TIN TỨC

Làm thế nào để bảo vệ cấu kiện cầu cảng tránh khỏi sự xâm thực của nước biển

Làm thế nào để bảo vệ cấu kiện cầu cảng tránh khỏi sự xâm thực của nước biển
5 3 votes

Xâm thực bê tôngbê tông cốt thép là một trong những nguyên nhân chính gây phá hủy kết cấu công trình cầu cảng. Bài viết dưới đây, NECON sẽ phân tích, đánh giá nguyên nhân xâm thực kết cấu bê tôngbê tông cốt thép và đưa ra giải pháp hiệu quả nhất để bảo vệ kết cấu cầu cảng.

Các dạng xâm thực thường xảy ra với kết cấu cầu cảng:

  1. Xâm thực BT do sự hòa tan các sản phẩm thủy hóa của xi măng:
    Đối với BT và BTCT các công trình thủy lợi làm việc trong môi trường nước, đặc biệt điều kiện có chênh lệch mực nước, khi khả năng chống thấm của bê tông không đảm bảo, nước thấm qua bê tông sẽ hòa tan vôi trong thành phần của đá xi măng và cuốn theo dòng thấm ra ngoài dưới dạng Ca(OH)2, quá trình tiếp diễn lâu dài sẽ làm cho khối BT dần bị rỗng rỗ, suy giảm cường độ.
  2. Xâm thực do BT và BTCT làm việc trong điều kiện mực nước thường xuyên thay đổi.

    Đây là một trong những dạng xâm thực rất thường gặp đối với BT và BTCT công trình thủy lợi, đặc biệt là các cống vùng triều, bê tông lát mái đê biển, v,v… Nguyên nhân là do, khi mực nước thường xuyên thay đổi, làm cho bề mặt bê tông thường xuyên lặp lại các chu kỳ bị làm ướt rồi lại khô, tức là làm cho BT luôn trong trạng thái trương nở-co ngót, hiện tượng này đặc biệt nguy hiểm trong điều kiện nhiệt độ, và bức xạ mặt trời cao vào mùa hè và khi nắng chiếu trực diện vào bề mặt BT khu vực chịu ảnh hưởng của mực nước thay đổi. Hiện tượng trương nở-co ngót liên tục sẽ làm xuất hiện nội ứng suất trong BT và gây nên các vi nứt trên bề mặt BT, cứ như thế xâm thực càng tiến sâu vào trong khối bê tông do nước qua vết nứt thấm sâu vào trong BT, dẫn đến phạm vi chịu ảnh hưởng của hiện tượng ướt-khô sâu hơn vào trong khối BT. BT bị nứt sẽ suy giảm cường độ, và dưới các tác động của ngoại lực như sóng, bê tông sẽ dần bị ăn mòn, cường độ suy giảm. Kết quả nghiên cứu trong phòng về ảnh hưởng của chu kỳ ướt-khô trong điều kiện nhiệt độ tăng từ 20-70oC, sau 240 chu kỳ, cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông giảm tới 15-26% [1], bê tông có cường độ và độ chống thấm thấp thì mức độ suy giảm cường độ càng lớn.

  3. Xâm thực do BT và BTCT công trình cầu cảng do tạo thành các chất tích tụ, nở thể tích từ phản ứng của các chất tan trong nước với sản phẩm thủy hóa của xi măng trong BT hoặc BTCT
    (Thường gặp nhất là ở các công trình cầu cảng khu vực ven biển, công trình thủy lợi trong vùng nước chua phèn, v,v…).
  4. Một số dạng xâm thực khác: như xâm thực do vi sinh vật gây ra (các loại hà, sò biển, v.v..), xâm thực do sự tương tác của các dạng axit, muối trong môi trường nước với các sản phẩm thủy hóa trong xi măng tạo ra các hợp chất tan mạnh, hoặc không có cường độ, v.v… cũng thường xảy ra đối với một số công trình thủy lợi bằng BT và BTCT.

Nguyên nhân cơ bản gây xâm thực bê tông và bê tông cốt thép cầu cảng

1. Đối với môi trường làm việc của BT và BTCT.
– Có sự chênh lệch cột nước gây thấm cho bê tông;

– Có sự dao động của mực nước;

– Bê tông tiếp xúc với dòng chảy có lưu tốc lớn;

– Môi trường làm việc của BT và BTCT có chứa các tác nhân gây xâm thực như các ion SO42-, Cl, Mg2+, CO22-, v.v…;

– Trong môi trường có những loại vi sinh vật gây hại cho BT.

2. Đối với bản thân kết cấu công trình bằng BT và BTCT.

– Khả năng chống thấm của BT không đảm bảo;

– Chất lượng thi công bê tông không tốt, bê tông bị mất nước nhiều do cốp pha không kín khít, rỗng rỗ nhiều, không đặc chắc, lớp bảo vệ cốt thép không đảm bảo về chiều dày và độ đặc chắc;

– Trong thiết kế thành phần BT chưa quan tâm đến các giải pháp làm tăng khả năng chịu kéo, khả năng chịu mài mòn, va đập của bề mặt BT, độ đặc chắc, chống xâm thực, khả năng ức chế ăn mòn cho BT và cốt thép đối với các hạng mục cho phù hợp;

– Trong quá trình thi công cốt thép bị rỉ vẫn đổ bê tông mà không có biện pháp làm sạch;

– Không có các biện pháp bảo vệ bề mặt bê tông khu vực dễ bị xâm thực.

Giải pháp phòng ngừa xâm thực bê tông cốt thép kết cấu cầu cảng

    1. Trong quá trình thiết kế: cần phải nghiên cứu, phân tích đánh giá kỹ lưỡng điều kiện làm việc của công trình, các tác nhân có thể gây xâm thực cho BT và BTCT.

  1. Trong thiết kế thành phần bê tông.

– Dùng xi măng bền sunphát có hàm lượng C3A, C3S thấp, tức là tìm cách giảm hàm lượng Ca(OH)2;

– Sử dụng một số loại phụ gia để làm đặc chắc cấu trúc bê tông, giảm hàm lượng Ca(OH)2 trong bê tông (phụ gia khoáng hoạt tính, phụ gia dẻo hóa, siêu dẻo, v.v..), sử dụng phụ gia ức chế ăn mòn làm giảm gradient nồng độ ion xâm thực của môi trường so với bê tông;

– Nâng cao khả năng chống thấm cho Bê tông;

– Nâng cao cường độ, khả năng chịu kéo, khả năng chịu mài mòn, va đập cho bê tông các hạng mục công trình thường xuyên làm việc trong môi trường mực nước thường xuyên thay đổi, môi trường có dòng chảy xiết, chịu tác động của sóng.

  1. Trong quá trình thi công.

– Quản lý chặt chẽ các khâu trong quy trình thi công bê tông.

    + Bảo quản vật liệu (xi măng, phụ gia, cốt thép).

    + Công tác cốp pha: đảm bảo cốp pha kín khít, chống, neo chắc chắn để bê tông được đầm chặt, không bị mất nước xi măng, rỗng rỗ, giảm c cường độ, độ chống thấm, đồng thời nâng cao thẩm mỹ công trình.

    + Công tác cốt thép: đảm bảo cốt thép phải được làm sạch, không có gỉ, dầu mỡ dính vào cốt thép, chiều dày lớp bảo vệ đúng quy định.

    + Công tác trộn, đổ, đầm bê tông, bảo dưỡng bê tông đảm bảo theo đúng quy trình trong các tiêu chuẩn thi công BT hiện hành.

– Tạo lớp màng bảo vệ BT và BTCT phía mặt ngoài kết cấu BT bằng các loại vật liệu kỵ nước, vật liệu chống thấm, vật liệu chịu va đập, mài mòn như: Epoxy, Urethan, Neopren, sơn tạo màng chống thấm, sơn chống xâm thực (Estotect SWR – loại sơn NECON đang sử dụng trong sửa chữa, bảo vệ kết cấu nhiều công trình như cảng Vedan, cảng Cửa Lò