NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHỤ GIA ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ BỀN CHO BÊ TÔNG CÁC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN VIỆT NAM

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và làm luận văn tại trường Đại Học Thủy Lợi,
được sự giúp đỡ của đề tài KC08-03/11-15 do GS. TS. Ngô Trí Viềng làm chủ
nhiệm đề tài, các thầy, cô giáo đặc biệt là thầy giáo TS Vũ Quốc Vương, cô
giáo ThS. Nguyễn Thị Thu Hương cùng sự nỗ lực của bản thân đến nay tôi đã
hoàn thành luận văn.
Các kết quả đạt được trong luận văn thạc sỹ của tôi là những đóng góp
nhỏ bé về mặt khoa học trong quá trình nghiên cứu nâng cao độ bền cho bê
tông dùng cho các kết cấu bảo vệ mái đê biển. Tuy nhiên trong khuôn khổ
luận văn do điều kiện thời gian và trình độ có hạn cũng như các phương tiện
máy móc còn thiếu thốn nên không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong
nhận được những ý kiến chỉ bảo, đóng góp của các thầy, cô và đồng nghiệp.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn: TS Vũ
Quốc Vương đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và cung cấp các kiến thức khoa
học cần thiết trong quá trình làm luận văn. Xin chân thành cảm ơn đề tài
KC08-03/11-15 do GS. TS. Ngô Trí Viềng làm chủ nhiệm, các thầy, cô Bộ
môn Vật Liệu Xây Dựng, Khoa Công Trình, Phòng đào tạo đại học & sau đại
học- Trường Đại học Thủy Lợi đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn
thành tốt luận văn thạc sĩ của mình.
Hà Nội, ngày……tháng……năm 2014
Tác giả


Đỗ Đoàn Dũng

LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Đỗ Đoàn Dũng, học viên cao học lớp 20C21 - Trường Đại học
Thủy lợi.
Tôi là tác giả của luận văn này, tôi xin cam đoan đây là công trình
nghiên cứu của riêng tôi. Các nội dung và kết quả nghiên cứu là trung thực,
chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày……tháng……năm 2014
Tác giả




Đỗ Đoàn Dũng
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I. THỰC TRẠNG CÔNG TRÌNH ĐÊ BIỂN VIỆT NAM VÀ
TỈNH NAM ĐỊNH 3
1.1. Thực trạng công trình đê biển Việt Nam 3
1.2. Thực trạng đê biển tỉnh Nam Định và các công trình liên quan 6
1.2.1. Thực trạng đê biển tỉnh Nam Định 6
1.2.2. Thực trạng các công trình liên quan 8
1.2.3. Những tồn tại của tuyến đê biển Tỉnh Nam Định 11
1.2.4. Giới thiệu về đê biển Ang Giao Phong, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định
11

1.3. Nguyên nhân hư hỏng các công trình bê tông trong môi trường biển Việt
Nam 14

1.3.1. Tác động xâm thực của môi trường 14
1.3.2. Thiết kế, thi công, quản lý sử dụng công trình 16
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĂN MÒN BÊ TÔNG TRONG MÔI
TRƯỜNG BIỂN 19

2.1. Đặc trưng của môi trường biển và nước biển 19

2.1.1. Đặc trưng của môi trường biển 19
2.1.2. Thành phần nước biển 23
2.2. Cơ chế phá hủy bê tông trong môi trường nước biển 26
2.2.1. Xi măng và đá xi măng 26
2.2.2. Ăn mòn xi măng 30
2.2.3. Tác động ăn mòn xi măng của nước biển 32
2.3. Các giải pháp nâng cao độ bền cho bê tông trong môi trường biển Việt
Nam
37
2.3.1. Các giải pháp liên quan đến vật liệu 37
2.3.2. Các giải pháp liên quan đến thi công 46
CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁC LOẠI PHỤ GIA NHẰM
NÂNG CAO ĐỘ BỀN CHO KẾT CẤU BÊ TÔNG BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN
ANG GIAO PHONG, NAM ĐỊNH 47

3.1. Vật liệu thí nghiệm 47
3.1.1. Chất kết dính 47
3.1.2. Cốt liệu 51
3.1.3. Phụ gia hóa học 53
3.1.4. Nước 54
3.2. Tính toán thành phần cấp phối bê tông và tỷ lệ sử dụng phụ gia 54
3.2.1. Phương pháp tính toán cấp phối 54
3.2.2. Yêu cầu kỹ thuật 57
3.2.3. Các bước tính toán cấp phối 57
3.2.4. Kết quả tính toán cấp phối, 58
3.3. Thí nghiệm trong phòng 61
3.3.1. Quá trình thí nghiệm 61
3.3.2. Các kết quả thí nghiệm 69
3.4. Đúc tấm lát bảo vệ mái đê biển ở hiện trường cho tuyến đê biển Ang
Giao Phong, Giao Thủy, Nam Định 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78
DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1. Thành phần hóa nước biển Việt Nam và trên thế giới 21
Bảng 2.2. Độ mặn nước biển tầng mặt trong vùng biển Việt Nam 21
Bảng 2.3. Thành phần nước các hồ, biển và đại dương 24
Bảng 2.4. Thành phần nước biển đo tại một số địa điểm ở Việt Nam 25
Bảng 2.5. Tính chất xâm thực của khí quyển biển ở một số vùng ven biển Việt
Nam 25
Bảng 2.6. Thành phần khoáng vật của xi măng 26
Bảng 3.1. Các chỉ tiêu tính chất cơ lý của xi măng PC40 Vicem Bút Sơn 47
Bảng 3.2. Tính chất vật lý của tro bay nhiệt điện Phả Lại 49
Bảng 3.3. Tính chất vật lý của muội silic 50
Bảng 3.4. Các chỉ tiêu vật lý của cát 51
Bảng 3.5. Thành phần hạt của cát 52
Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu vật lý của đá dăm 52
Bảng 3.7. Thành phần hạt của đá dăm 53
Bảng 3.8. Thành phần bê tông M30 theo lý thuyết 59
Bảng 3.9. Kết quả điều chỉnh thành phần bê tông 70
Bảng 3.10. Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của bê tông
71
Bảng 3.11. Kết quả thí nghiệm độ hút nước của bê tông 72
Bảng 3.12. Độ thấm ion clo (%) sau 3 tháng tại các điểm đo khác nhau 73
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Đê biển Giao Thủy – Nam Định 13

Hình 1.2. Hiện trạng ăn mòn rửa trôi và ăn mòn cơ học do sóng biển của bê
tông kè biển Cát Hải 15

Hình 1.3. Hiện trạng ăn mòn và phá hủy kết cấu bê tông cốt thép cống qua đê
biển Hải Phòng 15

Hình 2.1. Phân vùng môi trường biển Việt Nam 20
Hình 2.2. Sơ đồ cơ chế ăn mòn điện hoá thép trong bê tông có ion Cl
-
35
Hình 2.3. Sơ đồ quá trình xói mòn vật liệu trong môi trường nước 36
Hình 2.4. Hình ảnh mô tả hai loại phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép 43
Hình 3.1. Côn thử độ sụt của bê tông 62
Hình 3.2. Thí nghiệm kiểm tra độ sụt của hỗn hợp bê tông 62
Hình 3.3. Đúc mẫu bê tông kích thước 15x15x15cm 65
Hình 3.4. Thí nghiệm nén mẫu bê tông 66
Hình 3.5. Mẫu bê tông sau khi bị phá hủy 66
Hình 3.6. Máy thí nghiệm xác định nồng độ ion clo 69
Hình 3.7. Phụ gia sử dụng để trộn bê tông tại hiện trường 75
Hình 3.8. Công tác chuẩn bị khuôn đúc mẫu bê tông tại hiện trường 75
Hình 3.9. Công tác trộn bê tông tại hiện trường 76
Hình 3.10. Công tác đầm hỗn hợp bê tông tại hiện trường 76
Hình 3.11. Mẫu bê tông khối lát bảo vệ mái đê biển 77
DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

X Khối lượng xi măng
N Khối lượng nước
C Khối lượng cát
Đ Khối lượng đá
F Fly Ash (Tro bay)
SF Silica Fume

,
oc ođ
ρρ
Khối lượng thể tích xốp cát, đá

,,
CKD PGH x
ρρρ
Khối lượng riêng của chất kết dính,phụ gia hóa, xi
măng

,
cn
ρρ
Khối lượng riêng của cát, nước

d
ρ
Khối lượng thể tích hạt của đá

đ
r
Độ rỗng của đá
R
28
Cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày
R
bt
Cường độ bê tông
R

x
Cường độ xi măng
V
tt
Thể tích thực tế
V
h
Thể tích hồ xi măng
k
d
Hệ số dư vữa hợp lý
M
dl
Mô đun độ lớn của cát
D
max
Đường kính lớn nhất của cốt liệu
CKD Chất kết dính

N
CKD
Tỷ lệ nước/chất kết dính
PGK Phụ gia khoáng.
CP Cấp phối
BT Bê tông
BTCT Bê tông cốt thép
HHBT Hỗn hợp bê tông
TPBT Thành phần bê tông.
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

BĐKH Biến đổi khí hậu
BCB Bẫy cát biển
MCT Mỏ chữ T
ĐGS Đê giảm sóng
1

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam là đất nước có đường bờ biển dài thứ 32 trên Thế giới trong
số 156 nước có biển (theo công bố của Bộ Khoa học và Công nghệ là
3350km). Biển mang đến cho Việt Nam rất nhiều những giá trị tích cực về
tinh thần cũng như kinh tế, song cũng có sức tàn phá ghê gớm, để lại những
hậu quả không thể đo đếm được. Chính vì vậy, việc xây dựng những công
trình bảo vệ bờ biển, chắn sóng, … mang một ý nghĩa rất to lớn. Những công
trình này giúp chúng ta chống lại những tác động tiêu cực tới từ biển, phòng
chống lụt bão và có đóng góp rất quan trọng trong chiến lược phát triển kinh
tế - xã hội của các xã vùng ven biển.
Các công trình bảo vệ bờ biển như đê biển phải chịu các tác động hóa
học, tác động cơ học từ nước biển, sóng biển gây nên hư hỏng, xâm thực, ăn
mòn bê tông kết cấu bảo vệ mái đê. Việc chịu tác động từ nước biển, sóng
biển trong một thời gian dài khiến cho tuổi thọ của công trình giảm, phá hủy
các công trình. Ngoài ra, đặc điểm khí hậu của nước ta cũng gây ra những tác
động tiêu cực lên các kết cấu bê tông làm việc trong môi trường biển. Khiđiều
này xảy ra, thì những tác động tiêu cực tới từ biển không được kiểm soát, hậu
quả tác động đến an ninh - kinh tế - xã hội của các xã vùng ven biển là rất
lớn.Vì vậy, việc nghiên cứu các nguyên nhân gây ra hư hỏng cho bê tông đê
biển và tìm ra được các giải pháp nhằm tăng độ bền cho bê tông của kết cấu
bảo vệ mái đê biển, tăng khả năng chống lại những tác động của biển là vô
cùng cấp thiết đối với Việt Nam nói chung và tỉnh Nam Định nói riêng.

Những vấn đề cần giải quyết của luận văn:
- Nghiên cứu cơ chế phá hủy bê tông trong môi trường nước biển
- Các giải pháp nâng cao độ bền cho bê tông trong môi trường biển Việt Nam
2

- Nghiên cứu sử dụng một số loại phụ gia nhằm nâng cao độ bền cho
kết cấu bê tông bảo vệ mái đê biển Ang Giao Phong, Nam Định.

Mục đích của đề tài
Phân tích nguyên nhân gây hư hỏng bê tông kết cấu bảo vệ mái đê biển
và giải pháp khắc phục bằng cách sử dụng các loại phụ gia để tăng độ bền cho
bê tông, tăng khả năng chống lại các tác động tiêu cực tới từ biển.

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm.
- Thu thập, phân tích tài liệu về hư hỏng đê biển
3

CHƯƠNG I
THỰC TRẠNG CÔNG TRÌNH ĐÊ BIỂN VIỆT NAM
VÀ TỈNH NAM ĐỊNH

1.1. Thực trạng công trình đê biển Việt Nam
Tuyến đê biển của Việt Nam hiện nay đóng vai trò quan trọng trong
việc bảo vệ mùa màng, tài sản và hơn hết là tính mạng con người. Chính vì
vậy, việc xây dựng các công trình trên tuyến đê biển cũng như chất lượng của
các công trình này mang ý nghĩa rất to lớn, giúp chúng ta chống lại những tác
động tiêu cực từ biển. Nếu không làm tốt công tác này, thì sẽ không kiểm soát
được những tác động tiêu cực từ biển với sức tàn phá ghê gớm và để lại
những hậu quả không đo đếm được. Chính vì vậy, Nhà nước ta đã có những

chương trình, dự án nhằm củng cố, nâng cao hơn nữa chất lượng tuyến đê
biển và các công trình liên quan.
Thực trạng đê biển Việt Nam đã được trình bày rất cụ thể trong các tài
liệu [2][3]. Các trọng điểm xung yếu trên các tuyến đê biển như: khu vực đê
trước đây quá xung yếu, thường xuyên bị sạt lở, hư hỏng, khu vực trước đê bị
xói lở hạ thấp làm ảnh hưởng đến an toàn đê… cơ bản đã được đầu tư cũng
cố, nâng cấp đảm bảo an toàn với mức tiêu chuẩn thiết kế, đã đáp ứng được
mục tiêu đặt ra. Đối với các khu vực có thổ nhưỡng, bùn cát và sóng gió, thủy
triều không thuận lợi cho việc trồng cây chắn sóng cũng đã có những nghiên
cứu, áp dụng các biện pháp khoa học công nghệ cho trồng cây đạt hiệu quả
nhất định, góp phần từng bước hoàn thiện hệ thống đê biển đồng bộ, bền
vững, ổn định, kết hợp đa mục tiêu.
Tuy nhiên, bên cạnh những kết quả đã đạt được, thì vẫn tồn tại một số
mặt hạn chế, bất cập như sau:
4

Do thân đê chủ yếu đắp bằng đất tại chỗ, lại thường xuyên chịu tác
động của gió bão, thủy triều và các hoạt động dân sinh , nên mặc dù được
đầu tư tu bổ thường xuyên nhưng do hạn chế về kinh phí, đê nhanh bị xuống
cấp và thường xuyên hư hỏng khi có mưa bão, phải xử lý rất vất vả tốn kém.
Một số khu vực biển tiến, rừng phòng hộ trước đê bị xâm hại, đê biển thường
xuyên bị sạt lở, hư hỏng như đê Hà Nam - Quảng Ninh; đê biển Cát Hải, Đồ
Sơn, Vinh Quang, Cầm Cập - Hải Phòng; đê biển Hải Hậu, Giao Thủy - Nam
Định; đê biển Y Vích, Hậu Lộc - Thanh Hóa, Đặc biệt, trong năm 2005,
vùng ven biển nước ta liên tiếp chịu ảnh hưởng trực tiếp của các cơn bão số 2,
số 6 và số 7 với sức gió mạnh cấp 11, cấp 12, giật trên cấp 12 vượt mức thiết kế
của đê biển, bão số 7 lại đổ bộ vào đúng thời kỳ triều cường (là tổ hợp bất lợi
ít gặp) làm những nơi trước đê không có cây chắn sóng, những nơi biển tiến,
nơi đê trực diện biển đã bị nước biển tràn qua làm sạt lở trên 54 km đê thuộc
Hải Phòng, Nam Định, Thái Bình, Thanh Hóa, làm vỡ một số đoạn thuộc các

tuyến đê biển Cát Hải (Hải Phòng), đê biển Hải Hậu, Giao Thủy (Nam Định)
với tổng chiều dài 1.465m, làm thiệt hại nghiêm trọng về sản xuất, ảnh hưởng
đến đời sống, kinh tế của nhân dân.
Do chưa qui hoạch kết hợp đê với đường giao thông, nên quy mô, kích
thước đê không thống nhất, mặt đê gia cố chưa liên tục hoặc tuyến đê chưa
chú ý vi chỉnh, cắt cong theo tiêu chuẩn thiết kế đường giao thông, nên đê còn
nhiều khúc cua gấp khúc; chưa đề cập đến khoảng cách tối thiểu giữa đường
giao thông và đê biển trong trường hợp ở gần nhau và điều kiện kết hợp vừa
đường giao thông vừa là đê biển. Mặt đê được gia cố chủ yếu phục vụ công
tác kiểm tra, ứng cứu, hộ đê kết hợp giao thông đi lại của nhân dân, nên tải
trọng của các phương tiện giao thông còn bị hạn chế…
Do chưa có một quy hoạch thống nhất với nhiều ngành và sử dụng đa
mục tiêu, nên diện tích trồng cây chắn gió, trồng cây ngập mặn chắn sóng bảo
5

vệ đê trong những năm qua đạt hiệu quả thấp. Mặt khác, các địa phương
không gắn được việc bảo vệ, phát triển cây ngập mặn chắn sóng, cây trên cát
chắn gió ven biển với chuyển đổi cơ cấu sản xuất, phát triển kinh tế - xã hội,
phát triển nguồn lợi thủy sản, cải thiện môi trường ven biển gắn với phát triển
du lịch sinh thái , nên diện tích cây trồng bảo vệ đê biển nhiều nơi không
những không phát triển, mà còn bị suy giảm theo thời gian.
Do chưa có sự thống nhất và chuẩn hóa việc sử dụng các cấu kiện bảo
vệ mái đê phía biển, kết cấu chân khay cả về hình thức và kích thước cơ bản,
dẫn đến việc nhiều công trình xây dựng trước năm 2010 áp dụng các loại cấu
kiện bảo vệ mái, kết cấu chân khay khác nhau và chưa phù hợp với thực tế từng
đoạn bờ biển, nên hiệu quả còn thấp hoặc còn gây lãng phí không đáng có.
Các tuyến đê biển, đê cửa sông chưa khép kín, nhiều đọan đê còn thiếu
cầu, cống, do đó chưa chủ động trong tiêu úng, tiêu phèn, hạn chế hiệu quả
ngăn mặn, giữ ngọt, chưa đáp ứng yêu cầu nuôi trồng thủy sản, chưa đảm bảo
yêu cầu kết hợp giao thông ven biển.

Công tác củng cố và nâng cấp đê biển trong giai đoạn vừa qua chưa
tính đến yếu tố biến đổi khí hậu, mực nước biển dâng (Theo công bố của Bộ
tài nguyên và Môi trường, đến năm 2050, thì mực nước biển dâng do biến đổi
khí hậu có thể dâng cao là 0.33m và trong điều kiện BĐKH bão, lũ có xu thế
ngày càng gia tăng cả về tần suất lẫn cường độ), ảnh hưởng trực tiếp tới tính
toán kết cấu hệ thống đê về cao trình, cũng như kết cấu của từng đoạn đê
được rừng ngập mặn bảo vệ, chưa chuẩn hóa được cấu kiện bảo vệ mái đê
phía biển cả về hình thức và kích thước cơ bản, dẫn đến việc các địa phương
áp dụng nhiều loại cấu kiện khác nhau. Chưa nghiên cứu chi tiết khi đầu tư
các công trình chống sóng gây bồi.
6

Đê nằm sâu trong khu dân cư, trong khi dân ra ngoài sinh sống, sản
xuất từ nhiều năm nay nhưng không được bảo vệ như đoạn qua thị trấn Diêm
Điền của đê biển 8 (Thái Bình)
Đê nằm sâu trong khu vực được bồi đắp nhiều năm rất rộng lớn, cần có
tuyến đê quai phía ngoài phục vụ phát triển kinh tế, giao thông đi lại, cũng
như mở mang diện tích cho tỉnh như đoạn từ K26+700 (cống Thụy Xuân 1)
đến K31+700 (tại cống Quang Lang, tiếp giáp với cảng cá Tân Sơn), đoạn qua
xã Điện Biên, Giao Thủy (Nam Định), tuyến đê Nga Sơn, tỉnh Thanh Hóa…
1.2. Thực trạng đê biển tỉnh Nam Định và các công trình liên quan
1.2.1. Thực trạng đê biển tỉnh Nam Định
Thực trạng để biển tỉnh Nam Định đã được trình bày rất cụ thể trong
các tài liệu [2][3]. Nam Định có 91 km đê biển, đê cửa sông. Đã thực hiện
nâng cấp được 45 km. Mặt đê rộng 4-5 m kết cấu BT M250 dày 20 cm đối
với các đoạn đã nâng cấp, tường chắn sóng cao trình từ +5.2 đến +5.5, kết cấu
BTCT hoặc đá xây. Mái phía biển được gia cố bằng CKBT, tấm BT…Đối với
những khu vực xung yếu có làm kè mỏ hàn giữ bãi, bảo vệ bờ (Cống Thanh
Niên:14 kè mỏ hàn, kè Kiên Chính:9 kè mỏ hàn, Hải Thịnh:5 kè mỏ hàn;
Nghĩa Phúc:18 kè mỏ hàn). Khu vực Cồn Lu, Cồn Ngạn, Cồn Xanh đều trồng

cây chắn sóng.
Nhiều đoạn thuộc tuyến đê huyện Hải Hậu, Giao Thuỷ thuộc tỉnh Nam
Định đang đứng trước nguy cơ bị vỡ (nếu xảy ra bão vượt tần suất thiết kế) do
bãi biển liên tục bị bào mòn, hạ thấp gây sạt lở chân, mái kè bảo vệ mái đê
biển, đe doạ trực tiếp đến an toàn của đê biển. Một số đoạn trước đây có rừng
cây chắn sóng bị phá huỷ, nay trở thành trực tiếp chịu tác động của sóng, thuỷ
triều, nên nếu không được bảo vệ, sẽ có nguy cơ vỡ bất cứ lúc nào. Nhiều
đoạn trước đây có 2 tuyến khi tuyến đê ngoài được nâng cấp tạo tâm lý chủ
quan, tuyến 2 không được chú ý đầu tư thích đáng nên nay đang bị xuống cấp
7

nghiêm trọng và hiện chỉ là bờ bao nhỏ có cao độ rất thấp.Nếu tuyến đê ngoài
bị vỡ, tuyến 2 không còn khả năng bảo vệ sản xuất, tính mạng và tài sản nhân
dân vùng bảo vệ.
Hệ thống đê tuyến 2 huyện Giao thuỷ được đắp năm 1986 -:- 1987. Từ
đó đến nay tuyên đê này không được tu bổ củng cố nên bị bào mòn, hạ thấp
không đảm bảo chống bão khi tuyến 1 không giữ được.
Tại những vị trí xung yếu đê biển Nam Định hình thành 2 tuyến, tuyến
1 đang được củng cố nâng cấp, tuyến 2 chưa được củng cố.
Tuyến 2 đê biển Huyện Giao Thủy: Tổng chiều dài: 8.900m gồm
Hệ thống đê tuyến 2 huyện Giao thuỷ được đắp năm 1986 -:- 1987. Từ
đó đến nay tuyến đê này không được tu bổ củng cố, nên bị bào mòn, hạ thấp
không đảm bảo chống bão khi tuyến 1 không giữ được.
Đoạn tuyến 2 Giao Hải- Giao Long dài 4.900 m. Bề rộng mặt đê B= 3
m Cao trình mặt đê +2.50, Mái phía biển m = 2 và mái phía đồng m=2. Sau
khi đắp không có điều kiện xây dựng đập Giao Long để tiêu nước ra sông
Nguyễn Văn Bé từ đó tiêu qua các cống Cai Đề và Cống số 9. Vì vậy tuyến 2
không khép tuyến không có tác dụng ngăn chặn nước biển tràn vào khi vỡ
tuyến 1.
Đoạn đê tuyến 2 CổVạy đắp năm 1986 dài 2.000m, đến năm 1996

được tu bổ nâng cao với chỉ tiêu thiết kế : Bề rộng mặt đê B = 5m, cao trình
mặt đê + 4.50, mái phía biển m= 3 và mái phía đồng m= 2. Đây là đoạn đê
phát huy tác dụng tốt trong bão số 7.Nếu không có đoạn đê này nước biên đã
tràn sâu vào đất liền trong bão số 7.
Đê tuyến 2 Bạch Long đắp năm 1986 dài 2.000m với các chỉ tiêu thiết
kế : Bề rộng mặt đê B= 3 m, Cao trình mặt đê +2.50, Mái phía biển m= 2 và
mái phía đồng m=2. Đến nay vẫn giữ nguyên hiện trạng chưa được tu bổ củng
cố.
8

Tuyến 2 đê biển Huyện Hải Hậu: Tổng chiều dài 9.100m gồm:
1. Đê tuyến 2 Táo Khoai: K17+150-:- K18+850 dài 1900 m xã Hải
Hoà: Đắp năm 1996 -:- 1997 ( Chủ yếu là đất tại chỗ và đất cát) Trong bão số
7 sau khi vỡ tuyến 1, tuyến 2 Táo Khoai cũng bị thủng và bị sạt lở nghiêm
trọng. Sau bão số 7 huyện đã huy động hàng ngàn lao động củng cố lại tuyến
2 Táo khoai. Đến nay tuyến 2 mới chỉ đạt cao trình + 3.5, mặt đê B= 3 m và
mái m=2.
2. Đê tuyến 2 Cồn tròn: K19+750-:- K21+650 dài 1700m xã Hải Hòa
được đắp từ lâu đời. Tuyến đê này không được tu bổ củng cố nên bị bào mòn,
hạ thấp không đảm bảo chống bão khi tuyến 1 bị vỡ trong bão số 7, tuyến 2
cũng bị tràn và vỡ nhiều đoạn.
3. Đê Tuyến 2 Hải Thịnh: K24-K27+200:dài 1500m xã Hải Thịnh
Được đắp từ lâu, nhưng thấp và bị huỷhoại nhiều đoạn, đê không đủ
cao trình và mặt cắt chống lụt bão. Do đó đoạn đê Hải Thịnh III (Thị trấn
Thịnh Long) bị vỡ trên chiều dài 174m, nước tràn vào, kéo theo vỡ luôn đê
tuyến 2.
4. Các tuyến đê khác
Đê tuyến 2 Văn lý K9+125 đến cống số 1( K9+125 -K9+718), dài 1200
m xã Hải Lý
Hệ thống tuyến 2 Kiên chính Từ cống số 1 đến cống số 4, dài 1800m

thuộc xã Hải Chính
Đê tuyến 2 Hải Triều K16+ 600-:- K17 +100. Xã Hải Triều, dài 1000m
Tuyến 2 đê biển huyện Nghĩa Hưng: Dài 1500 m xã Nghĩa Phúc đắp
năm 1986 với các chỉ tiêu thiết kế : Bề rộng mặt đê B= 3 m Cao trình mặt đê
+2.50 Mái phía biển m= 2 và mái phía đồng m=2, đến nay vẫn giữ nguyên
hiện trạng chưa được tu bổ củng cố.
1.2.2. Thực trạng các công trình liên quan
9

1.2.2.1. Về cống dưới đê
Tổng số cống dưới đê của tuyến đê biển tỉnh Nam Định là 45 cống.
Hình thức cống bao gồm: cống hộp, ngầm, lộ thiên, vòm, với vật liệu xây
dựng chủ yếu bằng đá xây, gạch, và bê tông. Nhiệm vụ chính là tiêu, tưới
nước, chống lũ. Đến nay sau thời gian sử dụng, khai thác các cống đã quá cũ,
xuống cấp, hư hỏng nhiều, cần được cải tạo, sửa chữa và nâng cấp; số cống
cần nâng cấp sửa chữa là 16 cống. Khi nguồn nước ở vùng ven biển bị nhiễm
chua mặn, thì tiêu đuổi thải ra biển.
Các cống được xây dựng trước đây đều ngắn so với mặt cắt đê hiện tại,
thân cống, mang cống, dàn van đều cần được tu bổ. Đặc biệt, các hệ thống
van đóng mở, cánh cống, thân cống cốt thép đều bị ăn mòn nhanh, làm giảm
khả năng hoạt động của cống. Về lâu dài sẽ làm ảnh hưởng trực tiếp đến đê,
nhất là trong điều kiện bão, lũ lớn xảy ra.
Trong điều kiện hiện nay biến đổi khí hậu và nước biển dâng đang thể
hiện ngày càng rõ rệt. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến diễn biến bờ biển, các công
trình bảo vệ bờ biển qua thời gian, đặc biệt là sau mỗi trận bão đổ bộ. Việc
tính toán thiết kế từ trước đến nay mới chỉ xác định theo nhu cầu tưới, tiêu
nước cũng chưa có công trình nào được tính toán cụ thể với các ảnh hưởng do
ngập lụt, biến đổi khí hậu, nước biển dâng bằng các công cụ, phương pháp
tính hiện đại do kinh phí lớn.
1.2.2.2. Về kè bảo vệ đê

- Kè phía biển hầu hết đều có mái dốc từ m= 3-4.Hình thức kè chủ yếu
là gia cố tấm bê tông đúc sẵn đối với những tuyến đê trực diện với biển, đá lát
khan với những tuyến đê cửa sông hoặc đê có rừng ngập mặn bảo vệ. Kè phía
đồng chủ yếu là trồng cỏ, hoặc để cỏ mọc tự nhiên, với m=2-3. Hầu hết các kè
đều ổn định, đảm bảo chống chịu được các ảnh hưởng trực tiếp từ biển.
10

- Một số tuyến kè thường xuyên chịu ảnh hưởng của các trận bão đổ bộ
vào hàng năm. Vì vậy, bản thân kết cấu bảo vệ chân kè phải đảm bảo độ an
toàn chịu xói qua cơn bão. Tuy nhiên khi đoạn bờ biển bị xói lở mạnh do vận
chuyển bùn cát ven bờ gây ra (do xói ác tính) thì kết cấu bảo vệ chân sẽ phải
rất kiên cố và cực kỳ tốn kém. Ngoài ra còn cần có đầu tư duy tu bảo dưỡng
chân kè thường xuyên nếu không thì sớm hay muộn đê cũng sẽ bị sụp do bị
mất chân.
- Cần có các biện pháp khác để tạo và giữ bãi trước cùng với việc bảo
vệ chân kè. Tài liệu diễn biến hình thái xói lở bãi trước đê là cơ sở cho việc
đánh giá phân tích về nguyên nhân và mức độ xói từ đó nghiên cứu đề xuất
các giải pháp giữ bãi trước đê cụ thể và phù hợp cho điều kiện của từng
vùng.Tuy nhiên, qua điều tra hiện trạng đê biển ở 13 tỉnh, các tài liệu liên
quan đến theo dõi diễn biến hình thái xói lở bãi trước đê hầu như không có.
Vì vậy quá trình thủy động lực học dòng ven bờ và các tác động gây ra sự
chênh lệch và thiếu hụt bùn cát ở các vùng biển chỉ được phân tích mang tính
định tính. Cần có những nghiên cứu sâu và cụ thể hơn, trên cơ sở đó đề xuất
giải pháp đối với từng đoạn kè cụ thể.
1.2.2.3. Các công trình ngăn cát, giảm sóng gây bồi, tạo bãi
Công trình bẫy cát (BCB): Loại công trình này xuất hiện ở Nam Định,
bắt đầu ở khu vực Cống Thanh Niên, huyện Giao Thủy, do Công ty Tư Vấn
xây dựng NN và PTNT Nam Định thiết kế. Đây là 1 loại công trình "lai tạo"
giữa ĐGS, MCT và thêm tường dọc chân kè. Trong thời gian gần đây, công
trình tổ hợp này đang được triển khai xây dựng cho đoạn Kiên Chính, Hải

Hậu và đoạn Nghĩa Phúc III.
Tổ hợp này ngoài kè mái bình thường ra, gồm 3 bộ phận: chủ thể là
ĐGS; đoạn nối giữa ĐGS và bờ (gọi là đê nối); Tường dọc chân kè. Vì đê nối
cao trình rất thấp, không có tác dụng ngăn cát, chỉ là đường thi công, không
11

thể tạo thành MCT, tường dọc chân kè có chức năng chống đá bay lên mặt kè
(đá lưu vong) phá hủy cấu kiện mái kè. Tạm đặt tên cho hệ thống này là bẫy
cát biển (BCB).
1.2.3. Những tồn tại của tuyến đê biển Tỉnh Nam Định
- Tại các vị trí xung yếu, cần phải bổ sung, nâng cấp thêm đê tuyến 2
- Đê được xây dựng qua nhiều thời kỳ, với nhiều chủ đầu tư, vì thế
không có sự thống nhất trên toàn tuyến, chất lượng chưa cao.
- Cần nâng cấp sửa chữa 1 số Cống qua đê đã xây dựng từ lâu.
- Cần xây dựng thêm các đường cứu hộ cứu nạn kết hợp đê.
1.2.4. Giới thiệu về đê biển Ang Giao Phong, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam
Định
Tuyến đê biển Giao Thuỷ dài 32,333 Km, có 9 kè dài 6829 m, có14 cống.
Từ năm 1962 ÷ 2000 tại K15,5 – K20,5 đê phải di dời 3 lần.
Từ Đông sang Tây, trực diện với biển có các kè sau[3]:
- Kè Cai Đê số 9 (từ K15+111 đến K17+965);
- Kè Kè Đông cống 8B (từ K19+463 đến 19+632);
- Kè Đông cống Thanh Niên (từ K20+213 đến K21+593);
- Kè Tây cống Thanh Niên (từ K21+593 đến K23+560);
- Kè Ang Giao Phong (từ K23+764 đến K24+134);
- Kè Đồng Hiệu (từ K29+510 đến K30+162).
Đoạn kè Đông Tây cống Thanh Niên (Từ K20+213 đến K23+560) thuộc
Nông Trường Bạch Long, nằm giữa Giao Long và Giao Phong.Đây là đoạn
trọng điểm của đê Giao Thủy. Ngoài công trình gia cố mái theo PAM, đã xây
dựng hệ thống 13 công trình ngăn cát giảm sóng (NCGS) dạng bẫy cát (BCB).

Tuyến đê biển huyện Giao Thuỷ được hình thành cách đây đã rất lâu
trên nền đất yếu, đất bồi tụ phù sa của hệ thống sông Hồng. Tuyến đê chạy dài
trên địa hình phức tạp, có điều kiện địa hình, địa chất thay đổi thường xuyên.
12

Chịu ảnh hưởng trực tiếp của thuỷ triều, gió bão, từ biển Đông, chịu ảnh
hưởng dòng chảy lũ đổ vào biển Đông của các sông ngòi nội địa, nên những
năm qua tuyến bờ biển huyện Giao Thuỷ diễn biến phức tạp, đoạn giữa tuyến
trực diện với biển, xói lở nghiêm trọng ảnh hưởng đến tuyến đê, nhiều khu
vực biển đã ăn sâu vào đất liền phá vỡ đê, gây thiệt hại lớn cho nhân dân
trong vùng. Đặc biệt khi gặp bão lớn trực tiếp đổ bộ kết hợp với triều cường
tuyến đê biển huyện Giao Thuỷ thường xuyên xảy ra các sự cố vỡ đê, sạt,
trượt, gây nhiều thiệt hại đến tính mạng tài sản của nhân dân trong khu vực.
Do nguồn vốn đầu tư hạn hẹp, nên tuyến đê biển Giao Thuỷ xây dựng
còn chắp vá, không đồng bộ, các giải pháp kỹ thuật còn hạn chế, do vậy tuyến
đê biển không đủ sức chống đỡ, các sự cố hư hỏng, sạt lở, vỡ đê hoàn toàn có
thể xảy ra.Nhiều đoạn đê chất lượng đất đắp thân đê và nền đê rất kém, chủ
yếu là đất cát và đất cát pha, dễ sạt lở do mưa và sóng. Những đoạn đê trực
diện với biển; những vị trí xung yếu tuy đã được kè lát mái bảo vệ, nhưng vẫn
thường xuyên bị phá hoại, do kết cấu mái kè bằng các cấu kiện chưa hợp lý.
Một số cống qua đê xây dựng cách đây trên 40 năm, cống ngắn so với thân
đê, hình thức, kết cấu lạc hậu, đã bị hư hỏng và xuống cấp, không đáp ứng
được yêu cầu chống lụt bão hiện nay.

Vì vậy, việc đầu tư nâng cấp và xây dựng mới tuyến đê, kè biển Giao Thuỷ
là vô cùng quan trọng, đem lại hiệu quả to lớn về mặt kinh tế - xã hội như:
- Bảo đảm an toàn tính mạng, tài sản cho người và 23.206 ha diện tích
đất tự nhiên, trong đó có 11.245,16 ha diện tích đất Nông nghiệp (nông
nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản, làm muối) của 22 xã của huyện Giao Thuỷ.
- Chống ngập lụt, nhiễm mặn đất, tạo điều kiện cho các địa phương thực

hiện thau chua rửa mặn cải tạo đất, thực hiện thâm canh tăng vụ, mở rộng
diện tích, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, đáp ứng mục tiêu phát triển kinh tế
nông nghiệp và kinh tế biển trong giai đoạn hiện nay và các năm tiếp theo của
13

các địa phương trong vùng dự án.
- Bảo vệ cho 559 ha diện tích trồng muối và 1.195 ha diện tích đất nuôi
trồng thuỷ sản nằm trong tuyến đê biển bảo vệ.
- Tạo điều kiện thuận lợi cho công tác bảo vệ, phòng thủ an ninh biên
giới, an ninh chính trị, trật tự an toàn xã hội vùng ven biển.
- Bảo vệ môi trường sinh thái, cảnh quan thiên nhiên, tạo điều kiện phát
triển ngành du lịch của địa phương vùng ven biển.


Hình 1.1. Đê biển Giao Thủy – Nam Định

14

1.3. Nguyên nhân hư hỏng các công trình bê tông trong môi trường biển
Việt Nam
1.3.1. Tác động xâm thực của môi trường
Kết quả khảo sát độ bền thực tế trên các công trình bê tông cốt thép đã
xây dựng ở vùng biển nước ta, cho phép khẳng định rằng trong môi trường
biển Việt Nam có tác động xâm thực mạnh, dẫn tới ăn mòn và phá hủy các
công trình bê tông cốt thép. Mức độ xâm thực phụ thuộc vào vị trí và điều
kiện làm việc cụ thể của từng kết cấu trong công trình. Môi trường biển Việt
Nam có đặc thù khí hậu nóng ẩm mưa nhiều tạo ra sự ăn mòn khí quyển biển
rất mạnh đối với các kết cấu bê tông cốt thép.
Bê tông và bê tông cốt thép làm việc trong nước biển hoặc vùng ven
biển chịu tác dụng trực tiếp của các yếu tố xâm thực từ môi trường biển mà

đặc trưng là bốn loại yếu tố xâm thực sau[13]:
- Các yếu tố hóa học: Nước biển có chứa các ion khác nhau của các
loại muối, trong đó phải kể đến ảnh hưởng của ion Clo và sunfat.
- Các yếu tố biến động của nước biển và thời tiết: Nước thủy triều lên
xuống, nên một số bộ phận bị khô ẩm liên tiếp.
- Các yếu tố sinh học: Do các sinh vật biển nhỏ trong nước biển.
- Các yếu tố cơ học: Tác động của sóng, dòng chảy xói mòn trên bề
mặt bê tông.
Tác động phối hợp của các yếu tố này làm cho bê tông và bê tông cốt thép
trong môi trường biển sẽ bị phá hoại rất nhanh, dẫn đến tuổi thọ ngắn. Xét về
bản chất, các yếu tố nêu trên gây ra một số dạng ăn mòn (xâm thực) chính sau
đây:
- Ăn mòn hóa học bê tông trong nước biển;
- Ăn mòn cốt thép trong khí quyển biển và vùng có mực nước
lên xuống;
Xâm thực
hóa học
15

- Ăn mòn bê tông do vi sinh vật biển (xâm thực sinh học);
- Mài mòn cơ học do tác động của sóng, dòng chảy (xâm thực cơ học).

Hình 1.2. Hiện trạng ăn mòn rửa trôi và ăn mòn cơ học do sóng biển của
bê tông kè biển Cát Hải

Hình 1.3. Hiện trạng ăn mòn và phá hủy kết cấu bê tông cố
t thép
cống qua đê biển Hải Phòng
16

1.3.2. Thiết kế, thi công, quản lý sử dụng công trình
Độ bền (tuổi thọ) của kết cấu công trình bê tông và bê tông cốt thép
trong môi trường biển là kết quả tổng hợp của các công đoạn thiết kế, thi
công, giám sát chất lượng và quản lý sử dụng công trình. Vấn đề này liên
quan đến trình độ khoa học – công nghệ xây dựng của nước ta. Vì vậy, để
nâng cao độ bền công trình trong môi trường biển Việt Nam, cần đi sâu xem
xét và nhìn nhận các nguyên nhân đã dẫn đến ăn mòn và phá hủy kết cấu thể
hiện rõ sau đây[13]:
1.3.2.1. Về thiết kế
Chưa lựa chọn được vật liệu đảm bảo yêu cầu chống ăn mòn, đảm bảo
độ bền lâu dài cho công trình trong môi trường biển Việt Nam:
Tuổi thọ công trình xây dựng từ bê tông và bê tông cốt thép theo yêu
cầu thiết kế trung bình là 50 đến 60 năm, công trình đặc biệt là 80 đến 100
năm. Vấn đề đặt ra là khi thiết kế thì vật liệu đã được lựa chọn như thế nào,
có đảm bảo khả năng chống ăn mòn nhằm duy trì độ bền lâu dài cho kết cấu
trong môi trường xâm thực hay không.
Như ta đã biết, độ bền trung bình thực tế của nhiều kết cấu bê tông và
bê tông cốt thép chỉ đạt 30 đến 50% tuổi thọ theo yêu cầu thiết kế. Nguyên
nhân sâu xa là do khi thiết kế các công trình xây dựng chúng ta chưa lường
hết được tác động ăn mòn và phá hủy kết cấu trong môi trường biển nước ta;
thường chỉ chú ý đến khả năng chịu tải, tính toán sao cho an toàn về tải trọng,
còn rất xem nhẹ khâu thiết kế lựa chọn vật liệu có khả năng chống ăn mòn lâu
dài cho kết cấu công trình.
Trong một thời gian rất dài chúng ta đã sử dụng bê tông mác thấp M20
đến M25 với chiều dầy bảo vệ trung bình là 2cm để thiết kế độ bền trung hạn
50 đến 60 năm cho công trình bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường
biển. Thực tế đã chứng minh rằng, về mặt chịu lực được tính toán đảm bảo;
17

nhưng về khả năng chống ăn mòn trong môi trường biển, thì với công nghệ

thi công và vật liệu đã sử dụng cho các công trình tốt nhất cũng chỉ có khả
năng đảm bảo độ bền cho kết cấu trong khoảng 30 đến 40 năm.
Thực chất vấn đề là chúng ta chưa xây dựng được tiêu chuẩn, quy
phạm xây dựng riêng cho môi trường biển mang tính đặc thù của Việt Nam.
Đặc biệt thiếu các tiêu chuẩn thử nghiệm đánh giá nhanh độ bền kết cấu bê
tông và bê tông cốt thép làm việc trong môi trường xâm thực vùng biển, nên
đã không có đủ cơ sở để lựa chọn và kiểm tra khả năng chống ăn mòn của vật
liệu, kết cấu trước khi đưa vào công trình. Do vậy từ khâu thiết kế đã không
thể lựa chọn vật liệu phù hợp với độ bền kết cấu công trình trong môi trường
xâm thực.
Về kiến trúc: Mặt ngoài công trình chưa thiết kế được hình thái phù
hợp với môi trường vùng biển, tất cả các kết cấu nằm ở vị trí chịu ảnh hưởng
xâm thực mạnh của môi trường, chưa được tăng cường các biện pháp bảo vệ
chống ăn mòn.
1.3.2.2. Về thi công
Chất lượng thi công xây dựng công trình chưa cao, nhiều công đoạn
còn làm thủ công, nên khó đảm bảo chất lượng xây lắp. Cường độ bê tông
được kiểm tra tại nhiều kết cấu công trình sau 10 đến 20 năm vẫn còn thấp
hơn so với yêu cầu thiết kế ban đầu. Lớp bê tông bảo vệ của nhiều kết cấu bê
tông chưa đảm bảo, nhiều chỗ mỏng hơn 10cm, nên không thể đủ khả năng
chống ăn mòn cho kết cấu trong khoảng thời gian từ 50 đến 60 năm.
Công tác giám sát thi công, quản lý chất lượng và nghiệm thu công
trình chưa được duy trì chặt chẽ, thường xuyên. Đặc biệt là trong một số công
trình đã sử dụng cát biển và nước biển để chế tạo bê tông, thì chỉ sau 5 đến 7
năm công trình đã bị hư hỏng nặng tới mức phải sửa chữa lớn.
1.3.2.3. Về quản lý sử dụng