Nghiên cứu đánh giá khả năng bảo vệ cốt thép của bê tông cường độ cao sử dụng hàm lượng tro bay lớn tiếp xúc với nước biển

Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng bảo vệ cốt thép của HSC sử dụng tới 50% tro bay thay thế xi măng. Hai loại tro bay đốt than theo công nghệ tầng sôi tuần hoàn (CFB), và công nghệ than phun (PC) được so sánh trên các mẫu bê tông cốt thép làm việc ở các vùng ngập nước biển nhân tạo (NBNT) khác nhau.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu đánh giá khả năng bảo vệ cốt thép của bê tông cường độ cao sử dụng hàm lượng tro bay lớn tiếp xúc với nước biển Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, ĐHXDHN, 2021, 15 (6V): 94–110 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG BẢO VỆ CỐT THÉP CỦA BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG HÀM LƯỢNG TRO BAY LỚN TIẾP XÚC VỚI NƯỚC BIỂN Bùi Thị Thanh Huyềna , Tống Tôn Kiêna,∗, Lê Mạnh Cườnga , Nguyễn Tuấn Minha , Nguyễn Mạnh Pháta a Khoa Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 11/10/2021, Sửa xong 10/11/2021, Chấp nhận đăng 12/11/2021 Tóm tắt Bê tông cường độ cao (HSC) có hàm lượng tro bay lớn không những đáp ứng được yêu cầu cao về cường độ và độ bền lâu trong môi trường xâm thực biển mà còn góp phần phát triển bền vững trong ngành xây dựng, giảm thiểu lượng lớn tro bay nhiệt điện đang tồn chứa gây ô nhiễm môi trường. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng bảo vệ cốt thép của HSC sử dụng tới 50% tro bay thay thế xi măng. Hai loại tro bay đốt than theo công nghệ tầng sôi tuần hoàn (CFB), và công nghệ than phun (PC) được so sánh trên các mẫu bê tông cốt thép làm việc ở các vùng ngập nước biển nhân tạo (NBNT) khác nhau. Các kết quả đo điện thế ăn mòn theo thời gian; phổ tổng trở điện hóa EIS; đường cong phân cực; áp dòng cưỡng bức theo tiêu chuẩn hiệu chỉnh NT BUILD 356 và quan sát trực quan cho thấy mẫu bê tông sử dụng hàm lượng tro bay lớn có khả năng bảo vệ cốt thép tốt hơn nhiều so với bê tông không tro bay. Hơn nữa, tro bay PC làm tăng khả năng bảo vệ ăn mòn cốt thép lớn hơn so với tro bay CFB ở cả ba chế độ ngập nước. Từ khoá: bê tông cường độ cao - HSC; tro bay - FA; bê tông hàm lượng tro bay cao - HVFAC; tro bay đốt tầng sôi tuần hoàn - CFB; tro bay đốt than phun - PC; nước biển nhân tạo - NBNT; phổ tổng trở điện hóa - EIS. EVALUATION OF STEEL CORROSION PROTECTION OF HIGH STRENGTH CONCRETE USED HIGH FLY ASH CONTENT IN THE SEAWATER Abstract High strength concrete (HSC) with high-volume fly ash is not only meets the high requirements of strength and long-term durability in the aggressive marine environment but also contribute to sustainable development in the construction industry, and reduce a large amount of thermal fly ash (FA) that causes a polluted environment. This paper presents the research results of the evaluation of the rebar protection ability of the HSC used up to 50% FA to cement replacement. Two types of FA from the circulating fluidized bed combustion technol- ogy (CFB), and pulverized coal boiler technology (PC) were compared with the control reinforced concrete working in the different immersion zone in artificial seawater (NBNT). The results of the dependence of the corrosion potential on time; electrochemical impedance spectroscopy (EIS); polarization curve; impressed cur- rent techniques for accelerating reinforcement corrosion according to modified NT BUILD 356 standard and naked eye observation show that the concrete samples using high fly ash content have much better protection performance to reinforcement corrosion than that of the control concrete. Furthermore, PC fly ash gives greater reinforcement corrosion protection than CFB fly ash in all three submergence regimes. Keywords: high strength concrete - HSC; fly ash - FA; high volume fly ash concrete- HVFAC; circulating fluidized bed combustion - CFB; pulverized coal combustion (PC) - PC; artificial seawater; electrochemical impedance spectroscopy - EIS. https://doi.org/10.31814/stce.huce(nuce)2021-15(6V)-09 © 2021 Trường Đại học Xây dựng Hà Nội (ĐHXDHN) ∗ Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: kientt@nuce.edu.vn (Kiên, T. T.) 94 Huyền, B. T. T., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 1. Giới thiệu Trong môi trường biển, các công trình xây dựng và hạ tầng kỹ thuật thường bị ăn mòn và phá hủy nhanh chóng. Theo tài liệu khảo sát [1, 2], các công trình xây dựng và hạ tầng kỹ thuật sử dụng bê tông cốt thép ở ven biển, trên các đảo thường bị ăn mòn và phá hủy nghiêm trọng sau 10 - 15 - 20 năm. Do đó việc sửa chữa và bảo vệ đòi hỏi chi phí lớn, chiếm khoảng 40-70% giá thành xây dựng [3]. Mức độ ăn mòn các kết cấu phụ thuộc vào thành phần của nước biển (độ mặn), điều kiện khí hậu (như nhiệt độ, độ ẩm), hoạt động của sóng, hướng gió và “vùng biển” (như vùng ngập hoàn toàn, vùng thủy triều, vùng sóng táp) mà bê tông tiếp xúc [4]. Môi trường biển Việt Nam có đặc thù khí hậu nóng ẩm, mưa bão nhiều cho nên sự ăn mòn kết cấu bê tông cốt thép còn xảy ra mạnh hơn. Một trong những dạng hư hỏng phổ biến đối với bê tông cốt thép trong môi trường biển là sự ăn mòn của cốt thép do sự xâm nhập của các ion clorua. Chính vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo các loại bê tông có chất lượng cao, bền vững với môi trường biển và thân thiện môi trường là xu hướng tất yếu; đáp ứng chiến lược phát triển kinh tế biển đã và đang được Đảng và Nhà nước quan tâm đầu tư. Các biện pháp thường được sử dụng để tăng khả năng chống lại sự xâm nhập của iôn clorua vào bê tông bao gồm giảm tỷ lệ nước/xi măng và tăng cường sử dụng các vật liệu thay thế xi măng như tro bay, silica fume, metakaolin và các puzzơlan và xỉ lò cao hạt hóa nghiền mịn [4–6]. Trong khi đó, lượng tro bay nhiệt điện tại Việt Nam phát sinh ngày càng nhiều và đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Vì vậy, nếu sử dụng tro bay với tỷ lệ hợp lý trong bê tông sẽ giúp cải thiện các chỉ tiêu về cường độ, độ bền, có tác dụng ngăn cản tác nhân sunfat và iôn clo, làm giảm nhiệt thủy hóa, làm tăng độ đặc chắc và ức chế phản ứng kiềm cốt liệu, . . . cho kết cấu bê tông và giảm ăn mòn cốt thép trong bê tông cốt thép [4–11]. Ngoài ra, việc sử dụng tro bay v ...