Thạc Sĩ Nghiên cứu swr dụng phụ gia nhằm tăng khả năng chống xâm thực, ăn mòn bê tông công trình bảo vệ bờ b

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU . 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Những vấn đề cần giải quyết của luận văn. 1
CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG CÔNG TRÌNH ĐÊ BIỂN
VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI . 2
1.1. Thực trạng công trình đê biển Việt Nam . 2
1.1.1. Đê biển Bắc Bộ (từ Quảng Ninh đến Thanh Hoá) 2
1.1.2. Đê biển miền Trung 6
1.1.3. Nguyên nhân hư hỏng của hệ thống đê biển . 8
1.1.4. Các cơ chế phá hoại đê biển 9
1.2. Thực trạng công trình đê biển trên Thế giới 9
1.2.1. Đê Afsluitdijk và hệ thống công trình Delta Works . 10
1.2.2. Đánh giá mức độ an toàn của hệ thống đê 11
1.2.3. Hà Lan thách thức của biến đổi khí hậu và nước biển dâng . 11
KẾT LUẬN CHƯƠNG I 13
CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ ĂN MÒN BÊ TÔNG, BÊ TÔNG
CỐT THÉP TRONG MÔI TRƯỜNG BIỂN VIỆT NAM . 14
2.1. Đặc điểm môi trường biển Việt Nam . 14
2.1.1. Vùng ngập nước biển 15
2.1.2. Vùng khí quyển trên biển và ven biển 16
2.1.3. Vùng nước lên xuống và sóng đánh 17
2.2. Tình hình nghiên cứu ăn mòn bê tông, bê tông cốt thép ở Việt Nam 18
2.3. Cơ chế phá hủy bê tông trong nước biển . 23
2.3.1. Ăn mòn bê tông ở các vùng biển 23
2.3.2. Giới thiệu về xi măng 27
2.3.3. Cấu trúc của đá xi măng và nguyên nhân ăn mòn xi măng 31
2.3.4. Tác động ăn mòn xi măng của nước biển . 38
2.3.5. Hiện tượng mềm hóa bê tông do nước biển gây ra . 40
2.4. Cơ chế ăn mòn cốt thép của nước biển 45
2.5. Tuổi thọ công trình và quá trình suy giảm độ bền trong môi trường nước
biển 52
KẾT LUẬN CHƯƠNG II . 56
CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHỤ GIA KHOÁNG VẬT VÀ
PHỤ GIA ỨC CHẾ ĂN MÒN ĐỂ KHẮC PHỤC TÌNH TRẠNG XÂM
THỰC ĂN MÒN BÊ TÔNG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ VÙNG BIỂN . 56
3.1. Tác dụng của phụ gia khoáng, phụ gia ức chế ăn mòn 56
3.1.1. Tro bay 56
3.1.2. Muội silic (Silica fume, SF) 58
3.1.3. Phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép 59
3.2. Tính toán cấp phối bê tông có sử dụng phụ gia khoáng, phụ gia ức chế ăn
mòn 60
3.2.1. Thiết kế cấp phối bê tông 61
3.2.2. Quy trình cấp phối bê tông 62
3.2.3. Các bước thiết kế . 62
3.3. Thí nghiệm để đánh giá những tác dụng mà phụ gia đem lại 66
3.3.1. Thí nghiệm xác định độ lưu động . 66
3.3.2. Thí nghiệm xác định cường độ . 68
3.3.3. Thí nghiệm xác định hệ số thấm . 68
KẾT LUẬN CHƯƠNG III 69
CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO ĐÊ BIỂN
HUYỆN NGHĨA HƯNG - TỈNH NAM ĐỊNH 70
4.1. Giới thiệu về đê biển huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định 70
4.1.1. Vị trí địa lý 70
4.1.2. Hiện trạng đê kè biển huyện Nghĩa Hưng . 70
4.2. Tính toán cấp phối bê tông, tỷ lệ sử dụng phụ gia khoáng, ức chế ăn mòn
cho kè Nghĩa Hưng . 72
4.2.1. Thiết kế cấp phối bê tông dùng cho kè Nghĩa Hưng 72
4.2.2. Tính toán cấp phối cho 1mP
3
P bê tông . 72
4.2.3. Cấp phối thí nghiệm 73
4.2.4. Kết quả thí nghiệm xác định hệ số thấm . 75
4.2.5. Thí nghiệm ngâm mẫu bê tông trong nước biển . 78
4.2.6. Lựa chọn cấp phối bê tông, tỷ lệ sử dụng phụ gia khoáng, phụ gia ức
chế ăn mòn cho kè Nghĩa Hưng 78
4.3. So sánh kết quả thí nghiệm bê tông đối chứng và bê tông có sử dụng phụ
gia khoáng, phụ gia ức chế ăn mòn . 79
KẾT LUẬN CHƯƠNG IV . 79
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 80
1. Kết luận . 80
2. Những vấn đề còn tồn tại 80
3. Kiến nghị . 80
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Hiện trạng đê Giao Thuỷ - Nam Định 4
Hình 1.2. Đê Afsluitdijk và hệ thống công trình Delta Works . 10
Hình 2.1. Cảng Thương vụ - Vũng Tầu sau 15 năm sử dụng . 20
Hình 2.2. Cảng Cửa Cấm - Hải Phòng cách biển 25km, sau 30 năm sử dụng 21
Hình 2.3. Thẩm tiết vôi tại nhà máy Thủy điện Thác Bà và tại nhà máy thủy
điện Hòa Bình (Nguồn tin internet) 21
Hình 2.4. Xâm thực bê tông do ảnh hưởng của mực nước thay đổi tại cống C2
- Hải Phòng 21
Hình 2.5. Xâm thực BTCT do tác động tổng hợp của mực nước thay đổi, ăn
mòn cốt thép, ăn mòn bê tông trong môi trường nước biển (Nguồn tininternet)
. 22
Hình 2.6. Hiện trạng ăn mòn rửa trôi và ăn mòn cơ học do sóng biển của bê
tông kè biển Cát Hải – Hải Phòng (Nguồn tin internet) . 22
Hình 2.7. Xâm thực bê tông do bị mài mòn, rửa trôi cống Vàm Đồn – Bến Tre
. 22
Hình 2.8. Ăn mòn bê tông ở các vùng biển . 23
Hình 2.9 Sự phát triển cường độ bê tông theo thời gian 42
Hình 2.10. Phát triển cường độ trong môi trường mặn . 45
Hình 2.11. Cốt thép bị ăn mòn trong các công trình cầu bê tông cốt thép . 46
Hình 2.12. Sơ đồ quá trình ăn mòn điện hoá các cốt thép trong bê tông 47
Hình 2.13. Sơ đồ mô tả lý thuyết ăn mòn cốt thép . 50
Hình 2.14. Giản đồ Pourbaix đơn giản . 51
Hình 2.15. Sơ đồ mô tả cốt thép bị ăn mòn . 52
Hình 2.16. Sơ đồ mô tả quá trình suy giảm chất lượng công trình theo thời
gian 53
Hình 3.1. Nón cụt tiêu chuẩn dùng để xác định độ sụt của bê tông . 68
Hình 3.2. Đo độ sụt của bê tông 68
Hình 3.3. Sơ đồ thí nghiệm xác định hệ số thấm 69
Hình 4.1. Hệ số thấm của bê tông có và không có phụ gia trong 3 ngày . 76
Hình 4.2. Hệ số thấm của bê tông có và không có phụ gia trong 7 ngày . 77
Hình 4.3. K thấm của bê tông có và không có phụ gia trong 28 ngày 77
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Thành phần các ion hóa học chủ yếu có trong nước biển [4] . 15
Bảng 2.2. Thành phần hóa nước biển Việt Nam và trên thế giới [4] 15
Bảng 2.3. Độ mặn nước biển tầng mặt trong vùng biển Việt Nam [4] . 16
Bảng 2.4. Bảng phân loại mác xi măng 28
Bảng 2.5. Thành phần khoáng vật của xi măng [3] 29
Bảng 2.6. Bảng thống kê sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông 42
các công trình trong môi trường biển [5] 42
Bảng 4.1 Cấp phối bê tông thường . 74
Bảng 4.2 Cấp phối bê tông có 30%F, 0,5%P 74
Bảng 4.3. Cấp phối bê tông có 25%F, 0,5%P, 5%S . 74
Bảng 4.4. Cấp phối bê tông có 20%F, 10%S, 0,5%P . 75
Bảng 4.5. Tổng hợp kết quả cường độ nén thí nghiệm (Mpa) 75



Bảng 4.6. Bảng xác định hệ số thấm 76
Bảng 4.7. Mối quan hệ giữa Kt~B trong 28 ngày . 77
Bảng 4.8. Bảng kết quả độ mài mòn . 78
DANH MỤC VIẾT TẮT
BT: Bê tông
BTCT: Bê tông cốt thép
BT & BTCT : Bê tông và bê tông cốt thép
X: Xi măng
C: Cát
Đ: Đá
N: Nước
CKD: Chất kết dính
PGK: Phụ gia khoáng
PGH: Phụ gia hóa
HHBT: Hỗn hợp bê tông
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
TCXD: Tiêu chuẩn xây dựng
TCN: Tiêu chuẩn nghành
VLXD: Vật liệu xây dựng
VKHCNXD: Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng
VKHCNGTVT: Viện Khoa học Công nghệ Giao thông vận tải
BMVLXD: Bộ môn vật liệu xây dựng
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Bờ biển nước ta có chiều dài hơn 3600 km trải dài từ Móng Cái đến Hà
Tiên. Bên cạnh việc đem lại cho con người những giá trị tích cực về kinh tế,
tinh thần, biển còn có thể mang đến sự tàn phá, huỷ hoại ghê gớm. Từ bao đời
nay, những công trình trong môi trường biển, bảo vệ bờ biển đã và đang hình
thành ngày càng nhiều với sự đóng góp đáng kể của những tiến bộ khoa học
kỹ thuật với mục đích lợi dụng tối đa những lợi ích và giảm tối thiểu những
tác động tiêu cực từ nước biển.
Đê biển và các công trình bê tông trong vùng biển là loại công trình ven
bờ biển và trong môi trường biển, bị nước biển ăn mòn theo thời gian, phá
hỏng các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép không những về mặt cơ học mà
còn gây ra hiện tượng ăn mòn hóa học. Nó gây hư hỏng và giảm tuổi thọ công
trình. Một khi đê biển và các công trình bê tông và bê tông cốt thép bị phá
hoại thì hậu quả tác động tới kinh tế và kinh tế xã hội rất lớn. Vì vậy việc
nghiên cứu cơ chế xâm thực, ăn mòn hóa học của bê tông trong môi trường
biển và đưa ra một số giải pháp giảm thiểu ăn mòn, tăng tuổi thọ công trình
trở thành vấn đề vô cùng cấp thiết với nước ta hiện nay.
2. Những vấn đề cần giải quyết của luận văn.
- Nghiên cứu cơ chế xâm thực, ăn mòn bê tông, bê tông cốt thép trong
môi trường biển Việt Nam.
- Các giải pháp khắc phục tình trạng xâm thực, ăn mòn bê tông và bê
tông cốt thép vùng biển.
- Nghiên cứu sử dụng phụ gia chống xâm thực và ức chế ăn mòn để
khắc phục tình trạng ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép.