Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống ăn mòn của dầm bê tông cốt thép

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI NGỌC VŨ

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA
TRO BAY ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MỊN
CỦA DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT

Đà Nẵng, năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI NGỌC VŨ

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA
TRO BAY ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MỊN
CỦA DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP

Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng và Cơng nghiệp
Mã số: 858 02 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN VĂN CHÍNH

Đà Nẵng, năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống
ăn mòn của dầm bê tông cốt thép” dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Văn Chính
được Hiệu trưởng trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng Quyết định giao nhiệm vụ tại
Quyết định số 1549/QĐ-ĐHBK, ngày 14 tháng 9 năm 2018.
Tôi cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào
khác ./.
Tác giả

Bùi Ngọc Vũ


TÓM TẮT:
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TRO BAY ĐẾN KHẢ NĂNG
CHỐNG ĂN MỊN CỦA DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP

Học viên: Bùi Ngọc Vũ
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng và Cơng nghiệp
Mã số: 858 02 01
Khóa: K34 - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

- Luận văn nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống ăn mòn
cốt thép trong dầm bê tông cốt thép. Các mẫu dầm bê tông cốt thép, kích thước

(100x150x1.000)mm được đúc trong đó cốt thép đặt ở vùng chịu kéo của dầm dùng 28 tròn
trơn; tỷ lệ tro bay thay thế cho xi măng ở các mẫu dầm là 0% (mẫu đối chứng), 10%, 20% và
40%. Cốt thép trong dầm được gia tốc ăn mòn sử dụng phương pháp gia tốc ăn mòn cốt thép
với hiệu điện thế không đổi U=10V. Kết quả cho thấy tro bay góp phần nâng cao khả năng
chống ăn mịn cốt thép trong dầm bê tông, tỉ lệ tro bay thay thế xi măng càng lớn thì khả năng
chống ăn mịn cốt thép trong dầm bê tơng càng tăng.
Từ khóa: dầm bê tơng cốt thép, Tro bay, ăn mịn cốt thép; gia tốc ăn mòn;

Abstract: The thesis studied the effect of fly ash on the corrosion resistance of steel in
reinforced concrete beams. Reinforced concrete beams dimensions of 100x150mm in cross
section and 1000mm in length were cast, in which 2 steel diameter of 8mm were used as the
tensile reinforcment, fly ash was used to replace cement at the proportions of 0% (the control
beam), 10%, 20% and 40% respectively. The reinforcing steel bars were accelerated corrosion
by means of impressed voltage methods of 10V. The results show that the fly ash improves
the corroison resistance of steel in concrete beams, the more fly ash replaced the better
corrosion resistance.
Key words: reinforced concrete beams, fly ash, corrosion, impressed voltage method.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Tính cần thiết của đề tài ...................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ...........................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................3
5. Kết quả dự kiến ...................................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TRO BAY, BÊ TÔNG VÀ DẦM BÊ TÔNG
CỐT THÉP .....................................................................................................................4
1.1. TỔNG QUANG VỀ TRO BAY ...............................................................................4
1.1.1. Khái niệm, thành phần ..................................................................................4

1.1.2. Các nghiên cứu trước đây về tro bay trong lĩnh vực xây dựng ....................7
1.2. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP .....................................7
1.2.1. Bê tông ..........................................................................................................7
1.2.2. Bê tông cốt thép ............................................................................................ 8
1.2.3. Các nhân tố đảm bảo sự làm việc chung giữa bê tông và cốt thép ...............8
1.2.4. Ưu điểm và nhược điểm của Bê tơng cốt thép .............................................8
1.3. DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP...................................................................................9
1.3.1.Cấu tạo của dầm............................................................................................. 9
1.3.2. Sự làm việc của dầm .....................................................................................9
1.4. KẾT LUẬN ............................................................................................................11
CHƯƠNG 2. ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG BÊ TƠNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA
ĂN MỊN CỐT THÉP ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP
.......................................................................................................................................13
2.1. ĂN MỊN CỐT THÉP TRONG BÊ TÔNG ........................................................... 13
2.1.1. Cơ chế ăn mịn của cốt thép trong bê tơng .................................................13
2.1.2. Các ngun nhân ăn mịn ............................................................................14
2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA ĂN MỊN CỐT THÉP ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA KÉT
CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP ........................................................................................ 16
2.3. MỘT SỐ CƠNG TRÌNH TRÊN THẾ GIỚI BỊ PHÁ HOẠI DO ĂN MÒN .........16
2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN VÀ SỬA CHỮA KẾT CẤU ĐÃ BỊ
ĂN MỊN ....................................................................................................................... 17
2.4.1. Một số phương pháp chống ăn mịn ........................................................... 17
2.4.2. Sửa chữa kết cấu đã bị ăn mòn ...................................................................23
2.5. GIA TỐC ĂN MỊN CỐT THÉP TRONG BÊ TƠNG TRONG PHỊNG THÍ
NGHIỆM ....................................................................................................................... 24


2.5.1. Khái niệm về thí nghiệm gia tốc .................................................................24
2.5.2. Gia tốc ăn mịn của cốt thép trong bê tơng sử dụng nguồn điện một chiều24
2.5.3. Định luật Faraday’s ..................................................................................... 25

2.6. KẾT LUẬN ............................................................................................................26
CHƯƠNG 3. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG ẢNH HƯỞNG CỦA TRO
BAY ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MÒN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP....
.......................................................................................................................................27
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG ........................................................................................... 27
3.2. CHƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM .........................................................................27
3.2.1. Tiêu chuẩn áp dụng ..................................................................................... 27
3.2.2.Vật liệu, dụng cụ và thiết bị thí dùng để nghiệm .........................................28
3.2.3. Thành phần cấp phối và chế tạo dầm bê tông cốt thép ............................... 37
3.2.4. Gia tốc ăn mịn cốt thép trong dầm bê tơng ................................................41
3.2.5. Vệ sinh dầm và thực hiện uốn dầm ............................................................ 42
3.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................45
3.3.1. Độ sụt và cường độ chịu nén của mẫu (100x100x100)mm ....................... 45
3.3.2. Cường độ dòng điện.................................................................................... 45
3.3.3. Kết quả tính tốn mật độ dịng điện ............................................................ 47
3.3.4. Hình ảnh dầm sau khi thí nghiệm ăn mịn ..................................................50
3.3.5. Thực hiện uốn dầm BTCT ..........................................................................51
3.3.6. Thu hồi các thanh thép sau khi thí nghiệm. ................................................53
3.3.7. Tính ăn mịn thực tế và lý thuyết ................................................................ 55
3.4. KẾT LUẬN ............................................................................................................57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu

Tên bảng

bảng

Trang

1.1.

Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM

5

1.2.

Kết quả phân tích tro bay.

6

3.1.

Thành phần hạt của cốt liệu lớn

28

3.2.

Thành phần hạt của cát

29

3.3.

Các chỉ tiêu kỹ thuật do nhà sản xuất cơng bố

30

3.4.

Các chỉ tiêu phân tích của tro bay nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2
(Tro bay loại F theo Tiêu chuẩn ASTM)

31

Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion

33

3.5.

clorua và cặn không tan trong nước trộn vữa

3.6.

Các chỉ tiêu kỹ thuật do nhà sản xuất cơng bố

34

3.7.

Kết quả thí nghiệm kéo thép tại phịng thí nghiệm

35

3.8.

Thành phần cấp phối cho một mẽ trộn.

37

3.9.

Số liệu các thanh thép sau khi gia cơng để thực hiện thí nghiệm

38

3.10

. Chi tiết dầm bê tơng thí nghiệm

39

3.11.

Số lượng mẫu - đo độ sụt khi tạo mẫu

39

3.12.

Kết quả đo độ sụt và nén mẫu (100*100*100) mm.

45

3.13.

Kết quả đo cường độ dịng điện trong q trình gia tốc ăn mịn

46

3.14.

Kết quả tính tốn mật độ dịng diện.

48

3.15.

Giá trị lực trong quá trình thực hiện uốn dầm

52

3.16.

Số liệu các thanh thép sau khi thực hiện thí nghiệm và thu hồi

54

3.17.

Kết quả tính tốn ăn mịn theo Định luật Fraday’s .

55

3.18.

Kết quả tính tốn khối lượng ăn mịn sau khí thi nghiệm.

56

3.19.

Khối lượng thép bị ăn mịn giữa thực tế và lý thuyết tính tốn .

56


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ
Số hiệu hình
vẽ và sơ đồ

Tên hình vẽ và sơ đồ

Trang

1.1.

Tro bay

4

1.2.

Sơ đồ tách lọc tro bay

4

1.3.

Các dạng khe nứt trong dầm đơn giản

10

1.4.

Các giai đoạn của trạng thái ứng suất - biến dạng trên
tiết diện thẳng góc

11

2.1.

Sơ đồ q trình gỉ cốt thép do ăn mịn điện hóa

14

2.2.

Hình ảnh kết cấu bị ăn mịn

16

2.3.

Cầu Silver sập năm 1965

17

2.4.

Cầu qua sơng Mississippi sập năm 2007

17

2.5.

Bảo vệ điện cực âm sử dụng nguồn điện bên ngồi.

21

2.6.

Thi cơng hệ thống điện cực dương

22

2.7.

Phương pháp chống ăn mịn sử dụng điện cực dương
hy sinh

22

2.8.

Thi cơng biện pháp chống ăn mòn bằng cực dương huy
sinh

23

3.1.

Đá 1x2, mỏ đá Phước Tường

28

3.2.

Cát đúc bê tông, mỏ cát Túy Loan

29

3.3.

Xi măng Sông Gianh PCB 40

30

3.4.

Tro bay Vĩnh Tân 2

31

3.5.

Thép 8 trịn trơn - Việt Mỹ (VAS)

33

3.6.

Thí nghiệm kéo thép

34

3.7.

Muối NaCl REFINED SALT

35

3.8.

Ván khuôn tạo mẫu

35

3.9.

Một số thiết bị và dụng cụ phục vụ thí nghiệm

36

3.10.

Một số thiết bị và dụng cụ phục vụ thí nghiệm

37

3.11.

Gia cơng và cân thép

38

3.12.

Dầm BTCT (100x150x1.000)mm.

39

3.13.

Đo độ sụt, đúc mẫu và bảo dưỡng

40

3.14.

Sơ đồ thí nghiệm gia tốc ăn mịn trong phịng thí
nghiệm

41

3.15.

Thực hiện thí nghiệm ăn mòn

41


Số hiệu hình

Tên hình vẽ và sơ đồ

vẽ và sơ đồ

Trang

3.16.

Dầm sau khi thí nghiệm ăn mịn

43

3.17.

Sơ đồ uốn dầm 04 điểm

43

3.18.

Lắp đặt dầm vào gối để thực hiện uốn dầm

44

3.19.

Thực hiện nén mẫu

45

3.20.

Theo dõi đo cường độ dòng điện bằng camera

46

3.21.

Ảnh hưởng tro bay đến mật độ dòng điện ăn mịn của
cốt thép trong dầm

49

3.22.

Dầm sau khi thí nghiệm ăn mịn

50

3.23.

Vết nứt Dầm sau khi thí nghiệm ăn mịn

50

3.24.

Hình ảnh dầm bị phá hoại khi thí nghiệm uốn dầm

51

3.25.

Hình ảnh vết nứt dầm khi bị phá hoại

51

3.26.

Quan hệ giữa lực và chuyển vị giữa dầm

52

3.27.

Cốt thép bị ăn mòn trong dầm bê tơng.

53

3.28.

Hình ảnh các thanh thép bị ăn mịn (Trước khi vệ sinh).

53

3.29.

Hình ảnh các thanh thép bị ăn mòn (Sau khi vệ sinh).

54

3.30.

Biểu đồ khối lượng thép bị ăn mòn theo tỷ lệ tro bay
thay thế xi măng

57


TỪ NGỮ VIẾT TẮT
AC
BD
BTCT
DC
M
TB
ƯS
ƯLT
XM

VAS

Dịng diện xoay chiều
Biến dạng
Bê tơng cốt thép
Dòng điện một chiều
Momen
Tro bay
Ứng suất
Ứng lực trước
Xi măng
Thép Việt Mỹ


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cần thiết của đề tài
Bê tơng là loại đá nhân tạo, được chế tạo từ các loại vật liệu rời (cát, đá, sỏi...),
chất kết dính (thường là xi măng), nước và có thể có thêm phụ gia [11].
Tro bay là sản phẩm được tạo ra từ quá trình đốt than của các nhà máy nhiệt điện.
Các hạt bụi tro được đưa ra qua các đường ống khói sau đó được thu hồi từ phương
pháp kết sương tĩnh điện hoặc bằng phương pháp lốc xoáy. Tro bay là những tinh cầu
tròn siêu mịn được cấu thành từ các hạt silic có kích thước hạt là 0,05 micromet. Nhờ
bị thiêu đốt ở nhiệt độ rất cao trong lò đốt (đạt khoảng 1.4000C) nên nó có tính
puzzolan là tính hút vơi rất cao, có độ mịn cao, độ hoạt tính lớn cộng với lượng silic
tinh rịng (SiO2) có rất nhiều trong tro bay.
Dầm bê tông cốt thép là 01 loại cấu kiện chịu uốn, được sử dụng phổ biến trong
kết cấu cơng trình bê tơng cốt thép. Cốt thép dọc chịu lực trong dầm đặt ở vùng kéo
của dầm, đôi khi cũng có cốt thép dọc chịu lực đặt ở vùng nén của dầm. Bê tơng và cốt

thép có thể cùng chịu lực được nhờ lực dính giữa hai loại vật liệu đó, đảm bảo cho bê
tơng và cốt thép cùng biến dạng, đảm bảo sự truyền lực qua lại [11]. Khả năng chịu
uốn của dầm bê tông cốt thép phụ thuộc chủ yếu vào cường độ của bê tông, cường độ
của cốt thép và lực dính giữa bê tơng và cốt thép. Nhưng một điều bất lợi đối với bê
tông là cường độ chịu kéo khá nhỏ so với cường độ chịu nén nên chúng rất dễ nứt tại
vùng kéo khi chịu lực, do đó hầu như tồn bộ tồn bộ lực kéo là do cốt thép chịu.
Ăn mịn cốt thép là một hiện tượng phổ biến trong kết cấu bê tơng cốt thép, q
trình thủy hóa xi măng làm cho bê tông tăng cường độ nhưng đồng thời cũng làm giảm
độ pH có trong bê tơng, điều này làm cho cốt thép bị mất tính chống rỉ thụ động. Với
sự xâm nhập của muối, oxy, độ ẩm và co2 vào trong lớp bảo vệ bê tông và sau đó dẫn
đến ăn mịn của cốt thép bên trong bê tơng. Q trình phá hoại của bê tơng và q trình
ăn mịn cốt thép có mơi quan hệ mật thiết với nhau [8].
Khi cốt thép trong dầm bê tông bị ăn mòn sẽ làm suy giảm khả năng chịu lực của
dầm khi chịu tải trọng và dẫn đến dầm bị phá hoại; do ăn mịn làm giảm kích thước tiết
diện ngang của cốt thép, cốt thép trở nên dòn hơn; thể tích các sản phẩm ăn mịn tăng
lên gây ra nội ứng suất trong bê tông dẫn đến xuất hiện các vết nứt trong bê tơng;
ngồi ra khi cốt thép bị ăn mịn cịn ảnh hưởng đến lực dính giữa bê tông và cốt thép
[8].
Những nghiên cứu trước đây cho thấy khi kết hợp tro bay với ximăng portland
hay các loại chất kết dính khác sẽ tạo ra các sản phẩm bê tơng với độ cứng vượt trội
(mác cao) có khả năng chống thấm cao, tăng độ bền với thời gian, khơng nứt nẻ, giảm
độ co gãy, có tính chống kiềm và tính bền sulfat, dễ thao tác, rút ngắn tiến độ thi công


2
do khơng phải xử lý nhiệt... ngồi ra, nó cịn giảm nhẹ tỉ trọng của bê tông một cách
đáng kể. Với ưu điểm như trên, tro bay được ứng dụng vào thực tiễn của ngành xây
dựng một cách rộng rãi và đã có những cơng trình lớn trên thế giới và Việt Nam sử
dụng sản phẩm này như là một phụ gia không thể thiếu [13]. Khả năng chống thấm của
bê tơng có tro bay dự đốn góp phần làm giảm sự xâm nhập của chloride và các nhân

tố có hại vào bê tơng nên giảm nguy cơ ăn mịn cốt thép trong bê tơng. Trên cơ sở đó,
tác giả đề xuất nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay đến ăn mịn cốt thép trong bê tơng
nói chung và trong dâm bê tơng nói riêng. Đây chính là lý do tác giả làm đề tài nghiên
cứu “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống ăn mịn
của dầm bê tơng cốt thép”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống ăn mòn của
các dầm bê tơng cốt thép. Các dầm có tỉ lệ tro bay thay thế xi măng lần lượt là 0%,
10%, 20% và 40%.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Bằng kết quả thực nghiệm (gia tốc ăn mịn trong phịng thí nghiệm) để đánh
giá ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống ăn mịn cốt thép trong dầm bê tơng cốt
thép, với tỷ lệ tro bay thay thế lượt là 0% (mẫu đối chứng), 10%, 20% và 40% (tỷ lệ
tro bay thay thế xi măng cho chương trình thí nghiệm dựa trên tỷ lệ tro bay thay thế xi
măng đã được nghiên cứu tại đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay đến sự
phát triển cường độ chịu nén của Bê tông” [1].
- Các loại vật liệu: Cát Túy Loan (Hòa Vang, TP Đà Nẵng); đá Phước Tường (TP
Đà Nẵng); xi măng Sông Gianh PCB 40; tro bay Cơng ty Nhiệt điện Vĩnh Tân (Bình
Thuận); Sắt 8 tròn trơn Việt Mỹ (VAS).
- Nghiên cứu tổng hợp lý thuyết về ăn mịn cốt thép trong bê tơng và ảnh hưởng
của nó đến khả năng chịu uốn của dầm bê tông cốt thép.
- Các dầm bê tông cốt thép có kích thước tiết diện là (100x150)mm, chiều dài
dầm 1.000mm, trong đó các tỷ lệ tro bay thay thế xi măng lần lượt là 0% (mẫu đối
chứng), 10%, 20% và 40%.
- Số lượng dầm ở các thành phần tỷ lệ tro bay thay thế xi măng là 1 dầm (tổng
cộng 1*4=4 dầm).
- Cốt thép dọc đặt trong vùng kéo của dầm dùng 28 trịn trơn.
- Mẫu bê tơng (100x100x100)mm ở các thành phần tỷ lệ tro bay thay thế xi măng
là 3 mẫu (tổng cộng 3*4=12 mẫu).
- Nguồn điện dùng để gia tốc ăn mòn sử dụng nguồn điện 1 chiều có hiệu điện

thế khơng đổi U=10V.
- Ăn mịn cốt thép trong dầm bê tông được gia tốc sử dụng phương pháp điện thế


3
không đổi.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Tổng hợp lý thuyết các kết quả nghiên cứu trước đó về ăn mịn của cốt thép
trong bê tơng và ảnh hưởng của nó đến khả năng chịu lực của một số cấu kiện bê tơng
cốt thép.
- Thực hiện các thí nghiệm dựa trên tiêu chuẩn: TCVN 3105:1993: Hỗn hợp bê
tông nặng và bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử; TCVN
3106:1993: Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp thử độ sụt; TCVN 3118:1993: Bê
tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén;
- Đúc dầm BTCT kích thước (100x150x1.000)mm trong đó tro bay được sử dụng
để thay thế xi măng với các tỉ lệ là 0% (mẫu đối chứng), 10%, 20% và 40%. Ngoài ra
đúc các mẫu bê tơng kích thước (100x100x100)mm để xác định thực nghiệm cường độ
chịu nén của bê tơng.
- Gia tốc ăn mịn cốt thép trong dầm BTCT tại phịng thí nghiệm sử dụng phương
pháp điện thế không đổi U=10V.
- Nén mẫu bê tông xác định cường độ chịu nén của mỗi bê tông ở tuổi 28 ngày.
- Sau khi hết thời gian gia tốc ăn mòn thực hiện nén mẫu và uốn dầm.
- Phân tích các kết quả thí nghiệm.
+ Khối lượng cốt thép bị ăn mòn.
+ Biểu đồ lực và chuyển vị của dầm.
+ Vết nứt của dầm.
- Đánh giá sự ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống ăn mịn của các dầm bê
tơng cốt thép.
5. Kết quả dự kiến
- Xác định khả năng sử dụng tro bay trong thành phần cấp phối bê tông đảm bảo

khả năng chống ăn mịn cốt thép trong dầm bê tơng.
- Đưa ra các kiến nghị khi ứng dụng trong thiết kế thành phần cấp phối bê tơng
có sử dụng tro bay trong cấu kiện dầm bê tông cốt thép.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TRO BAY, BÊ TÔNG VÀ
DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.1. TỔNG QUANG VỀ TRO BAY
1.1.1. Khái niệm, thành phần
Tro bay là sản phẩm được tạo ra từ quá trình đốt than của các nhà máy nhiệt điện.
Các hạt bụi tro được đưa ra qua các đường ống khói sau đó được thu hồi từ phương
pháp kết sương tĩnh điện hoặc bằng phương pháp lốc xốy.

Hình 1.1. Tro bay

Hình 1.2. Sơ đồ tách lọc tro bay


5
Trên thế giới hiện nay, thường phân loại tro bay theo tiêu chuẩn ASTM C618.
Theo cách phân loại này thì phụ thuộc vào thành phần các hợp chất mà tro bay được
phân làm hai loại là loại C và loại F .
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM
Đơn
Lớn nhất
Các yêu cầu theo tiêu chuẩn ASTM C618
Nhóm F Nhóm C

vị
/nhỏ nhất
Yêu cầu hóa học
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3

%

nhỏ nhất

70

50

SO3

%

lớn nhất

5

5

Hàm lượng ẩm

%

lớn nhất

3

3

Hàm lượng mất khi nung

%

lớn nhất

5

5

1,5

1,5

Yêu cầu hóa học không bắt buộc
Chất kiềm

%
Yêu cầu vật lý

Độ mịn (+325)

%

lớn nhất

34

34

Hoạt tính pozzolanic so với xi măng (7 ngày)

%

nhỏ nhất

75

75

Hoạt tính pozzolanic so với xi măng (28
ngày)

%

nhỏ nhất

75

75

Lượng nước yêu cầu

%

lớn nhất

105

105

Độ nở trong nồi hấp

%

lớn nhất

0,8

0,8

Yêu cầu độ đồng đều về tỷ trọng

%

lớn nhất

5

5

Yêu cầu độ đồng đều về độ mịn

%

lớn nhất

5

5

* Phân loại theo tiêu chuẩn ASTM:
- Tro bay là loại F nếu tổng hàm lượng (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) > 70%.
- Tro bay là loại C nếu tổng hàm lượng (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) < 70%.
Hầu hết các loại tro bay đều là các hợp chất silicát bao gồm các oxit kim loại như
SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, CaO,… với hàm lượng than chưa cháy chỉ chiếm
một phần nhỏ so với tổng hàm lượng tro, ngồi ra cịn có một số kim loại nặng như Cd,
Ba, Pb, Cu, Zn,... Thành phần hóa học của tro bay phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu
than đá sử dụng để đốt và điều kiện đốt cháy trong các nhà máy nhiệt điện [22].
- Kết quả phân tích thành phần hóa học tro bay của Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân
- Bình Thuận thể hiện ở Bảng 1.2.


6
Bảng 1.2. Kết quả phân tích tro bay.

1.

Hàm lượng Carbon (DB)

Phương pháp
thử nghiệm
ASTM D3176

2.

Hàm lượng Hydro (DB)

ASTM D3176

%

-

0,04

3.

Hàm lượng Nitơ (DB)

ASTM D3176

%

-

0,12

4.

ASTM D3176

%

0,01

5.

Hàm lượng lưu huỳnh
(DB)
Hàm lượng Oxy (DB)

ASTM D3176

%

-

Không phát
hiện
0,84

6.

Tro (DB)

%

-

98,55

7.

%

-

0,03

8.

Hàm lượng lưu huỳnh
(DB)
Chất bốc

%

-

1,92

9.

Cỡ hạt (0-15)mm

%

-

100

10.

Hàm lượng SO3/ash

TCVN 1732011

TCVN 1751995
TCVN 1742011
TCVN 251 2007
AST D1757

%

-

0,15

11.

Nhiệt lượng

Cal/g

-

0

12.

Nhiệt độ nóng chảy của tro

TCVN 200 2011
TCVN 4917 2001

-

T1 1310
T2 1433
T3 1477

STT

Chỉ tiêu phân tích

Đơn vị

Lod

Kết quả

%

-

0,45

0

C

13.

CaO

%

-

12,2

14.

MgO

%

-

2,18

15.

ZnO

%

-

0,01

16.

MnO

%

-

0,08

ASTM D6349
17.

Fe2O3

%

-

17,1

18.

Al2O3

%

-

15,8

19.

TiO2

%

-

0,69

20.

Na2O

%

-

0,93

21.

K2 O

%

-

1,85

22.

P2O3

%

-

0,01

22.

SiO2

%

-

48,1


7
* Nhận xét:
Căn cứ kết quả phân tích trên của tro bay và đối chiếu với tiêu chuẩn ASTM ta
có (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) = ( 48,1+15,8+17,1) % = 81% > 70%, vậy tro bay của Nhà
máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 (Bình Thuận) là tro bay loại F.
1.1.2. Các nghiên cứu trước đây về tro bay trong lĩnh vực xây dựng
1.1.2.1. Nghiên cứu đặt trưng nhiệt của bê tông sử dụng hàm lượng tro bay
lớn
Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng tro bay sử dụng thay thế xi măng PC
càng tăng thì khả năng giảm nhiệt độ trong tâm của khối bê tông và giảm chênh lệch
nhiệt độ giữa tâm khối bê tông và nhiệt độ môi trường xung quanh càng nhiều, đồng
thời thời gian phát triển nhiệt độ trong bê tông được kéo dài ra, điều này có tác dụng
hạn chế ứng suất nhiệt và từ đó làm giảm nứt trong bê tơng khối lớn [12].
1.1.2.2. Nghiên cứu Chế tạo bê tông chất lượng siêu cao sử dụng hỗn hợp phụ

gia khoáng Silica Fume và tro bay sẵn có ở Việt Nam
Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng này cải thiện
đáng kể tính cơng tác và tăng cường độ nén của bê tơng. Điều này góp phần quan
trọng trong việc phát triển và ứng dụng loại bê tông này trong công nghiệp xây dựng ở
Việt Nam [10].
1.1.1.3. Nghiên cứu Ảnh hưởng của tro bay đến sự phát triển cường độ chịu
nén của bê tông
Kết quả nghiên cứu cho thấy tro bay làm suy giảm cường độ chịu nén của bê
tông ở giai đoạn đầu (trước 56 ngày), tuy nhiên càng về sau 56 ngày, tro bay góp phần
gia tăng cường độ chịu nén thậm chí co mẫu có cường độ chịu nén cao hơn mẫu đối
chứng [1].
1.2. TỔNG QUAN VỀ BÊ TƠNG VÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP
1.2.1. Bê tơng
- Bê tông là một loại vật liệu nhân tạo được chế tạo từ các vật liệu rời (cát, đá,
sỏi) và chất kết dính (thường là xi măng), nước và có thể thêm phụ gia. Vật liệu rời
còn gọi là cốt liệu, cốt liệu có 2 loại bé và lớn. Loại bé là cát có kích thước (1-5)mm,
loại lớn là sỏi hoặc đá dăm có kích thước (5 - 40)mm. Chất kết dính là xi măng trộn
với nước hoặc các chất dẻo khác.
- Nguyên lý tạo nên bê tông là dùng các cốt liệu lớn làm thành bộ khung, cốt liệu
nhỏ lấp đầy các khoảng trống và dùng xi măng làm chất kết dính liên kết chúng lại
thành một thể đặc chắc có khả năng chịu lực và chống lại các biến dạng.
- Bê tơng có cấu trúc khơng đồng nhất vì hình dạng kích thước cốt liệu khác
nhau, sự phân bố của cốt liệu và chất kết dính khơng thật đồng đều, trong bê tơng vẫn
cịn lại một số ít nước thừa và lỗ rỗng li ti ( do nước thừa bốc hơi).


8
- Q trình khơ cứng của bê tơng là q trình thủy hóa của xi măng, q trình
thay đổi lượng nước cân bằng, sự giảm keo nhớt, sự tăng mạng tinh thể của đá xi
măng. Các quá trình này làm cho bê tơng trở thành vật liệu vừa có tính đàn hồi vừa có

tính dẻo.
- Phụ gia nhằm cải thiện một số tính chất của bê tơng trong lúc thi cơng cũng như
trong q trình sử dụng. Có nhiều loại phụ gia như phụ gia nâng cao độ dẻo của hỗn
hợp bê tông, tăng nhanh hoặc kéo dài thời gian đông kết của bê tông, nâng cao cường
độ của bê tông trong thời gian đầu, chống thấm…
1.2.2. Bê tông cốt thép
- Bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựng phức hợp do hai loại vật liệu có
đặc trưng cơ học khác nhau là bê tông và cốt thép cùng cộng tác chịu lực với nhau một
cách hợp lý và hiệu quả.
- Bê tông đã là một vật liệu phức hợp bao gồm cốt liệu (cát, đá, sỏi...) và chất kết
dính (Xi măng) kết lại với nhau thành một loại đá nhân tạo. Về mặt chịu lực, Bê tông
chịu nén tốt hơn chịu kéo từ 8-15 lần.
- Cốt thép chịu nén và chịu kéo đều tốt và tốt hơn bê tông nhiều lần. Nếu đặt một
lượng cốt thép thích hợp và miền chịu kéo của dầm thi khả năng chịu kéo của miền này
tăng lên rất nhiều, tương ứng với khả năng chịu nén của miền bê tông phía trên. Do đó
tăng đươc khả năng chịu lực của kết cấu (dầm bê tơng cốt thép có khả năng chịu lực lớn
hơn dầm bê tông không cốt thép hàng chục lần).
- Cốt thép chịu nén cũng rất tốt nên cốt thép được đặt vào trong cấu kiện chịu nén
như cột, thanh nén của dàn, vòm..để tăng khả năng chịu lực, giảm kích thước tiết diện,
chịu các lực kéo xuất hiện do ngẫu nhiên.
1.2.3. Các nhân tố đảm bảo sự làm việc chung giữa bê tông và cốt thép
- Lực dính: Có ý nghĩa quyết định sự làm việc chung giữa bê tơng và cốt thép.
Nhờ lực dính mà cường độ bê tông cốt thép mới được khai thác, bề rộng khe nứt trong
vùng kéo mới được hạn chế.
- Giữa bê tơng cốt thép khơng xảy ra phản ứng hóa học , bê tơng bảo vệ cốt thép
chống ăn mịn của môi trường.
- Hệ số dãn nở dài của cốt thép và bê tơng xắp xỉ nhau, do đó sự thay đổi nhiệt độ
trong phạm vi thông thường (<1000c) trong cấu kiện không xảy ra nội ứng suất, không
phá hoại lực dính giữa bê tơng và cốt thép.
1.2.4. Ưu điểm và nhược điểm của Bê tông cốt thép

1.2.4.1. Ưu điểm
- Có khả năng sử dụng vật liệu địa phương (Xi măng, cát, đá..).
- Có khả năng chịu lưc lớn hơn so với kết cấu gạch, đá, gỗ, có thể chịu tốt tải
trọng rung động, động đất.


9
- Vừa bền, vừa ít tốn tiền bão dưỡng. Chịu lửa tốt hơn so với thép và gỗ. Bê tông
bảo vệ cốt thép khơng bị nung nóng nhanh đến nhiệt độ nguy hiểm.
- Giữa bê tơng và thép khơng có phản ứng hóa học làm ảnh hưởng đến từng loại
vật liệu, ngoài ra do cốt thép đặt bên trong bê tơng nên cịn được bê tơng bảo vệ khỏi ăn
mịn do tác động mơi trường.
- Có thể tạo được kết cấu có hình dạng bất kỳ theo u cầu về cấu tạo, sử dụng
cũng như kiến trúc.
1.2.4.2. Nhược điểm
- Trọng lượng bản thân lớn nên khó làm được những kết cấu có nhịp lớn bằng Bê
tơng cốt thép thường.
- Cách âm và cánh nhiệt kém.
- Công tác thi công tại chỗ tương đối phức tạp, chịu ảnh hưởng của thời tiết, khó
kiểm tra chất lượng.
- Dưới tác dụng của tải trọng và các tác động khác, bê tông cốt thép dễ bị nứt, làm
ảnh hưởng đến chất lượng sử dụng, tuổi thọ của kết cấu, vẽ mỹ quan.
- Khả năng tái sử dụng thấp: Việc tháo dỡ, vận chuyển và tái sử dụng bê tông sau
khi sử dụng rất tốn kém và tiêu hao nhiều cơng sức.
1.3. DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP
1.3.1.Cấu tạo của dầm
- Dầm là cấu kiện mà chiều cao và chiều rộng của tiết diện ngang khá nhỏ so với
chiều dài của nó. Tiết diện có thể là chữ nhật, I, T, hộp ….Tỷ số chiều cao h và chiều
rộng b: h/b=2-:-4; chiều cao h = 1/8-:-1/20 nhịp của dầm.
- Dầm bê tông cốt thép là 01 loại cấu kiện chịu uốn, được sử dụng phổ biến trong

kết cấu cơng trình bê tơng cốt thép. Cốt thép dọc chịu lực trong dầm đặt ở vùng kéo của
dầm, đơi khi cũng có cốt thép dọc chịu lực đặt ở vùng nén của dầm. Bê tơng và cốt thép
có thể cùng chịu lực được nhờ lực dính giữa hai loại vật liệu đó, đảm bảo cho bê tơng
và cốt thép cùng biến dạng, đảm bảo sự truyền lực qua lại [11]. Khả năng chịu uốn của
dầm bê tông cốt thép phụ thuộc chủ yếu vào cường độ của bê tơng, cường độ của cốt
thép và lực dính giữa bê tông và cốt thép. Nhưng một điều bất lợi đối với bê tông là
cường dộ chịu kéo khá nhỏ so với cường độ chịu nén nên chúng rất dễ nứt tại vùng kéo
khi chịu lực, do đó hầu như tồn bộ toàn bộ lực kéo là do cốt thép chịu.
1.3.2. Sự làm việc của dầm
Khi tải trọng đủ lớn sẽ thấy xuất hiện những khe nứt thẳng góc với trục dầm nơi
có momen lớn và khe nứt nghiêng ở khu vực gần gối tựa là chỗ có lực cắt lớn. Khi tải
trọng khá lớn thì dầm có thể bị phá hoại tại tiết diện có khe nứt thẳng góc hoặc tại tiết
diện có khe nứt nghiêng [11].


10

Khe nứt thẳng góc

Khe nứt nghiêng

Hinh 1.3. Các dạng khe nứt trong dầm đơn giản
Việc tính tốn dầm theo cường độ chính là bảo đảm cho dầm khơng bị phá hoại
trên tiết diện thẳng góc (tính tốn cường độ trên tiết diện thẳng góc), và khơng bị phá
hoại trên tiết diện nghiêng (tính tốn cường độ trên tiết diện nghiêng).
Theo dõi sự phát triển ứng suất - biến dạng trên tiết diện thẳng góc ta có thể chia
thành các giai đoạn sau:
1.3.2.1. Giai đoạn I
Khi M (Momen) bé (tải trọng nhỏ), có thể xem như vật liệu làm việc đàn hồi,
quan hệ giữa ứng suất và biến dạng là đường thẳng, sơ đồ ứng suất pháp có dạng tam

giác. Khi M tăng lên biến dạng dẻo trong bê tông phát triển. Sơ đồ ứng suất pháp có
dạng đường cong. Khi sắp sửa nứt, ứng suất kéo trong bê tông đạt đến giới hạn cường
độ chịu kéo Rbt. Ta gọi trạng thái giữa ứng suất và biến dạng này là trạng thái Ia. Muốn
cho dầm khơng bị nứt thì ứng suất pháp trên tiết diện không được vượt quá trạng thái Ia
[11].
1.3.2.2. Giai đoạn II
Khi M tăng lên miền bê tông chịu kéo bị nứt, khe nứt phát triển dần lên phía trên,
hầu như tồn bộ lực kéo là do cốt thép chịu. Nếu lượng thép chịu kéo khơng nhiều lắm
thì khi M tăng lên, ứng suất trong cốt thép có thể đạt đến giới hạn chảy Rs. Ta gọi trạng
thái này là trạng thái Iıa [11] .
1.3.2.3. Giai đoạn III ( Giai đoạn phá hoại )
Khi M tiếp tục tăng lên, khe nứt tiếp tục tăng lên phía trên, vùng bê tông chịu nén
thu hẹp lại, ứng suất trong vùng bê tông nén tăng lên trong khi ứng suất trong cốt thép
khơng tăng (vì cốt thép đã chảy) khi ứng suất pháp trong vùng bê tông nén đạt đến giới
hạn cường độ chịu nén Rb thì dầm bị phá hoại. Sự phá hoại khi ứng suất trong cốt thép
đạt đến giới hạn chảy và ứng suất trong bê tông đạt đến Rb gọi là sự phá hoại dẻo.
Trường hợp phá hoại này gọi là trường hợp phá hoại thứ nhất, đã tận dụng được khả
năng chịu lực của Bê tông và cốt thép. Nếu cốt thép vùng kéo quá nhiều, ứng suất trong
cốt thép chưa đạt đến giới hạn chảy mà bê tơng vùng nén đã bị phá hoại thì dầm cũng
bị phá hoại. Khi đó khơng xảy ra trạng thái IIa. Đây là sự phá hoại dòn, cốt thép chưa
chảy dẻo, trường hợp này gọi là trường hợp phá hoại thứ hai. Trường hợp này cần tránh
vì khơng tận dụng hết khả năng chịu lực của cốt thép và cũng nguy hiểm vì dầm bị phá
hoại khi biến dạng cịn nhỏ nên khó đề phịng.


11
Nếu cốt thép vùng kéo q ít, thì dầm cũng bị phá hoại dòn do thép bị đứt đột
ngột ngay sau khi khe nứt xuất hiện [11].

Hình 1.4. Các giai đoạn của trạng thái ứng suất - biến dạng trên tiết diện thẳng góc

1.4. KẾT LUẬN
- Tro bay là sản phẩm được tạo ra từ quá trình đốt than của các nhà máy nhiệt
điện; Những nghiên cứu trước đây cho thấy khi kết hợp tro bay với ximăng portland
hay các loại chất kết dính khác sẽ tạo ra các sản phẩm bê tơng với độ cứng vượt trội
(mác cao) có khả năng chống thấm cao, tăng độ bền với thời gian, khơng nứt nẻ, giảm
độ co gãy, có tính chống kiềm và tính bền sulfat, dễ thao tác, rút ngắn tiến độ thi cơng
do khơng phải xử lý nhiệt... ngồi ra, nó cịn giảm nhẹ tỉ trọng của bê tơng một cách
đáng kể...
- Bê tông là một loại vật liệu nhân tạo được chế tạo từ các vật liệu rời (cát, đá,
sỏi) và chất kết dính (thường là xi măng), nước và có thể thêm phụ gia. Vật liệu rời
cịn gọi là cốt liệu, cốt liệu có 2 loại bé và lớn. Loại bé là cát có kích thước (1-5)mm,
loại lớn là sỏi hoặc đá dăm có kích thước (5 - 40)mm. Chất kết dính là xi măng trộn


12
với nước hoặc các chất dẻo khác.
- Bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựng phức hợp do hai loại vật liệu có
đặc trưng cơ học khác nhau là bê tông và cốt thép cùng cộng tác chịu lực với nhau một
cách hợp lý và hiệu quả.
- Phá hoại dầm bê tông cốt thép: Sự phá hoại khi ứng suất trong cốt thép đạt đến
giới hạn chảy và ứng suất trong bê tông đạt đến Rb gọi là sự phá hoại dẻo. Nếu ứng
suất trong cốt thép chưa đạt đến giới hạn chảy mà bê tông vùng nén đã bị phá hoại thì
dầm cũng bị phá hoại gọi là phá hoại dòn.


13

CHƯƠNG 2
ĂN MỊN CỐT THÉP TRONG BÊ TƠNG VÀ ẢNH HƯỞNG
CỦA ĂN MÒN CỐT THÉP ĐẾN SỰ LÀM VIỆC

CỦA DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP
2.1. ĂN MỊN CỐT THÉP TRONG BÊ TƠNG
- Một trong những ngun nhân chính gây nên sự hư hại của kết cấu bê tông cốt
thép, đặc biệt là những kết cấu ở môi trường biển [8].
- Những nhân tố ảnh hưởng đến ăn mòn của cốt thép trong bê tông như chất lượng
bê tông (nước/xi măng, hàm lượng xi măng, các vết nứt, độ sạch của thành phần tạo
nên bê tông) và các nhân tố từ môi trường bên ngồi (độ ẩm mơi trường, oxy, nhiệt độ,
vi khuẩn tấn cơng và dịng điện lân cận stray current) [8].
- Dấu hiệu đầu tiên nhận thấy sự ăn mòn là các vết màu nâu trên bề mặt bê tông
tại khu vực quanh cốt thép. Các vết màu nâu này có thể thâm nhập vào bê tơng mà
khơng cần có các vết nứt của bê tông nhưng thông thường sẽ đi kèm với các vết nứt của
bê tông hoặc là các vết nứt sẽ xuất hiện ngay sau đó [8].
- Hiện tượng carbonation của bê tông hoặc sự xâm nhập của các khí chứa acid
vào bê tơng cũng là ngun nhân chính gây nên sự ăn mịn của cốt thép trong bê
tơng[8].
- Sau khi ăn mịn bắt đầu, các sản phẩm ăn mòn (như iron oxides và hydroxides)
sẽ làm tăng thể tích vài lần so với thể tích thép ban đầu dẫn đến các nội ứng lực gây nên
vết nứt và bong trát lớp bê tông bảo vệ [8].
- Ăn mịn cốt thép là một trong những ngun nhân chính gây nên sự hư hại của
kết cấu bê tông cốt thép, đặc biệt là những kết cấu ở môi trường biển [8].
- Sự phá hoại của các kết cấu ứng lực trước do thâm nhập chloride đang tiếp diễn
trên toàn thế giới. Nhiều kết cấu ứng lực trước làm việc trong môi trường biển bị tấn
công bởi ion chloride (nguyên nhân chính dẫn đến sự ăn mịn của cốt thép trong bê
tơng) [8].
2.1.1. Cơ chế ăn mịn của cốt thép trong bê tơng
- Ăn mịn cốt thép là q trình điện hóa liên quan đến việc di chuyển dịng điện ở
diện nhỏ hoặc rộng [8].


14

Sản phẩm ăn mịn
Cốt thép

(+
)

(-)

Bê tơng

Hình 2.1. Sơ đồ q trình gỉ cốt thép do ăn mịn điện hóa
2.1.2. Các nguyên nhân ăn mòn
2.1.2.1. Ăn mòn do chlorride
- Ăn mòn của cốt thép chủ yếu xuất hiện khi các thanh thép tiếp xúc với chloride
từ thành phần của bê tông khi đúc hoặc do xâm thực từ mơi trường có chloride [8].
- Sự thâm nhập của chloride vào bê tông là ngun nhân chính gây ra ăn mịn của
cốt thép. Khi chloride thâm nhập vào bê tơng thì nó sẽ phá hủy lớp màng bảo vệ
(passive film) xung quanh cốt thép [8].
- Chloride xâm nhập vào bê tông thông thường từ các nguồn sau đây: CaCl2 có
trong xi măng khi đúc bê tông; muối trong các thành phần cấp phối khi đúc bê tông; sự
thâm nhập của nước muối ở môi trường biển, sự thâm nhập muối từ đường xá và xe cộ
do hiện tượng de-icing [8].
- Có nhiều dạng chloride trong bê tông như: ion chloride tự do trong chất lỏng ở
các lỗ rỗng bê tông; chloride liên kết yếu trong hợp chất với calcium silicate; chloride
liên kết mạnh với các hợp chất calcium aluminates [8].
2.1.2.2. Ăn mòn do hiện tượng carbonation
- Hiện tượng carbonation của bê tông hoặc sự xâm nhập của các khí chứa acid
vào bê tơng cũng là ngun nhân chính gây nên sự ăn mịn của cốt thép trong bê tông
mà không cần sự phá hoại của lớp bê tông trước khi cốt thép bị tấn công.

- Đây là hiện tượng không thể tránh được; CaCO3 được hình thành do phản ứng
hóa học giữa CO2 từ mơi trường khơng khí và Ca(OH)2 trong chất lỏng từ các lỗ rỗng
của bê tông.
CO2 Ca(OH)2

H O, NaOH
2

CaCO3 + H2O

- Kết quả tất yếu của phản ứng trên là nồng độ pH của chất lỏng của các lỗ rỗng


15
bên trong bê tơng bị giảm từ giá trị bình thường 13-14 đến giá trị trung tính. Khi có sự
xuất hiện của O2 và nước thì ăn mịn của cốt thép bắt đầu xảy ra khi nồng độ pH của
chất lỏng trong các lỗ rỗng bê tông rơi xuống dưới 11 [8].
2.1.2.3. Ăn mòn do dòng điện lân cận
- Dòng điện lân cận từ các hệ thống xe lửa, hoặc những thiết bị điện có điện thế
cao thơng thường gây ra ăn mòn của các kết cấu thép hoặc BTCT được chơn dưới lịng
đất.
- Dịng điện lân cận có thể là dòng điện một chiều (DC) hoặc xoay chiều (AC).
- Dịng điện lân cận có thể đi theo hướng khác với hướng dự định vì nó ln có
hướng đi song song hoặc những hướng di chuyển khác nhau. Hướng đi của dịng điện
lân cận là hướng có điện trở thấp di chuyển qua các kết cấu có chứa kim loại thép
được chơn dưới lịng đất (đường ống dẫn dầu, khí, bể chứa, các cơng trình biển) [8].
2.1.2.4. Ăn mịn cốt thép trong môi trường biển
Bê tông và bê tông cốt thép được xây dựng trong nước biển hoặc vùng ven biển
chịu tác dụng trực tiếp của các yếu tố xâm thực của môi trường biển mà đặc trưng là
bốn loại yếu tố xâm thực sau:

- Các yếu tố hoá học: Nước biển có chứa các ion khác nhau của các loại muối có
trong nước biển.
- Các yếu tố biến động của nước biển và thời tiết: Nước thuỷ triều lên xuống nên
một số bộ phận bị khô ẩm liên tiếp.
- Các yếu tố vật lí: Nhiệt độ biến đổi.
- Các yếu tố cơ học: Tác động của sóng xói mịn trên bề mặt bê tông.
Tác động phối hợp của các yếu tố này làm cho bê tông và bê tông cốt thép trong mơi
trường biển bị ăn mịn mạnh. Xét về bản chất có một số dạng ăn mịn chính sau đây:
+ Ăn mịn hố học bê tơng trong nước biển.
+ Ăn mịn cốt thép trong khí quyển biển và vùng có mực nước lên xuống.
+ Ăn mịn bê tơng do vi sinh vật biển.
- Trong các dạng ăn mòn này thì ăn mịn hố học của bê tơng trong mơi trường
biển là nguy hiểm nhất vì nó vừa phá vỡ cấu trúc bê tống vừa tạo điểu kiện để các tác
nhân hố học xâm nhập vào ăn mịn cốt thép.
- Các cơng trình bê tơng cốt thép khi sử dụng trong mơi trường biển, nếu khơng
có biện pháp bảo vệ có hiệu quả thì bị ăn mịn mạnh, vì mơi trường nước biển có chứa
các hợp chất hóa học có tính chất ăn mịn cao đối với cả bê tơng và cốt thép. Có thể
nói đây là loại ăn mịn tổng hợp.
- Ngun nhân chính làm phá huỷ bêtơng trong mơi trường biển là do các muối
sunfat ăn mịn đá xi măng, về mặt nguyên tắc, độ bền ăn mịn sunfat của bêtơng tăng khi
giảm thành phần C3A và phụ thuộc không nhiều vào hàm lượng CjS của ximăng [8].