Báo cáo nghiên cứu khoa học: ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA BÊ TÔNG VÀ ĐỘ ẨM MÔI TRƯỜNG ĐẾN ĐẶC TÍNH ANỐT CỦA LỚP KẼM PHUN TRÊN BÊ TÔNG

Đặt vấn đề Sự hư hại các công trình bê tông cốt thép ở vùng biển hoặc trong môi trường biển chủ yếu là do cốt thép bị ăn mòn dưới tác động của ion clo xâm nhập từ môi trường biển vào trong bê tông.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: "ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA BÊ TÔNG VÀ ĐỘ ẨM MÔI TRƯỜNG ĐẾN ĐẶC TÍNH ANỐT CỦA LỚP KẼM PHUN TRÊN BÊ TÔNG" ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA BÊ TÔNG VÀ ĐỘ ẨM MÔI TRƯỜNG ĐẾN ĐẶC TÍNH ANỐT CỦA LỚP KẼM PHUN TRÊN BÊ TÔNG ThS. BÙI THỊ THANH HUYỀN TS. HOÀNG THỊ BÍCH THỦY Trường Đại học Bách khoa Hà Nội TS. LÊ THU QUÝ Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam 1. Đặt vấn đề Sự h ư hại các công trình bê tông c ốt thép ở vùng biển hoặc trong môi tr ư ờng biển chủ yếu là do cốt thép bị ăn m òn dư ới tác động của ion clo xâm nhập từ môi tr ư ờng biển v ào trong bê tông. Vùng gây ăn m òn m ạnh nhất đối với cốt thép là vùng nư ớc toé và vùng nư ớc lên xu ống. Hiện nay, việc ch ống ăn m òn cho c ốt thép trong bê tông ở nư ớc ta đư ợc thực hiện theo hư ớng dẫn của TCXDVN 327:2004 trong đó có chỉ định phương pháp bảo vệ catốt. Lớp kẽm phun tr ên bê tông có khả năng ứng dụng làm an ốt trong hệ bảo vệ catốt để chống ă n m òn cho các công trình bi ển Việt Nam. Bài báo này trình bày nghiên cứu ảnh hưởng của bê tông có trộn phụ gia siêu mịn silicafum hoặc phụ gia ức chế canxinitrit c ũng như ảnh hưởng của độ ẩm môi trường (vùng ngập nư ớc) đến tính chất của lớp kẽm phun trên bê tông dùng làm anốt trong hệ bảo vệ c at ốt. 2. Thực nghiệm a) Mẫu bê tông phun kẽm Mẫu bê tông c ốt thép gồm 2 loại: - S (B ê tông có ph ụ gia siêu mịn PP1 với hàm lư ợng 5% kh ối lư ợng xi măng và siêu dẻo R4 với tỉ lệ 0,8l/100kg xi măng). - C (Bê tông có ph ụ gia ức chế canxinitrit với hàm lư ợng 2% khối lư ợng xi măng) . C ốt thép l à thép 8 có di ện tích bề mặt làm vi ệc là 10cm2. L ớp kẽm đ ư ợc phun l ên bề mặt bê tông với diện tích 12 cm2 và chiều dày 400 mm, sau đó đư ợc hàn dây dẫn điện. Chi tiết về tạo mẫu bê tông và l ớp kẽm phun đã đư ợc trình bày trong tài liệu [3]. b) Đi ều kiện thí nghiệm C ác chế độ thí nghiệm nh ư sau: - Mẫu bê tông ngập 0,5 cm trong dung dịch để mô phỏng v ùng nư ớc toé. Anốt kẽm phun ở mặt tr ên của bê tông, không tiếp xúc với dung dịch và có đ ộ ẩm nhỏ. - M ẫu bê tông ng ập chu k ỳ 20h khô - 4h ư ớt trong dung dịch để mô phỏng cho v ùng thu ỷ triều. A nốt kẽm cũng ngập chu kỳ trong dung dịch như mẫu bê tông. Dung dịch nghiên cứu l à nư ớc biển nhân tạo (NBNT) có tổng h àm lư ợng muối là 3,5%. L ớp kẽm phun đư ợc để ăn m òn tự nhiên và đư ợc phân cực anốt trong hệ bảo vệ catốt bằng d òng ngoài v ới các mật độ dòng anốt là 2, 5, 10 mA/m2. c) Phương pháp nghiên cứu - Đi ện thế hở mạch và điện thế làm việc của lớp kẽm phun đư ợc đo so với điện cực so sánh bạc clorua theo thời gian bằng vôn kế. - T ốc độ tự hòa tan c ủa lớp kẽm phun đư ợc xác định thông qua phép đo điện trở phân cực bằng phương pháp phân c ực tuyến tính tr ên máy đo Multicorr đã đư ợc c ài đặt sẵn phần mềm tính toán của hãng CorrOcean, Nauy. - Sản phẩm h òa tan an ốt trên bề mặt ngo ài của lớp kẽm phun đ ư ợc phân tích bằng ph ương pháp nhi ễu xạ tia X (XRD) tr ên thi ết bị XPert PRO, hãng PANanalytical, tập đo àn Philip. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Đặc tính điện hóa của lớp kẽm phun tr ên bê tông khi h ở mạch Nghiên c ứu ảnh hưởng của phụ gia bê tông và độ ẩm môi trư ờng đến tính chất của lớp kẽm phun trên bê tông khi hở mạch được thực hiện thông qua khảo sát điện thế hở mạch và dòng tự hòa tan của lớp kẽm phun trên bê tông ở các chế độ ngập nước khác nhau trong NBNT. Trên hình 1 là bi ến thi ên điện thế hở mạch của các lớp kẽm phun tr ên bê tông trong môi trư ờng N BNT theo th ời gian, điện thế của các mẫu ngập chu kỳ đ ư ợc đo ở cuối thời gian ngập n ư ớc. 1200 1000 E (-mV.vs Ag/AgCl) 800 600 400 Mẫu C ngập 0,5 cm Mẫu C ngập chu kỳ 200 Mẫu S ngập 0,5 cm Mẫu S ngập chu kỳ 0 0 10 20 30 40 Thời gian (ngày) Hình 1. Sự biến thi ên đi ện thế hở mạch của các lớp kẽm phun trên bê tông theo thời gian ở các chế độ ngập nước khác nhau Từ hình 1 ta thấy, điện thế hở mạch của lớp kẽm phun trong điều kiện ngập chu kỳ (cả mẫu S v à C) khá ổn định theo thời gian, có giá trị từ -950 đến -1020 mV so với điện cực bạc clorua và hầu nh ư không có s ự khác nhau đáng kể về giá trị điện thế của lớp kẽm phun tr ên hai loại mẫu. Giá trị n ày cũng tương t ự như trong trư ờng hợp mẫu b ê tông không có ph ụ gia hay ức chế [3]. Ở chế độ ngập 0,5cm thì điện thế hở mạch của các mẫu kém ổn định h ơn và dương hơn nhiều so với các mẫu ngập chu kỳ. Ngoài ra còn thấy sự khác biệt r õ về điện thế của lớp kẽm phun giữa các mẫu bê tông loại C và loại S. Điện thế hở mạch của mẫu loại S (từ -525 đến -700 mV) âm hơn c ủa mẫu loại C (từ -420 đến -500 mV). Điều này có thể do ảnh hư ở ng của thành phần bê tông đ ối với quá trình ăn m òn kẽm trên bê tông ở chế độ này. Giá trị điện thế của các lớp kẽm phun đều nằm trong v ùng ăn m òn theo gi ản đồ E -pH của kẽm. Kết quả về tốc độ tự h òa tan của lớp kẽm phun tr ên bê tông ở các tr ư ờng hợp ngập nư ớc khác nhau đư ợc thể hiện trong bảng 1. Qua theo d õi cho th ấy, tốc độ tự hòa tan c ủa lớp kẽm phun ở những tuần đầu có giá trị lớn h ơn, sau đó giảm dần và ổ n định theo thời gian ở những tuần sau. Bảng 1. Tốc độ tự hòa tan của kẽm phun trên các loại bê tông ở các chế độ ngập nước khác nhau mm/năm) Chế độ thí nghiệm Ngập chu kỳ ...