Báo cáo khoa học: MÔ HÌNH HOÁ QUÁ TRÌNH ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG BÊ TÔNG CỦA KẾT CẤU NHỊP CẦU

Tóm tắt: Bài báo mô tả 3 giai đoạn phát triển của quá trình ăn mòn cốt thép trong bêtông dưới tác nhân Clo và mô hình hoá sự phá huỷ bêtông bằng các công thức toán học, đồng thời cũng đưa ra các số liệu thực nghiệm để so sánh với các số liệu tính toán.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "MÔ HÌNH HOÁ QUÁ TRÌNH ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG BÊ TÔNG CỦA KẾT CẤU NHỊP CẦU" MÔ HÌNH HOÁ QUÁ TRÌNH ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG BÊ TÔNG CỦA KẾT CẤU NHỊP CẦU NCS. ĐỖ MINH HIẾU Trường MADI - Moscow - Liên Bang Nga Tóm tắt: Bài báo mô tả 3 giai đoạn phát triển của quá trình ăn mòn cốt thép trong bêtông dưới tác nhân Clo và mô hình hoá sự phá huỷ bêtông bằng các công thức toán học, đồng thời cũng đưa ra các số liệu thực nghiệm để so sánh với các số liệu tính toán. Qua đó có sự tiếp cận sâu hơn về vấn đề tính toán năng lực chịu tải còn lại của kết cấu cầu cũng như có thể đưa ra các tiêu chuẩn thiết kế lớp bêtông bảo vệ cốt thép cho điều kiện ăn mòn của Việt nam. Summary: Vietnam is a humid tropical country with a long coastline, which favours corosion of metal. So, reinforced concrete structures gradually degrade due to corosion of steel reinforcement induced by ingress of aggressive agents. Ingress of chloride from marine enviroment is the main cause of corosion of steel in concrete which results in damages occurred to the structures afters a short time of operation. This paper presents a study on the influence of chloride concentation, humidtity and thickness of concrete cover on the corosion of steel in concrete. The corosion is reproduced by mathematical formulas and censored by experimental results, which is advisable for climatic conditions of Vietnam. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngoài các tác nhân do tải trọng gây ra, làm suy giảm khả năng chịu tải của kết cấu côngCT 2 trình chúng ta còn cần phải xét đến các tác nhân từ môi trường xung quanh. Trong đó tác động của các hợp chất hóa học đóng một vai trò quan trọng trong quá trình ăn mòn bê tông cốt thép gây nên sự suy giảm năng lực chịu tải của kết cấu công trình nói chung và công trình cầu nói riêng. Việt nam là một nước ven biển, nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới, độ ẩm và hàm lượng muối trong không khí rất cao. Đồng thời, nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa, khí thải công nghiệp cũng là một yếu tố tác động không nhỏ đến quá trình ăn mòn cốt thép gây hư hại cho kết cấu cầu. Do đó, việc nghiên cứu vấn đề ăn mòn cốt thép, kết hợp với tác động của tải trọng để đưa ra các đánh giá và chẩn đoán trạng thái làm việc của công trình cầu đang được đặt ra cấp thiết, phục vụ cho công tác duy tu bảo dưỡng và khai thác cầu. II. NỘI DUNG Quá trình ăn mòn cốt thép theo thời gian bên trong lớp bêtông bảo vệ của kết cấu có thể chia làm 3 giai đoạn như sau: Giai đoạn 1: Các tác nhân xâm thực, nhất là khí CO2 trong không khí gây ra quá trình cacbonat hóa bêtông và hợp chất chứa ion Cl- nằm trong các tinh thể muối có trong không khí, phân bố trên bề mặt bêtông theo thời gian sẽ xâm nhập vào bên trong lớp bêtông bảo vệ dẫn đến sự phá hủy cốt thép; đồng thời lớp bêtông bảo vệ cũng bị mất đi những đặc tính cơ lý ban đầu. Quá trình xâm thực được thể hiện qua phương trình tính hàm lượng Clo theo thời gian: y C y, t = C 0 (1 − erf ) (1) 2 Dt Trong đó: t - khoảng thời gian bắt đầuquá trình xâm thực; C0 - nồng độ ion Cltrên bề mặt kết cấu, tinh theo % khốilượng ximăng; Cy,t - nồng độ ion Cl tạichiều sâu y (%); D - hệ số khếch tán Cltrong bêtông (cm2/năm). Theo [1], giá trị giới hạn của nồng độion Cl- tại lớp bêtông sát với cốt thép Ch,th(nghĩa là bắt đầu quá trình ăn mòn) đạt tới0,4% khối lượng ximăng đối với cốt thépthường và bằng 0,2% đối với cốt thép dựứng lực trong điều kiện bêtông chưa bịcacbonát hóa. Nếu như bêtông đã bị cacbonnat hóa thì các giá trị đó tương ứng là 0,1% và 0,2. Yếu tố quan trọng để dự đoán tuổi thọ của kết cấu trong điều kiện ăn mòn clo đó là xácđịnh được thời điểm th, với h là chiều dày lớp bêtông bảo vệ tương ứng với thời điểm bắt đầuquá trình ăn mòn cốt thép. C h , th h =1− erf Như vậy ta có : (2) Co 2 Dt h CT 2 h ...