Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia bê tông đến ăn mòn cốt thép trong môi trường nước biển

Trong bài viết này, ảnh hưởng của độ sâu nước biển, của natri silicat, urê, thiourê và silica fume đến mật độ ăn mòn cốt thép trong các mẫu bê tông ngâm dưới nước biển tự nhiên 01 tháng đã được đo lường bằng các phương pháp điện hóa đường cong phân cực thế động và điện trở phân cực.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia bê tông đến ăn mòn cốt thép trong môi trường nước biểnNghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ PHỤ GIA BÊ TÔNG ĐẾN ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC BIỂN (1) (2) VŨ ĐÌNH HUY , BÙI BÁ XUÂN , (1) (1) (2) LƯU HOÀNG TÂM , NGUYỄN BÁ TÀI , PHAN BÁ TỨ 1. MỞ ĐẦU Ăn mòn cốt thép trong nước biển là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sự hư hỏngnghiêm trọng các công trình xây dựng bằng bê tông cốt thép. Đã có những nghiêncứu trong phòng thí nghiệm về bảo vệ cốt thép bê tông khỏi ăn mòn bằng các chấtức chế ăn mòn, như: Canxi nitrit [1], aminoancol [2], monoflophophat [3] và hỗnhợp chất ức chế ăn mòn hữu cơ [4]. Sự thay thế một phần xi măng bằng chất độnsilica fume đã nâng cao độ bền ăn mòn của cốt thép trong dung dịch NaCl [5]. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của chúng tôi cho thấy: Natrisilicat(Na2SiO3) ức chế sự ăn mòn cốt thép bê tông trong nước biển [6]; urê (OC(NH2)2)và thiourê (SC(NH2)2) ức chế sự ăn mòn thép trong dung dịch chiết “nước biển - ximăng“ [7]; silica fume (SF) thay thế từ 2,5 đến 10% khối lượng xi măng, cũng kìmhãm sự ăn mòn cốt thép bê tông trong nước biển [8]. Trong bài báo này, ảnh hưởng của độ sâu nước biển, của natri silicat, urê,thiourê và silica fume đến mật độ ăn mòn cốt thép trong các mẫu bê tông ngâm dướinước biển tự nhiên 01 tháng đã được đo lường bằng các phương pháp điện hóađường cong phân cực thế động và điện trở phân cực. 2. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 2.1. Vật liệu Các thép cacbon Pomina và Vina, xi măng, ba chất ức chế ăn mòn thương mại(natri silicat, urê, thiourê), chất độn silica fume, nước vòi, nước biển. Cách đúc mẫubê tông cốt thép: Bê tông có mác 250, đường kính mẫu 100 mm, trong có 1 cốt thépđường kính 12mm [6]. Thành phần nguyên tố (%) của các thép carbon Pomina vàVina (phân tích bằng phổ kế phát xạ DIA2000SE): - Thép Pomina, thành phần %: C 0,279; Co 0,009; As < 0,003; S 0,021; V0,003; Ta 0,01; Si 0,259; Cu 0,26; Zn 0,001; Cr 0,052; W 0,019; Al 0,003; Mn 0,85;Nb < 0,003; Ca 0,002; Mo 0,015; Pb 0,007; Mg 0,001; P 0,013; Ti < 0,001; Ce0,006; Ni 0,088; Sn 0,02; Fe 98,1.Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 08, 6 - 2015 65 Nghiên cứu khoa học công nghệ - Thép Vina, thành phần %: C 0,28; Co 0,008; As < 0,003; S 0,012; V 0,017;Ta < 0,008; Si 0,177; Cu 0,257; Zn 0,007; Cr 0,078; W 0,009; Al 0,035; Mn 1,12;Nb < 0,003; Ca 0,001; Mo 0,018; Pb 0,006; Mg < 0,001; P 0,019; Ti < 0,001;Ce < 0,003; Ni 0,1; Sn 0,028; Fe 97,8. 2.2. Thử nghiệm tự nhiên Các mẫu bê tông gắn hai cốt thép cacbon Pomina và Vina, chứa natri silicat,urê và thiourê (nồng độ: 0; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20% theo khối lượng xi măng) vàsilica fume (thay thế xi măng: 0; 2,5; 5,0; 7,5 và 10%), được treo trên phao nổi ở độsâu 0,5 m và 1 m so với mực nước biển, cách bờ biển Nha Trang (Việt Nam) khoảng17 km. Thời gian thử nghiệm 01 tháng. 2.3. Thí nghiệm điện hóa Điện cực làm việc: Cốt thép Pomina và Vina; điện cực so sánh: Cu/CuSO4;điện cực đối: Lưới platin; dung dịch: Nước biển. Giá trị mật độ dòng ăn mòn (icorr)của cốt thép xác định theo phương pháp điện trở phân cực và theo ngoại suy Tafel. Hiệu quả bảo vệ được xác định bằng công thức sau: ρ −ρ η= 0 ρ [ 1 100 % ] 0 Trong đó: η - Hiệu quả bảo vệ; ρ 0 - Tốc độ ăn mòn mẫu cốt thép không có chất ức chế; ρ 1 - Tốc độ ăn mòn mẫu cốt thép có chất ức chế. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ natri silicat, urê, thiourê và silica fume đếnhiệu quả bảo vệ Từ đồ thị trên hình 1 cho thấy: Hiệu quả bảo vệ (η%) đối với các cốt thép củanatri silicat, urê, thiourê và silica fume, đều tăng dần theo chiều tăng nồng độ củachúng. Trong khoảng nồng độ khảo sát đối với natri silicat, urê và thiourê (từ 0,05đến 2%), hoặc silica fume (thay thế xi măng từ 2,5 đến 10%), hiệu quả (η) bảo vệcác cốt thép Pomina và Vina của chúng, giảm dần theo dãy sau: η (Thioure) > η (Ure) > η (Natri silicat) > η (Silica fume)66 Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 08, 6 - 2015Nghiên cứu khoa học công nghệ Từ số liệu trên các hình 1 và 2 có thể nói rằng, nồng độ tối ưu của các chất ứcchế ăn mòn natri silicat, urê và thiourê là 0,1%, của chất độn silicafume là 5%. 1a 1b Hình 1. Hiệu quả bảo vệ ( ...