Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến ứng suất bám dính giữa bê tông và cốt thép

Trong nghiên cứu này, một mô hình thí nghiệm ăn mòn điện hóa đã được thiết lập để tạo ra các mẫu thử bê tông cốt thép có mức độ ăn mòn mong muốn trong thời gian ngắn (đơn vị ngày). Các mẫu thí nghiệm được chế tạo bằng các loại bê tông khác nhau có cấp độ bền lần lượt là B30, B40, B50 và các thanh cốt thép có đường kính 12 mm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến ứng suất bám dính giữa bê tông và cốt thépTạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018. 12 (6): 29–38NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦAMỨC ĐỘ ĂN MÒN CỐT THÉP ĐẾN ỨNG SUẤT BÁM DÍNHGIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉPNguyễn Ngọc Tâna,∗, Trần Anh Dũnga , Nguyễn Công Thếa , Trịnh Bá Tuấna , Lương Tuấn AnhaaKhoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt NamNhận ngày 29/06/2018, Sửa xong 27/08/2018, Chấp nhận đăng 26/09/2018Tóm tắtTrong nghiên cứu này, một mô hình thí nghiệm ăn mòn điện hóa đã được thiết lập để tạo ra các mẫu thử bê tôngcốt thép có mức độ ăn mòn mong muốn trong thời gian ngắn (đơn vị ngày). Các mẫu thí nghiệm được chế tạobằng các loại bê tông khác nhau có cấp độ bền lần lượt là B30, B40, B50 và các thanh cốt thép có đường kính12 mm. Hệ số K xác định bởi tỷ lệ giữa mức độ ăn mòn thực tế tính toán bằng khối lượng mất mát của thanhcốt thép và mức độ ăn mòn lý thuyết tính toán dựa trên định luật Faraday, cho phép ước lượng chính xác hơnthời gian ăn mòn điện hóa. Tiếp theo, thí nghiệm kiểm tra lực bám dính giữa bê tông và cốt thép đã được thựchiện trên các mẫu thử để xác định ảnh hưởng của các mức độ ăn mòn khác nhau, đó là: (i) mức độ nhỏ trongkhoảng 0 - 2%, (ii) mức độ ăn mòn trung bình 6,5% và (iii) mức độ ăn mòn lớn hơn 8,4%.Từ khoá: bê tông cốt thép; ăn mòn điện hóa; ion clorua; định luật Faraday; ứng suất bám dính bê tông vàcốt thép.AN EXPERIMENTAL STUDY TO IDENTIFY THE INFLUENCE OF REINFORCEMENT CORROSIONON STEEL-CONCRETE BOND STRESSAbstractIn this study, a testing disposition of electrochemical corrosion was established to obtain reinforced concretesamples having different corrosion rates of steel bars in a short time (unit by days). The samples tested weremade of different concretes with strength class B30, B40, B50, respectively, and steel bars of diameter of12 mm. The ratio K between the actual corrosion rate by mass loss of steel bars and the theoretical corrosionrate by Faraday’s law, was determined to better estimate the duration of accelerated electrochemical corrosionprocess. The steel-concrete bond test was carried out on the samples to identify the relation between bond stressand different corrosion rates: (i) corrosion rate ranging from 0 to 2%, (ii) corrosion rate of about 6,5%, (iii)corrosion rate of more than 8,4%.Keywords: reinforced concrete; electrochemical corrosion; chloride ions; Faraday’s law; steel-concrete bondstress.c 2018 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)https://doi.org/10.31814/stce.nuce2018-12(6)-04 1. Đặt vấn đềBê tông cốt thép (BTCT) đã được sử dụng từ cách đây hơn một thế kỉ bởi vì nó là một loại kết cấucó tính linh hoạt, kinh tế và bền vững. Trong quá trình khai thác và sử dụng công trình, sự ăn mòn cốt∗Tác giả chính. Địa chỉ e-mail: tannn@nuce.edu.vn (Tân, N. N.)29Tân, N. N. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựngthép trong bê tông là một trong những bệnh lý chính xuất hiện trên các kết cấu BTCT. Quá trình ănmòn cốt thép gây ra những hư hỏng trên bề mặt kết cấu, lớp bê tông bảo vệ bị nứt và bong tróc, gâyảnh hưởng nghiêm trọng đến thẩm mỹ và kiến trúc của công trình. Đồng thời, những cốt thép bị ănmòn cũng bị mất mát khối lượng, giảm tiết diện làm việc so với tính toán, gây nguy hiểm cho người vàquá trình sử dụng, vận hành. Một trong những xuống cấp về khả năng chịu lực, đó là sự suy giảm ứngsuất bám dính giữa bê tông và cốt thép do ăn mòn. Trong nghiên cứu này, các thí nghiệm đã được thựchiện trên các mẫu bê tông cốt thép được chế tạo bằng các loại bê tông có cấp độ bền lần lượt là B30,B40, B50 và cốt thép gai có đường kính D12 mm. Những kết quả được tính toán và phân tích nhằmxác định ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến ứng suất bám dính giữa bê tông và cốt thép.Trong thực tế, có hai nguyên nhân chính gây ra sự ăn mòn cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép,đó là: (i) Sự cacbonat hóa bê tông do sự xâm nhập của khí CO2 ; (ii) Sự xâm nhập của các ion clorua.Trường hợp thứ nhất, khí CO2 trong không khí xâm nhập vào trong bê tông qua mạng lưới các lỗ rỗng,khe nứt. Với sự có mặt của pha lỏng có trong bê tông và các sản phẩm thủy hóa của xi măng, đặc biệtlà Ca(OH)2 , các phản ứng cacbonat hóa xảy ra tạo thành CaCO3 (đá vôi). Độ pH của môi trường giảmtừ khoảng 12,5 - 13,5 xuống xấp xỉ 9, dẫn đến sự phá vỡ lớp màng thụ động bảo vệ cốt thép. Trườnghợp thứ hai, nhờ có pha lỏng, các ion clorua xâm thực vào trong kết cấu, làm thay đổi điều kiện củamôi trường bảo vệ của bê tông đối với cốt thép, dẫn đến thay đổi hình thái lớp màng thụ động, và từđó thúc đẩy quá trình ăn mòn diễn ra trong kết cấu.Các số liệu thu thập được cho thấy tần suất và các chi phí sửa chữa công trình cho những hư hỏngvà xuống cấp do ăn mòn ngày một tăng cao [1]. Tại Nhật Bản, một nghiên cứu chỉ ra, 90% các côngtrình tiếp xúc với môi trường biển ...