Ăn mòn cầu cảng và phương pháp bảo vệ

Chia sẻ: Vang Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:59

Thêm vào BST

Báo xấu

105
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khí hậu Việt Nam với đặc trưng là nhiệt đới ẩm, gió mùa, nhiều nắng và mưa. Về mùa hè trời nắng nóng làm nước bốc hơi nhanh nhưng lại có những đợt mưa rào làm thắm ướt đột ngột. Vào mùa mưa lại có độ ẩm không khí cao kết hợp với những cơn mưa thường xuyên dẫn đến bề mặt của các công trình luôn luôn bị ẩm. Sự ẩm ướt bề mặt của công trình làm tăng khả năng khuyếch tán các ion xâm thực qua lớp bê tông bảo vệ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ăn mòn cầu cảng và phương pháp bảo vệ

ĂN MÒN CẦU CẢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ GVHD: TS. HUỲNH QUYỀN HVTH: DƯƠNG KIM NGÂN NGUYỄN HUỲNH HƯNG MỸ 1
NỘI DUNG TRÌNH BÀY I. TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG ĂN MÒN CÁC CẦU CẢNG BIỂN HIỆN NAY II. ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG BIỂN VIỆT NAM III. NGUYÊN NHÂN GÂY ĂN MÒN CẦU CẢNG IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN V. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ CẦU CẢNG BIỂN Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 2
I. TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG ĂN MÒN CÁC CẦU CẢNG BIỂN HIỆN NAY  Khí hậu Việt Nam với đặc trưng là nhiệt đới ẩm, gió mùa, nhiều nắng và mưa. Về mùa hè trời nắng nóng làm nước bốc hơi nhanh nhưng lại có những đợt mưa rào làm thắm ướt đột ngột. Vào mùa mưa lại có độ ẩm không khí cao kết hợp với những cơn mưa thường xuyên dẫn đến bề mặt của các công trình luôn luôn bị ẩm. Sự ẩm ướt bề mặt của công trình làm tăng khả năng khuyếch tán các ion xâm thực qua lớp bê tông bảo vệ.  Các tác động trên gây nên quá trình khô ẩm bề mặt kết cấu và khuyếch đại bề mặt thẩm thấu của các chất xâm thực trên bề mặt, gây nên sự giản nở của lớp bê tông bảo vệ, sinh ra các vết nức, tăng cường quá trình thâm nhập của các tác nhân gây ăn mòn. Vì vậy thực trạng về ăn mòn các cầu cảng biển và công trình BTCT là rất lớn. 3
I. TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG ĂN MÒN CÁC CẦU CẢNG BIỂN HIỆN NAY (tt) tt) 4
I. TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG ĂN MÒN CÁC CẦU CẢNG BIỂN HIỆN NAY (tt) tt)  Dựa vào kết quả khảo sát của nhóm nghiên cứu TS. Trương Hoài Chính, TS. Huỳnh Quyền tại các công trình tiêu biểu: cảng Tiên Sa, cảng Thuận Phước, cảng Liên Chiểu, cầu Nguyễn Văn Trỗi (Đà Nẵng) thấy rằng 4 công trình đều nằm trong thực trạng ăn mòn và phá hủy trung bình đến nặng. Nhiều vị trí công trình bị hư hỏng nặng, không còn khả năng chịu lực, lớp bê tông bảo vệ bị bong bục từng mảng do cốt thép bị ăn mòn nặng. 5
I. TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG ĂN MÒN CÁC CẦU CẢNG BIỂN HIỆN NAY (tt) tt) 6
I. TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG ĂN MÒN CÁC CẦU CẢNG BIỂN HIỆN NAY (tt) tt)  Kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng Cl- thấm đều theo chiều dày của lớp bê tông bảo vệ và đã vượt ngưỡng giới hạn cho phép (Hình 3)  Qua kết quả nghiên cứu khảo sát cho thấy rằng các công trình đều xuống cấp sau 5-10 năm sử dụng (cảng cá Thuận Phước, cảng Liên Chiểu), cầu Nguyễn Văn Trỗi đã có 15-20% 15-20% diện tích bị ăn mòn, riêng công trình cảng Tiên Sa nằm trong tình trạng bị ăn mòn ở mức báo động, nhiều kết cấu tại công trình này bị phá hủy hoàn toàn không còn khả năng phục hồi được. 7
II. ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG BIỂN VIỆT NAM  Theo tính chất xâm thực và mức độ tác độnglên kết cấu bê tông và BTCT có thể phân môi trường biển Việt Nam thành 4 vùng có ranh giới khá rỏ sau: sau: 8
II. ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG BIỂN VIỆT NAM (tt)  Căn cứ vào phân loại môi trường xâm thực TCVN 3994:1985 3994: và một số tiêu chuẩn nước ngoài, có thể phân loại mức độ tác ngoài, động của môi trường biển đến kết cấu bê tông và BTCT như bảng: bảng: 9
III. III. NGUYÊN NHÂN GÂY ĂN MÒN CẦU CẢNG BIỂN VIỆT NAM NGUYÊN NHÂN: 1. Tác động xâm thực của môi trường 2. Thiết kế, thi công, quản lý sử dụng công trình kế, công, 10
III. NGUYÊN NHÂN GÂY ĂN MÒN CẦU CẢNG BIỂN VIỆT NAM (tt) tt) 1. TÁC ĐỘNG XÂM THỰC CỦA MÔI TRƯỜNG *QÚA TRÌNH XÂM THỰC CLO VÀO BÊ TÔNG GÂY RA ĂN MÒN VÀ PHÁ HỦY CỐT THÉP. Ăn mòn do Clo thường tập trung trên một diện tích nhỏ, tạo nhỏ, thành một vùng rổ mặt và bao bọc xung quanh là cốt thép chưa bị ăn mòn. mòn. Qúa trình ăn mòn cốt thép do xâm thực Clo gây ra được minh họa: họa: 11
QUÁ TRÌNH ĂN MÒN CỐT THÉP DO XÂM THỰC CLO 12
QUÁ TRÌNH ĂN MÒN CỐT THÉP DO XÂM THỰC CLO (tt)  Ăn mòn cốt thép làm tiết diện giảm nhanh chóng, vì vậy giảm đáng kể khả năng chịu lực của cấu kiện BTCT.  Trong suốt chu kỳ ăn mòn, ion sắt kết hợp với ion Clo tạo thành hợp chất FeCl2. Theo thời gian sản phẩm này thủy phân giải phóng ion Clo, đồng thời làm giảm pH ở Anode.  Tốc độ ăn mòn tăng lên do sự oxy hóa của sắt diễn ra mạnh mẽ trong môi trường có tính acide như Anode.  Tốc độ ăn mòn cốt thép có quan hệ với tỉ lệ ion clo/ion OH- trên bề mặt cốt thép. Nồng độ OH- càng cao thì hàm lượng clo cần thiết để gây ăn mòn càng cao.  Nếu hàm lượng ion clo nhiều hơn OH- thì quá trình biến đổi Fe2+ diễn ra nhanh hơn.  Nếu hàm lượng ion clo ít hơn OH- thì FeOH+ kết tủa và góp phần gia cường màng oxyd thụ động trên bề mặt cốt thép. 13
QUÁ TRÌNH ĂN MÒN CỐT THÉP DO XÂM THỰC CLO (tt)  Trong BTCT, OH- tạo thành màng thụ động trên bề mặt cốt thép, màng thụ động này có tác dụng bảo vệ cốt thép không bị ăn mòn. Tuy nhiên, ion clo lại làm phá hủy lớp màng thụ động này. Vì vậy, tồn tại sự cạnh tranh giữa OH- và Cl- trên bề mặt cốt thép.  Khi hàm lượng Cl- đạt đến một giới hạn hàm lượng nhất định thì lớp màng thụ động bảo vệ cốt thép bị phá hủy, giới hạn này gọi là hàm lượng clo tới hạn. 14
QUÁ TRÌNH ĂN MÒN CỐT THÉP DO XÂM THỰC CLO (tt) Trong tiêu chuẩn thiết kế của nhiều nước, hàm lượng clo=0,4% tính theo khối lượng xi măng được sử dụng làm hàm lượng chuẩn để phân cấp mức độ ăn mòn công trình:  2,0%:chắc chắn phát sinh ăn mòn 15
III. NGUYÊN NHÂN GÂY ĂN MÒN CẦU CẢNG BIỂN VIỆT NAM (tt) 1. TÁC ĐỘNG XÂM THỰC CỦA MÔI TRƯỜNG *Quá trình thấm ion SO4 2- vào bê tông, tương tác với các sản phẩm thuỷ hoá của đá xi măng tạo ra khoáng ettringit trương nở thể tích gây phá huỷ kết cấu (xâm thực sunfat) • Trong môi trường nước biển tồn tại sunfat. Nồng độ của ion sunfat phụ thuộc vào tính tan của muối. Na2SO4 và MgSO4 có độ hòa tan cao, nhưng CaSO4 không hòa tan. • Phản ứng sẽ xảy ra giữa muối trong dung dịch và sản phẩm hydrat hóa của xi măng. Canxi sunfuaoaluminat hydrat hình thành ở gđ hydrat hóa, nó tồn tại ở dạng ettringit thông qua phản ứng: • 3CaO.Al2O3 + 3CaSO4 = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O 32H 16
XÂM THỰC SUNFAT 17
XÂM THỰC SUNFAT(tt)  Cơ chế hư hại BTCT do xâm thực sunfat là do sinh ra lực phá vỡ cấu trúc bê tông khi sản phẩm phản ứng tạo thành có thể tích lớn hơn thể tích hợp chất ban đầu và do khả năng hấp thụ nước.  Sự tạo thành ettringit là nguyên nhân làm cho sản phẩm phản ứng tăng lên từ 2 đến 5 lần.  Sự xâm thực xảy ra mạnh mẽ khi phản ứng kết thúc hoàn toàn, VD như trường hợp của MgSO4:  Ca(OH)2 + MgSO4  CaSO4 + Mg(OH)2 18
XÂM THỰC SUNFAT(tt) 19
Quá trình thấm ion SO4 2- vào bê tông, tương tác với các sản phẩm thuỷ hoá của đá xi măng tạo ra khoáng ettringit trương nở thể tích gây phá huỷ kết cấu (xâm thực sunfat) 20