(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu công nghệ vật liệu mới để sửa chữa các cấu kiện bê tông bảo vệ mái áp dụng cho đê biển tỉnh Nam Định

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay
luận văn thạc sỹ kỹ thuật: “Nghiên cứu công nghệ vật liệu mới để sửa chữa
các cấu kiện bê tông bảo vệ mái áp dụng cho đê biển tỉnh Nam Định” đã
hoàn thành đúng thời hạn theo đề cương được phê duyệt.
Trước hết tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới trường Đại học
Thủy lợi Hà Nội đã đào tạo và quan tâm giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tác
giả trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Phó giáo sư - Tiến sĩ Vũ Quốc
Vương. Thầy đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cụ thể, cũng như cung cấp tài
liệu, thông tin khoa học cần thiết cho tác giả hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình, sự hỗ trợ về mặt chun
mơn và kinh nghiệm của các thầy cô giáo trong bộ mơn Vật liệu và phịng thí
nghiệm vật liệu trường đại học Thủy Lợi
Xin chân thành cảm ơn ông Đặng Ngọc Thắng – Chi cục trưởng chi cục
Quản lý đê điều và Phòng chống lụt bão Nam Định, cùng các bạn bè đồng
nghiệp đã hết sức giúp đỡ động viên về mọi mặt để tác giả đạt được kết quả
ngày hôm nay.
Trong q trình nghiên cứu để hồn thành luận văn, tác giả khó tránh
khỏi những thiếu sót và rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy,
cơ và cán bộ đồng nghiệp đối với bản luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng
Tác giả

Hoàng Tùng

năm 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan
rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và
thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả

Hoàng Tùng


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. HIỆN TRẠNG CỦA ĐÊ BIỂN NAM ĐỊNH.........................4
1.1. Đặc điểm địa lí và điều kiện tự nhiên tỉnh Nam Định............................4
1.1.1. Vị trí địa lý....................................................................................... 4
1.1.2. Đặc điểm địa hình.............................................................................4
1.1.3. Đặc điểm khí tượng - khí hậu...........................................................5
1.1.4. Chế độ thủy văn................................................................................7
1.2. Hiện trạng các tuyến đê biển tỉnh Nam Định........................................10
1.2.1. Tình hình xây dựng đê biển ở Nam Định.......................................10
1.2.2. Đánh giá hiện trạng đê....................................................................11
1.2.3. Diễn biến hư hỏng đê biển ở Nam Định.........................................13
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG CỦA CÁC
CẤU KIỆN BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN VÀ BIỆN PHÁP SỬA CHỮA......14
2.1. Nguyên nhân hư hỏng...........................................................................14
2.1. 1. Ăn mịn xi măng (ăn mịn hóa học)...............................................14
2.1.2. Ăn mòn Vật lý................................................................................ 21

2.1.3. Do thiết kế...................................................................................... 25
2.1.4. Do thi công..................................................................................... 30
2.2. Giải pháp sửa chữa theo truyền thống...............................................31
2.2.1. Giải pháp thay thế cấu kiện mới.....................................................31
2.2.2. Chống ăn mòn bằng sơn phủ.......................................................... 32
2.2.3. Chống ăn mòn bằng anot hy sinh................................................... 33
2.3. Công nghệ vật liệu mới..................................................................... 33
2.3.1. Giải pháp thay đổi thành phần khoáng của xi măng......................33
2.3.2. Giải pháp nâng cao độ đặc của bê tông..........................................34
2.3.3. Giải pháp biến đổi các sản phẩm thủy hóa.....................................36


2.3.4. Giải pháp ngăn cách bêMỤC
tông LỤC
với môi trường nước ăn mòn...........38
2.4. Kết luận chương II.............................................................................41
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
MỚI ĐỂ SỬA CHỮA CÁC CẤU KIỆN BÊ TÔNG BẢO VỆ MÁI ĐÊ
BIỂN HUYỆN HẢI HẬU TỈNH NAM ĐỊNH............................................43
3.1. Giới thiệu về đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định..........................43
3.1.1. Vị trí địa lý..................................................................................... 43
3.1.2. Mục tiêu của kè biển Hải Hậu........................................................43
3.2. Nghiên cứu sản xuất vữa sửa chữa....................................................... 43
3.2.1. Các yêu cầu về vữa sửa chữa..........................................................43
3.2.2. Vật liệu thí nghiệm.........................................................................44
3.2.3. Tính tốn thành phần cấp phối....................................................... 47
3.2.4. Thí nghiệm trong phịng.................................................................49
3.2.5. Kết quả thí nghiệm......................................................................... 57
3.3. Ứng dụng vữa sửa chữa cho cấu kiện bê tông bảo vệ mái đê biển
huyện Hải Hậu tỉnh Nam Định............................................................. 60

3.3.1. Mục đích.........................................................................................60
3.3.2. Điều kiện áp dụng...........................................................................60
3.3.3. Quy trình công nghệ và kỹ thuật thi công...................................... 60
3.5. Kết luận chương IV...............................................................................62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................ 65


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Bản đồ tỉnh Nam Định.....................................................................4
Hình 2.1: Hình thành cấu trúc của đá xi măng...............................................14
Hình 2.2: Cấu trúc của đá xi măng.................................................................16
Hình 2.3: Hiện trạng ăn mịn rửa trơi và ăn mịn cơ học do sóng..................21
Hình 2.4: Cấu kiện bị phá hủy bị chìm xuống bãi..........................................22
Hình 2.5: Sơ đồ q trình xói mịn vật liệu trong mơi trường nước...............22
Hình 2.6: Bão đổ bộ vào khu vực Vịnh Bắc Bộ từ năm 1950 - 2000............25
Hình 2.7: Mặt cắt thiết kế điển hình kè biển Nam Định................................27
Hình 2.8: Gia cố mái bằng khối Tsc-178........................................................28
Hình 2.9: Gia cố mái bằng khối âm dương....................................................28
Hình 2.10: Các trường hợp hư hỏng của kè sử dụng khối Tsc-178................29
Hình 2.11: Khối âm dương đúc tại chỗ, chất lượng kém...............................31
Hình 2.12: Các phương pháp xử lý bề mặt bê tơng........................................39
Hình 2.13: Tương tác của nước với bê tơng khi có kị nước...........................40
Hình 3.1: Biểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ N/X và cường độ vữa..........................48
Hình 3.2: Sơ đồ thí nghiệm xác định đổ chảy xịe của hỗn hợp vữa..............51
Hình 3.3: Vịng trịn nón cụt (Kích thước tính bằng milimét).......................52
Hình 3.4: Sơ đồ máy mài mịn.......................................................................55
Hình 3.5: Máy thí nghiệm xác định nồng độ ion clo.....................................57

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Thống kê nhiệt độ trung bình tháng trạm Văn Lý...........................6
Bảng 1.2: Thống kê lượng bốc hơi trung bình tháng.......................................6
Bảng 1.3: Thống kê hướng và tốc độ gió lớn nhất trạm Văn Lư.....................7
Bảng 1.4: Mực nước biển trung bình - trạm Văn Lý (cm)...............................7
Bảng 1.5: Mực nước biển cao nhất - trạm Văn Lý...........................................8
Bảng 1.6: Tổng hợp kinh phí sửa chữa mái đê biển tỉnh Nam Đinh từ năm
2009 đến năm 2013........................................................................................13
Bảng 2.1: Các cơn bão ảnh hưởng tới Nam Định từ 1972 đến 2005.............23
Bảng 3.1: Các chỉ tiêu tính chất cơ lý của xi măng PC40 Vicem Bút Sơn....44
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu vật lý của cát..............................................................45
Bảng 3.3: Thành phần hạt của cát..................................................................45
Bảng 3.4: Lượng dùng phụ gia Tascon Tpye-J..............................................46
Bảng 3.5: Thành phần hóa học và tính chất vật lý của SC-1.........................47
Bảng 3.6: Thành phần cấp phối vữa cường độ cao........................................48
Bảng 3.7: Thành phần cấp phối vữa sửa chữa................................................49
Bảng 3.8: Thành phần cấp phối vữa sửa chữa có dùng phụ gia.....................49
Bảng 3.9: Kết quả thí nghiệm độ chảy xịe....................................................57
Bảng 3.10: Kết quả thí nghiệm cường độ nén................................................58
Bảng 3.11: Độ bám dính của vữa...................................................................58
Bảng 3.12: Bảng thí nghiệm độ mài mịn.......................................................59
Bảng 3.13: Độ thấm ion clo (%) sau 3 tháng tại các điểm đo khác nhau.......59


7

MỞ ĐẦU
Trong mơi trường khơng có tính xâm thực kết cấu bê tơng có thể làm
việc bền vững trên 100 năm. Trong môi trường xâm thực vùng biển hiện
tượng ăn mịn các kết cấu bê tơng dẫn đến làm nứt vỡ và phá hủy kết cấu bê

tơng có thể xuất hiện sau 10, 30 năm sử dụng, đồng thời với tác động cơ học
của dịng chảy và sóng bào mịn làm cho cơng trình có độ bền (tuổi thọ) thực
tế thấp hơn nhiều so với các cơng trình tương tự làm việc trong mơi trường là
sơng.
Tỉnh Nam Định có bờ biển dài 72 km đi qua ba huyện: Giao Thủy, Hải
Hậu, Nghĩa Hưng. Đến nay, toàn tỉnh đã kiên cố hóa được 62,1 km đê và
48,6 km kè ở những nơi xung yếu nhất tại cả 3 huyện. Việc kiên cố hóa hiện
nay đang được triển khai áp dụng là xây dựng hệ thống đê vững chắc mà vật
liệu sử dụng chính là các cấu kiện bê tơng và bê tơng cốt thép được đúc thành
khối và lát phía thượng lưu để đảm bảo ổn định cho thân đê. Các cấu kiện bê
tông này đều dùng bê tông xi măng thông thường trong xây dựng hiện nay
như: XM PC30, Bỉm Sơn, Bút Sơn, Nghi Sơn..., mà không dùng loại xi măng
bền sunphat (loại xi măng thích ứng tốt với mơi trường nước mặn).
Hình ảnh chụp tại hiện trường ở dưới cho thấy, những cấu kiện chịu tác
động trực tiếp của dịng chảy và sóng đánh đã bị bào mịn bề mặt ở mức độ
nghiêm trọng. Những cấu kiện này hiện đang được sản xuất theo kiểu bê tông
truyền thống tức là với 4 thành phần xi măng, nước, cát và đá được tính tốn
tỷ lệ phối hợp sao cho chỉ cần thỏa mãn yêu cầu mác thiết kế đề ra. Sản phẩm
bê tông như vậy thực tế khi được đặt lát ở các mái đê biển phải chịu tác động
của nước biển với lượng muối đáng kể cùng với tác động cơ học bào mịn
của dịng chảy và sóng bị phá hoại với tốc độ rất nhanh.


Hình ảnh các cấu kiện bê tơng bị ăn mịn đê biển Hải Hậu
Để xử lý các cấu kiện đã bị ăn mịn và mài mịn như vậy sẽ có 2 cách:
- Cách thứ nhất: Gỡ bỏ và thay thế bằng các cấu kiện đúc mới để tiếp tục giữ
vai trò bảo vệ thân đê.
- Cách thứ hai: Nghiên cứu sử dụng vật liệu sửa chữa phủ lên trên bề mặt
cấu kiện đã bị ăn mòn và bào mòn để tái tạo lại kết cấu có hình dạng kích
thước như ban đầu.

Với cách làm thứ nhất có thể nhận thấy hạn chế là chi phí cho việc gỡ
bỏ và thay thế các cấu kiện mới sẽ làm cho tổng chi phí cho việc sửa chữa rất
cao.
Nếu theo hướng thứ hai thì khối lượng cơng việc sẽ ít hơn và khối lượng
vật liệu cần chuẩn bị cũng ít hơn. Vấn đề kỹ thuật cần được giải quyết ở đây
là phải tìm ra một vật liệu mới có khả năng bền với các tác động hóa học, cơ
học và có khả năng dính kết tốt với các khối đổ cũ đã bị phá hoại ăn mịn và
bào mịn. Ngồi ra sau khi thi công vật liệu liên kết mới để bù phần vật liệu
đã bị phá hoại có thể dùng thêm một loại vât liệu phủ bề mặt sao cho có khả
năng ngăn cản nước thâm nhập sâu vào bên trong khối đổ thì kết cấu sẽ có
khả năng duy trì độ bền và kéo dài tuổi thọ cơng trình đáng kể.
Như vậy trên cơ sơ các nghiên cứu khoa học và khảo sát hiện trường thì
việc “Nghiên cứu cơng nghệ vật liệu mới để sửa chữa các cấu kiện bê tông
bảo vệ mái áp dụng cho đê biển tỉnh Nam Định” có tính khả thi và cần thiết.


Mục tiêu, nhiệm vụ, đối tượng, phạm vi nghiên cứu, nội dung
nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu của đề tài:
a) Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài:
Mục tiêu: bảo vệ và sửa chữa các cấu kiện bê tông bảo vệ mái đê biển
tỉnh Nam Định.
Nhiệm vụ: Lựa chọn các vật liệu và phụ gia sẵn có để thiết kế thành
phần cấp phối của vữa sửa chữa để phủ lên các cấu kiện đã bị hư hỏng bằng
công nghệ mới sao cho đạt hiệu quả nhất.
b) Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là vật liệu mới để sửa chữa các cấu
kiện bị ăn mòn.
Phạm vi nghiên cứu: Mái đê biển huyện Hải Hậu tỉnh Nam Định.
c) Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu vật liệu đầu vào và các tính chất cơ lý của nó

- Nghiên cứu vữa đã lựa chọn có phù hợp khơng, có đạt các chỉ tiêu trên
khơng.
d. Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm trong phịng thí nghiệm.


CHƯƠNG 1. HIỆN TRẠNG CỦA ĐÊ BIỂN NAM ĐỊNH
1.1. Đặc điểm địa lí và điều kiện tự nhiên tỉnh Nam Định [3]:
1.1.1. Vị trí địa lý:
Nam Định nằm ở phía Đơng Nam đồng bằng Bắc Bộ trong khoảng 19,90
÷ 20,50 độ vĩ Bắc 105,9 0 ÷ 106,5 0 độ kinh đơng, tiếp giáp 3 tỉnh: Hà Nam,
Thái Bình và Ninh Bình. Phía Đơng Nam tỉnh Nam Định tiếp giáp với biển
Đông với dải bờ biển dài 72 km thuộc địa giới hành chính của 3 huyện: Hải
Hậu, Giao ThuỷvàNghĩa Hưng. Diện tích của 3 huyện ven biển hơn 720
km2 chiếm xấp xỉ 44% diện tích tự nhiên của tỉnh.

Hình 1.1: Bản đồ tỉnh Nam Định
1.1.2. Đặc điểm địa hình.
Tỉnh Nam Định có tổng diện tích đất đai tự nhiên là 1678km 2(167800
ha), trong đó có 105950ha là đất nơng nghiệp. Địa hình nhìn chung bằng
phẳng thoải dần từ Bắc xuống Nam và dần ra biển tuy có xen kẽ một số vùng
trũng thấp song có thể phân làm 3 vùng địa hình tự nhiên:
- Vùng chiêm trũng (Bắc sơng Đào) gồm huyện: Ý Yên, Vụ Bản, Mỹ Lộc
và các xã, phường phía Bắc thành phố Nam Định.


- Vùng đồng bằng và đồng bằng ven biển nằm phía Nam sơng Đào gồm các
huyện: Nam Trực, Trực Ninh, Xuân Trường, Giao Thủy, Hải Hậu và Nghĩa
Hưng.

- Vùng bãi bồi ven biển tập trung ở cửa sông Hồng (bãi Cồn Ngạn, Cồn Lu)
thuộc huyện Giao Thủy cửa sông Ninh Cơ; cửa sông Đáy (Đông Tây Nam
Điền Cồn Xanh) thuộc huyện Nghĩa Hưng.
Cao trình đất tự nhiên phổ biến từ (+0.75)÷(+0.90), những khu vực cao
có cao trình từ (+2.0)÷(+2.50) và những khu vực thấp có cao trình từ
(+0.30)÷(+0.40). Ở khu vực Hải Hậu thềm lục địa tương đối dốc hơn bãi biển
có độ dốc bình qn từ 1 ÷ 2% trong phạm vi 200m từ chân đê sau đó thoải
dần các đường đồng mức chạy song song với bờ biển.
Bờ biển Nam Định kéo dài từ cửa Ba Lạt sông Hồng đến cửa Đáy sông
Đáy là một dải bờ biển phẳng, địa hình thềm lục địa tương đối đơn giản với
các dạng tích tụ liền châu thổ thoải dần từ bờ ra khơi. Nhìn chung bãi biển
tỉnh Nam Định hẹp và thấp khơng có vật cản che chắn (trừ 2 bãi bồi Cồn Lu,
Cồn Ngạn của huyện Giao Thuỷ; Cồn Xanh, Cồn Mờ của huyện Nghĩa
Hưng). Chiều rộng bãi trung bình từ (100 ÷ 150 mét), có nơi khơng có bãi
biển, biển tiến sát chân đê (Hải Lý, Hải Triều...). Cao độ trung bình (0.00 ÷
-0.50) cá biệt có nơi cao trình bãi dưới (-1.00).
Tuyến cây chắn sóng ngồi bãi : Trừ 2 khu vực Cồn Ngạn, Cồn Xanh
dọc tuyến đê biển đã được trồng các loại cây chắn sóng, cản gió như: cây Sú,
Vẹt và Phi lao ... hiện tại, tỉ lệ sống, mật độ cây và độ che phủ ngăn cản gió
cát cịn rất thấp chưa có tác dụng chống xói lở giữ đất cát dưới chân đê.
1.1.3. Đặc điểm khí tượng - khí hậu.
1.1.3.1. Nhiệt độ:
Do điều kiện địa hình sự phân bố nhiệt độ trên tồn vùng hầu như không
khác nhau rõ rệt. Nhiệt độ trung bình nhiều năm trong khu vực biến đổi từ 25


÷ 260C, thường thấp hơn so với khu vực đồng bằng sâu trong đất liền do ảnh
hưởng của biển.
Bảng 1.1: Thống kê nhiệt độ trung bình tháng trạm Văn Lý
Trạm

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Văn Lý

14,6

16,7

19,0

22,8

27,1

28,8

29,4

28,7

27,6

25,0

21,8

18,5

1.1.3.2. Độ ẩm:
Độ ẩm tương đối bình quân năm khoảng 85%. Các tháng có độ ẩm
tương đối bình qn lớn nhất là tháng: 2; 3 và 4 (89 - 92%) vào giữa mùa
mưa. Các tháng có độ ẩm tương đối bình quân nhỏ nhất là tháng: 10; 11 và
12 (71 - 81%) đầu mùa khô.
1.1.3.3. Lượng bốc hơi:
Lượng bốc hơi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nắng, gió, nhiệt độ,
lượng mưa và độ ẩm. Theo tài liệu thống kê cho thấy, lượng bốc hơi bình
quân năm trong khu vực biến đổi trong khoảng 900 – 1000mm.

Bảng 1.2: Thống kê lượng bốc hơi trung bình tháng
Trạm

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Văn Lý

59,2

38,9

35,8

47,2

93,0

111

125

99,7

92,6

101,9

92,0

76,7

1.1.3.4. Gió:
Nam Định nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa. Về mùa đơng
chịu ảnh hưởng của hệ thống gió mùa Đơng Bắc với các hướng gió thịnh
hành là Bắc Đơng Bắc và Đông. Về mùa hè chịu ảnh hưởng của hệ thống gió
mùa Tây Nam với các hướng gió thịnh hành là Nam và Đơng Nam. Giữa hai
mùa chính có 2 mùa chuyển tiếp với hướng gió tranh chấp giữa 2 hướng gió
thịnh hành.

Thời kỳ gió mùa Đơng Bắc từ tháng 9 đến tháng 12, hướng gió Bắc
thịnh hành hơn cả và tần suất dao động từ 198 ÷ 297% từ tháng 1 đến tháng


4, hướng gió Đơng Bắc thịnh hành hơn cả và tần suất dao động từ
252÷419%. Gió mùa Tây Nam hoạt động từ tháng 5 đến tháng 8 với hướng
gió Nam thịnh hành hơn cả, với tần suất từ 195 ÷ 359%.
Bảng 1.3: Thống kê hướng và tốc độ gió lớn nhất trạm Văn Lư
Yếu tố

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Hướng

NH

E

NH

S

SE

NW

E

NW

NH

NH

NH

NE

Giỏ trị

18

18

18

18

40

25

>40

45

48

40

20

20

12-

29-

14-

18-

13-

IV

V

VI

VII

VIII

9-IX

1-X

NN

Ngày-

NN 23-II NN

tháng

1966

Năm

1981 1973 1974 1971 1968 1963 1963

12XII
1972

1.1.3.5. Mưa:
Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10 với lượng mưa trung bình
năm biến đổi trong khoảng 1700 đến 1800mm. Phân bố mưa các tháng không
đều nhau 85% lượng mưa xảy ra vào mùa mưa. Lượng mưa trung bình tháng
lớn nhất đạt vào tháng 9 với lượng mưa biến đổi từ 350 – 400mm. Lượng
mưa trung bình các tháng mựa mưa là 244 mm và các tháng mùa khô chỉ đạt
486mm.
1.1.4. Chế độ thủy văn.
1.1.4.1. Thuỷ triều:
Thuỷ triều vùng biển Nam Định mang đặc tính chung của vùng biển
Vịnh Bắc Bộ là chế độ nhật triều, trong 1 ngày có 1 lần nước lên và 1 lần
nước xuống; diễn ra hầu hết các ngày trong tháng. Biên độ thuỷ triều dao
động từ 1,5 ÷ 2 mét. Mực nước triều tại Văn Lý tương tự mực nước triều tại
Hòn Dấu với hệ số tương quan đạt 95%.
Bảng 1.4: Mực n ớc biển trung bình - trạm Văn Lý (cm)
Trạm

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Văn Lý

156

155

150

154

159

158

160

162

173

192

184

167


Bảng 1.5: Mực n ớc biển cao nhất - trạm Văn Lý
Trạm

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Văn Lý

275

276

253

271

331

282

286

301

306

304

311

311

Ngày -

2-

25-

25-

17-

15-

13-

24-

17-

10-

20-

7-

2-

Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Năm

1960

1964

1964

1964

1964

1960

1963

1963

1963

1961

1963

1963

1.1.4.2.Dòng chảy:
- Dòng triều: Theo tài liệu nghiên cứu của Viện Khoa học Thủy lợi dòng triều
trong khu vực bờ biển Hải Hậu – Nam Định gần như thuận nghịch, chu kỳ ổn
định chảy dọc theo hướng Đông Bắc – Tây Nam tại khu vực gần cửa biển thì

dịng triều biến đổi theo hướng đổ ra biển.
- Dịng chảy do gió: Theo kết quả nghiên cứu của Viện Cơ học, trong thời kỳ
mùa Đơng dịng chảy có hướng từ Đơng Bắc xuống Tây Nam trùng với
hướng gió mùa đơng bắc vận tốc đạt từ (0,3 ÷ 0,4)m/s, vận tốc giảm nhanh
theo chiều sâu ở khu vực ven bờ hướng dòng chảy gần như song song với bờ.
Trong mùa hè chế độ ḍòng chảy phức tạp hơn, ở khu vực Hải Hậu – Xuân
Thuỷ tồn tại các xoáy nước, các hồn lưu cỡ lớn có chiều ngược với kim
đồng hồ, vận tốc ḍịng chảy có giá trị khoảng 0,2m/s; ở phía ngồi khơi vận
tốc nhỏ hơn khoảng 0,1m/s.
- Dòng chảy ven bờ: Ḍòng chảy ven bờ khu vực Hải Hậu - Nam Định là kết
quả tổng hợp các yếu tố thuỷ động lực ven bờ, trong đó sóng và ḍịng triều
đóng vai tṛị chủ đạo. Ḍịng ven bờ xuất hiện ngay khu vực sát đê và kè.
Trong mùa nước rươi ḍịng chảy ven bờ có trị số khá lớn đạt từ (0,6÷1,2)m/s,
được coi là ngun nhân chính gây bồi, xói băi và đê kè. Khi có ḍịng chảy
lớn và gặp tổ hợp triều cường, kết hợp với gió băo đổ bộ vào phía Nam vùng
ven biển Hải Hậu, hoặc có gió mùa Đơng Bắc th́ì mức độ phá hoại đê biển rất
mănh liệt, tuy nhiên trên thực tế ít khi xảy ra. Theo số liệu khảo sát điểm cực


đại của vận tốc ḍòng chảy ven thường gặp lúc triều lên hoặc triều rút có khi
có triều cường trùng với giá trị cực tiểu của dòng ven.
1.1.4.3. Chế độ sóng:
Bờ biển Nam Định là một bờ biển hở, tương đối thẳng theo hướng Đơng
Bắc - Tây Nam, khơng có đảo che chắn ở bên ngoài, bờ biển thoải và thấp do
đó sóng với đà gió dài truyền trực tiếp vào bờ mà không gặp vật cản đỡ, gây
tác động mạnh tới bờ biển cũng như các cơng trình bảo vệ bờ.
Chế độ sóng ở Nam Định có các đặc điểm như sau:
- Vào mùa đông từ tháng 9 năm trước đến tháng 3 năm sau sóng biển dữ dội
hơn, mùa hè với những con sóng có chiều cao từ 0,8÷1m, chu kỳ sóng từ
7÷10s. Hướng sóng thịnh hành là Đơng Bắc tạo với đường bờ một góc biến

đổi từ 300 ÷ 450. Vào tháng 10 tháng 11 sóng kết hợp với triều cường tạo ra
mực nước uy hiếp bờ biển và các cơng trình bảo vệ bờ.
- Vào mùa Hè từ tháng 4 đến tháng 8, có rất ít ngày sóng biển dữ dội, nhưng
trong mùa này các cơn bão lớn thường xảy ra, nếu bão đổ bộ trực tiếp hoặc ở
lân cận thì sóng vùng bờ rất lớn gây ra thiệt hại đáng kể cho bờ biển và các
cơng trình bảo vệ bờ. Chiều cao sóng trung bình biến đổi từ 0,65 ÷ 1m với
chu kỳ 5 ÷ 7s. Hướng thịnh hành của sóng trong mùa này là hướng Nam và
Đông Nam.
1.1.4.4. Nước dâng:
Nước dâng trong khu vực xảy ra khi có ảnh hưởng của gió trong bão và
áp thấp nhiệt đới. Bờ biển Nam Định nằm trong khu vực vịnh Bắc Bộ, nên
khi có bão ở vịnh Bắc Bộ đều gây ra nước dâng, nước rút ở vùng biển Nam
Định, khu vực phía bắc cơn bão chịu ảnh hưởng của nước dâng, khu vực phía
nam cơn bão chịu ảnh hưởng của nước rút. Các cơn bão độ bộ vào các tỉnh
Ninh Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh gây nước dâng tại bờ biển Nam
Định. Báo cáo chuyên đề "Khảo sát nghiên cứu các yếu tố tự nhiên vùng biển


Nam Định" của Viện Khoa học Thuỷ Lợi cho thấy: trong một số cơn bão đổ
bộ vào các tỉnh này trong các năm từ 1975 đến 1989 gây ra nước dâng từ 0,5
đến 1m tại bờ biển Nam Định.
Do bờ biển Nam Định thấp nên nước dâng ảnh hưởng trực tiếp tới tuyến
đê biển.Thời gian duy trì nước dâng trung bình từ 5÷10 tiếng và đạt đỉnh
trong khoảng 1 - 4 tiếng. Thời gian nước xuống trung bình từ 15÷20 tiếng.
Nước dâng nguy hiểm nhất khi tổ hợp với thời điểm triều cường.
1.2. Hiện trạng các tuyến đê biển tỉnh Nam Định [3].
1.2.1. Tình hình xây dựng đê biển ở Nam Định:
Phần lớn bờ biển Nam Định thuộc vùng biển lấn bãi thoái nghiêm trọng,
để bảo vệ dân cư và phát triển kinh tế từ nhiều đời nay người dân đã xây
dựng hệ thống đê biển.

Tuyến đê biển có nhiệm vụ bảo vệ các huyện: Giao Thủy, Hải Hậu,
Nghĩa Hưng, Xn Trường và 6 xã phía tả sơng Ninh Cơ của huyện Trực
Ninh với số dân là 923.500 người; diện tích tự nhiên 87.128 ha, trong đó diện
tích canh tác 52.198 ha chiếm 59,8%. Vùng bảo vệ trực tiếp của tuyến đê
biển Nam Định là 38.300 ha đất tự nhiên (trong đó có 23.850 ha đất canh tác)
và tính mạng tài sản của 536.200 người dân sống trong khu vực ven biển
thuộc 3 huyện: Giao Thuỷ, Hải Hậu và Nghĩa Hưng.
Sau cách mạng thành công, Nhà nước đã đầu tư kinh phí để nghiên cứu,
xây dựng và củng cố hệ thống đê biển. Sự đầu tư lớn của nhà nước, sự nỗlực
của các cấp, ngành và chính quyền địa phương, cộng với sự đóng góp cơng
sức của người dân, đến nay hệ thống đê biển Nam Định đã được kiến cố hóa,
có thể đảm bảo chống được bão theo tần suất thiết kế ( bão cấp 10 triều tần
suất 5%) đồng thời, tuyến đê biển cũng trở thành tuyến giao thông liên xã,
liên huyện, phục vụ đời sống và sản xuất cho cư dân vùng ven biển. Dưới
đây, chúng tôi xin nêu ra đây một số đặc điểm của tuyến đê biển Nam Định
tính đến thời điểm hiện nay:
Tổng chiều dài toàn tuyến đê biển Nam Định là 91,981 km, trong đó:


+ Tuyến đê thuộc huyện Giao Thủy dài 31,161 km
+ Tuyến đê Hải Hậu dài 33,323 km
+ Tuyến đê Nghĩa Hưng dài 26,325 km
Từ năm 2005 đến nay, tỉnh Nam Định đã và đang triển khai 18 dự án
đầu tư, tổng mức đầu tư là 3.078,116 tỷ đồng, trong đó có 10 dự án đã hồn
thành đưa vào khai thác sử dụng; 06 dự án đang thực hiện chuyển tiếp; 04 dự
án đề xuất lập mới.
Khối lượng củng cố, nâng cấp đã hoàn thành:
+ Chiều dài đê: 62,1 km;
+ Chiều dài kè: 48,6 km, mái lát bằng cấu kiện bê tơng đúc sẵn dầy
24 ÷ 28cm, chiều dài mái TB 25 m.

+ Cống dưới đê: 5 cống
+ Số mỏ kè giảm sóng giữ bãi: 64 chiếc
1.2.2. Đánh giá hiện trạng đê:
Hệ thống đê biển khu vực xung yếu hầu hết là kè đá lát khan cũ bị hư
hỏng, đá cũ bị chìm xuống bãi. Khi bãi bị xói, lượng đá này chồi lên mặt bãi
bị sóng đánh dạt lên mái kè làm mái kè bị bào mịn nhanh chóng. Một số
đoạn kè Năm 2005 kè bị sập trong bão số 7 và đã tu sửa từ cao trình (+3.0)
trở lên đỉnh kè. Phần mái kè và chân kè từ (+3.0) trở xuống chưa được tu sửa,
hiện tại mái kè bị võng, lún cục bộ, trơ chân khay ống buy. Do ảnh hưởng
của triều cường, sóng lớn đã làm hư hỏng, lún sập một số vị trí mái kè. Bãi
phía trước kè chưa làm kè mỏ bị thoái nghiêm trọng nhiều đoạn bãi bị xói sâu
so với mặt ống buy 1 m . Một số đoạn kè phải tu bổ sửa chữa khẩn cấp và lát
lại mái kè từ cao trình (+3.0) trở xuống. Trong các khu vực trên một số đoạn
đã phải bổ sung thềm cơ và Tetrapod giảm sóng ngăn cản đá trôi dạt lên mái
như: Kè Đông Tây Thanh Niên, Kè Kiên Chính, Táo Khoai, Hải Thịnh 3,
Nghĩa Phúc. sau khi bổ sung thềm cơ giảm sóng và hệ thống kè mỏ hàn các
khu vực kè trên tương đối ổn định bãi phía trước được bồi.


Mặt đê sau khi thi công song trở thành đường vận chuyển ngun vật
liệu để thi cơng các cơng trình tiếp theo; nhiều đoạn bị gãy vỡ đã phải tu sửa
lại.
Hệ thống mỏ kè, chân kè lát mái sử dụng cấu kiện Tetrapod khu vực
Đống - Tây cống Thanh Niên (Giao Thủy) Kè Nghĩa Phúc, Kiên chính
...Thời gian hồn thành cơng trình tới nay cơng trình chưa được thử thách với
trường hợp bất lợi như chưa chịu ảnh hưởng của bão hoặc ATNĐ. Trước khi
xây dựng hệ thống mỏ kè và gia cố chân kè lát mái sử dụng cấu kiên
tetrapod, đá và cấu kiện cũ tồn dư thường bị sóng xơ đẩy làm mịn, vỡ cấu
kiện lát mái; ảnh hưởng của sóng và dịng ven làm mất dần đất mái đê, gây
lún, sập mái kè. Hàng năm kinh phí tu sửa xử lý đột xuất hàng tỷ đồng. Sau

khi xây dựng cơng trình đến nay, bãi được bồi cao bình quân từ (0.5-1.6) m;
chiều rộng từ chân đê trở ra khoảng (50-60)m.
Hệ thống mỏ kè, chân kè lát mái sử dụng Tetrapod đã có tác dụng làm
giảm sóng và bảo vệ bãi. Cao trình bãi được bồi cao bình quân khoảng (0,4
-:- 1,5)m. Đặc biệt đã hạn chế được cơ bản hiện tượng đá, cấu kiện cũ tồn dư,
thường xun bị sóng xơ đẩy va đập làm mịn, vỡ cấu kiện mái kè, đảm bảo
an toàn đê.
Với hệ thống đê kè biển Giải pháp kè lát mái không đồng bộ với các
giải pháp cơng trình khác như làm thềm cơ giảm sóng, kè mỏ, trồng cây chắn
sóng… việc ổn Định mái kè lâu dài là rất khó khăn vì tại các khu vực này tốc
độ thoái của bãi tăng nhanh dẫn đến độ sâu mực nước trước cơng trình tăng
nhanh dẫn đến chiều cao sóng leo tăng đê khơng đảm bảo khả năng chống
bão như thiết kế ban đầu. Thực tế đã diễn ra tại khu vực kè Đông tây Thanh
Niên, Kè Nghĩa Phúc, Kiên chính.. khi chưa làm hệ thống kè Mỏ giữ bãi mặc
dù mới có gió cấp 6, cấp 7 sóng đã chùm qua mặt đê đổ nước vào mái đê phía
sau gây xói mái hạ lưu.


Một số đoạn kè nằm trong khu vực bãi cao tương đối ổn định, các đoạn
đê được gia cố mặt bằng bê tông tạo tuyến giao thông thuận lợi trong qúa
trình kiểm tra đê và phịng chống lụt bão.
Các cơng trình đã thi cơng xong mang lại hiệu quả thiết thực giảm thiểu
tối đa các trọng điểm chống lụt bão trên tuyến đê biển.
1.2.3. Diễn biến hư hỏng đê biển ở Nam Định:
Từ năm 2006 đên nay tuyến đê biển đã được đầu tư nâng cấp theo quyết
định số 58/2006/QĐ-TTg ngày 14/3/2006 của Thủ tướng về phê duyệt
"Chương trình đầu tư củng cố, bảo vệ và nâng cấp đê biển hiện có tại các tỉnh
có đê từ Quảng Ninh đến Quảng Nam”, tuy nhiên do bờ biển Nam Định thấp
nên nước dâng ảnh hưởng trực tiếp tới tuyến đê, quá trình xâm thực vẫn diễn
biến mạnh làm các cấu kiện bị ăn mịn, gây xói lở; hàng năm kinh phí tu sửa

sử lý đột xuất lên đến hàng tỷ đồng (xem bảng 1.6)
Bảng 1.6: Tổng hợp kinh phí sửa chữa mái đê biển tỉnh Nam Đinh từ năm
2009 đến năm 2013
TT Năm
1
2
3
4
5

Tổng kinh phí
2009
2.447 triệu
2010
4.088 triệu
2011
3.094 triệu
2012
3.381 triệu
2013
2.672 triệu


CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG CỦA
CÁC CẤU KIỆN BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN VÀ BIỆN PHÁP SỬA
CHỮA
2.1. Nguyên nhân hư hỏng:
2.1. 1. Ăn mòn xi măng (ăn mịn hóa học).
2.1.1.1. Cấu trúc của đá xi măng
Hồ xi măng được tạo thành sau khi xi măng phản ứng với nước, là hệ

có cường độ, độ nhớt, độ dẻo cấu trúc và tính xúc biến. Sau khi trộn, hồ xi
măng có cấu trúc ngưng tụ liên kết với nhau bằng lực hút phân tử và lớp vỏ
hydrat. Cấu trúc này bị phá hủy dưới tác dụng của lực cơ học (nhào trộn,
rung…). Do ứng suất trượt giảm đột ngột, nó trở thành chất lỏng nhớt. Ở
trạng thái này hồ xi măng mang tính chất xúc biến, có nghĩa khi loại bỏ tác
dụng cơ học độ nhớt kết cấu lại được khơi phục lại.
Tính chất cơ học cấu trúc tăng theo mức độ thủy hóa của xi măng. Sự
hình thành cấu trúc của hồ xi măng và cường độ của nó xảy ra như sau: Các
phân tố cấu trúc ban đầu hình thành sau khi trộn xi măng với nước là ettringit
được hình thành sau vài phút, hydro canxit xuất hiện trong khoảng vài giờ, và
CSH đầu tiên là tinh thể dạng sợi, sau đó dạng nhánh, rồi dạng khơng gian
“bó”. Hình 2.1 giới thiệu sơ đổ phát triển cấu trúc của hồ xi măng theo thời
gian. Ban đầu là khung không gian kém bền, tạo ra từ liên kết của các hạt
phân tán cùa các sản phẩm thủy hóa liên kết với nhau bằng lực vandecvan và
màng nước hấp phụ. Cuối giai đoạn đông kết cấu trúc cơ bản của hồ xi măng
được hình thành làm nó biến thành đá xi măng.

Hình 2.1: Hình thành cấu trúc của đá xi măng


Về mặt cấu trúc, đá xi măng bao gồm các hạt clanhke chưa phản ứng,
thành phần dạng gel, các tinh thể, lỗ rỗng mao quản và lỗ rỗng lớn. Các hạt
chưa phản ứng giảm dần theo thời gian phụ thuộc vào loại clanhke xi măng,
độ nghiền mịn và thời gian đông kết. Các gel gồm các chất mới tạo thành có
kích thước 50-200 A0 và lỗ rỗng gel đường kính từ 10-1000 A 0. Ngồi ra
trong đá xi măng cịn có các chất mới tạo thành có kích thước lớn và khơng
có tính chất keo. Hàm lượng các thành phần dạng gel và tinh thể phụ thuộc
vào loại clanhke xi măng, điều kiện đóng rắn. Lỗ rỗng mao quản trong đá xi
măng có kích thước từ 0,1-10µm, cịn các lỗ rỗng chứa khí có kích thước từ
50µm đến 2mm. Lỗ rỗng chứa khí thường chiếm từ 2-5% thể tích đá xi

măng.
Khi nhào trộn xi măng với nước để chế tạo sản phẩm, lượng nước nhào
trộn thường lớn hơn rất nhiều so với lượng nước cần thiết để hydrat hóa hồn
tồn các khống xi măng, do đó trong đá xi măng cịn có một lượng nước dư
được phân bố trong lỗ rỗng gel hay nằm giữa các hạt chưa phản ứng tạo
thành lỗ rỗng mao quản. Khi tăng thời gian đóng rắn của sản phẩm thì độ
rỗng mao quản giảm đi do chúng được lấp đầy bởi các sản phẩm hydrat. Tùy
thuộc vào lượng nước nhào trộn mà độ rỗng mao quản có thể thay đổi trong
khoảng rộng và có thể đạt tới 40%. Khi giảm lượng nước nhào trộn, độ rỗng
của sản phẩm giảm, tính chống thấm tăng lên. Thực tế cho thấy khi tỷ lệ N/X
là 0,4-0,45 thì tính chống thấm của đá xi măng tương đương với đá tự nhiên
có độ rỗng 2-3%, nhưng nếu tỷ lệ N/X=0,6 thì tính chống thấm giảm mạnh.
Khi nhào trộn xi măng với nước cịn tạo thành các lỗ rỗng hình cầu hay lỗ
rỗng thơng nhau chứa khí, chúng có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và tính chất
của đá xi măng.
Độ rỗng của đá xi măng (rđ) bao gồm độ rỗng gen (rg) độ rỗng mao
quản (rm) và độ rỗng do khơng khí cuốn vào (rk)


rđ=rg+rm + rk .

(2.1)

Trong đó lỗ rỗng gen có thể được tính theo cơng thức
rg = 0, 29 α.ρx
N
1+

(2.2)

ρ
X
x

Độ rỗng mao quản tính theo lượng nước bay hd và độ rỗng khí thường
nhỏ hơn 5%.

Hình 2.2: Cấu trúc của đá xi măng
Q trình rắn chắc cuả xi măng [

5]: Có nhiều cơng trình ,nghiên cứu

về q trình rắc chắc của xi măng và đã đưa ra nhiều lý thuyết khác nhau
như: nhưng lý thuyết của A.A.BaiCốp và về sau được viện sĩ P.A Rebinđer
bổ sung là tương đối hoàn thiện. Theo thuyết này, quá trình rắc chắc của xi
măng được chia ra làm 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn hoà tan: khi trộn xi mãng với nước, phản ứng hoá học giữa
xi măng và nước sẽ được tiến hành trên bền mặt hạt xi măng. Những chất
mới sinh ra hoà tan được trong mước như: Ca(OH) 2, 3Ca0.Al2 O3.6H2O sẽ
lập tức hoà tan tạo thành dịch thể bao quanh hạt xi măng; vì lượng nước có
hạn, cho nên dung dịch rất nhanh chóng trở nên bão hịa.
+ Giai đoạn hố keo: Khi tạo ra ở trạng thái bão hoà, Ca(OH)

2

và

C3AH6 tiếp tục sinh ra khơng hồ tan được nữa mà tồn tại ở thể keo. Cịn
nCa0.mSi02.pH20 vốn khơng hồ tan sẽ tách ra ở dạng phân tán nhỏ trong
dung dịch, tạo thành thể keo phân tán. Lượng nước giảm dần do bốc hơi hay

bị xi măng bên trong lấy để thuỷ hố, khi đó lượng chất keo này sinh ra càng


nhiều, tạo điều kiện cho các hạt keo phân tán tương đối nhỏ ở trên ngưng tụ
lại thành những hạt lớn hơn, làm xi măng mất tính dẻo, đơng kết dần tạo ra
thể ngưng keo nhưng chưa có cường độ.
+ Giai đoạn kết tinh: Ca(OH)

2

và 3Ca0.Al2 O3.6H2O từ ở thể ngưng

keo chuyển dần sang kết tinh các tinh thể nhỏ đan chéo nhau, làm cho xi
măng bắt đầu có cường độ. Còn 2CaO.SiO 2.nH2O vẫn tồn tại ở thể keo rất
lâu, sau đó có một bộ phận chuyển sang dạng tinh thể do lượng nước ngày
càng mất đi, keo dần bị khơ lại, dính kết lại và rắn chắc.
Tuy chia làm 3 giai đoạn, song chúng không phải riêng lẻ mà xen kẽ
lẫn nhau, nghĩa là khi xuất hiện tinh thể thì có chỗ mới bắt đầu hồ tan. Ngồi
q trình trên đây, q trình cacbonat hố cũng góp phần vào sự rắn chắc của
xi măng.
2.1.1.2. Hiện tượng ăn mòn xi măng:
Theo tài liệu khảo sát các cơng trình do Viên Khoa học Công nghệ Xây
dựng và các cơ quan khác thực hiện tại hàng trăm cơng trình bê tơng cốt thép
đã xây dựng từ đầu thế kỷ XX đến nay, các vùng biển Quảng Ninh, Hải
Phịng, Thái Bình, Vinh, Đà Nẵng, Nha Trang, Vũng Tàu v.v…có thể cho ta
thấy hiện tượng ăn mịn và phá hủy các cơng trình bê tông cốt thép ở vùng
biển Việt Nam là rất phổ biến và đã ở mức báo động. Thiệt hại do ăn mòn
gây ra là nghiêm trọng. Tốc độ ăn mịn làm hư hỏng cơng trình diễn ra khá
nhanh, chi phí cho vấn đề sửa chữa ăn mịn kết cấu bê tơng cốt thép có thể
chiếm tới 30-70% giá thành xây mới cơng trình.

Bê tơng và vữa dùng xi măng pclăng trong q trình sử dụng thường
bị các chất lỏng, chất khí ăn mịn, làm cho cường độ giảm xuống, thậm chí bị
phá hoại. Nguyên nhân chủ yếu gây ra ăn mịn là [1]:
Trong xi măng có một số thành phần, nhất là Ca(OH)

2

và C3AH6 dễ bị

hòa tan, làm cho hồ xi măng bị rỗng và cường độ bê tông giảm xuống.


Khi gặp một số loại hóa chất như: các axít, muối... một số thành phần
của đá xi măng sinh ra các phản ứng hóa học, tạo ra những chất mới dễ tan
trong nước hoặc nở thể tích hơn trước gây nội ứng suất làm cho bê tông và
vữa bị phá hoại. Các nguyên nhân trên thường đồng thời tồn tại và ảnh hưởng
lẫn nhau.
Các dạng ăn mòn chủ yếu của xi măng thường gặp như: ăn mòn của
nước. Nước làm hịa tan Ca(OH)2 do vơi tự do hoặc do C3S thủy hóa sinh ra.
Ca(OH)2 tuy có độ hịa tan khơng lớn lắm (1,3 gam/lít ở 15°), nhưng qua
nhiều năm tiếp xúc với nước, làm đá xi măng bị rỗng làm mất tính dính kết
nội bộ, nên cường độ xi măng bị gỉảm. Hiện tượng ăn mòn này càng mạnh
khi gập nước có áp lực.
Sự hịa tan của Ca(OH)2 cịn phụ thuộc vào độ cứng của nước. Nếu
nước có độ cứng càng nhỏ, sự hòa tan Ca(OH) 2 càng tăng. Nếu nựớc có độ
cứng thích hợp, thì độ hịa tan của Ca(OH)2 giảm và sinh phản ứng sau:
Ca(OH)2 + Ca(HC03)2 → 2CaC03 + H20
(2.3)
CaC03 bao phủ lên kết cấu, ngăn cản Ca(OH)2 tự do hịa tan CaC03
hịa tan ít hơn CaO 100 lần. Nếu CaO dưới dạng Ca(OH)2 bị nước làm cho

hòa tan nồng độ sẽ giảm xuống, làm cho nCa0.mSi0 2.pH20 sẽ bị phân giải
Ca(OH)2 làm cường độ xi măng giảm và tốc độ phá hoại đá xi măng tăng lên.
mCaO.nSiO2.pH20 → (m-l)CaO.nSiO2(p-l)H2O + Ca(OH)2
+ Ăn mịn của nước có chứa CO

(2.4)

. Trong nước thiên nhiên có lẫn hoặc

2

ít hoặc nhiều khí các bonit. Nếu nồng độ CO2 ít , sẽ có tác dụng thúc đẩy q
trình cacbonát hóa:

Ca(OH)2 + CO2 → CaC03 + H2O

( 2.5)

Khi nồng độ CO 2 trong nước càng cao ( >15-20mg / lít) sẽ sinh ra
phản ứng có hại sau:
(2.6)

Ca(OH)2

+

CO2 →

CaC0

3

+

H2O


Phản ứng CaCO + CO2 +H2O → Ca(HCO3)2, có độ hòa tan rất lớn, nên phá
hoại đá xi măng.
+ Ăn mịn của nước biển, nước ngầm và nước có chứa các muối
khoáng khác. Trong các loại trên, thường chứa nhiều loại muối: NaCl,
MgCl2, MgSO4, CaSO4, K2SO4, v.v... Các loại muối trên có tác dụng hóa
học với các thành phần của xi măng. Ví dụ:
3CaSO4 + 3CaO.Al2O3 + H2O → 3CaO. Al2O3.3CaSO4.31H2O (2.7)
Thành phần mới sinh ra sau phản ứng là loại muối can điốt (ettringit) làm nở
thể tích từ 2 - 2,5 lần, gây nội ứng suất. Nó lại bị nước và muối làm rữa ra,
làm đá xi măng bị rỗng.
Hoặc:

MgCl2 + Ca(OH)2 → CaCl2 + Mg(OH)2

(2.8)

CaCl2 mới sinh, rất dễ bị hòa tan, làm cho đá xi măng còn Mg(OH) 2 ở dạng
vơ định hình, khơng tính dính, khơng có cường độ.
Hàm lượng muối MgCl

2

có nhiều nhất trong nước biển, gây tác dụng

phá hoại chủ yếu, nên gọi là sự ăn mòn của muối ma nhê.
+ Ăn mòn cùa axít. Trong nước bẩn, nước thải cơng nghiệp thường
chứa các loại axít như: HC1, H2SO4, v.v... các axít này tác dụng vởi Ca(OH)2
theo phản ứng:
Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4.2H2O

(2.9)

CaSO4.2H2O kết tinh và nở thể tích hoặc tác dụng với C 3 A thành muối can
điốt.
2.1.1.3. Nguyên nhân gây ăn mòn xi măng:
Xi măng Pooclăng khi thuỷ hố hồn tồn ở nhiệt độ thường, sản phẩm
tạo thành chủ yếu là các hyđrơsilicát canxi ở dạng gel. Ngồi ra trong hỗn
hợp cũng cịn các hạt xi măng chưa thuỷhố, các tinh thểCa(OH)

2

và các

chất khác. Khi hyđrat hóa hồn tồn C3S, sản phẩm tạo thành 60%CSH(B) và
40%Ca(OH)2, cũng như khi hyđrat hóa hồn tồn C2S, thì tạo thành 82%