Nghiên cứu phục hồi kết cấu bê tông cốt thép nhiễm clorua bằng phương pháp ece và eici

B GIO DC V O TO
TRNG I HC S PHM H NI
------------

NGUYN TH HUYấN

NGHIÊN CứU PHụC HồI KếT CấU BÊ TÔNG CốT
THéP
NHIễM CLORUA BằNG PHƯƠNG PHáP ECE Và
EICI
Chuyờn Ngnh: Húa lý thuyt v Húa lý
Mó s: 62.44.01.19

LUN N TIN S HểA HC
Ngi hng dn khoa hc:
1. TS. NGUYN TUN ANH
2. PGS.TS Lấ VN KHU


HÀ NỘI - 2017


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những kết quả trong luận án này là công trình do tôi tiến
hành nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của hai thầy hướng dẫn khoa học.
Các số liệu và kết quả thu được trong luận án là trung thực và chưa xuất hiện
trong các luận án khác.

Hà Nội, ngày 26 tháng 10 năm 2017

Tác giả

Nguyễn Thế Huyên


ii

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Viện kỹ thuật nhiệt đới - Viện khoa
học và công nghệ Việt Nam, các thầy cô giáo trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã
giảng dạy, cung cấp kiến thức khoa học, tạo điều kiện cho em hoàn thành chương
trình nghiên cứu sinh. Em xin được cảm ơn các anh, chị và các bạn thuộc phòng Vi
phân tích - Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã tạo điều kiện về cơ sở, trang thiết bị phòng thí
nghiệm và hỗ trợ về công nghệ, kỹ thuật thực nghiệm cho em trong suốt quá trình
thực hiện luận án này.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Tuấn Anh, phó
trưởng phòng vi phân tích, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện hàn lâm khoa học và công
nghệ Việt Nam; PGS - TS Lê Văn Khu, bộ môn Hóa lý, khoa Hóa học, trường Đại
học Sư phạm Hà Nội. Các thầy không những là người hướng dẫn khoa học mà còn
tận tình dạy bảo, truyền cho em niềm đam mê, sự nghiêm túc trong công việc
nghiên cứu khoa học và trong cuộc sống của mình.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, các đồng nghiệp giáo viên cùng cơ quan, sở
Giáo dục và Đào tạo tỉnh Nam Định và bạn bè đã tạo điều kiện về vật chất, tinh thần, luôn động
viên, khuyến khích tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án này.

Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 26 tháng 10 năm 2017

Nguyễn Thế Huyên

MỤC LỤC
Trang


iii

Xin trân trọng cảm ơn!.............................................................................................................................................................................................
DANH MỤC BẢNG.............................................................................................................................................................................................
Trang........................................................................................................................................................................................................................
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................................................................................................
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.................................................................................................................................................................

1.1.Giới thiệu về bê tông cốt thép.....................................................................................................4
1.2. Tổng quan về ăn mòn cốt thép trong bê tông............................................................................6
1.2.1. Ảnh hưởng của quá trình cacbonat hóa bê tông................................................................7
1.2.2. Ảnh hưởng của ion clorua...................................................................................................8
1.3. Tổng quan về các chất ức chế ăn mòn sử dụng trong bê tông cốt thép.................................12
1.3.1. Định nghĩa chất ức chế ăn mòn.........................................................................................12
1.3.2. Phân loại chất ức chế ăn mòn...........................................................................................12
1.3.3 Phân loại ức chế ăn mòn theo hoạt động của chất ức chế đối với phản ứng ăn mòn.....13
a. Chất ức chế ăn mòn anôt.........................................................................................................13
b. Chất ức chế ăn mòn catôt........................................................................................................14
c. Chất ức chế hỗn hợp................................................................................................................14
1.3.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.......................................................................14
1.4. Các phương pháp điện hóa để bảo vệ và phục hồi cho bê tông cốt thép bị nhiễm clorua. . .17
1.4.1. Phương pháp ECE..............................................................................................................18
1.4.2. Phương pháp EICI..............................................................................................................26
1.4.3. Các phát triển gần đây của phương pháp ECE và EICI......................................................29
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................................................................

2.1. Hóa chất....................................................................................................................................32
2.2. Chế tạo các mẫu vữa xi măng cốt thép và bê tông cốt thép...................................................32
2.3. Phương pháp xử lý ECE.............................................................................................................34
2.4. Phương pháp xử lý EICI.............................................................................................................35
2.5. Phương pháp phân tích hàm lượng clorua tự do trong các mẫu vữa xi măng cốt thép bằng
cảm biến clorua tự chế tạo..............................................................................................................36
2.6. Xác định hệ số khuếch tán của ion clorua trong vữa xi măng trước và sau khi xử lý EICI......38


iv

2.7. Phân tích hình thái học và hàm lượng các nguyên tố trong vữa xi măng bằng phương pháp
SEM/EDX...........................................................................................................................................40
2.8. Phân tích hàm lượng chất ức chế ăn mòn TBAB trong vữa xi măng bằng phổ hấp thụ UV-vis
..........................................................................................................................................................41
Để lắng gạn lấy nước trong, sau đó lọc bằng phễu lọc, tách phần nước trong để vào ống nghiệm
đậy kín đưa đi phân tích phổ UV- VIS. Từ kết quả phân tích, so sánh với đường chuẩn nồng độ,
sẽ xác định được hàm lượng TBAB có mặt trong vữa xi măng cốt thép........................................43
2.9. Đo đặc trưng điện hóa của lõi thép trong vữa xi măng và trong bê tông...............................43
2.9.1. Phương pháp đo tổng trở điện hóa..................................................................................44
2.9.2. Phương pháp đo đường cong phân cực tuyến tính.........................................................45
2.10. Xác định cường độ chịu nén các mẫu bê tông và vữa xi măng.............................................46
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................................................................................................................

3.1. Nhiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện xử lý tới hiệu quả của phương pháp ECE...............50
3.1.1. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện và dung dịch xử lý tới tỷ lệ loại bỏ clorua.................50
3.1.2. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện và dung dịch xử lý tới độ bền chịu nén của vữa xi
măng.............................................................................................................................................56
3.1.3. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện và dung dịch xử lý tới điện trở của vữa xi măng......58
3.1.4. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện và dung dịch xử lý đến đặc trưng điện hóa của cốt

thép trong vữa xi măng...............................................................................................................61
3.1.5. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý tới vi cấu trúc và thành phần của vữa xi măng.............64
Tóm tắt kết quả mục 3.1..............................................................................................................68
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện xử lý tới hiệu quả của phương pháp EICI.............69
3.2.1. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý và thời gian xử lý tới hàm lượng chất ức chế có mặt
trong vữa xi măng........................................................................................................................70
3.2.2. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý và thời gian xử lý đến độ bền chịu nén của vữa xi măng
......................................................................................................................................................76
3.2.3. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý và thời gian xử lý đến đặc trưng điện hóa của cốt thép
trong vữa xi măng........................................................................................................................77
3.2.4. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý tới hệ số khuếch tán của ion clorua trong vữa xi măng
......................................................................................................................................................81


v

Tóm tắt kết quả mục 3.2..................................................................................................................84
3.3. Nghiên cứu áp dụng phương pháp ECE và EICI để phục hồi cấu trúc bê tông cốt thép nhiễm
clorua................................................................................................................................................85
3.3.1. Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật ECE và EICI cho các mẫu bê tông cốt thép trong phòng thí
nghiệm..........................................................................................................................................85
3.3.2. Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật ECE và EICI cho các mẫu bê tông cốt thép ngoài thực địa
......................................................................................................................................................89
3.3.3. Thử nghiệm tại cống Lân 1 (Tiền Hải, Thái Bình)..............................................................94
Tóm tắt kết quả mục 3.3..................................................................................................................99
KẾT LUẬN...........................................................................................................................................................................................................
KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO..................................................................................................................................
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ...............................................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................................................................................................

vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BTCT

: Bê tông cốt thép

CSH

: Calcium Silicate Hydrate (pha/gel canxi silicat hydrat trong vữa xi măng)

C3A

: 3CaO.Al2O3 Tricalcium aluminate (hàm lượng khoáng trong xi măng)

ECE

: Electrochemical chloride extraction (hút ion clorua bằng kỹ thuật điện hóa)

EDX

: Energy-dispersive X-ray spectroscopy (Phổ tán xạ năng lượng tia X )

EICI

: Electrical injection of corrosion inhibitors (điện di chất ức chế ăn mòn)

EIS

: Electrochemical Impedance Spectroscopy (tổng trở điện hóa)

Eoc

: Open Circuit Potential (OCP, điện thế mạch hở).

Ecorr

: Điện thế ăn mòn

FE-SEM : Field Emission Scanning Electron Microscope (kính hiển vi điện tử
quét phát xạ trường).
GC

: Guanidine carbonate

icorr

: Mật độ dòng điện ăn mòn

MSE

: Mercury-mercurous sulfate reference electrode (điện cực so sánh thủy
ngân-thủy ngân sunphat)

Rp

: Điện trở phân cực của cốt thép

SCE

: Saturated Calomel Electrode (điện cực calomen bão hòa)

TBAB

: Tetrabutylammonium bromide

TBPB

: Tetrabutylphosphonium bromide

TEAB

: Tetraethylammonium bromide

TEAC

: Tetraethylammonium chloride

TEOA

: Triethanolamine

TMAB

: Tetramethylammonium bromide

TMAC

: Tetramethylammonium chloride

TETA

: Triethylenetetramine

UV-vis

: Phổ tử ngoại khả kiến

OD

: Optical density (mật độ quang – độ hấp thụ quang)


vii

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1:

Tóm tắt các thông số của phương pháp xử lý ECE và tỷ lệ loại bỏ
ion clorua theo các tài liệu đã công bố trên thế giới
...........................................................................................................
20

Bảng 2.1:

Xác định mác vữa xi măng ..................................................................48

Xin trân trọng cảm ơn!.............................................................................................................................................................................................

DANH MỤC BẢNG.............................................................................................................................................................................................
Trang........................................................................................................................................................................................................................
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................................................................................................
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.................................................................................................................................................................

1.1.Giới thiệu về bê tông cốt thép.....................................................................................................4
1.2. Tổng quan về ăn mòn cốt thép trong bê tông............................................................................6
1.2.1. Ảnh hưởng của quá trình cacbonat hóa bê tông................................................................7
1.2.2. Ảnh hưởng của ion clorua...................................................................................................8
1.3. Tổng quan về các chất ức chế ăn mòn sử dụng trong bê tông cốt thép.................................12
1.3.1. Định nghĩa chất ức chế ăn mòn.........................................................................................12
1.3.2. Phân loại chất ức chế ăn mòn...........................................................................................12
1.3.3 Phân loại ức chế ăn mòn theo hoạt động của chất ức chế đối với phản ứng ăn mòn.....13
a. Chất ức chế ăn mòn anôt.........................................................................................................13
b. Chất ức chế ăn mòn catôt........................................................................................................14
c. Chất ức chế hỗn hợp................................................................................................................14
1.3.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.......................................................................14
1.4. Các phương pháp điện hóa để bảo vệ và phục hồi cho bê tông cốt thép bị nhiễm clorua. . .17
1.4.1. Phương pháp ECE..............................................................................................................18
a. Các phản ứng điện hóa trong phương pháp ECE................................................................21
b. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý ECE.....................................................................22
1.4.2. Phương pháp EICI..............................................................................................................26
1.4.3. Các phát triển gần đây của phương pháp ECE và EICI......................................................29


viii

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................................................................

2.1. Hóa chất....................................................................................................................................32

2.2. Chế tạo các mẫu vữa xi măng cốt thép và bê tông cốt thép...................................................32
2.3. Phương pháp xử lý ECE.............................................................................................................34
2.4. Phương pháp xử lý EICI.............................................................................................................35
2.5. Phương pháp phân tích hàm lượng clorua tự do trong các mẫu vữa xi măng cốt thép bằng
cảm biến clorua tự chế tạo..............................................................................................................36
2.6. Xác định hệ số khuếch tán của ion clorua trong vữa xi măng trước và sau khi xử lý EICI......38
2.7. Phân tích hình thái học và hàm lượng các nguyên tố trong vữa xi măng bằng phương pháp
SEM/EDX...........................................................................................................................................40
2.8. Phân tích hàm lượng chất ức chế ăn mòn TBAB trong vữa xi măng bằng phổ hấp thụ UV-vis
..........................................................................................................................................................41
Để có thể xác định hàm lượng chất ức chế trong các mẫu vữa xi măng thì trước tiên phải
xây dựng các đường chuẩn nổng độ của chất ức chế TBAB. Chất ức chế tetrabutylamoni
bromua (TBAB) có chứa ion (C4H9)4N+ hấp thụ ở bước sóng trong khoảng 215-219 nm
[62]. Quan hệ tuyến tính giữa mật độ quang và nồng độ chất ức chế diễn ra định luật
Buger- Lambe- Bee ở phương trình A= - log (I/I0) = λC....................................................42
Để lắng gạn lấy nước trong, sau đó lọc bằng phễu lọc, tách phần nước trong để vào ống nghiệm
đậy kín đưa đi phân tích phổ UV- VIS. Từ kết quả phân tích, so sánh với đường chuẩn nồng độ,
sẽ xác định được hàm lượng TBAB có mặt trong vữa xi măng cốt thép........................................43
2.9. Đo đặc trưng điện hóa của lõi thép trong vữa xi măng và trong bê tông...............................43
2.9.1. Phương pháp đo tổng trở điện hóa..................................................................................44
2.9.2. Phương pháp đo đường cong phân cực tuyến tính.........................................................45
2.10. Xác định cường độ chịu nén các mẫu bê tông và vữa xi măng.............................................46
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................................................................................................................

3.1. Nhiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện xử lý tới hiệu quả của phương pháp ECE...............50
3.1.1. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện và dung dịch xử lý tới tỷ lệ loại bỏ clorua.................50
3.1.2. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện và dung dịch xử lý tới độ bền chịu nén của vữa xi
măng.............................................................................................................................................56
3.1.3. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện và dung dịch xử lý tới điện trở của vữa xi măng......58

ix

3.1.4. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện và dung dịch xử lý đến đặc trưng điện hóa của cốt
thép trong vữa xi măng...............................................................................................................61
3.1.5. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý tới vi cấu trúc và thành phần của vữa xi măng.............64
Tóm tắt kết quả mục 3.1..............................................................................................................68
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện xử lý tới hiệu quả của phương pháp EICI.............69
3.2.1. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý và thời gian xử lý tới hàm lượng chất ức chế có mặt
trong vữa xi măng........................................................................................................................70
a. Xây dựng đường chuẩn OD-nồng độ ức chế.......................................................................70
b. Xác định hàm lượng chất ức chế trong vữa xi măng..........................................................72
3.2.2. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý và thời gian xử lý đến độ bền chịu nén của vữa xi măng
......................................................................................................................................................76
3.2.3. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý và thời gian xử lý đến đặc trưng điện hóa của cốt thép
trong vữa xi măng........................................................................................................................77
3.2.4. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý tới hệ số khuếch tán của ion clorua trong vữa xi măng
......................................................................................................................................................81
Tóm tắt kết quả mục 3.2..................................................................................................................84
3.3. Nghiên cứu áp dụng phương pháp ECE và EICI để phục hồi cấu trúc bê tông cốt thép nhiễm
clorua................................................................................................................................................85
3.3.1. Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật ECE và EICI cho các mẫu bê tông cốt thép trong phòng thí
nghiệm..........................................................................................................................................85
a. Áp dụng kỹ thuật ECE để hút ion clorua ra khỏi mẫu bê tông cốt thép.............................85
b. Áp dụng kỹ thuật EICI để phun chất ức chế vào mẫu bê tông cốt thép............................88
3.3.2. Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật ECE và EICI cho các mẫu bê tông cốt thép ngoài thực địa
......................................................................................................................................................89
a. Xây dựng hệ thống vật liệu xốp lưu trữ dung dịch để áp dụng kỹ thuật ECE ở ngoài thực
địa.............................................................................................................................................89
3.3.3. Thử nghiệm tại cống Lân 1 (Tiền Hải, Thái Bình)..............................................................94

Tóm tắt kết quả mục 3.3..................................................................................................................99
KẾT LUẬN...........................................................................................................................................................................................................
KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO..................................................................................................................................
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ...............................................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................................................................................................


x


xi

DANH MỤC HÌNH
Trang
Xin trân trọng cảm ơn!.............................................................................................................................................................................................
DANH MỤC BẢNG.............................................................................................................................................................................................
Trang........................................................................................................................................................................................................................
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................................................................................................
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.................................................................................................................................................................

1.1.Giới thiệu về bê tông cốt thép.....................................................................................................4
1.2. Tổng quan về ăn mòn cốt thép trong bê tông............................................................................6
1.2.1. Ảnh hưởng của quá trình cacbonat hóa bê tông................................................................7
1.2.2. Ảnh hưởng của ion clorua...................................................................................................8
1.3. Tổng quan về các chất ức chế ăn mòn sử dụng trong bê tông cốt thép.................................12
1.3.1. Định nghĩa chất ức chế ăn mòn.........................................................................................12
1.3.2. Phân loại chất ức chế ăn mòn...........................................................................................12
1.3.3 Phân loại ức chế ăn mòn theo hoạt động của chất ức chế đối với phản ứng ăn mòn.....13
a. Chất ức chế ăn mòn anôt.........................................................................................................13
b. Chất ức chế ăn mòn catôt........................................................................................................14

c. Chất ức chế hỗn hợp................................................................................................................14
1.3.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.......................................................................14
1.4. Các phương pháp điện hóa để bảo vệ và phục hồi cho bê tông cốt thép bị nhiễm clorua. . .17
1.4.1. Phương pháp ECE..............................................................................................................18
a. Các phản ứng điện hóa trong phương pháp ECE................................................................21
b. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý ECE.....................................................................22
1.4.2. Phương pháp EICI..............................................................................................................26
1.4.3. Các phát triển gần đây của phương pháp ECE và EICI......................................................29
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................................................................

2.1. Hóa chất....................................................................................................................................32
2.2. Chế tạo các mẫu vữa xi măng cốt thép và bê tông cốt thép...................................................32
2.3. Phương pháp xử lý ECE.............................................................................................................34


xii

2.4. Phương pháp xử lý EICI.............................................................................................................35
2.5. Phương pháp phân tích hàm lượng clorua tự do trong các mẫu vữa xi măng cốt thép bằng
cảm biến clorua tự chế tạo..............................................................................................................36
2.6. Xác định hệ số khuếch tán của ion clorua trong vữa xi măng trước và sau khi xử lý EICI......38
2.7. Phân tích hình thái học và hàm lượng các nguyên tố trong vữa xi măng bằng phương pháp
SEM/EDX...........................................................................................................................................40
2.8. Phân tích hàm lượng chất ức chế ăn mòn TBAB trong vữa xi măng bằng phổ hấp thụ UV-vis
..........................................................................................................................................................41
Để có thể xác định hàm lượng chất ức chế trong các mẫu vữa xi măng thì trước tiên phải
xây dựng các đường chuẩn nổng độ của chất ức chế TBAB. Chất ức chế tetrabutylamoni
bromua (TBAB) có chứa ion (C4H9)4N+ hấp thụ ở bước sóng trong khoảng 215-219 nm
[62]. Quan hệ tuyến tính giữa mật độ quang và nồng độ chất ức chế diễn ra định luật
Buger- Lambe- Bee ở phương trình A= - log (I/I0) = λC....................................................42

Để lắng gạn lấy nước trong, sau đó lọc bằng phễu lọc, tách phần nước trong để vào ống nghiệm
đậy kín đưa đi phân tích phổ UV- VIS. Từ kết quả phân tích, so sánh với đường chuẩn nồng độ,
sẽ xác định được hàm lượng TBAB có mặt trong vữa xi măng cốt thép........................................43
2.9. Đo đặc trưng điện hóa của lõi thép trong vữa xi măng và trong bê tông...............................43
2.9.1. Phương pháp đo tổng trở điện hóa..................................................................................44
2.9.2. Phương pháp đo đường cong phân cực tuyến tính.........................................................45
2.10. Xác định cường độ chịu nén các mẫu bê tông và vữa xi măng.............................................46
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................................................................................................................

3.1. Nhiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện xử lý tới hiệu quả của phương pháp ECE...............50
3.1.1. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện và dung dịch xử lý tới tỷ lệ loại bỏ clorua.................50
3.1.2. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện và dung dịch xử lý tới độ bền chịu nén của vữa xi
măng.............................................................................................................................................56
3.1.3. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện và dung dịch xử lý tới điện trở của vữa xi măng......58
3.1.4. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện và dung dịch xử lý đến đặc trưng điện hóa của cốt
thép trong vữa xi măng...............................................................................................................61
3.1.5. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý tới vi cấu trúc và thành phần của vữa xi măng.............64
Tóm tắt kết quả mục 3.1..............................................................................................................68
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện xử lý tới hiệu quả của phương pháp EICI.............69


xiii

3.2.1. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý và thời gian xử lý tới hàm lượng chất ức chế có mặt
trong vữa xi măng........................................................................................................................70
a. Xây dựng đường chuẩn OD-nồng độ ức chế.......................................................................70
b. Xác định hàm lượng chất ức chế trong vữa xi măng..........................................................72
3.2.2. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý và thời gian xử lý đến độ bền chịu nén của vữa xi măng
......................................................................................................................................................76
3.2.3. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý và thời gian xử lý đến đặc trưng điện hóa của cốt thép

trong vữa xi măng........................................................................................................................77
3.2.4. Ảnh hưởng của dung dịch xử lý tới hệ số khuếch tán của ion clorua trong vữa xi măng
......................................................................................................................................................81
Tóm tắt kết quả mục 3.2..................................................................................................................84
3.3. Nghiên cứu áp dụng phương pháp ECE và EICI để phục hồi cấu trúc bê tông cốt thép nhiễm
clorua................................................................................................................................................85
3.3.1. Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật ECE và EICI cho các mẫu bê tông cốt thép trong phòng thí
nghiệm..........................................................................................................................................85
a. Áp dụng kỹ thuật ECE để hút ion clorua ra khỏi mẫu bê tông cốt thép.............................85
b. Áp dụng kỹ thuật EICI để phun chất ức chế vào mẫu bê tông cốt thép............................88
3.3.2. Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật ECE và EICI cho các mẫu bê tông cốt thép ngoài thực địa
......................................................................................................................................................89
a. Xây dựng hệ thống vật liệu xốp lưu trữ dung dịch để áp dụng kỹ thuật ECE ở ngoài thực
địa.............................................................................................................................................89
3.3.3. Thử nghiệm tại cống Lân 1 (Tiền Hải, Thái Bình)..............................................................94
Tóm tắt kết quả mục 3.3..................................................................................................................99
KẾT LUẬN...........................................................................................................................................................................................................
KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO..................................................................................................................................
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ...............................................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................................................................................................


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngay từ những năm giữa thế kỷ 19, thì bê tông cốt thép đã được áp dụng
nhưng phải đến đầu thế kỷ 20 chúng mới được sử dụng cho các công trình ven biển.
Cuối thế kỷ 19 thì thực dân Pháp đã sử dụng bê tông cốt thép ở nước ta Việt Nam và
sau này, từ những năm 1960, thì các công trình bê tông cố thép vùng ven biển mới

được xây dựng rộng rãi. Vật liệu bê tông cốt thép được coi là rất bền vững, có thể
đến hơn 100 năm, nếu môi trường làm việc không có các tác nhân xâm thực. Tuy
vậy, trên thực tế ở vùng khí hậu ven biển, do tác động của ion clorua, cốt thép trong
bê tông bị ăn mòn, gây nứt vỡ lớp bê tông, dẫn đến sự xuống cấp hay phá hủy cấu
trúc của công trình. Trong điều kiện khí quyển ven biển như vậy, bê tông cốt thép có
thể bị xuống cấp và phá hủy nghiêm trọng chỉ sau khi sử dụng được từ 10 đến 30
năm.
Ở nước ta, từ những năm 1970 đến nay, nhiều viện nghiên cứu và trường đại
học đã quan tâm nghiên cứu cũng như triển khai ứng dụng để bảo vệ chống ăn mòn
cho các công trình bê tông cốt thép. Tuy vậy, những kết quả thu được trên thực tế
còn rất hạn chế. Với điều kiện khí hậu nhiệt đới, cùng với bờ biển dài và hệ thống
nhiều công trình thủy lợi ven biển thì bên cạnh các công trình bê bê tông cốt thép
bền vững tới 50 năm, vẫn có nhiều công trình sau 10 đến 15 năm sử dụng đã bị
xuống cấp nghiêm trọng, đòi hỏi cần phải xử lý, phục hồi và bảo vệ tại chỗ. Chi phí
phục hồi, sửa chữa bảo vệ các kết cấu bê tông cốt thép đang sử dụng là tương đối
lớn, có thể từ 40% đến 70% giá thành xây mới công trình. Thậm trí nhiều công trình
gặp khó khăn khi phải phá dỡ để xây mới, hoặc gây ảnh hưởng tới đời sống của
người dân hay ảnh hưởng tới an ninh quốc phòng trong khi xây mới.
Hiện nay trên thế giới, các nhà khoa học luôn tìm kiếm những kỹ thuật mới,
không phá hủy, thân thiện môi trường để xử lý, phục hồi và bảo vệ cho kết cấu bê
tông cốt thép làm việc trong môi trường bị xâm thực.
2. Mục tiêu của luận án
Đề tài luận án đạt mục tiêu là nghiên cứu áp dụng các kỹ thuật điện hoá mới


2

trên thế giới để bảo vệ và phục hồi BTCT làm việc trong điều kiện khí hậu Việt
Nam. Góp phần kiểm soát, phục hồi và hạn chế các hư hỏng gây bởi quá trình ăn
mòn của cốt thép bên trong bê tông.

3. Nội dung nghiên cứu của luận án
Để thực hiện các mục tiêu trên, chúng tôi tập trung vào các nội dung nghiên
cứu chính như sau:
- Nghiên cứu và xác định các thông số phù hợp trong phương pháp ECE để
khử clorua cho các kết cấu bê tông bị nhiễm clorua.
- Nghiên cứu tác động của phương pháp xử lý ECE tới phân bố của clorua và
các nguyên tố khác trong mẫu nghiên cứu như tốc độ ăn mòn của cốt thép và cơ tính
của mẫu vữa xi măng.
- Nghiên cứu và xác định các thông số phù hợp trong phương pháp EICI để
phun chất ức chế ăn mòn vào bên trong bê tông cốt thép.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp xử lý EICI tới hiệu quả ức chế cho
cốt thép và cơ tính của mẫu vữa xi măng.
- Từ kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, các nghiên cứu thử nghiệm
để phục hồi một phần kết cấu BTCT ở vùng ven biển Việt Nam.
4. Điểm mới của luận án
1. Đã tiến hành nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật EICI để phun chất ức chế ăn
mòn vào bên trong kết cấu bê tông cốt thép tại Việt Nam. Ion chất ức chế ăn mòn
[TBA+] được đưa vào với hàm lượng từ 1,5% đến 2% khối lượng vữa xi măng tại vùng
lân cận cốt thép (ở khoảng cách đến 1 cm). Quá trình xử lý EICI cũng đã làm giảm hệ
số khuếch tán của ion clorua trong vữa xi măng (giảm 40% so với trước khi xử lý).
Phân tích các ảnh hiển vi điện tử quét FESEM chỉ ra là sự có mặt của ion [TBA+]
không chỉ làm chặt xít thêm vữa xi măng mà còn làm thay đổi hình thái học của các
sản phẩm thủy hóa xi măng. Phương pháp EICI cần được áp dụng ngay sau khi xử lý
ECE để tăng hiệu quả bảo vệ cho cốt thép trong cấu trúc bê tông nhiễm clorua.
2. Đã áp dụng hai phương pháp ECE và EICI để khôi phục một phần công


3

trình bê tông cốt thép nhiễm clorua tại Cống Lân 1 (Tiền Hải, Thái Bình). Sau khi

xử lý ECE trong 2 tuần đã loại bỏ được 81,2% lượng clorua ra khỏi cột thủy trí. Sau
khi xử lý 4 tuần, lượng [TBA+] xung quanh cốt thép đạt giá trị 2,2 % so với khối
lượng toàn bộ vữa. Kết quả đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý ECE/EICI sau 1
năm kể từ lúc kết thúc xử lý cho thấy cốt thép vẫn được duy trì bảo vệ tốt khi làm
việc ở môi trường ven biển.


4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về bê tông cốt thép
Bê tông cốt thép (BTCT) là một trong những vật liệu quan trọng nhất, chỉ
đứng thứ hai sau nước và được sử dụng phổ biến trên toàn thế giới, uớc tính trung
bình khoảng hơn 1 tấn/người/năm. Nhờ kết hợp hai đặc tính riêng của bê tông và
với thép thì vật liệu BTCT có khả năng chịu tải trọng lớn, là kết cấu chịu lực chủ
yếu trong các công trình xây dựng.
Bê tông là một vật liệu chịu nén rất tốt, có thể đạt cường độ chịu nén hơn 40
MPa. Tuy nhiên bê tông lại chịu kéo rất kém, chỉ đạt khoảng 10% cường độ chịu
nén. Cốt thép được dùng trong bê tông nhằm tăng cường khả năng chịu kéo của bê
tông. Bê tông có hệ số giãn nở nhiệt xấp xỉ so với thép, nên chúng có thể làm việc
tốt cùng nhau khi nhiệt độ môi trường thay đổi.
Như một lớp vỏ bảo vệ, bê tông ngăn chặn cốt thép tránh khỏi sự tấn công
của tác nhân xâm thực từ môi trường bên ngoài. Bên cạnh đó, thép cố định trong bê
tông để giúp bê tông khỏi bị nứt vỡ khi làm việc. Để làm kết cấu chịu lực thì ứng
suất nén sẽ do bê tông gánh, còn ứng xuất kéo do cốt thép chịu đựng.
Quá trình thủy hóa xi măng diễn ra khi bê tông được đóng rắn hình thành
môi trường kiềm có độ pH rất cao (pH = 13 – 14). Ở các giá trị pH cao như thế này
thì cốt thép được thụ động và không bị ăn mòn.
Quá trình thủy hóa xi măng diễn ra xảy ra theo các phản ứng dưới đây [1]:
- Với các loại khoáng chính C3S (3CaO.SiO2) và C2S (2CaO.SiO2):

2(3CaO.SiO2) +6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2
2(2CaO.SiO2) + 4 H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2

(1.1)
(1.2)

- Với loại khoáng C3A (3CaO.Al2O3):
3CaO.Al2O3 + 6H2O → 3CaO.Al2O3.6H2O

(1.3)

2(3CaO.Al2O3) + 21H2O → 4CaO.Al2O3.13H2O + 2CaO.Al2O3.8H2O (1.4)
- Với sự có mặt của thạch cao sống (CaSO4.2H2O) thì sản phẩm của phản ứng tạo
thành ettringit:
3CaO.Al2O3 + 3(CaSO4.2H2O) + 6H2O → 3CaO.Al2O3.3CaSO4.12H2O

(1.5)


5

Theo phản ứng 1.5 thì các tinh thể hình kim (ettringit) mọc trên phần khoáng
C3A chưa được thủy hóa, dẫn đến hình thành lớp màng không cho nước thấm vào
để phản ứng với khoáng C3A, làm tăng thời gian đóng rắn của xi măng. Bê tông
thường được đánh giá độ bền chịu nén sau 28 ngày đóng rắn, tuy nhiên quá trình
thủy hóa các thành phần khoáng của xi măng trong bê tông vẫn diễn ra suốt thời
gian làm việc và sử dụng bê tông.
Chiều dày của bê tông cũng ảnh hưởng tới khả năng bảo vệ cho cốt thép.
Nếu lớp bê tông dầy và đủ chặt xít thì thép được duy trì trạng thái thụ động hóa,
không bị ăn mòn. Ngược lại nếu lớp vỏ mỏng, hay nhiều lỗ xốp, có vết nứt, thì oxy

hay clorua thâm nhập và gây ra ăn mòn thép.
Quan điểm truyền thống về bảo vệ chống ăn mòn cho BTCT ở Việt Nam
hiện nay là bảo vệ bê tông, lấy bê tông bảo vệ cốt thép. Theo hướng này, khi chế tạo
mới các kết cấu BTCT, người ta chú trọng đến cường độ bê tông, mác chống thấm,
chủng loại xi măng, phụ gia. Các biện pháp được tiến hành nhằm tăng độ bền chống
thấm của bê tông và tăng độ dày của bê tông. Tuy nhiên khi tăng hàm lượng xi
măng thì ảnh hưởng của nhiệt thuỷ hoá có thể gây gãy nứt bê tông, nhất là với các
khối bê tông lớn. Đồng thời việc tăng chiều dày của lớp bê tông bảo vệ sẽ làm tăng
nguy cơ xuất hiện vết nứt do co ngót bê tông. Các biện pháp này sẽ gặp hạn chế
trong các điều kiện làm việc ở những vùng chịu tác động xâm thực mạnh, đặc biệt ở
các vùng nước thuỷ triều lên xuống, bề mặt ngoài công trình, khu phụ, khu chứa
nước ngầm, những kết cấu thường xuyên bị khô ẩm.

Hình 1.1: Hình ảnh về hiện tượng xâm thực vùng ven biển


6

1.2. Tổng quan về ăn mòn cốt thép trong bê tông
Cốt thép trong bê tông trước hết được bảo vệ bởi lớp vỏ dày bê tông. Lớp vỏ
này có tác dụng hạn chế sự xâm nhập của oxy và nước tới bề mặt thép. Hơn nữa
trong bê tông, tại các lỗ rỗng của hồ xi măng có pH rất cao, và như mô tả trong giản
đồ Pourbaix (hình 1.2), các sản phẩm ăn mòn tạo ra không bị hòa tan. Như vậy
thông thường cốt thép được bảo vệ bằng một lớp oxit thụ động (dày cỡ vài nm).
Lớp oxit sắt này được tạo ra trên bề mặt cốt thép bền vững trong môi trường kiềm,
nó có thể giảm tốc độ ăn mòn của thép về giá trị cỡ 0,1 – 1,0 μm/năm. Có hai cơ
chế chủ yếu phá hủy lớp oxit bảo vệ dẫn đến ăn mòn cốt thép gồm:
(i) Cacbonat hóa hoặc rửa trôi làm giảm độ pH của bê tông
(ii) Xâm nhập của ion clorua.

Hình 1.2. Giản đồ điện thế-pH (giản đồ Pourbaix) của sắt trong
nước ở 25 oC với các vùng mà sắt được miễn dịch với ăn mòn,
sắt bị ăn mòn và sắt được thụ động hóa [18].


7

1.2.1. Ảnh hưởng của quá trình cacbonat hóa bê tông
Hiện tượng cacbonat hóa bê tông cũng tác động đến sự ăn mòn cốt thép.
Cacbonat hóa xảy ra khi CO2 từ trong không khí (thấm qua các vết nứt, lỗ rỗng xốp)
hòa tan vào trong vữa bê tông, tác dụng với Ca(OH) 2 trong đá xi măng để tạo ra
CaCO3. Quá trình này dẫn đến sự giảm tính kiềm (độ pH) của bê tông xuống thấp, nhất
là trong miền lân cận với cốt thép. Theo thời gian, vùng có pH thấp này ngày càng phát
triển rộng hơn trong bê tông theo chiều sâu. Ở vùng lân cận với cốt thép, khi đạt độ pH
= 8 thì lớp oxit bảo vệ thụ động trên bề mặt cốt thép bị phá vỡ và cốt thép bắt đầu bị ăn
mòn. Đồng thời các sản phẩm của quá trình cacbonat hóa làm thay đổi cấu trúc xốp của
bê tông và làm giảm độ chống thấm, dẫn đến sự gia tăng ăn mòn cốt thép [37, 44].
Trong không khí luôn chứa CO 2 với tỉ lệ trung bình là 0,04% theo thể tích.
Hàm lượng khí CO2 này tùy thuộc vào áp suất và nhiệt độ của môi trường không
khí. Do vậy quá trình cacbonat hóa bê tông gây ăn mòn cốt thép là hiện tượng phổ
biến đối với mọi công trình BTCT khi chúng phơi trực tiếp trong không khí (không
có lớp sơn bảo vệ) hoặc bị ngâm trong nước có chứa khí CO 2. Tốc độ cacbonat hóa
được xác định theo công thức sau:
dc = k

(1.6)

Trong đó:
dc : chiều sâu cacbonat hóa (mm)
t : thời gian (năm)

k : hệ số cacbonat hóa (mm/

).

Hệ số cacbonat hóa k phụ thuộc vào chất lượng bê tông và môi trường làm việc.
Ngoài ra, trong quá trình thủy hóa, Ca(OH) 2 sẽ hình thành khung, các sản
phẩm thủy hóa khác sẽ kết hợp và đi vào bên trong của khung Ca(OH) 2 để tạo thành
bê tông. Xi măng Porland được hyđrat hóa tốt có thể chứa 15% – 30% là Ca(OH) 2
so với khối lượng xi măng ban đầu. Điều đó tạo ra môi trường kiềm với pH = 12
-13 trong các lỗ, mao quản của bê tông. Tuy nhiên theo thời gian thì pH của dung
dịch trong các lỗ, mao quản cũng sẽ giảm dần do sự khuếch tán các ion OH - ra


8

ngoài môi trường xung quanh.
1.2.2. Ảnh hưởng của ion clorua
Sự có mặt ion Cl- trong miền bê tông cận cốt thép khi hàm lượng vượt quá
một giới hạn nhất định (~0,6 kg/m3 bê tông) có thể phá vỡ màng thụ động Fe2O3 gây
ăn mòn và phá hủy cốt thép theo cơ chế như sau:
Anot: Fe → Fe2+ + 2e-

(1.7)

Catot: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

(1.8)

Sản phẩm ăn mòn lần lượt được hình thành dưới các dạng Fe 3O4, Fe(OH)2,
Fe(OH)3, Fe(OH)3.3H2O ... Kèm theo quá trình này là sự tích tụ sản phẩm ăn mòn

trên bề mặt kim loại, làm tăng thể tích ban đầu lên 4 đến 6 lần. Chính sự trương nở
thể tích này đã gây ra nội ứng suất phá vỡ lớp bê tông bảo vệ làm suy giảm tiết diện
cốt thép, dẫn tới phá hủy kết cấu.
Đối với các cấu trúc BTCT như cầu đường bộ, sự ăn mòn cốt thép trong bê
tông trở thành một vấn đề lớn, ảnh hưởng nghiêm trọng tới kinh tế và sự an toàn của
công trình. Và trong thực tế sự ăn mòn BTCT do sự tấn công của ion clorua là
nguyên nhân thường gặp và gây nguy hại nhất. Clorua có thể đi vào bê tông từ các
nguồn khác nhau. Trong giai đoạn thi công, Clo có thể bị hòa tan trong nước dùng
để trộn bê tông hoặc cốt liệu bị nhiễm clorua. Sau giai đoạn thi công, Clo xâm nhập
vào bê tông từ môi trường bên ngoài, như nước biển, vùng cận thủy triều, trong khí
quyển, trong mạch nước ngầm, hoặc từ nước thải của các khu công nghiệp và khu
chế xuất.
Sự ăn mòn cốt thép trong bê tông là quá trình điện hóa. Khi ion clorua xâm
nhập vào tới bề mặt cốt thép, lớp thụ động nhờ pH cao trong bê tông sẽ bị phá hủy,
gây ăn mòn cho cốt thép [8]. Người ta cho rằng sự phá hủy lớp màng thụ động bởi
ion Cl- liên quan đến sự hình thành một phức trung gian giữa sắt và ion clorua. Ở
trong môi trường kiềm của bê tông, phức này chuyển thành hiđroxit sắt và tái sinh
ra Cl-. Trong quá trình này Cl- đóng vai trò như một chất xúc tác cho phản ứng ăn
mòn [64]:
Fe2+ + Cl-→ [FeCl]+
[FeCl]+ + 2OH- → Fe(OH)2 + Cl-

(1.9)
(1.10)


9

Dựa trên việc tổng hợp các kết quả công bố khác nhau, Sandberg [64] cho
rằng cơ chế khơi mào ăn mòn bởi các ion clorua diễn ra theo các giai đoạn như sau:

- Sự hòa tan anot của oxit sắt:
2Fe2O3 → 4Fe2+ + 3O2 + 8e-

(1.11)

-Sự hình thành sắt clorua ở bề mặt phân cách thép – bê tông:
Fe2+ + 2Cl- → FeCl2(aq)

(1.12)

Do sự thâm nhập của oxi xảy ra ở gần cốt thép nên sau đó xảy ra sự oxi hóa Fe 2+
thành Fe3+ và sự axit hóa môi trường ở vùng ăn mòn lỗ theo phản ứng:
4FeCl2(aq) + O2(k) + 6H2O → 4FeO.OH + 8HCl(aq)

(1.13)

Trong trường hợp sự xâm nhập của oxi bị ngăn cản, Sandberg [64] đã đưa ra
hai giả thiết: một là oxit sắt bị hòa tan và sinh ra sản phẩm bền là sắt clorua bị hiđrat
hóa:
Fe2++2Cl-+xH2O→FeCl2.xH2O(r)

(1.14)

và hai là sinh ra sản phẩm sắt clorua không bền:
FeCl2(aq) + 2OH- → Fe(OH)2(aq) + 2Cl-

(1.15)

Khi có sự hình thành sắt clorua bị hiđrat hóa, sẽ không quan sát được hiệu
ứng tự xúc tác của các ion clorua. Tuy nhiên khi vùng kết cấu xảy ra ăn mòn có môi

trường kiềm thì xảy ra sự hòa tan của FeCl 2.xH2O và sự giải phóng ra Cl - theo phản
ứng sau:
FeCl2.xH2O(aq) + 2OH- → Fe(OH)2 + 2Cl- + xH2O

(1.16)

Khi các ion Cl- tấn công vào bê tông với sự axit hóa cục bộ (1.11-1.13), giá trị
pH trong vùng ăn mòn thường nằm trong khoảng 1 – 2. Do đó có thể gây ra sự hòa
tan sắt trong axit. Hơn nữa ở vùng pH thấp, các sản phẩm ăn mòn cũng bị hòa tan và
còn có thể xảy ra cả sự hòa tan các sản phẩm thủy hóa xi măng. Điều này có thể dẫn
tới làm tăng sự ăn mòn mà không xảy ra sự nứt lớp vỏ bê tông, đặc biệt là khi bê tông
có độ xốp cao và dễ dàng cho sự khuếch tán oxi.
Theo Liu [49] khi tiếp xúc với oxi, các kết tủa sắt (II) hiđroxit màu trắng
hình thành sẽ không bền và chuyển thành oxit sắt ngậm nước màu đỏ nâu
Fe2O3.H2O, và oxit sắt từ màu đen Fe3O4:


10

4Fe(OH)2 + O2 → Fe2O3 + 2H2O

(1.17

6Fe(OH)2 + O2 → 2Fe3O4.H2O + 4H2O

(1.18)

Fe3O4.H2O → Fe3O4 + H2O

(1.19)

Do sắt có thể tồn tại ở các trạng thái oxi hóa khác nhau nên sản phẩm của
sự ăn mòn ở các vị trí khác nhau trong BTCT vẫn còn là vấn đề chưa được thống
nhất. Theo các nghiên cứu của Sandberg [64] thì sản phẩm ăn mòn chủ yếu được
hình thành bởi các hợp chất vô định hình –Fe(OH) 3, FeO.OH, khoảng 55 – 65%
là các hợp chất tinh thể manhetit Fe 3O4, goetit α-FeOOH, lepidocrocite γFeOOH, khoảng 30% là nước và các thành phần khác. Theo Liu [49] thì sản
phẩm ăn mòn của thép trong bê tông có thể được biểu diễn bởi một công thức
tổng quát: mFe(OH) 2 + nFe(OH) 3 + pH2O với m, n, p phụ thuộc vào một số điều
kiện như pH của dung dịch đệm, khối lượng của oxi và nước,…
Quá trình phá huỷ cốt thép có thể chia ra làm 2 giai đoạn: giai đoạn ủ và giai
đoạn ăn mòn. Trong giai đoạn ủ, nồng độ clorua trên bề mặt cốt thép tăng dần từ
nồng độ ban đầu đến giá trị ngưỡng ăn mòn Cl th. Giai đoạn này được khống chế bởi
quá trình khuếch tán của clorua vào bê tông. Giai đoạn ăn mòn diễn ra từ khi thép bị
ăn mòn cho đến khi bê tông bị nứt. Giai đoạn này được khống chế bởi tốc độ ăn
mòn. . Giá trị Clth được xác định là hàm lượng clorua ở độ sâu của cốt thép cần thiết
để duy trì sự phá huỷ lớp thụ động và khơi mào quá trình ăn mòn [60, 61]. Ngưỡng
clorua Clth là thông số quan trọng để đánh giá quá trình ăn mòn và tuổi thọ của cốt
thép trong bê tông. Trong trường hợp bình thường, hàm lượng clorua ngưỡng có giá
trị trong khoảng từ 0,2% đến 0,5% tính theo phần khối lượng xi măng [35, 31].
Quá trình ăn mòn cốt thép được chia thành 4 bước:
Bước 1: Clorua xâm nhập vào bê tông tới một nồng độ nhất định khi đó Cl tiến tới độ sâu của cốt thép đủ để gây ra sự ăn mòn, nồng độ này được gọi là
ngưỡng Clo.
Bước 2: Xảy ra sự đứt gãy cục bộ của lớp màng thụ động và bắt đầu hình
thành các điểm ăn mòn giữa vùng hoạt động ăn mòn (anot) và khu vực thụ động
xung quanh (catot). Khi đó xảy ra các phản ứng: