉT THÉP TRONG CÂU KİàN BÊ TƠNG CỉT THÉP; THĂC TR¾NG, TÌNH HÌNH NGHİÊN CĄU TRÊN TH¾ GIàI VÀ T¾I VİàT NAM ... 7</b>

1.1. TðNG QUAN VÂ MĆC Đà N MỊN CìT THÉP TRONG CÂU KİâN BÊ TƠNG CìT THÉP ... 7

1.1.1. Khái niãm n mòn kim lo¿i&&&& ... 7

1.1.2. Phân lo¿i n mịn cít thép trong cÃu kiãn BTCT ... 7

1.2. THĀC TR¾NG ÀNH H¯ỉNG CĄA MĆC Đà N MỊN CìT THÉP ĐÀN KÀT CÂU DÄM BÊ TƠNG CìT THÉP ỉ MàT Sì CƠNG TRÌNH CÄU T¾I VIâT NAM... ... 13

1.2.1. CÅu Kênh K13 - tånh Tây Ninh ... 14

1.2.2. CÅu Cng Bn m - tồnh B Rỗa Vng Tu... 14

1.2.3. CÅu Dián Kim – Tånh Nghã An ... 14

1.2.4. Cu Bỡnh Long tồnh Bỡnh ỗnh ... 15

1.2.5. Cu Ph°ãc Lác - thành phí Hï Chí Minh ... 16

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

1.2.6. CÅu Th¿nh Đćc – tånh QuÁng Ngãi ... 16

1.2.7. Đánh giá, nhÃn xét&&&&&&. ... 16

1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CĆU TRÊN THÀ GIâI VÀ TRONG N¯âC ... 17

1.3.1. Tình hình nghiên cću trên thÁ giãi ... 17

1.3.2. Tình hình nghiên cću trong n°ãc ... 21

1.4. NHÂN XÉT, KÀT LUÂN CH¯¡NG 1 ... 26

<b>CH¯¡NG 2. C¡ Sä LÝ THUYắT V NH HọNG CA MC ị N MềN CổT THÉP Đ¾N SĄC KHÁNG N CĂA CÂU KİàN DÄM BTCT ... 27</b>

2.1. N MỊN CìT THÉP TRONG CÂU KİâN BÊ TƠNG CìT THÉP ... 27

2.1.1. n mịn thép do q trình các bo nát hóa ... 27

2.1.2. n mịn do ion Clo (n mịn điãn hóa) ... 28

2.1.3. C¢ chÁ n mịn cít thép trong bê tơng ... 30

2.1.4. Mát sí mơ hình vÃ lan trun n mịn trong kÁt cÃu BTCT ... 38

2.1.5. Các ph°¢ng pháp đánh giá n mũn thộp trong bờ tụng ... 42

2.1.6. CÂ sỗ xỏc ỗnh mt mỏt dión tớch tit dión cớt thộp do n mịn ... 48

2.2. MàT Sì MƠ HÌNH ĆNG XĀ CĄA BÊ TƠNG VÀ CìT THÉP ... 59

2.2.1. Các mơ hình ćng xā cąa vÃt liãu bê tơng ... 59

THÍ NGHİâM ĐÁNH GİÁ CHä TIÊU C¡ LÝ CĄA VÂT LIâU CHÀ T¾O MÀU... ... 69

3.1.1. Thành phÅn vÃt liãu&&&&& ... 69

3.1.2. u cÅu, tính tốn các chå tiêu vÃt liãu ... 69

3.2. TÍNH TỐN THIÀT KÀ THÀNH PHÄN CÂP PHìI HðN HĀP BÊ TƠNG THÍ NGHIâM ... 79

3.2.1. Các b°ãc thiÁt kÁ cÃp phíi bê tơng ... 79

3.3. THÍ NGHIâM XÁC ĐỉNH MƠ ĐUN ĐÀN HỵI CĄA BÊ TƠNG ... 81

3.3.1. Thit bỗ thớ nghióm&&&&&.. ... 81

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

3.3.2. MÁu thā&&&&&&&&&& ... 81

3.3.3. Quy trình thā nghiãm&&&&&.. ... 81

3.3.4. Tính tốn mơ đun đàn hïi&&&&. ... 82

3.4. THÍ NGHIâM XÁC ĐỉNH C¯äNG Đà BÊ TƠNG (F’C) ... 82

3.4.1. Thit bỗ thớ nghióm&&&&&&& ... 82

3.4.2. Chun bỗ thớ nghióm:&&&&&& ... 83

3.4.3. TiÁn hành thā:&&&&&&&&... 83

3.4.4. KÁt quÁ:&&&&&&&&&&. ... 83

3.5. CH TắO MU DM TH NGHIõM ... 84

3.5.1. Thit bỗ dùng trong q trình chÁ t¿o dÅm thí nghiãm ... 84

3.5.2. ChÁ t¿o dÅm thí nghiãm&&&&&. ... 85

3.6. THÍ NGHIâM XC ổNH LC PH HOắI P<small>MAX</small> ... 85

3.6.1. Chun bỗ mÁu&&&&&&. ... 85

3.6.2. Thāc hiãn n mÁu&&&& ... 86

3.7. THÍ NGHIâM XÁC ĐæNH ÀNH H¯æNG CĄA ĆNG SUÂT DO TÀI TRèNG TÁC DĂNG ĐÀN MĆC Đà N MỊN CìT THÉP ... 87

3.7.1. Qui trình thāc hiãn thí nghiãm ... 88

3.7.2. Thit bỗ v cụng tỏc chun bỗ thớ nghióm ... 88

3.7.3. KÁt quÁ thí nghiãm:&&&& ... 93

3.7.4. Quan hã ćng st duy trì và mćc đá n mịn cít thép ... 94

3.8. THÍ NGHİâM ĐÁNH GİÁ ÀNH H¯ỉNG CĄA MĆC Đà N MỊN CìT THÉP ĐÀN SĆC KHÁNG UìN CĄA CÂU KİâN DÄM BÊ TƠNG CìT THÉP... ... 96

3.8.1. Ch to dm v thớ nghióm xỏc ỗnh P<small>max</small> ... 97

3.8.2. Thí nghiãm n mịn dián tiÁn nhanh các nhúm mu dm ... 98

3.8.3. Thớ nghióm xỏc ỗnh lc kháng n các nhóm mÁu dÅm ... 100

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

4.1. MƠ HÌNH HĨA DÄM THĀC NGHIâM ... 108

4.1.1. Mơ hình vÃt liãu bê tơng&&&&. ... 108

4.1.2. Mơ hình vÃt liãu cít thép&&& ... 111

4.1.3. Mơ hình dính bám giÿa bê tơng và cít thép ... 111

4.1.4. Mơ hình phÅn tā bê tơng và cít thép ... 111

4.1.5. Mơ hình hóa kÁt cÃu&&&&&. ... 113

4.1.6. ThıÁt lÃp các b°ãc tính tốn... ... 114

4.1.7. KÁt q mơ phëng sí&&&& ... 114

4.1.8. So sánh đ°ång cong quan hã tÁi tréng và chuyòn vỗ gia kt qu thc nghióm v mụ phởng&&&&&&&&&&&. ... 115

4.2. VÍ DĂ TÍNH TỐN ÀNH H¯ỉNG N MỊN CìT THÉP ĐÀN SĆC KHÁNG N CĄA DÄM CÄU CHỉU TÁC DĂNG CĄA TÀI TRèNG ... 116

4.2.1. Tính tốn sćc khỏng uớn dm bỗ n mũn cớt thộp ... 116

4.2.2. Tính tốn sćc kháng cịn l¿i sau n mịn ... 119

4.3. MƠ PHêNG Sì ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH KÀT QUÀ GIÀI TÍCH DÄM CÄU T - BTCT ... 124

4.3.1. Mơ hình hóa vÃt liãu bê tơng và cít thép ... 125

4.3.2. Mơ hình hóa hình héc&&&& ... 125

Khíi l°āng thāc hiãn đ°āc cąa luÃn án ... 132

Đóng góp mãi cąa ln án&&&& ... 132

<b>DANH MĀC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG Bỉ CĂA NGHIÊN CĄU SINH ... 135</b>

TIÀNG VIâT ... 136

TIÀNG ANH ... 138

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

PHĂ LĂC 01 - KÀT QUÀ THÍ NGHIâM N MỊN GIA TìC ... 144PHĂ LĂC 02 - MƠ PHêNG Sì CH¯¡NG TRÌNH ATENA ... 145 PHĂ LĂC 03 - TÍNH TỐN CHI TIÀT DÄM T - BTCT&&&&&&&&&&147

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

<b>DANH MĀC HÌNH ÀNH </b>

Hình 1.1. Bißu đï phát trißn n mịn cít thép theo thåi gian ... 8

Hình 1.2. Hình Ánh mơ tÁ các ngun nhân gây h° h¿i kÁt cÃu BTCT ... 9

Hình 1.3. Quá trình phát trißn cąa vÁt nćt do n mịn cít thộp theo Tuutti ... 10

Hỡnh 1.4. Gồ trÂng nỗ u Hình 1.5. Gå tr°¢ng nỗ khụng u ... 11

Hỡnh 1.6. Hión trng bn bỗ bong v bờ tụng lỏ cớt thộp ỗ cu Kờnh K13 (thåi đißm khÁo sát nm 2018) ... 14

Hình 1.7. Hiãn tr¿ng n mịn gây hoen gå cít thép, bong tróc lãp bê tơng bÁo vã t¿i cÅu cÁng BÁn m - Tồnh B Rỗa Vng Tu (Tỡnh trng t¿i thåi đißm khÁo sát nm 2017)... 14

Hình 1.8. Hiãn tr¿ng n mịn gây hoen gå cít thép, bong tróc lãp bê tơng bÁo vã t¿i các bá phÃn cÅu BTCT (thåi đißm khÁo sát nm 2016) ... 15

Hình 1.9. n mịn cít thép gây h° hëng kÁt cÃu dÅm BTCT t¿i cÅu Bình Long (thåi đißm khÁo sát nm 2020) ... 15

Hình 1.10. n mịn bê tơng gây nćt phá ho¿i trên thân dÅm CÅu Ph°ãc Lác ... 16

Hình 1.11. Hình Ánh n mịn bê tơng cít thép trên kÁt cÃu dÅm cÅu Th¿nh Đćc (thåi đißm khÁo sát nm 2021) ... 16

Hình 2.1. Q trình n mịn cít thép trong bê tơng do cacbonat hóa ... 28

Hình 2.2. Các phÁn ćng cāc d°¢ng và cāc âm (Beeby) ... 28

Hỡnh 2.3. Thò tớch tÂng ới ca cỏc sn ph¿m n mịn sắt ... 30

Hình 2.4. Áp lāc trên bê tơng do hình thành các sÁn ph¿m n mịn ... 39

Hỡnh 2.5. Thit bỗ s dng cho phÂng phỏp điãn thÁ nāa pin đ°āc mô tÁ trong ASTM C876 đß đo điãn thÁ bÃ mặt liên quan đÁn dịng điãn n mịn ... 42

Hình 2.6. S¢ đï minh héa đ°ång cong phân cāc tun tính ... 43

Hình 2.7. S¢ đï minh héa kÁt quÁ đo xung t*nh điãn... 45

Hình 2.8. Biòu diỏn gin ù ca phộp o ión trỗ sut. (a) ión trỗ sut lón,... 48

Hỡnh 2.9. Lý tỗng hóa cąa bê tơng bÁo vã nh° là mát hình tră thành dày: (a) mÁu bê tông ban đÅu; (b) sā biÁn d¿ng cąa bê tông, (c) sā biÁn d¿ng cąa các sÁn ph¿m n mòn (d) gå chèn vào trong cỏc vt nt mỗ. ... 49

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

Hỡnh 2.10. Khong thồi gian t khỗi u n mũn thép đÁn nćt hồn tồn bê tơng bÁo

vã và tói nguy hiòm chỗu lc ... 50

Hỡnh 2.14. Lut ng xā đàn hïi cąa bê tơng ... 59

Hình 2.15.Tr°ång ćng suÃt đÅu vÁt nćt theo LEFM ... 60

Hình 2.16. Tiêu chu¿n phá huỷ đ°āc bißu dián trong các mặt phẳng khác nhau .. 61

Hình 2.17. Lt ćng xā hßn hāp đàn hïi - giịn - dẻo ... 63

Hình 2.18. Quan hã ćng suÃt biÁn d¿ng khái quát hóa cąa thép. ... 64

Hình 2.19. Mơ hình đàn hïi – dẻo có cąng cí ... 64

Hình 2.20. Bißu dián sā có mặt cąa cít thép trong bê tơng ... 65

Hình 2.21. D¿ng t°¢ng tác giÿa cít thép vãi bê tơng. ... 67

Hình 3.1. Bißu đï bao cÃp phíi h¿t vÃt liãu cát ... 72

Hình 3.2. Bißu đï bao cít liãu – đá dm ... 73

Hình 3.3. Thí nghiãm kißm tra chå tiêu c¢ lý cąa xi mng ... 77

Hình 3.4. Thí nghiãm xỏc ỗnh giói hn khỏng uớn ca thộp ... 79

Hỡnh 3.5. SÂ ù thớ nghióm xỏc ỗnh mụ un n hùi bờ tụng ... 82

Hỡnh 3.6. Cụng tỏc chun bỗ ỳc mu tr ... 83

Hỡnh 3.7. Thớ nghióm xỏc ỗnh cồng ỏ chỗu nộn ... 84

Hỡnh 3.8. Kớch thóc v cÃu t¿o dÅm thāc nghiãm ... 85

Hình 3.9. MÁu dÅm sau q trình trình chÁ t¿o ... 85

Hình 3.10. S¢ đï n 4 đißm trong thí nghiãm phá ho¿i mÁu ... 86

Hình 3.11. Thí nghiãm phá ho¿i trên 02 mÁu xỏc ỗnh P<small>Max</small> ... 86

Hỡnh 3.12. SÂ ù cỏc b°ãc thāc hiãn thí nghiãm ... 88

Hình 3.13. Mơ tÁ thit bỗ gụng dm to ng sut tróc ... 88

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

Hình 3.14. Hình Ánh mÁu dÅm gơng thāc tÁ ... 89

Hình 3.15. Mơ hình dián tiÁn nhanh n mịn điãn cāc ... 89

Hình 3.16. Hình Ánh ngâm dÅm khơng gia tÁi ... 91

Hình 3.17. Hình Ánh ngâm dÅm có gia tÁi ... 91

Hình 3.18. Hình Ánh bß ngâm mÁu đ°āc ghi chú că thß ... 92

Hình 3.19. Hình Ánh mÁu sau khi ngâm 30 ngày ... 92

Hình 3.20. Hỡnh nh cớt thộp bỗ n mũn sau khi ngâm ... 93

Hình 3.21. Bißu đï quan hã ćng st duy trì và mćc đá n mịn ... 95

Hình 3.22. Bißu đï quan hã ćng st duy trì và mćc đá n mịn ... 95

Hình 3.23. Hình Ánh dÅm thc nghióm sau ch to ... 97

Hỡnh 3.24.Thit bỗ mụ tÁ gơng dÅm ... 98

Hình 3.25. Các mÁu dÅm đ°āc gơng t¿o ćng st ... 99

Hình 3.26. Mơ tÁ mơi tr°ång thí nghiãm n mịn điãn cāc ... 99

Hình 3.27. Hình Ánh nhóm dÅm 02 ngâm n mịn có gia tÁi ... 100

Hình 3.28. Nhóm mÁu dÅm 01 - khơng gia tÁi và ngâm n mịn ... 100

Hình 3.29. DÅm nhóm 01 sau khi đ°āc dÿ tÁi ... 101

Hình 3.30. DÅm nhóm 02 sau thí nghiãm n mịn dián tiÁn nhanh đ°āc dÿ tÁi ... 101

Hình 3.31. n 4 đißm đÁn phá ho¿i đíi vãi mÁu dÅm - nhóm 01 ... 102

Hình 3.32. n 4 đißm đÁn phá ho¿i đíi vãi mÁu dÅm - nhóm 02 ... 102

Hình 3.33. Hình nh bờ tụng cớt thộp bỗ n mũn sau thớ nghióm ... 103

Hỡnh 3.34. Cõn xỏc ỗnh khới lng cớt thộp bỗ n mũn sau thớ nghióm ... 104

Hỡnh 3.35. Quan hã mćc đá n mịn và sćc kháng n ... 105

Hình 3.36. Bißu đï thāc nghiãm míi quan hã gia ti trộng v chuyòn vỗ ... 105

Hỡnh 4.1. Quan hó gia ti trộng v chuyòn vỗ tÂng ng vói các mćc n mịn. ... 115

Hình 4.2. Bißu đï thāc nghióm mới quan hó gia ti trộng v chuyòn vỗ ... 115

Hình 4.3. Bißu đï quan hã tÁi tréng và chuyòn vỗ ca mu dm BTCT n mũn 25% ti cÃp t¿i tréng 0  P<small>max</small> vãi thí nghiãm thāc tÁ. ... 116

Hình 4.4. Mặt cắt ngang dÅm ... 118

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

Hình 4.5. Mặt cắt tính tốn ... 118

Hình 4.6. Bí trí cít thép ... 119

Hình 4.7. Bißu đï quan hã diãn tích cít thép theo thåi gian n mịn ... 123

Hình 4.8. Bißu đï quan hã mơ men n theo thåi gian n mịn ... 123

Hình 4.9. Mặt cắt ngang dÅm cÅu BTCT - mặt cắt T ... 124

Hình 4.10. Khai báo đặc tr°ng c¢ héc cąa thép ... 125

Hình 4.11. Khai báo đặc tr°ng c¢ héc cąa bê tơng ... 125

Hình 4.12.Chia phÅn tā l°ãi cąa dÅm chÿ T ... 126

Hình 4.13.Mơ hình hóa cít thép cąa dÅm chÿ T ... 126

Hình 4.14.Các b°ãc thiÁt lÃp tính tốn trên phÅn mÃm ... 126

Hình 4.15. Bißu đï quan hó sc khỏng uớn v chuyòn vỗ theo mụ phëng sí ... 127

Hình 4.16.Bißu đï quan hã sćc kháng uớn v chuyòn vỗ theo mụ phởng sớ v thc nghiãm t¿i mćc n mịn 25% ... 127

Hình 4.17. Ành hỗng ca tit dión thộp n mũn n sc khỏng uớn (%)...127

Hỡnh 4.18. nh hỗng ca ng sut trong bê tơng đÁn sćc kháng n cąa dÅm ....127

Hình 4.19. nh hỗng ca cồng ỏ bờ tụng n mc ỏ n mũn (%)...128

Hỡnh 4.20. nh hỗng ca cồng đá bê tơng đÁn mćc đá n mịn...128

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

<b>DANH MĀC BÀNG BIÂU </b>

BÁng 1. Mćc đá xâm thāc t¿i các vùng... 3

BÁng 2 . KÁt quÁ đo đ¿c điãn thÁ n mịn cít thép và khÁ nng n mịn t¿i các cơng trình cÁng bißn t¿i Nng ... 4

Bng 2.1. nh hỗng ca cỏc tham sí khác nhau đíi vãi q trình n mịn ... 30

BÁng 2.2. H°ãng dÁn viãc giÁi thích kÁt quÁ tÿ khÁo sát nāa-pin ... 42

BÁng 2.3. H°ãng dÁn viãc giÁi thích kÁt quÁ cąa 3LP và Gecor ... 44

BÁng 2.4. Nguy c¢ n mịn cít thép liên quan đÁn ión trỗ sut ca bờ tụng ới vói bờ tụng OPC ỗ 20<small>0</small> C. ... 46

Bng 3.1. Hm lng tới đa các mi, ion trong n°ãc trán bê tơng và vÿa ... 70

BÁng 3.12. Khíi l°āng thß tích lèn chặt cąa cít liãu ... 76

BÁng 3.13. Các chå tiêu thí nghiãm cít liãu ... 77

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

BÁng 3.20. Thơng sí vÃt liãu thép... 79

BÁng 3.21. Thß tích các lo¿i vÃt liãu (trÿ cát) trong 1 m3 hßn hāp bê tơng ... 80

BÁng 3.22. Khíi l°āng thành phÅn vÃt lióu cÂ sỗ cho 1m3 bờ tụng cp 30MPa ... 81

BÁng 3.23. KÁt quÁ đo mô đun đàn hïi cąa bê tơng ... 82

BÁng 3.24. KÁt q thí nghiãm c°ång ỏ chỗu nộn ca ca bờ tụng ... 84

Bng 3.25. Sớ lng mu dm xỏc ỗnh Pmax ... 86

Bng 3.26. Bng thớng kờ giỏ trỗ P<small>max</small> ... 87

Bng 3.27. Cỏc mÁu dÅm thí nghiãm ... 90

BÁng 3.28. Sí l°āng mÁu dÅm theo các cÃp gia tÁi ... 90

BÁng 3.29. Bng giỏ trỗ ng sut trung bỡnh tÂng ng ... 91

BÁng 3.30. Tđng hāp đá hao mịn cít thép các mÁu dÅm thāc nghiãm (%) ... 94

BÁng 3.31. Sí l°āng mÁu dÅm t°¢ng ćng các nhóm dÅm ... 99

BÁng 3.32. Thíng kê kÁt q lāc n phá ho¿i các nhóm mÁu dÅm (KN) ... 102

BÁng 3.33. Đá hao mịn cít thép các nhóm mÁu dÅm(%) ... 104

BÁng 4.1.Tham sí vÃt liãu bê tông theo ATENA ... 110

BÁng 4.2. Sā biÁn thiên ngÁu nhiên cąa các tham sí vÃt liãu ... 110

BÁng 4.3. BÁng thíng kê kích th°ãc dÅm ... 117

BÁng 4.4. Ph°¢ng án bí trí cít thép dÅm cÅu ... 119

BÁng 4.5. KÁt q tính tốn sćc kháng n cịn l¿i ... 121

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

PHĂ LĂC 01 – KÀT Q THÍ NGHIâM N MỊN GIA TìC&&&&&&&&&..144 PHĂ LĂC 02 – CH¯¡NG TRÌNH MƠ PHêNG Sì ATENA&&&&&&&&&&.145 PHĂ LĂC 03 – TÍNH TỐN CHI TIÀT DÄM T&&&&&&&&&&&&&&&.147

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

<b>DANH MĀC CÁC CHĀ VI¾T TÂT, CÁC KÝ HIàU </b>

AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials

(Hiãp hái các Viên chćc Đ°ång bá và VÃn tÁi Mỹ)

ACI American Concrete Institute (Viãn Bê tông Mỹ) ASTM American Society for Testing and Materials

(Hiãp hái VÃt liãu và Thí nghiãm Mỹ)

IC Ion clo (Ion Chloride (E), Ion Chlorure (F)) Cl<small></small>

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

C Nïng đá clorua<small> </small>

D Hã sí khuÁch tán clorua trong bê tơng

D28 Hã sí khch tán clorua trong bê tụng ỗ tuủi 28 ngy

D(T) Hó sớ khuch tỏn clorua trong bờ tụng ỗ nhiót ỏ T

D(t) Hã sí khch tán clorua trong bê tơng ç thåi đißm t

DPC Hã sí khuÁch tán clorua trong bê tông th°ång DSF Hã sí khch tán clorua trong bê tơng có mi

silic (silica fume)

M Khíi l°āng nguyên tā cąa sắt

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

M<small>s</small> Khíi l°āng thép ban u (trờn mỏt Ân vỗ chiu di thanh thộp)

n Hó sớ nỗ thß tích cąa gå (tỷ sí thß tích gå thép v thộp bỗ gồ)

p Áp lāc t¿i giao diãn bê tông và gå

qr,c áp lāc tãi h¿n gây nćt bê tông bÁo vã

r<small>n </small> Bỏn kớnh ca thộp cha bỗ n mũn r0=0,50d+ơ0 ;

MÃt mát bán kính cąa cít thép gây ra bắt đÅu nćt

MÃt mát bán kính cąa cít thép do gå chèn vào vÁt nćt

S KhoÁng cách giÿa các cít thép

V ThÁ tích cąa dung dỗch NaCl s dng trong thớ nghióm C1202

ụúỵ chuyòn vỗ xuyờn tõm ca bờ tụng;

ụ chuyòn vỗ nộn xuyờn tõm ca gồ (cỏc sn ph¿m n mịn)

ơ chiÃu dày vùng xíp bao quanh cít thép;

ρ <sup>tỷ lã phÅn trm cąa khíi l°āng thép mÃt mát </sup>M<small>loss</small> vãi khíi l°āng thép ban đÅu Ms trên mát đ¢n vỗ chiu di

k l hó sớ biòu thỗ mc ỏ lp y cỏc vt nt bng các sÁn ph¿m n mòn;

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

ỵú l hó sớ poisson ca bờ tụng ỵc=0,18-0,20; l mơ đun đàn hïi có hiãu (xét đÁn tÿ biÁn);

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

<b>Mä ĐÄU </b>

ỗa hỡnh t nóc ta di và hẹp, trÁi dài tÿ Bắc xng Nam, vãi h¢n 3000 kilomet tip giỏp biòn, bỗ nh hỗng bỗi khớ hÃu nhiãt đãi gió mùa, mang theo gió bißn chća hàm l°āng muíi natriclorua đÃm đặc. Trăc kinh tÁ Bắc Nam vói 2 trung tõm kinh t lón ỗ hai đÅu đÃt n°ãc, viãc kÁt níi giÿa các trung tâm kinh tÁ cąa khu vāc và vùng miÃn là rÃt quan tréng. NhÃn thćc đ°āc vÃn đÃ đó thåi gian qua và sắp tãi có rÃt nhiÃu cơng trình cÅu bê tơng cít thép (BTCT) đ°āc xây dāng là giÁi pháp đß v°āt ch°ãng ng¿i vÃt, đÁm bÁo thơng suít các tuyÁn đ°ång kÁt níi giÿa các vùng kinh tÁ tréng đißm. Các cơng trình cÅu phÁi làm viãc trong điÃu kiãn cāc kỳ khắc nghiãt đó là mơi trồng xõm thc mnh bỗi mụi trồng biòn cha nhiu tác nhân gây n mịn kÁt cÃu bê tơng cít thép, phÁi kß đÁn nh°: CO2-, Cl-, O2- theo tác giÁ Cao Duy TiÁn cùng cáng sā (2003), [17], trong <Báo cáo tđng kÁt dā án KT - KT chíng n mịn và bÁo vã các cơng trình bê tơng và BTCT vùng bißn=.

Cít thép trong kÁt cÃu bê tụng cớt thộp bỗ n mũn ión húa do cỏc ion clo trong môi tr°ång khuÁch tán vào bê tông. Khi hàm l°āng ion clo t¿i bÃ mặt cít thép đ¿t đÁn ng°ÿng hàm l°āng gây n mịn cít thép, ion clo s¿ gây phá vÿ lãp thă đáng trên bÃ mặt cít thép và hiãn t°āng n mịn s¿ xÁy ra. Khi n mịn cít thép xÁy ra, sÁn ph¿m cąa n mòn là gå sắt. Gå sắt hÃp th nóc s trÂng nỗ thò tớch dn n nt, vÿ bê tơng bÁo vã. n mịn cít thép cịn làm giÁm dính bám giÿa bê tơng và cít thép, giÁm diãn tích tiÁt diãn cít thép dÁn tãi giÁm sćc kháng uín, sćc kháng nén và sćc kháng cắt theo tác giÁ Vũ Ngéc Anh (2009), [1].

Tuñi thé sā dăng cąa kÁt cÃu bê tơng cít thép do xâm nhÃp clo là thåi gian tÿ khi xây dāng đÁn khi n mòn (do clorua) gây ra các h° h¿i cho kÁt cÃu tãi mćc viãc tiÁp tăc sā dăng kÁt cÃu khơng cịn an tồn nÿa. Thåi gian này gïm hai giai đo¿n kê tiÁp nhau: Giai đo¿n khỗi u n mũn v giai on lan truyn n mũn. Giai on khỗi u n mũn l thồi gian cÅn thiÁt đß các ion clo xâm nhÃp vào bê tơng tÃp trung trên bÃ mặt cít thép đ¿t đÁn <ng°ÿng nïng đá gây n mòn=. Giai đo¿n lan truyÃn n mũn l thồi gian t khi khỗi u n mịn cho tãi khi n mịn gây ra nćt hồn tồn bê tơng bÁo vã hoặc tãi khi diãn tích tit dión cớt thộp bỗ gim do n mũn dn đÁn kÁt cÃu khơng cịn thëa mãn tr¿ng thái giãi hn chỗu lc.

Thiót hi do n mũn cớt thép gây ra đã đ°āc thÿa nhÃn là mát trong nhÿng nguyên nhân chính cąa sā h° h¿i cąa kÁt cÃu bê tơng cít thép trên tồn thÁ giãi. Thông th°ång, bê tông cung cÃp mát mćc đá bo vó cho cớt thộp khụng bỗ n mũn,

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

đ°āc géi là thă đáng cąa thép, nhồ ỏ kim cao trong cỏc dung dỗch lò ròng. Trong mơi tr°ång xâm thāc, tính nng đá bÃn mong muớn cao ny trong bờ tụng thồng bỗ phỏ hy v n mũn cớt thộp trỗ thnh mỏt vn đÃ th°ång gặp. Hai nguyên nhân chính th°ång gặp gây n mịn thép trong bê tơng cít thép là: cacbonat gây ra sā n mòn và clorua gây ra sā n mịn. Vãi sā phát trißn cąa sā n mịn, thß tích các sÁn ph¿m gå tng khng 2-6 lÅn thò tớch ca thộp bỗ rồ, to ỏp lc lờn bê tơng xung quanh và ci cùng dÁn đÁn sā h° hëng các kÁt cÃu theo hình thćc nćt, vÿ và tách lãp cąa bê tông bÁo vã. Đïng thåi vãi viãc gây ra nćt vÿ bê tông bÁo vã, n mịn cít thép cịn làm giÁm dính bám giÿa cít thép vãi bê tơng và gây ra mÃt mát diãn tích mặt cắt ngang cąa cít thép làm giÁm sćc kháng cąa cÃu kiãn bê tơng cít thép.

Theo các tài liãu khÁo sát, sau 10 đÁn 30 nm sā dăng, các cơng trình xây dāng bằng bê tụng cớt thộp trong mụi trồng biòn bỗ n mũn và phá hąy trÅm tréng, địi hëi chi phí lãn cho viãc sāa chÿa và bÁo vã, chiÁm khoÁng 40 - 70% giá thành xây dāng. Đïng thåi, công tác đánh giá, dā báo đá bÃn và tuñi thé cąa cơng trình gặp rÃt nhiÃu khó khn do tính chÃt khụng ùng nht ca bờ tụng, chỗu tỏc dng ca nhiÃu lo¿i tÁi tréng phćc t¿p và có mặt cąa nhiÃu u tí xâm thāc trong mơi tr°ång bißn, theo tñng hāp cąa tác giÁ Ph¿m Vn Khoan và cáng sā (2010) [8] và tác giÁ Đïng Kim H¿nh cùng cáng sā (2014) [11].

Cn cć theo tính chÃt xâm thāc và mćc đá tác đáng cąa mơi tr°ång bißn lên kÁt cÃu bê tơng và bê tơng cít thép có thß phân làm ba vùng nh° sau:

Có thß phân lo¿i mćc đá xâm thāc t¿i các vùng nh° <i>Bảng 1</i>

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

BÁng 1. Mćc đá xâm thāc t¿i các vùng [8]

STT <b>Môi tr°ãng <sup>Mąc ò xõm thc ca mụi </sup><sup>tróng ỗi vỏi kt cu </sup></b>

Bê tơng Bê tơng cít thép

Trong mơi tr°ång bißn khí hÃu các vùng ven Viãt Nam do đặc thù điÃu kiãn khí hÃu nóng ¿m, trong khơng khí chća hàm l°āng ion Cl- cao nên kÁt cÃu bê tụng cớt thộp thồng bỗ n mũn v phỏ hu nhanh, đặc biãt nghiêm tréng là vùng n°ãc lên xuíng do chÁ đá thąy triÃu, khí qun bißn và ven biòn theo TrÂng Hoi Chớnh cựng cỏng s (2007) [3], và Cao Duy TiÁn cùng cáng sā (2003), [17].

Cùng vãi q trình n mịn hố héc, điãn hố thì trên bÃ mặt các kÁt cÃu bê tơng và bờ tụng cớt thộp cũn bỗ bo mũn cÂ hộc do áp lāc sóng, đặc biãt là sóng có c°ång đá m¿nh do gió bão gây ra. Trên bÃ mặt kÁt cÃu, q trình khơ °ãt xÁy ra th°ång xun làm tng nhanh q trình tích tă ion Cl-, O2-. N°ãc bißn cũng thâm nhÃp vào bê tơng thơng qua quá trình khuyÁch tán và lāc hút mao quÁn. KhÁo sát kÁt cÃu bên trong cơng trình khi đăc kißm tra ti cỏc vt nt thy cớt thộp bỗ gồ rÃt nặng, mặt cắt ngang cít thép có thß giÁm tÿ 40% đÁn 60%, cít thép đai nằm bên ngồi thồng bỗ gồ nng hÂn v t nhiu. Kiòm tra điãn thÁ n mòn bằng máy đo điãn thÁ CANIN thì thÃy: điãn thÁ đ¿t -900 mV, chćng të cít thộp bỗ n mũn rt mnh. Khi s dng phÂng pháp điãn cāc so sánh Ag/AgCl. KÁt quÁ đo đ¿c đ°āc đánh giá dāa vào tiêu chu¿n ASTM C 876 (2015) [43], và giÁn đï E-pH cąa hã Fe-H2O nh° BÁng 2, theo Tr°¢ng Hồi Chính và cáng sā (2008) [4].

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

BÁng 2 . KÁt quÁ đo đ¿c điãn thÁ n mịn cít thép và khÁ nng n mịn t¿i các cơng trình cÁng bißn t¿i Đà Nẵng [4]

<b>đián th¿ Ag/AgCl <sup>KhÁ nng n </sup>mòn cỗt thộp <sup>PhÂng phỏ ỏnh </sup>giỏ </b>

ổ Viót Nam, vn nghiờn cu nh hỗng ca mc ỏ n mũn cít thép đÁn sćc kháng uín cąa kÁt cÃu dÅm vÁn là vÃn đÃ rÃt mãi, ch°a có nhiÃu nghiên cću đÃ cÃp đÁn. HÅu hÁt các nghiên cću tr°ãc đây chą u trên khÁo sát hiãn tr¿ng cơng trình, thu thÃp sí liãu phăc vă cơng tác đánh giá phõn tớch, v phn lón cha xột n nh hỗng cąa ćng suÃt gây ra do tÁi tréng tác dăng trāc tiÁp. Mát phÅn do các thí nghiãm, đánh giá n mòn còn phćc t¿p, đặc biãt là các thớ nghióm cú xột n nh hỗng ca ti trộng kéo, uín trāc tiÁp.

Viãc nghiên cću đánh giá đ°āc míi quan hã giÿa n mịn cít thép và sćc kháng n cąa dÅm BTCT có xét đÁn u tí ćng suÃt do tÁi tréng tác dăng là cÅn thiÁt, mang nhiÃu ý ngh*a cho công tác đánh giá, dā báo ti thé cąa cơng trình; phù hāp vãi đặc đißm khai thác cąa các cơng trình nói chung và các cơng trình cÅu nói riêng, đặc biãt là cỏc cụng trỡnh cu ỗ Viót Nam.

Qua mỏt sớ tiÁp cÃn và tìm hißu tình hình thāc tÁ nghiên cću trên thÁ giãi và t¿i Viãt Nam cho thÃy tình hình n mịn thép là mát hiãn t°āng phđ biÁn đíi vãi cơng trình sā dăng kÁt cÃu bê tơng cít thép. CÅn thiÁt phÁi khÁo sát rõ thāc tr¿ng và nghiên cću n mòn thép và các Ánh hỗng ca n mũn thộp n sc khỏng ca cụng trình h¿ tÅng giao thơng bằng bê tơng cít thép, trong đó có các cơng trình cÅu bê tơng cít thộp

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

<i><b>cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép= đ°āc chén làm </b></i>

luÃn án nghiên cću sinh.

Nái dung lun ỏn ngoi phn Mỗ u, Kt lun v Kin nghỗ, Ph lc, Ti lióu tham kho; gùm 4 chÂng:

Ch°¢ng 1: Tđng quan vÃ mćc đá n mịn cít thép trong cÃu kiãn bê tơng cít thép; thāc tr¿ng, tình hình nghiên cću trên ThÁ gıãı và t¿ı Viãt Nam.

ChÂng 2: CÂ sỗ lý thuyt v nh hỗng cąa mćc đá n mịn cít thép đÁn sćc kháng n cąa kÁt cÃu cÅu dÅm BTCT.

Ch°¢ng 3: Nghiên cu thc nghióm ỏnh giỏ nh hỗng ca n mũn cít thép đÁn sćc kháng uín cąa cÃu kiãn dÅm bê tơng cít thép có xét đÁn tÁi tréng tác dăng.

Ch°¢ng 4: Tính tốn giÁi tích và mơ phëng sớ ỏnh giỏ nh hỗng ca n mũn cớt thộp đÁn sćc kháng n cąa dÅm cÅu bê tơng cít thép có xét đÁn tÁi tréng tác dăng.

<b>2. ĐÞI TỵNG NGHIấN CU </b>

Cỏc kt cu dm bờ tụng cớt thộp thồng chỗu ùng thồi tỏc ỏng ca ti trộng và n mịn cít thép tÿ mơi tr°ång chća ion Cl-.

Mát sí kÁt cÃu cÅu dÅm bê tơng cít thộp thồng nhỗp gin Ân cú xột n trng thỏi n mịn cít thép do ion Cl-.

<b>3. MĀC TİÊU NGHİÊN CĀU </b>

Đánh giá mćc đá n mịn cít thép trong các kÁt cÃu dÅm bê tơng cít thép ç mơi tr°ång n mịn chća tác nhân Ion Cl-.

ỏnh giỏ nh hỗng ca ng sut trong bờ tụng đÁn mćc đá n mịn cít thép trong kÁt cÃu dÅm bê tơng cít thép th°ång.

Đánh giá Ánh hỗng ca mc ỏ n mũn cớt thộp trong cỏc kÁt cÃu dÅm bê tơng cít thép đÁn sćc kháng uín cąa dÅm.

Đánh giá sā suy giÁm sćc kháng uín cąa mát sí kÁt cÃu dÅm cÅu bê tụng cớt thộp thồng, nhỗp gin Ân trong thc t có xét đÁn mćc đá n mịn cąa các cít thép trong kÁt cÃu.

<b>4. PHẠM Vİ NGHİÊN CĀU </b>

Sćc kháng n và mćc đá n mịn cąa cąa các kÁt cÃu dÅm cÅu bê tơng cít thép th°ång trong mơi tr°ång n mịn chća Ion CL-.

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

Các nghiên cću thāc nghiãm chå thāc hiãn vói mu dm BTCT thồng, nhỗp Ân gin trong phũng thí nghiãm.

Các nghiên cću mơ phëng ngồi áp dăng cho các kÁt cÃu BTCT quy mơ phịng thí nghiãm thì cịn áp dăng cho các kÁt cÃu dÅm cu BTCT nhỗp gin Ân thc t trong mụi trồng n mòn do ion Cl-.

<b>5. PH¯ƠNG PHÁP NGHİÊN CĀU </b>

Ph°¢ng pháp nghiên cću dāa vào phân tích và tđng hāp lý thuyÁt kÁt hāp vãi ph°¢ng pháp điÃu tra, khÁo sát đß đánh giá vÃn đÃ nghiên cću.

Sā dăng ph°¢ng pháp nghiên cću thāc nghiãm trong phịng thí nghiãm kÁt hāp ph°¢ng pháp tính tốn mơ phëng sí đß dā báo sćc kháng cąa các kÁt cÃu bê tơng cít thép có xét đÁn mćc đá n mịn cąa cít thép trong bê tơng.

LuÃn án đã có nhÿng tđng hāp và phân tích các kÁt quÁ nghiên cću trong và ngoài n°ãc vÃ các vÃn đÃ liên quan đÁn c¢ chÁ n mịn cít thép; nh hỗng ca mc ỏ n mũn cớt thộp tói trng thỏi cht lng v s lm vióc chỗu ti ca kt cu&, ò t ú xỏc lp c phÂng pháp luÃn nghiên cću phù hāp đß đ¿t đ°āc các măc tiêu nghiêm cću cąa luÃn án.

Các kÁt quÁ nghiên cću mãi cąa luÃn án là nhÿng đóng góp có ý ngh*a vÃ mặt khoa héc và có giá trỗ thc tiỏn. Nỏi dung v kt qu ca lun án có thß đ°āc coi là mát tài liãu tham khÁo hÿu ích cho nhÿng ng°åi quan tâm đÁn cơng tác thiÁt kÁ và đánh giá kÁt cÃu cÅu BTCT.

Giỏ trỗ khoa hộc: Lun ỏn ó lm rừ nh hỗng ca ng sut trong bờ tụng n mc ỏ n mịn cąa các cít thép. Tÿ đó đánh giá c nh hỗng ca mc ỏ n mũn n sc khỏng ca cỏc dm bờ tụng cớt thộp bỗ n mũn.

Giỏ trỗ thc tiỏn: Kt qu nghiờn cu cąa ln án có thß dùng cho các tính tốn dā báo tuñi thé và sćc kháng cąa các kÁt cÃu bê tơng cít thép trong thāc tÁ có xét đÁn mćc đá n mịn cąa các cít thép trong bê tông

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

<b>CH¯ƠNG 1 .TàNG QUAN VÀ MĄC ĐÞ N MỊN CỉT THÉP TRONG CÂU KİàN BÊ TƠNG CỉT THÉP; THĂC TR¾NG, TÌNH HÌNH NGHİÊN CĄU TRÊN TH¾ GIàI VÀ T¾I VİàT NAM </b>

<b>1.1. TỔNG QUAN VÀ MĀC ĐỘ ĂN MỊN CÞT THÉP TRONG CẤU KİÞN BÊ TƠNG CÞT THÉP </b>

1.1.1. Khái niãm n mịn kim lo¿i

n mòn đ°āc Fontana, M. G. (1971) [59] và Uhlig, H. H. (1971) [100] ỗnh ngh*a l s xuớng cÃp cąa mát kim lo¿i do phÁn ćng điãn hóa ca nú vói mụi trồng. Theo cỏc ỗnh lut nhiót đáng lāc héc, có mát xu h°ãng tr¿ng thái nng l°āng cao biÁn đñi thành tr¿ng thái nng l°āng thÃp. Đó là xu h°ãng cąa kim lo¿i tái kÁt hāp vãi các ngun tí hiãn diãn trong mơi tr°ång dÁn đÁn hiãn t°āng đ°āc géi là n mòn.

Trong n mịn điãn hóa, có hai phn ng xy ra ỗ giao dión kim loi v chÃt điãn ly: PhÁn ćng giÁi phóng điãn tā ç anít (oxy hóa) và phÁn ćng tiêu thă điãn t ỗ catớt (cc õm).

1.1.2. Phõn loi n mịn cít thép trong cÃu kiãn BTCT

n mịn cít thép là mát quá trình lâu dài, chą yÁu do mơi tr°ång xâm thāc chća tác nhân gây n mịn. Phđ biÁn có 02 q trình:

<i>1.1.2.1. Q trình cacbonat hóa </i>

Q trình này đ°āc chia thành 5 giai đo¿n nh° sau:

+ Giai đo¿n 1: Theo Pourbaix H. (1966) [79], khi bê tơng xung quanh cít thép cịn cha bỗ cacbonat húa, bờ tụng cú tớnh cht kim, nïng đá pH luôn giÿ tÿ 12 đÁn 13, trong mơi tr°ång có tính kiÃm cao nh° vÃy cít thép khụng thò bỗ n mũn.

+ Giai on 2: s vn ỏng ca pha lởng trong cỏc k hỗ cąa bê tơng do sā chun đđi cąa các hāp cht bỗ thy húa. Phn ng cacbonat húa ca bờ tơng do oxit cacbon (CO2) có trong khơng khí thÃm sâu vào lãp bê tông bÁo vã dÁn đÁn đá pH bỗ gim i (pH).

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

+ Giai đo¿n 3: do sā th¿m thÃu cąa n°ãc, các t¿p chÃt có tính oxy hóa cao (đặc biãt là môi tr°ång chća ion Cl-) tác đáng trāc tiÁp vào cít thép làm oxy hóa thép. SÁn ph¿m cąa q trình oxy hóa cít thép là hßn hāp Fe2O3.H2O, Fe(OH)2 – géi là rå sắt

+ Giai đo¿n 4: oxy hóa thép đÁn mát mćc đá nào đó s¿ t¿o thành mát lãp rå sắt, lãp rå sắt này xíp có thß tích lãn gÃp 2 đÁn 7 lÅn thò tớch st bỗ n mũn, do vy, lóp rồ sắt này t¿o áp lāc lên lãp bê tông bÁo vã, khi áp lāc này t¿o ra ćng suÃt lãn hÂn cồng ỏ chỗu kộo ca bờ tụng thỡ s gây nćt lãp bê tông bÁo vã, theo tác giÁ Vidal T. (2003) [101].

+ Giai đo¿n 5: lãp rå sắt tiÁp tăc hình thành vãi thß tích lãn làm vt nt ỗ lóp bờ tụng bo vó hỡnh thnh to hÂn, n mỏt thồi iòm no ú lóp bờ tụng bo vó bỗ bong trúc.

<i>1.1.2.2. Quỏ trỡnh xõm thực cÿa các nhân tố có hại vào đến cốt thép, đặc biệt là ion Cl<small>-</small></i>

Nhÿng cơng trình cÅu BTCT làm viãc trong môi tr°ång tiÁp xúc th°ång xuyên vãi nóc biòn, mụi trồng cụng nghióp, ụ thỗ ụ nhiỏm, nhng cụng trỡnh ỗ vựng khớ hu ụn ói thồng xun phÁi rÁi mi đß làm tan bng tut thì đặc biãt liên quan đÁn sā xâm thāc này.

Trong hai quá trình trên, thì quá trình các bon nat hóa là q trình chung, nó dián ra trên méi cơng trình bê tơng cít thép. Trong khi đó q trình thÃm cąa Ion Cl- chå dián ra trong cơng trỡnh m mụi trồng ỗ ú cú Ion Cl- tùn ti.

Xột v mt ỏng, ngồi ta cú thò sÂ đï hóa sā phát trißn cąa n mịn cít thép ç lãp bê tông bÁo vã theo hai giai đo¿n nh° mơ hình đã đ°āc phát trißn vào nm 1982 bỗi Tuutti (1982) [99], (xem hỡnh 1.1).

Hỡnh 1.1. Biòu đï phát trißn n mịn cít thép theo thåi gian [99]

n mịn cít thép trÁi qua theo hai giai đo¿n riêng biãt, giai đo¿n mïi (I) và giai đo¿n phỏt tỏn (II). iòm A tÂng ng vói thồi iòm cớt thộp bỗ mt tớnh th ỏng hoỏ

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

chíng rå, sau đó là sā lan trun cąa n mòn, sÁn ph¿m n mòn sinh ra, khi tỷ lã n mịn đ¿t ng°ÿng dÁn đÁn sā hình thành các vÁt nćt, sau đó bắt đÅu phá huỷ lóp bờ tụng bo vó - thồi iòm ny tÂng ćng vãi đißm B. ỉ ci giai đo¿n B, nÁu n mũn khụng bỗ phỏt hión v kt cu khụng đ°āc tiÁn hành sāa chÿa gia cí thì nó s¿ có thß h° hëng dÁn đÁn săp đđ do giÁm kh nng chỗu ti (xem hỡnh 1.1).

Cỏc nguyờn nhõn gây h° h¿i cÅu bê tông đ°āc GS Mutsuyoshi, (2001) [76] đ°a ra thíng kê trên các cÅu bê tơng cớt thộp ỗ Nht Bn. Qua sớ lióu thớng kờ chúng ta có thß thÃy rằng ngun nhân chą u nhÃt dÁn đÁn các h° h¿i cąa các kÁt cÃu bê tơng cít thép là do xâm nhÃp Clo chiÁm tãi 66% các h° h¿i, trong khi do các bon nát hóa chå chiÁm 5%. (xem hình 1.2)

Hình 1.2. Hình Ánh mơ tÁ các ngun nhân gây h° h¿i kÁt cÃu BTCT [76] - Hai c¢ chÁ phá ho¿i kÁt cÃu bê tơng cít thép do n mịn thép:

+ Thć nhÃt là sā suy giÁm diãn tích mặt cắt ngang cąa cít thép dÁn tãi giÁm sćc kháng l¿i các tÁi tréng.

+ Thć hai, cít thộp bỗ n mũn s sinh ra cỏc sn phm n mịn, các sÁn ph¿m n mịn làm giÁm tính dính bám giÿa bê tơng và cít thép, h¢n nÿa, sn phm gồ cú tớnh nỗ thò tớch gõy ra ćng suÃt kéo trong bê tông bÁo vã và gây nćt, tách, vÿ bê tông bÁo vã.

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

Hình 1.3. Q trình phát trißn cąa vÁt nćt do n mịn cít thép theo Tuutti [99] Cũng theo Tuutti (1982) [99], vói cỏc loi cớt thộp xỏc ỗnh đ°āc sā dăng trong các cơng trình bằng bê tơng cớt thộp; mc ỏ n mũn cỏc cớt thộp chỗu nh hỗng lón bỗi trng thỏi ng x v cu trúc vÃt liãu cąa lãp bê tông bÁo vã. Khi cớt thộp cũn c bao bộc bỗi cỏc lóp bờ tơng bÁo vã đặc chắc, thì mơi tr°ång kiÃm trong bê tơng đą cao đß t¿o ra mát lãp màng bÁo vã các cít thép. NÁu màng bÁo vã này bỗ phỏ hy, cỏc cớt thộp s bỗ n mũn. Mát trong nhÿng nguyên nhân quan tréng khiÁn cho lãp mng th ỏng bỗ phỏ hy l s xõm nhp cąa các ion clorua tÿ mơi tr°ång bên ngồi vào tn vỗ trớ cỏc cớt thộp. Cỏc vt nt vi mô xuÃt hiãn trong lãp bê tông bÁo vã s¿ t¿o điÃu kiãn cho ion clorua xâm nhÃp nhanh h¢n, khin cho cụng trỡnh nguy cÂ bỗ n mũn sóm h¢n dā kiÁn (xem hình 1.3)

Theo Ngun M¿nh Phát (2007) [14], các vÁt nćt vi mô trong lãp bê tơng bÁo vã có thß xt hiãn trong q trình thąy hóa, đơng cćng cąa bê tơng hoặc xt hiãn do nh hỗng ca ng sut gõy ra bỗi ti tréng khai thác. Ngun nhân thć ba đ°āc kißm sốt bỗi mc ng sut trong bờ tụng; khi ng sut t n mỏt ngng nht ỗnh, cú thò gội l giãi h¿n đàn hïi cąa bê tông; các vÁt nćt vi mô s¿ xuÃt hiãn, t¿o điÃu kiãn cho ion clorua xâm nhÃp dá dàng qua lãp bê tông bÁo vã, gây phá hąy màng thă đáng và là nguyên nhõn chớnh khin cỏc cớt thộp bỗ n mũn. Theo lÃp luÃn cąa Magdalena German and Jerzy Pamin (2018) [74], và Wei-liang, Jin & Yu-xi, Zhao. (2001) [103], thì trong giai đo¿n ban đÅu, ion clorua xâm nhÃp qua lãp bê tơng bÁo vã và tích tă xung quanh các thanh cít thép. Nïng đá clorua trong bê tơng tng lờn cho n khi nú t n mỏt giỏ trỗ ng°ÿng clorua, gây ra sā h° hëng cąa lãp thă đáng cąa cít thép. Ngay lÃp tćc, cít thép bắt u bỗ n mũn. Trong giai on sau ú, n mịn s¿ lan trun trên các cít thép, gây han gå, mÃt mát đ°ång kính cít thép, nćt vÿ bê tụng; sc khỏng ca kt cu vỡ th bỗ nh hỗng.

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

<i>Mụ hỡnh c hc mụi trường liên tục: Theo mơ hình này, bê tơng đ°āc xem là </i>

đïng nhÃt, đá bÃn và thåi h¿n sā dăng cąa kÁt cÃu bê tông đ°āc đánh giá thông qua sā suy giÁm tính dính bám giÿa cít thép và bê tơng, giÁm kích th°ãc mặt cắt ngang cąa cít thép và hình thành nćt do hình thành các sn phm gồ cú tớnh trÂng nỗ, theo Peter Grassl, TrevorDavies, (2011) [67], Anna Emilie cùng cáng sā, (2006) [34], và Zhen Cui, Alice Alipour (2018) [106]. SÁn ph¿m và tớc ỏ gồ gõy trÂng nỗ c mụ phởng bỗi chuyòn vỗ hóng tõm gõy ra ti mt tip xỳc giÿa cít thép và bê tơng, phă thc vào sā phỏt triòn gồ, chuyòn vỗ hóng tõm l u (xem Hình 1.4) và khơng đÃu (xem Hình 1.5), sÁn ph¿m trÂng nỗ gõy ng sut kộo trong bờ tụng v gõy phỏ hoi khi vt qua cồng ỏ chỗu kộo ca bờ tụng.

Hỡnh 1.4. Gồ trÂng nỗ u [67] Hình 1.5. Gå tr°¢ng nỗ khụng u [67] Cỏch tip cn ny cho phộp mô phëng ćng xā cąa bê tông tÿ khi bắt đÅu gå đÁn phá ho¿i, tuy nhiên có nh°āc đißm là ch°a phÁn ánh đÅy đą các hiãn t°āng vÃt lý, hóa héc xÁy ra trong bê tơng cít thép cơng trình bißn. SÁn ph¿m gå thép đ°āc hình thành do sā vÃn chun ion Cl- tÿ ngồi bê tơng vào trong và tích tă trên bÃ mặt cít thép, gây n mịn điãn hóa. Mặt khác, tíc đá n mũn cha xột n nh hỗng ca yu tớ mụi tr°ång, thāc tÁ cho thÃy kÁt cÃu bê tơng cít thộp chỗu tỏc ỏng ca thy triu s gõy n mịn nhanh h¢n so vãi mơi tr°ång khơ hay mơi tr°ång ngÃp n°ãc.

<i>a. Mơ hình cơ học mơi trường rng: Trờn cÂ sỗ xem xột bờ tụng l vt liãu </i>

rßng (bao gïm các hã thíng lß rßng và phÅn rắn), trong đó hã thíng lß rßng tham gia q trình vÃn chun vÃt chÃt (n°ãc và các ion), E. Samson và cáng sā (2005) [56], Baroghel-Bouny và cáng sā (2011) [51], H. Friedmann và cáng sā (2008) [63] đã sā dăng mơ hình t°¢ng tác Tuutti (1982) [99], Life 365 [68], s dng ỗnh lut hai ca Fick đß mơ phëng q trình vÃn chun ion Cl- trong bê tơng. Duracrete (2000) [53], đã đ°a ra ph°¢ng pháp thiÁt kÁ ti thé cąa các kÁt cÃu bê tơng. Mơ hình đ°āc dāa trên mát khung thiÁt kÁ, mơ hình hóa các c¢ chÁ suy giÁm đá bÃn có sā dăng xác suÃt thíng kê và các tr¿ng thái giãi h¿n . Các mơ hình cho phép mơ phëng quá trình suy

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

giÁm đá bÃn dāa trên các kÁt quÁ thí nghiãm. Hai nguyên nhân chính dÁn tãi suy giÁm đá bÃn cąa kÁt cÃu BTCT là xâm nhÃp ion Cl- và cacbonat hóa. Trong các mơ hình này, thåi gian bắt đÅu n mịn khi nïng đá ion Cl- xung quanh cít thép v°āt quá nïng đá ion Cl- giãi h¿n (Ccr) và Ccr thồng c biòu thỗ theo t ló phn trm ca tréng l°āng bê tơng hoặc tréng l°āng chÃt kÁt dính. Theo các cơng bí gÅn đây trên thÁ giãi, Saria. A và E. Vesikari (1996) [88], A. Costa & J.Appeleton (1999) [47], thỡ giỏ trỗ nùng ỏ ion Cl- ỗ bÃ mặt kÁt cÃu bê tơng cít thép có thß thay đđi tÿ 0,3 đÁn 0,4% theo khíi l°āng bê tông. Tiêu chu¿n Anh giãi h¿n nïng đá ion Cl- d°ãi mćc 0,4% tréng l°āng xi mng cho các kÁt cÃu bê tơng cít thép và mćc 0,1% cho các kÁt cÃu bê tơng cít thép dā ćng lāc, Emerson M. and Bulter A.M, (1997 [54]. Mát sí l°āng lãn cỏc nghiờn cu ó tp trung vo vióc ỗnh lng Ccr, nhng cỏc giỏ trỗ o thồng phõn tỏn. Lý do cho sā phân tán cąa Ccr bao gïm các phÂng phỏp o lồng, phÂng phỏp biòu diỏn Ccr, iu kión tip xỳc bờ tụng cớt thộp v nh hỗng cąa các u tí mơi tr°ång. ĐiÃu kiãn mơi tr°ång tiÁp xúc đ°āc thß hiãn thơng qua nïng đá ion Cl- trên bÃ mặt bê tông tiÁp xúc vãi mát mụi trồng biòn. Theo ACI 365 (2000) [37], chia vỗ trí cąa kÁt cÃu bê tơng cít thép trong mơi tr°ång bißn đ°āc chia thành 4 vùng: vùng thąy triÃu (Marine splash zone- là vùng nằm trong biên đá thąy triu hoc l ỗ trong phm vi 1m so vói māc n°ãc cao nhÃt cąa thąy triÃu); vùng sóng đánh (Marine spray zone là vùng nằm cao h¢n māc n°ãc cao nhÃt cąa thąy triÃu 1m, nh°ng đôi khi tiÁp xúc vãi băi n°ãc bißn); vùng khí qun bißn cách bißn f 800m và vùng khơng khí bißn cách bißn tÿ 800 m đÁn 1500 m.

NhiÃu nghiên cću đã chå ra rằng nïng đá ion Cl- trên bÃ mặt bê tơng (Cs(t)) tiÁp xúc vãi mơi tr°ång bißn đ°āc tích tă sau đó tng lên cùng vãi thåi gian. Vãi các vùng bê tông luôn tiÁp xúc vãi n°ãc bißn nïng đá ion Cl- bÃ mặt có thß khơng thay đđi vãi thåi gian ví dă nh° vùng thąy triu, vựng nh hỗng ca nóc biòn do súng biòn. Nïng đá ion Cl- tích tă trên bÃ mặt bê tông là mát hàm cąa thåi gian và là hàm có giãi h¿n theo thåi gian. Quy lt tích tă nïng đá ion Cl- bÃ mặt có nhiÃu quan đißm: khơng đđi, hàm bÃc nhÃt và hàm mũ. Theo A. Costa & J. Appeleton (1999) [47], trong tÃt cÁ các điÃu kiãn tiÁp xúc, ngo¿i trÿ các khu vāc ngÃp n°ãc, hàm l°āng Cs(t) bÃ mặt thay đđi có thß c xỏc ỗnh theo hm m thồi gian, s gia tng cąa Cs(t) có xu h°ãng suy giÁm theo thåi gian v c xỏc ỗnh nh sau: Cs(t) = C1.tn, trong đó Cs(t) là hàm l°āng clo bÃ mặt t¿i thåi đißm t (% khíi l°āng bê tơng); C1 - hàm l°āng clo bÃ mặt sau mát nm (% khíi l°āng bê tơng); n là các hằng sí thāc nghiãm phă thuác lo¿i bê tông và vùng môi tr°ång. Các yu tớ nh hỗng n Cs(t) bao gùm: thnh phn cąa xi mng dùng trong bê tơng, đặc đißm bÃ mặt cąa bê tông, chu kỳ khô ¿m cąa môi tr°ång.

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

Đißm quan tréng trong các mụ hỡnh cÂ hộc mụi trồng ròng l c trng cho tính chÃt cąa mơi tr°ång đ°āc đánh giá thơng qua hã sí khuÁch tán ion Cl- hay đá bÃn kháng khuÁch tán ion Cl-. Đá bÃn kháng khuÁch tán ion Cl- cąa bê tông phă thuác rÃt lãn vào đá rßng xíp cąa bê tơng vÃ kích cÿ lß rßng, sā phân bí các lß rßng và tính thơng nhau giÿa các lß rßng. Đá rßng xíp cąa bê tơng phă thc vào các u tí nh°: lo¿i xi mng và các thành phÅn hßn hāp khác, thành phÅn cÃp phíi bê tơng và q trình đÅm chặt và bÁo d°ÿng bê tông. Theo E.P. Kearsley và cáng sā (2001) [55], khi đá rßng và tính thơng nhau cąa đá rßng tng thì đá bÃn chíng thÃm cũng nh° khuch tỏn bỗ gim xuớng v cỏc lò ròng cng thẳng, dịng chÁy thÃm và khch tán có tíc đá càng nhanh. Viãn khoa héc CCAA (Cement Concrete & Aggregates Australia) cąa Úc (2009) [50], cho rằng đá bÃn kháng khuÁch tán ion Cl- phă thuác vào đá thÃm cąa bê tông và chiÃu dày lãp bê tông bÁo vã, tr¿ng thái nguyên vẹn cąa lãp bê tông bÁo vã d°ãi tÁi tréng khai thác và điÃu kiãn cąa sā rn nt v b rỏng vt nt.

<b>1.2. THỵC TRNG NH HNG CỵA MC N MềN CịT THẫP ắN KắT CU DM Bấ TễNG CịT THẫP MT SÞ CƠNG TRÌNH CẦU TẠI VIÞT NAM </b>

Bê tơng cít thép là vÃt liãu xây dāng nhân t¿o đ°āc sā dăng ráng rãi nhÃt và đ°āc sā dăng cho các dā án có qui mơ khác nhau, tÿ dÅm bê tơng nhë đÁn lãn, tÿ các cơng trình cÅu bê tơng giao thơng nơng thơn đÁn các cơng trình cÅu dây v°āt bißn. Cít thép đ°āc đ°a vào đß bù cho kh nng chỗu kộo thp ca bờ tụng trong quá trình làm viãc. Trong nhÿng thÃp kỷ qua, nhiÃu lo¿i kÁt cÃu bê tơng cít thép khác đã đ¿t đ°āc chß đćng và đóng góp rÃt lãn trong ngành xây dāng.

n mịn cít thép trong các cÃu kiãn bê tơng cít thép tÿ rÃt sãm đã đ°āc giãi chuyên môn t¿i Viãt Nam đánh giá là mát trong các vÃn đÃ cÅn quan tâm khi thāc hiãn công tác qn lý khai thác vÃn hành các cơng trình h¿ tÅng có sā dăng kÁt cÃu bê tơng cít thép. Đặc đißm khá chung cąa các cơng trình cÅu bê tơng cít thép t¿i Viãt Nam là làm viãc d°ãi tác đáng cąa khí hÃu nhiãt đãi gió mùa, điÃu kiãn mơi tr°ång nóng ¿m, cáng vãi đặc tr°ng khí hÃu bißn chća nhiÃu tác nhân gây n mịn kÁt cÃu bê tơng cít thép. Hằng nm, bằng ngân sỏch nh nóc cỏc hot ỏng kiòm ỗnh, ỏnh giỏ v duy tu bo dng vn c thc hión bỗi cỏc khu qun lý cụng trỡnh giao thụng; sỗ giao thụng vn ti cỏc ỗa phÂng; tuy vy, vói s khắc nghiãt cąa tác đáng mơi tr°ång các cơng trình h¿ tÅng giao thông sā dăng kÁt cÃu bê tông cớt thộp vn õm thm bỗ phỏ hoi bỗi cỏc tác nhân xâm thāc gây n mòn. Sau đây là thơng tin đ°āc thu thÃp tÿ các cơng trình thāc t ỗ mỏt sớ ỗa phÂng ti Viót Nam.

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

1.2.1. <b>CÅu Kênh K13 - tßnh Tây Ninh </b>

Thuỏc ỗa bn xó Bu Nng, huyón DÂng Minh Châu, tånh Tây Ninh. CÅu có chiÃu dài 12m. KÁt cu nhỗp dng bn c ủ ti chò cng ùng thåi là bÁn mặt cÅu.

Hiãn tr¿ng cơng trình cÅu Kênh K13 t¿i thåi đißm khÁo sát:

DÅm bÁn bỗ h hởng nng, bong trúc, v bờ tụng lỏ cớt thộp, cớt thộp bỗ gồ sột ti rt nhiu vỗ trớ (xem Hỡnh 1.6).

Hỡnh 1.6. Hión trng bn bỗ bong v bờ tụng lỏ cớt thộp ỗ cu Kênh K13 (thåi đißm khÁo sát nm 2018)

1.2.2. <b>CÅu CÁng B¿n ĐÅm - tßnh Bà Ráa – Vũng Tàu </b>

Hình 1.7. Hiãn tr¿ng n mịn gây hoen gå cít thép, bong tróc lãp bê tơng bÁo vã t¿i cÅu cng Bn m - Tồnh B Rỗa Vng Tu (Tình tr¿ng t¿i thåi đißm khÁo sát

nm 2017)

CÅu CÁng BÁn ĐÅm đ°āc xây dāng nm 1997 vãi qui mơ dài 180m, ráng 14m bằng bê tơng cít thép. Hiãn tr¿ng t¿i thåi đißm đánh giá các h¿ng măc tiÁp xúc trāc tiÁp vãi mơi tr°ång bißn cho thy: bờ tụng bỗ n mũn nghiờm trộng, gõy bong trúc lóp bờ tụng bo vó, cớt thộp bỗ hoen gå nghiêm tréng (xem Hình 1.7).

1.2.3. <b>CÅu Dißn Kim – Tßnh Nghá An </b>

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

CÅu Dián Kim nm trờn ỗa bn huyón Diỏn Chõu, tồnh Nghó An. Đ°āc xây dāng vào nm 1994; cÅu có chiÃu dài 100m, ráng 3m; đÁm bÁo giao thông huyÁt m¿ch níi liÃn các xã vùng bãi ngang ven bißn cąa huyãn Dián Châu. Sau h¢n 20 nm khai thác, cây cu bỗ h hởng xuớng cp trm trộng v c chính quyÃn thāc hiãn sāa chÿa lãn nm 2016. Các bỏ phn ca cu bng bờ tụng cớt thộp bỗ n mịn, bong tróc lãp bê tơng bÁo vã, cít thộp bỗ n mũn gõy bỗ gồ sột nghiờm trộng (xem Hình 1.8).

Hình 1.8. Hiãn tr¿ng n mịn gây hoen gå cít thép, bong tróc lãp bê tơng bÁo vã t¿i các bá phÃn cÅu BTCT (thåi đißm khÁo sát nm 2016)

1.2.4. CÅu Bình Long – tßnh Bình Đánh

CÅu Bình Long bắc qua sơng Hà Thanh đ°āc xây dāng vào nm 2002, níi 2 thơn Bình Long và Tng Hòa, xã Canh Vinh, huyãn Vân Canh, tånh Bỡnh ỗnh. Cu cú 20 nhỗp, chiu di 180 m. Tình tr¿ng xng cÃp xÁy ra tÿ đāt m°a, lũ nm 2016 và mćc đá ngày càng gia tng; Các bỏ phn cu bỗ n mũn, lóp bờ tụng bo vó bỗ bong trúc, cớt thộp ben tởng kt cu bỗ hoen gồ, t góy; gõy mt an ton khai thác cơng trình cÅu (xem Hình 1.9).

Hình 1.9. n mịn cít thép gây h° hëng kÁt cÃu dÅm BTCT t¿i cÅu Bình Long (thåi đißm khÁo sát nm 2020)

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

1.2.5. <b>CÅu Ph°ác Lßc - thành phỗ Hò Chớ Minh </b>

Thuỏc ỗa bn huyón Nh Bố, thành phí Hï Chí Minh; Các bá phÃn cÅu bằng bờ tụng cớt thộp bỗ n mũn, bờ tụng bỗ bong tróc, vÿ văn, các vÁt nćt phá ho¿i xuÃt hiãn trên thân dÅm bê tơng cít thép, suy giÁm kh nng chỗu ti ca kt cu, gõy nguy hiòm cho q trình vÃn hành khai thác cơng trình (xem Hình 1.10).

Hình 1.10. n mịn bê tơng gây nćt phá ho¿i trên thân dÅm CÅu Ph°ãc Lác 1.2.6. <b>CÅu Th¿nh Đąc – tßnh QuÁng Ngãi </b>

CÅu Th¿nh Đćc (cũ) nm trờn ỗa bn phồng Phủ Thnh, thỗ xó c Phđ, tånh Qng Ngãi đ°āc hồn thành nm 1997, sau gn 26 nm s dng, nm trong khu vc chỗu nh hỗng mn, xõm thc mnh nờn bỗ n mũn bờ tụng, cớt thộp, dm cu bỗ rn nt, ó xng cÃp, có nguy c¢ gãy đđ (xem Hình 1.11).

Hình 1.11. Hình Ánh n mịn bê tơng cít thép trên kÁt cÃu dÅm cÅu Th¿nh Đćc (thåi đißm khÁo sát nm 2021)

1.2.7. <b>Đánh giá, nhÁn xét </b>

Qua mát sí tìm hißu và dÿ liãu thu thÃp đ°āc trên cỏc cụng trỡnh h tng thuỏc cỏc ỗa phÂng ti Viãt Nam có thß đ°a ra mát sí đánh giá, nhÃn xét nh° sau:

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

- Tỡnh trng n mũn cớt thộp v nh hỗng ca nó đíi vãi các cơng trình h¿ tÅng sā dăng kÁt cÃu bê tơng cít thép là đáng báo đáng. Vn ny trỗ nờn c biót nghiờm trộng hÂn ới vói cỏc ỗa phÂng ven biòn, l nÂi cú mơi tr°ång xâm thāc, chća các tác nhân n mịn m¿nh.

- KÁt cÃu dÅm, bÁn, tÃm bê tơng cít thép cú xu hóng bỗ n mịn do mơi tr°ång xâm thāc, lãp bờ tụng bo vó bỗ bong trúc mt kh nng bo vó cớt thộp bờn trong; khi cớt thộp bỗ ph¢i trÅn hoặc tng khÁ nng tiÁp xúc vãi tác nhõn gõy n mũn, nú nhanh chúng bỗ n mũn, dn n mt tit dión chỗu lc, trÂng nỗ thò tích, gây phát trißn vÁt nćt thêm nghiêm tréng.

- Tình tr¿ng n mịn kÁt cÃu bê tơng cít thép diỏn bin phc tp gõy nh hỗng n cụng tỏc duy tu bÁo d°ÿng h¿ tÅng có sā dăng kÁt cÃu bê tơng cít thép. Đá bÃn và ti thé cụng trỡnh qua ú bỗ suy gim nghiờm trộng, nh hỗng n quỏ trỡnh khai thỏc vn hnh cụng trỡnh. CÅn thiÁt có thêm nhiÃu nghiên cću nhằm đánh giá cỏc nh hỗng ca quỏ trỡnh n mũn cớt thộp đÁn khÁ nng làm viãc cąa kÁt cÃu bê tông cớt thộp.

<b>1.3. TèNH HèNH NGHIấN CU TRấN THắ GIịI VÀ TRONG N¯ÞC </b>

1.3.1. Tình hình nghiên cću trên thÁ giãi

Trên thÁ giãi, các vÃn đÃ liên quan đÁn n mịn cít thép trong cÃu kiãn bê tơng cít thép đ°āc rÃt nhiÃu nhà khoa héc quan tâm; nhiÃu đÃ tài nghiên cću khoa héc chung quanh vÃn đÃ này đã đ°āc trißn khai tÿ khá sãm càng khẳng ỗnh thờm mc ỏ quan trộng v chng tở mới quan tâm đặc biãt cąa giãi khoa héc đÁn vÃn đÃ n mịn cít thép trong cÃu kiãn bê tơng cớt thộp.

Ngồi ta ó ỏnh giỏ v xỏc ỗnh nh hỗng ca n mũn cớt thộp n quỏ trỡnh làm viãc cąa kÁt cÃu bê tơng cít thép. Cùng vãi nhiÃu ngun nhân khác, n mịn cít thép đang là mát rąi ro trong khai thác quÁn lý vÃn hành các cơng trình có sā hiãn diãn cąa kÁt cÃu bê tơng cít thép.

ỉ Mỹ và Canada theo thíng kê vãi hã thíng cÅu cũ lên đÁn h¢n 40% cáng vãi điÃu kiãn khí hÃu cāc kỳ khắc nghiãt nên giãi chćc quÁn lý và các nhà khoa héc ho¿t đáng trong l*nh vāc cÅu đặc biãt quan tâm đÁn hiãn t°āng n mịn bê tơng cít thép cựng vói nhng nh hỗng tiờu cc t quỏ trỡnh n mịn cít thép trong cÃu kiãn bê tơng cít thép cąa các cơng trình cÅu. Ngày 15 tháng 12 nm 1965 cây cÅu Silver trên quíc lá 35 kÁt níi Point Pleasant, Tây Virginia và Kanauga, bang Ohio – Mỹ đát nhiên đđ săp xng sơng Ohio làm 37 xe ơ r¢i xng sơng và 47 ng°åi chÁt. Giãi chc ỗa phÂng ó chồ ra mỏt trong cỏc nguyờn nhân gây sÃp cÅu là do n mịn cít

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

thép, n mòn d°ãi tác dăng cąa ćng st và mëi đã phá hąy cơng trình theo bỏo cỏo ca Chris LeRose (2001) [46].

nh hỗng ca n mịn cít thép trong cÃu kiãn dÅm bê tơng cít thép đÁn viãc phát trißn vÁt nćt và ng°āc l¿i luôn là vÃn đÃ cÅn đ°āc xem xét c¿n tréng trong q trình khai thác vÃn hành các cơng trình h¿ tÅng giao thơng. Các cơng trình ven bißn sā dăng kÁt cÃu bê tơng cít thép, d°ãi tác dăng cąa tÁi tréng các vÁt nćt xuÃt hiãn và phát trißn trong các cÃu kiãn dÅm; cùng vãi mơi tr°ång xâm thāc m¿nh các tác nhân gây n mòn th¿m thÃu và len lõi qua các vÁt nćt gây n mịn cít thép trong cÃu kiãn bê tơng cít thép. Ngày 28 tháng 6 nm 1983 cÅu Mianus River Bridge ti Greenwich bang Connecticut (Hoa k) bỗ sp do m mịn cít thép và do mëi làm 3 ng°åi cht v 7 ngồi bỗ thÂng. Ngy 01 thỏng 8 nm 2007 cu thộp bc qua sụng Mississippi bỗ sp lm cht 13 ngồi v 147 ngồi bỗ thÂng, theo các nhà điÃu tra thì mát trong các nguyên nhân gây sÃp cÅu cũng là do nguyên nhân cít thộp bỗ n mũn theo Stachura S., (2008) [85].

Tác giÁ Stanish, K. (2000) [86], đã cơng bí kÁt q vÃ viãc Dā báo hã sí khch tán cąa bê tơng tÿ các thơng sí thành phÅn hßn hāp bê tơng – thc Đ¿i héc Toronto Canada. T¿i Mỹ, Thomas, M.D.A. and Bamforth, P.B. (1999) [95] <Modelling chloride diffusion in concrete; effect of fly ash and slag= đã thiÁt lÃp Mơ hình hóa khuch tỏn clorua trong bờ tụng; ỏnh giỏ nh hỗng cąa tro bay và xå nái dung nghiên cću đÃ cÃp đÁn khÁ nng chíng khuÁch tán clorua cąa bê tơng là mát trong nhÿng u tí chính chi phíi ti thé và chi phí vịng đåi cąa kÁt cÃu bê tơng. Bài báo này trình bày mát mơ hình mãi đ°āc phát trißn đß °ãc tính hã sí khch tán bißu kiÁn cąa bê tơng dāa trên tỷ lã hßn hāp, vÃt liãu xi mng đ°āc sā dăng và ti bê tơng. Mơ hình bao gïm các tác đáng cąa các lo¿i vÃt liãu xi mng bñ sung th°ång thÃy trong các mơ hình ti thé sā dăng khác nh° tro bay, xå lị cao d¿ng h¿t và khói silic.

Q trình n mịn cít thép làm tr°¢ng nỗ thò tớch cớt thộp ùng thồi lm gim tit dión chỗu lc ca cớt thộp qua ú gim kh nng kháng uín cąa cÃu kiãn BTCT, d°ãi tác dăng ca ti trộng kt cu bờ tụng vựng chỗu kộo s¿ xuÃt hiãn nhiÃu vÁt nćt do cít thép vùng ny bỗ n mũn v gim kh nng khỏng uớn. ò bo vó cớt thộp hn ch bỗ n mũn trong q trình chÁ t¿o cÃu kiãn bê tơng, ng°åi ta th°ång bí trí lãp bê tơng bÁo vã dày tÿ 2cm đÁn 4 cm; tuy nhiên bê tông không phÁi là vÃt liãu chíng thÃm tít nên q trình xâm nhÃp cąa các tác nhân n mòn vÁn âm thÅm dián ra và khi chiÃu dày lãp bê tông bÁo vã càng lãn thì q trình phát trißn vÁt nćt càng rõ rãt theo Tuutti (1982) [99].

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

ỉ Pháp t¿i phịng thí nghiãm LMDC – thuác viãn khoa héc ćng dăng quíc gia Toulouse CH Pháp, Castel A. và cáng sā, (2000) [48] «Couplage mécanique et corrosion dans les éléments de béton armé », Thèse de Doctorat de l’Université Paul Sabatier de Toulouse, nhóm nghiên cću đã chÁ t¿o nhÿng dÅm bê tơng cít thép tÿ nm 1984, kích th°ãc mặt cắt dÅm bxh=150mmx280mm, mßi dÅm dài 3000mm. Nhÿng dÅm này đ°āc thiÁt kÁ theo tiêu chu¿n BAEL cąa Pháp và đ°āc tiÁn hành thí nghiãm n mịn cít thép trong st gÅn 20 nm đß đ°a ra đ°āc nhÿng kÁt ln vÃ q trình n mịn BTCT và nhÿng Ánh hỗng ca nú n kh nng chỗu lc. C thò khi cớt thộp bỗ n mũn, nú cú nh hỗng kép đÁn ćng xā c¢ héc cąa kÁt cÃu: làm gim kh nng chỗu lc do dión tớch cớt thộp bỗ gim so vói bớ trớ ban u; lm gim đá cćng cąa cÃu kiãn do giÁm diãn tích cít thép và giÁm lāc dính giÿa bê tơng và cít thộp; lm gim ỏ vừng khi kt cu dm bỗ phá ho¿i.

Mát nghiên cću cąa nhóm nhà khoa héc đÁn tÿ tr°ång Đ¿i héc Cairo, Ai CÃp Mohamed Moawad và nkk (2015) [73], vÃ viãc so sánh sā n mịn cít thép trên dÅm BTCT dā ćng lāc và dÅm BTCT th°ång, kÁt quÁ nghiên cću đã chå ra rng nh hỗng ca n mũn do mụi trồng xõm thāc có tác dăng m¿nh m¿ và làm giÁm nhanh khÁ nng kháng uín đíi vãi kÁt cÃu dÅm BTCT th°ång. ĐiÃu này tác đáng ít h¢n đíi vãi kÁt cÃu dÅm BTCT dā ćng lāc (D¯L) cùng điÃu kiãn mơi tr°ång thí nghiãm, nhóm cũng chå ra ngun nhân BTCT DL ớt bỗ nh hỗng l do vt nt trờn bờ tụng phỏt triòn ớt hÂn, thờm vo ú thép c°ång đá cao đ°āc bao béc và bÁo vã bỗi va bờ tụng v ớng gen nờn cỏc tỏc nhân n mịn khó tiÁp xúc đß thúc đ¿y q trình n mịn cít thép.

Nm 2018, nhóm héc viên cao héc Hussain, H., & Miteva, D. (2018) [64], thc tr°ång Đ¿i héc Cơng nghã Chalmers, Thăy Đißn, đã hoàn thiãn luÃn vn nghiên cću vÃ ćng xā cąa cu trỳc BTCT bỗ n mũn bng mụ hỡnh 3D FE, nhóm tác giÁ đã tiÁn hành đánh giá tính nng ca dm BTCT bỗ n mũn bng cỏc thớ nghiãm và mơ hình phÅn tā hÿu h¿n (FE), kÁt q nghiên cću đã kÁt ln q trình n mịn lm gim ồng kớnh cớt thộp chỗu lc, gim lc bám dính giÿa bê tơng và cít thép qua đó lm gim kh nng chỗu ti ca dm BTCT.

ổ Nga theo sí liãu thíng kê cąa tác giÁ V. F. Stepanova (2013) [92], trên T¿p chí Xây dāng Cơng nghiãp và dân dăng Nga - có tÿ 15% - 75% sí kÁt cÃu cąa nhà và cơng trình vói cỏc cụng nng khỏc nhau chỗu s tỏc ỏng cąa mơi tr°ång n mịn và hàng nm có tÿ 5% - 10% sớ kt cu bỗ hởng khụng s dăng đ°āc nÿa. NÁu tính đÁn tình tr¿ng già hóa cąa quỹ cơng trình xây dāng c¢ bÁn (XDCB) cąa LB Nga thì q trình nêu trên s¿ chå có chiÃu h°ãng ngày càng trÅm tréng h¢n. Theo đặt hàng

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

cąa chính quyÃn thành phí Moskva, Phịng thí nghiãm n mịn và sā bÃn vÿng cąa kÁt cÃu BT và BTCT trāc thuác Viãn Nghiên cću BTCT mang tên A.A. Gvozdiev đã nghiên cću vÃ quá trình n mịn BT và BTCT đß tÿ đó đ°a ra các nhóm giÁi pháp nhằm bÁo vã, nâng cÃp v sa cha cỏc cụng trỡnh BTCT bỗ n mũn.

T¿i Thăy Đißn tác giÁ Tuutti, K. (1980) [98] <Service life of structures with regard to corrosion of embedded steel= <Tuñi thé sā dăng cąa các kÁt cÃu liên quan đÁn n mịn cít thép=. Ơng đ°a ra mơ hình hai giai đo¿n cąa ti thé sā dăng cąa kÁt cÃu bê tơng cít thép. Trong mơ hình đã xem nh° D là khơng thay đđi theo thåi gian. Trong giai đo¿n lan truyÃn ch°a xét đÁn sÁn ph¿m n mịn thâm nhÃp vào vÁt nćt.

T¿i Nauy, nhóm tác giÁ Tang, L. and Nilsson, L-O., (1992) [94], <Chloride diffusivity in high strength concrete at different ages.= Nordic Concrete Research, đã trình bày kÁt quÁ vÃ sā khuÁch tán clorua trong bờ tụng cồng ỏ cao ỗ cỏc tuủi khác nhau.

Nghiên cću thāc nghiãm dā báo đá khuÁch tỏn clorua qua bờ tụng khi chỗu ng sut ó đ°āc đÃ cÃp trong mát sí nghiên cću cąa Al-Kutti, Walid., (2014) [40]; Mohammad, Tahershami (2016) [72]; Sarja. A and E. Vesikari (1996) [88]. KÁt quÁ nghiên cću cho thÃy, khi ćng suÃt v°āt qua ng°ÿng đàn hïi, vãi sā xuÃt hiãn các vÁt nćt vi mô trong bê tơng, hã sí khch tán clorua tng nhanh so vãi tr°ång hāp bê tơng cịn ngun vẹn.

Cùng vãi sā phđ biÁn cąa cơng nghã hiãn đ¿i; viãc sā dăng các phÅn mÃm sí đß mơ phëng và phân tích, so sánh nhằm đ°a ra nhÿng đánh giá mang tính c thò hÂn v s suy gim kh nng khỏng uớn ca dm BTCT khi cớt thộp bỗ n mũn đã đ°āc nhiÃu nhà khoa héc ćng dăng trißn khai và có nhÿng kÁt q cơng bí ráng rÁi.

Nm 1998, tác giÁ Weyers, R.E., [102] <Service life model for concrete structures in chloride laden environments.= ACI Materials Journal, Mơ hình ti thé sā dăng đíi vãi các kÁt cÃu bê tông trong môi tr°ång clorua. Weyers đ°a ra mơ hình ti thé sā dăng cąa các kÁt cÃu bê tơng cít thép trong mơi tr°ång clorua gïm các giai đo¿n níi tiÁp nhau: Giai đo¿n khuÁch tán clorua vào cít thép và giai đo¿n n mịn gây nćt vÿ, giai đo¿n n mịn đÁn nguy hißm cho kÁt cÃu. Tuy nhiên trong mơ hình ch°a xét đÁn nh hỗng ca ỏ m v hión tng gồ chốn vào vÁt nćt gây phát trißn vÁt nćt.

Mát nghiên cću khác, theo K. Lundgren (2007) [70], khi cít thép bt u bỗ n mũn, c biót l khi n mịn lan trun, đ°ång kính cít thép bắt đÅu suy giÁm, ćng xā cąa kÁt cÃu bê tơng cít thép s¿ khác so vãi tr°ång hāp cít thép cịn ngun vẹn. Tùy theo mćc đá n mịn cít thép, sćc khỏng ca kt cu s bỗ suy gim khỏc nhau.

</div>