Bài giảng Sửa chữa, gia cố kết cấu công trình: Chương 5 - TS. Vũ Hoàng Hiệp

Bài giảng Sửa chữa, gia cố kết cấu công trình: Chương 5 Chống ăn mòn cho kết cấu bê tông cốt thép cung cấp cho người học những kiến thức như: Tác nhân chính gây ăn mòn cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép; Giải pháp chung bảo vệ chống ăn mòn. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Sửa chữa, gia cố kết cấu công trình: Chương 5 - TS. Vũ Hoàng HiệpChương 5:CHỐNG ĂN MÒNCHO KẾT CẤU BTCT1. Phân loại ăn mòna) Theo môi trường ăn mòn- Môi trường khí: khí quyển, khí quyển khu công nghiệp,khí quyển biển- Môi trường lỏng: nước, nước biểnb) Theo cơ chế ăn mòn- Ăn mòn hóa học- Ăn mòn điện hóac) Theo đặc trưng ăn mòn- Ăn mòn đều- Ăn mòn cục bộ (điểm)2. Cơ chế ăn mòn- Phản ứng thủy hóa khi trộn xi măng với nước tạo ra cáchyđroxit hòa tan, ví dụ khoáng alit tác dụng với nước tạo rahyđroxit canxi:2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2.- Bê tông có tính kiềm (pH= 12-13) tạo nên lớp màng mỏngbảo vệ cốt thép khỏi ăn mòn bởi các tác nhân môi trường.- Hai quá trình phá vỡ sự tự bảo vệ của bê tông cốt thép,được xem là tác nhân chính của quá trình ăn mòn cốt théptrong bê tông là: hiện tượng carbonat hóa và sự xâm nhậpcủa ion cloruaa) Quá trình Carbonat hoá trong BTCT (carbonation)Quá trình carbonat hoá với sự hiện diện của CO2, nước vàCa(OH)2 tạo nên canxi carbonat và trung hoà môi trườngkiềm trong bê tông theo phản ứng dưới đây:CO2 + H2O + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2H2OSau quá trình trung hoà, khi độ pH trong bê tông giảmxuống dưới mức 9, cơ chế “tự bảo vệ thụ động” của BTCTkhông còn tồn tại và cốt thép bắt đầu bị ăn mòn.b) Ăn mòn bởi ion clorua xâm nhập- ion Cl- hàm lượng tương đối lớn tạo môi trường điện limạnh, dẫn điện tốt thuận lợi cho quá trình ăn mòn. Nguyhiểm hơn đó là ion Cl- có khả năng phá hủy màng thụ độngcủa sắt trong môi trường kiềm, làm cho thép trong bê tôngcó thể tiếp xúc với các tác nhân gây ăn mòn khác, đồngthời gây hiện tượng ăn mòn điểm phá hủy thép.- Khi xuất hiện ion Cl- trên bề mặt cốt thép cùng với nước,oxi sẽ xảy ra các phản ứng anot và catot như sau:Phản ứng ở anot: Sắt bị hoà tan Fe → Fe2+ + 2ePhản ứng ở catot: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-- Sản phẩm của quá trình ăn mòn thép tạo gỉ sắt gồm FeO,Fe3O4, Fe(OH)2,Fe(OH)3,Fe(OH)3.3H2O.Sơ đồ ăn mòn cốt thép trong bê tông3. Biện pháp bảo vệ chống ăn mòn- Trộn chất ức chế ăn mòn (canxi nitơrit) vào hỗn hợp BT,hạn chế tỉ lệ N:XM (nên Phương pháp bảo vệ catốt (chống ăn mòn catốt)Chống ăn mòn catốt là sử dụng bản chất của quá trình ănmòn điện hóa để xây dựng thành một hệ gồm catốt (kimloại cần bảo vệ) và anốt. Anốt được chọn như Mg, Al, Znlàm vật liệu hy sinh thay thế cho sắt thép cần bảo vệ vì cáckim loại này đều đứng trước Fe trong bảng tuần hoàn hóahọc, có khả năng điện hóa cao hơn thép.Do sự chênh lệch về điện thếbên trong tế bào, các hạtelectron mang điện tích âm (-) sẽdịch chuyển từ kẽm (Anode)sang thép (Cathode), và nguyêntử kẽm ở Anode sẽ chuyển thànhcác ion kẽm mang điện tíchdương (Zn++)Phương pháp bảo vệ catốt (chống ăn mòn catốt)Tại bề mặt Cathode (-), cácelectron mang điện tích âm sẽ thuhút và tác dụng với các ion H+ củamôi trường điện phân, giải phóngkhí H2. Không có phản ứng hóahọc giữa thép (Cathode) và chấtđiện phân. Hiện tượng này ngăncản sự ăn mòn ở Cathode, do đósẽ được gọi là bảo vệ Cathode.Những ion kẽm Z++ tại Anode sẽtác dụng với các ion OH- của chấtđiện phân và kẽm sẽ từ từ bị tiêuthụ, tạo thành 1 lớp bảo vệ hy sinhcho thép. Ôn tập Chương 51. Nêu các tác nhân chính gây ăn mòn cốt thép trong kết cấu BTCT ?2. Các giải pháp chung bảo vệ chống ăn mòn?