Đánh giá tuổi thọ các kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tông cường độ cao có xét đến trạng thái phá hủy của lớp bê tông bảo vệ

Tác giả: TS. HỒ XUÂN BA
              Trường Đại học Giao thông vận tải

Gia tăng độ khuếch tán clorua theo trạng thái phá hủy phân tán của bê tông cường độ cao

Độ bền dài hạn của các KCBTCT bị ảnh hưởng bởi các quá trình lý hóa. Các quá trình này có thể kể đến là sự thấm nhập clorua, hiện tượng cácbonát hóa, các tác động cơ học... Một trong các nhân tố điển hình nhất trong các quá trình trên là sự ăn mòn cốt thép do sự thấm nhập của clorua vào bên trong lớp bê tông bảo vệ. Sự thấm nhập này càng nhiều khi lớp bê tông bảo vệ bị phá hủy do các tác động cơ học trong quá trình thi công và khai thác. Khi lớp bê tông bảo vệ bị phá hủy sẽ làm giảm khả năng chống thấm, các ion clorua sẽ dễ dàng khuếch tán vào và làm phá hủy lớp bảo vệ thụ động xung quanh các cốt thép. Một khi không còn được bảo vệ, các cốt thép sẽ tiếp xúc với nước và oxy và cuối cùng sẽ bị han gỉ.

Bê tông cường độ cao được sử dụng trong những năm gần đây với mục đích tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu công trình, ngoài ra còn tăng độ bền trong môi trường xâm thực so với bê tông thường. Với các kết cấu công trình sử dụng bê tông cường độ cao, khả năng chống thấm nước, chống xâm nhập clorua đã được cải thiện đáng kể nhờ cấu trúc vật liệu có độ đặc cao, độ rỗng thấp. Tuy vậy, một khi trong bê tông cường độ cao xuất hiện các vùng phá hủy hoặc các đường nứt nhỏ thì xâm nhập clorua sẽ tăng nhanh, gây ăn mòn cốt thép và ảnh hưởng đến tuổi thọ của các công trình này.

Trong nghiên cứu này, chỉ có trạng thái phá hủy phân tán của bê tông cường độ cao được xem xét. Ảnh hưởng của thời gian phá hủy đến tuổi thọ các KCBTCT sử dụng bê tông cường độ cao được xem xét trong hai trường hợp: i) KCBTCT; ii) Kết cấu bê tông dự ứng lực.

Tuổi thọ các KCBTCT sử dụng bê tông cường độ cao trong nghiên cứu này được lấy như là thời gian kể từ đó các cốt thép bị ăn mòn do clorua khuếch tán vào trong bê tông, chính xác hơn là thời gian mà kể từ đó nồng độ clorua tại bề mặt các cốt thép đạt đến giá trị giới hạn Ccr [1,4]. Mô hình xác định được dùng để tính toán tuổi thọ các KCBTCT được xây dựng trên cơ sở định luật Fick 2 [7]. Tuổi thọ được biểu diễn như là 1 hàm của nồng độ clorua bề mặt Cs, hệ số khuếch tán clorua Kc, ngưỡng clorua giới hạn Ccr và chiều dày của lớp bê tông bảo vệ h. Các thông số môi trường bao gồm mật độ clorua bề mặt (Cs), hệ số khuếch tán clorua (Kc) được đưa vào dựa trên các nghiên cứu của Mangat & Molloy (1994) [6] và A. Costa & J. Appleton (1998) [3].

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây