Đang tải... (xem toàn văn)
Bê tông được xem là vật liệu đá nhân tạo có tính bền vững cao. Tuy nhiên, theo thời gian, bê tông sẽ bị hư hại do tác động xâm thực của môi trường. Một trong các tác nhân gây hư hại đó là: nước, axit, clo,… trong đó nguy hiểm nhất và phá hoại bê tông một cách nhanh chóng nhất là clo
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƢƠNG NHẬT TÂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUAN HỆ GIỮA ĐỘ THẤM VÀ TỐC ĐỘ KHUẾCH TÁN CLORUA VÀO BÊ TƠNG CĨ XÉT ĐẾN TRẠNG THÁI ỨNG XỬ CỦA BÊ TÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM MÃ SỐ: 60.58.25 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS TRẦN THẾ TRUYỀN HÀ NỘI, 2015 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, nhận nhiều giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy, Khoa Cơng trình Phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng Trường Đại học Giao thơng Vận tải, phòng LAS – 1216 trường Trung cấp Giao thông Vận tải Huế, bạn đồng nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Đặc biệt tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Trần Thế Truyền – Bộ môn Cầu hầm, Trường Đại học Giao thông Vận tải, người thầy tận tình giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu hồn thiện luận văn Tơi muốn gửi lời cảm ơn đến quan nơi công tác Trường Trung cấp Giao thơng Vận tải Huế, gia đình người thân tôi, người bên cạnh an ủi nguồn động viên to lớn cho tơi vượt qua khó khăn để hồn thành khóa học Trong khn khổ luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật, chắn chưa đáp ứng cách đầy đủ vấn đề nêu Tôi xin chân thành cảm ơn tiếp thu nghiêm túc ý kiến đóng góp nhà khoa học bạn đồng nghiệp Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả TRƢƠNG NHẬT TÂN ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG - TỔNG QUAN VỀ THẤM VÀ ĐỘ KHUẾCH TÁN CỦA CLORUA VÀO BÊ TÔNG 1.1 Khái niệm tính thấm bê tông độ khuếch tán vào bê tông 1.1.1 Cấu trúc rỗng bê tông 1.1.2 Các định nghĩa 1.1.2.1 Độ rỗng bê tông 1.1.2.2 Tính thấm bê tơng 1.1.2.3 Sự khuếch tán 1.1.2.4 Sự hút bám 1.1.2.5 Sự hấp thụ 1.1.2.6 Độ ngoằn ngoèo lỗ rỗng 1.1.2.7 Tính liên thơng lỗ rỗng 1.1.3 Ảnh hƣởng tải trọng đến cấu trúc vi mô bê tông 1.1.4 Thấm chất lƣu qua bê tông 1.1.4.1 Khái niệm 1.1.4.2 Cơ chế thấm chất lƣu qua môi trƣờng rỗng 1.2 Một số phƣơng pháp thí nghiệm đo độ thấm bê tơng 11 1.2.1 Thí nghiệm dòng nƣớc ổn định 12 1.2.2 Thí nghiệm dòng nƣớc không ổn định 14 1.2.3 Các thí nghiệm đo mức độ ngấm nƣớc 18 1.2.3.1 Chiều sâu nƣớc thấm nhập số 19 1.2.3.2 Xác định hệ số độ thấm từ chiều sâu ngấm nƣớc 19 1.3 Các thí nghiệm xác định độ khuếch tán của ion vào bê tông 20 iii 1.3.1 Thí nghiệm khuếch tán trạng thái ổn định 21 1.3.1.1 Nguyên lý thí nghiệm 21 1.3.1.2 Trình tự thực 22 1.3.2 Thí nghiệm ngâm mẫu thử 23 1.3.3 Thí nghiệm nhỏ giọt 24 1.3.4 Thí nghiệm luân chuyển vùng điện trƣờng 25 1.3.4.1 Nguyên lý thí nghiệm 25 1.3.4.2 Các phƣơng pháp thí nghiệm thấm clorua 27 1.4 Kết luận chƣơng 30 CHƢƠNG - VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 32 2.1 TỔNG QUAN VỀ CỐT LIỆU CHO BÊ TƠNG SỬ DỤNG TRONG THÍ NGHIỆM 32 2.1.1 Khái quát bê tông 32 2.1.2 Vật liệu chế tạo bê tông 33 2.1.2.1 Xi măng 33 2.1.2.2 Cốt liệu nhỏ (cát) 33 2.1.2.3 Cốt liệu lớn (đá dăm) 36 2.1.2.4 Nƣớc 39 2.2 Thiết kế thành phần cấp phối bê tơng thí nghiệm 39 2.3 Phƣơng pháp thiết bị thí nghiệm 40 2.3.1 Phƣơng pháp kiểm tra độ chống thấm (TCVN 3116 - 2007) 40 2.3.2 Thiết bị thí nghiệm độ chống thấm 40 2.3.3 Xác định độ chống thấm bê tông 41 2.3.4 Thiết bị thí nghiệm xác định độ thấm clo 42 2.3.5 Phƣơng pháp xác định độ thấm ion clo phƣơng pháp đo điện lƣợng (theo TCVN 9337 : 2012) 43 2.3.6 Chế tạo mẫu thí nghiệm 43 2.3.6.1 Thiết bị sử dụng 43 2.3.6.2 Lấy mẫu 44 2.3.6.3 Đúc mẫu 44 2.3.6.4 Bảo dƣỡng mẫu 44 2.4 Kết luận chƣơng 44 iv CHƢƠNG - THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘ THẤM VÀ TỐC ĐỘ KHUẾCH TÁN CLORUA VÀO BÊ TƠNG CĨ XÉT ĐẾN TRẠNG THÁI ỨNG XỬ CỦA BÊ TÔNG 45 3.1 Giới thiệu chung 45 3.2 Đề cƣơng thí nghiệm thấm nƣớc theo TCVN 3116 – 2007 47 3.2.1 Phạm vi áp dụng 47 3.2.2 Thiết bị thí nghiệm 47 3.2.3 Chuẩn bị mẫu thử 47 3.2.4 Tiến hành thử 49 3.3 Đề cƣơng thí nghiệm thấm ion clo theo TCVN 9337 – 2012 50 3.3.1 Phạm vi áp dụng, quy định chung 50 3.3.2 Nguyên tắc thử 50 3.3.2 Thiết bị thí nghiệm 50 3.3.2.1 Thiết bị lấy mẫu 50 3.3.2.2 Thiết bị bơm hút chân khơng có khả trì áp suất khơng khí bình chân khơng nhỏ 1mmHg gồm có 51 3.3.2.3 Thiết bị dụng cụ đo điện lƣợng 51 3.3.2.4 Dụng cụ vật liệu sơn phủ 51 3.3.2.5 Hóa chất thử 51 3.3.3 Chuẩn bị mẫu thử 52 3.3.4 Tiến hành thử 54 3.4 Kết thí nghiệm 56 3.4.1 Kết thí nghiệm chống thấm bê tông 56 3.4.2 Kết thí nghiệm thấm ion clo bê tông 57 3.5 Xây dựng mối quan hệ độ thấm nƣớc thấm ion clo vào bê tông 58 3.6 Kết luận chƣơng 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 Kết luận 60 Kiến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Chất lượng bảo vệ dựa vào số độ thấm nước Autoclam 18 Bảng 2.1 Các tính chất lý cát thuộc mỏ An Lỗ 35 Bảng 2.2 Thành phần hạt cát 35 Bảng 2.3 Các tính chất lý đá 37 Bảng 2.4 Thành phần hạt đá 38 Bảng 2.5 Thành phần cấp phối bê tông 40 Bảng 2.6 Mức độ thấm ion clo 43 Bảng 2.7 Chỉ tiêu cần xác định, hình dáng kích thước mẫu 43 Bảng 3.1 Mức độ thấm ion clo 56 Bảng 3.2 Kết thí nghiệm độ chống thấm nước bê tông 30Mpa 57 Bảng 3.3 Kết thí nghiệm độ thấm clo bê tông 30Mpa 57 Bảng 3.4 Mối quan hệ độ chống thấm nước độ thấm clo bê tông 30 Mpa theo ứng suất nén trước bê tông 59 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc bê tơng Hình 1.2 Các giai đoạn ứng xử bê tông tác động tải trọng Hình 1.3 Các giai đoạn chuyển dịch chất lỏng qua mơi trường chất rỗng Hình 1.4 Thiết bị đo thấm nước điển hình 12 Hình 1.5 Bố trí thí nghiệm ISO/DIS 7032 16 Hình 1.6 Thí nghiệm độ thấm clorua nhanh 28 Hình 2.1 Biểu đồ xác định phạm vi cho phép cát 34 Hình 2.2 Biểu đồ thành phần hạt cát 35 Hình 2.3 Biểu đồ xác định phạm vi cho phép đá 37 Hình 2.4 Biểu đồ xác định thành phần hạt đá 38 Hình 2.5 Thiết bị xác định độ chống thấm bê tông 41 Hình 2.6 Sơ đồ xác định độ chống thấm (W) 42 Hình 2.7 Thiết bị xác định độ thấm ion clo gồm khoang chứa mẫu thiết bị đo điện lượng truyền qua mẫu 42 Hình 3.1 Máy xác định độ chống thấm bê tông (HS – 40) 47 Hình 3.2 Nén trước mẫu với cấp tải trọng khác 48 Hình 3.3 Quét mỡ xung quanh mẫu thành áo mẫu 49 Hình 3.4 Lắp mẫu thử vào máy thử thấm 49 Hình 3.5 Máy khoan lấy lõi bê tông máy cắt bê tông 50 Hình 3.6 Khoang chứa mẫu thử thấm ion clo 51 Hình 3.7 Mẫu thử khoan cắt từ mẫu trụ gia tải 52 Hình 3.8 Sơn xung quanh mẫu sơn epoxy 53 Hình 3.9 Sơ đồ bơm hút chân không mẫu thử 53 Hình 3.10 Đưa mẫu vào hút chân không 24 54 Hình 3.11 Sơ đồ đo điện lượng 55 Hình 3.12 Mẫu lắp vào khoang chứa mẫu, nối với thiết bị đo xử lý số liệu máy tính 55 Hình 3.13 Tác giả theo dõi thơng số q trình thí nghiệm 56 Hình 3.14 Độ chống thấm nước bê tông 30 Mpa theo ứng suất nén trước 58 vii Hình 3.15 Độ thấm clo bê tông 30 Mpa theo ứng suất nén trước bê tơng 59 Hình 3.16 Mối quan hệ W độ thấm clo bê tông 30Mpa theo ứng suất nén trước bê tông với cấp tải trọng khác 60 - Trường Đại học giao thông vận tải - - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Bê tông xem vật liệu đá nhân tạo có tính bền vững cao Tuy nhiên, theo thời gian, bê tông bị hư hại tác động xâm thực môi trường Một tác nhân gây hư hại là: nước, axit, clo,… nguy hiểm phá hoại bê tơng cách nhanh chóng clo Đối với kết cấu bê tông nước đất đặc biệt nước có tính chất xâm thực bị ăn mòn Ăn mòn bê tơng thực chất ăn mòn đá xi măng, thành phần cốt liệu nói chung đặc khó bị ăn mòn Lớp bê tơng mặt ngồi bảo vệ cốt thép bị thấm nước, nước tiếp cận với cốt thép gây ăn mòn, đặc biệt có xâm nhập ion clo phá hoại màng oxit thụ động mặt cốt thép Khi cốt thép bị ăn mòn tạo gỉ, thể tích tăng 4-6 lần gây nứt nẻ bê tông, dẫn đến phá hoại kết cấu cơng trình Việt Nam nước nhiệt đới, lượng mưa lớn, khí hậu thay đổi thất thường, địa hình tiếp giáp với bờ biển dài Tuổi thọ cơng trình xây dựng, giao thơng thủy lợi bị giảm đáng kể khả chống thấm q trình khai thác cơng trình bị ảnh hưởng tác động bất lợi gây phá hủy, nứt vỡ bê tơng Sự có mặt đường nứt không mong muốn vốn ghi nhận hầu hết cơng trình xây dựng, giao thơng hay thủy lợi Việt Nam tạo điều kiện cho nước khơng khí (hay gọi tắt chất lưu) có hại thấm nhập vào bên kết cấu Và chắn độ bền cơng trình bị ảnh hưởng nhiều trình khai thác Việc dự báo tuổi thọ cách đáng tin cậy sở quan trọng để trì thiết kế tối ưu cơng trình xây dựng nhằm kéo dài tuổi thọ giảm chi phí bảo trì tu sửa chữa trọn đời cho cơng trình Trong số hư hỏng cho kết cấu cơng trình bê tơng cốt thép, thâm nhập chất clorua từ nước biển, nước ngầm, nước mưa, nước v.v Ăn mòn cốt thép kết cấu bê tông cốt thép xác định nguyên nhân phổ biến gây hư hỏng cho kết cấu cơng trình bê tơng cốt thép toàn giới Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 - Trường Đại học giao thông vận tải - - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Đánh giá tuổi thọ kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chí ăn mòn cốt thép thấm ion clo vào bê tông phương pháp đánh giá độ bền dài hạn cơng trình Việc xác định mối quan hệ độ thấm nước tốc độ khuếch tán clorua vào bê tông cho phép đánh giá xác tuổi thọ cơng trình bê tơng cốt thép nói chung cơng trình cầu nói riêng Hiện nay, giới, việc xác định quan hệ yêu cầu bắt buộc xem xét khả chống thấm chống ăn mòn loại bê tơng sử dụng xây dựng cơng trình cầu khu vực bị xâm thực mạnh Tuy nhiên, Việt Nam, vấn đề mẻ, cần thiết phải có nghiên cứu để làm rõ vấn đề với số loại bê tông thường dùng xây dựng nói chung xây dựng cầu nói riêng Như đề tài “Nghiên cứu xây dựng quan hệ độ thấm tốc độ khuếch tán clorua vào bê tông có xét đến trạng thái ứng xử bê tơng” cần thiết Mục tiêu phạm vi nghiên cứu Xây dựng mối quan hệ thấm nước khuếch tán clorua có xét đến trạng thái ứng xử chịu nén bê tông Trên sở tiêu chuẩn hành, thực thí nghiệm phòng thí nghiệm để xác định độ chống thấm xác định hệ thấm clorua phòng thí nghiệm bê tông thông dụng xây dựng cầu Phƣơng pháp nghiên cứu Trong phạm vi hạn hẹp thời gian nên đề tài nghiên cứu theo hướng nghiên cứu thực nghiệm, xây dựng mơ hình lý thuyết dựa kết thí nghiệm Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài: - Các tiêu chuẩn, tài liệu, sách, báo, tạp chí cơng bố ngồi nước; - Các tài liệu, số liệu Website chuyên ngành Internet Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 49 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 3.3 Quét mỡ xung quanh mẫu thành áo mẫu 3.2.4 Tiến hành thử Kẹp chặt áo có mẫu thử vào bàn máy, có gioăng cao su bu lông hãm; Bơm nước cho đầy ống khoang chứa, mở van xả hết khơng khí mẫu thử cột nước bơm Sau đóng van xả khí Hình 3.4 Lắp mẫu thử vào máy thử thấm Bơm nước tạo áp lực tăng dần cấp, cấp daN/cm2 Thời gian giữ mau cấp áp lực 16 đồng hồ Tiến hành tăng áp tới thấy mặt viên mẫu xuất nước thấm qua Khi khóa van ngừng thử viên mẫu Sau tiếp tục thử viên lại ngừng thử tồn viên bị nước thấm qua Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 50 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3.3 Đề cƣơng thí nghiệm thấm ion clo theo TCVN 9337 – 2012 3.3.1 Phạm vi áp dụng, quy định chung Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định mức độ thấm ion clo qua bê tông nặng đo điện lượng truyền qua mẫu thử Nhiệt độ môi trường xung quanh mẫu thử phải trì khoảng từ 20 C đến 25 C suốt trình đo điện lượng 3.3.2 Nguyên tắc thử Phương pháp đo điện lượng truyền qua tiến hành theo nguyên tắc áp dòng điện chiều có điện 60 V vào hai mặt mẫu thử, mặt tiếp xúc với dung dịch natri clorua % nối với cực âm, mặt tiếp xúc với dung dịch natri hydroxit nối với cực dương Khả thấm ion clo qua bê tông xác định thông qua giá trị tổng điện lượng truyền qua mẫu thử thời gian h, chia thành mức: cao, trung bình, thấp, thấp, khơng thấm 3.3.2 Thiết bị thí nghiệm 3.3.2.1 Thiết bị lấy mẫu Máy khoan ống lấy lõi bê tông, có đường kính mũi khoan 100 mm; Máy cắt bê tơng có lưỡi cắt làm mát nước; Túi polyetylen để bảo quản mẫu Hình 3.5 Máy khoan lấy lõi bê tông máy cắt bê tông Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 51 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3.3.2.2 Thiết bị bơm hút chân khơng có khả trì áp suất khơng khí bình chân khơng nhỏ 1mmHg gồm có Máy bơm hút chân khơng; Bình chân khơng; Đồng hồ đo áp suất khơng khí 3.3.2.3 Thiết bị dụng cụ đo điện lƣợng Khoang chứa mẫu: dùng để chứa mẫu thử có cấu tạo hình Hình 3.6 Khoang chứa mẫu thử thấm ion clo Thước đo độ dài, độ xác 0,1 mm; Đồng hồ đo thời gian; Nguồn điện chiều từ V đến 80 V; Nhiệt kế đo nhiệt độ từ 0 C đến 120 C; Vơn kế có dải từ V đến 100 V, độ xác ± 0,1 %; Ampe kế có dải đo từ mA đến 500 mA, độ xác ± 0,1 % 3.3.2.4 Dụng cụ vật liệu sơn phủ Sơn epoxy khô nhanh, không dẫn điện, có khả chống thấm nước bền kiềm; Chổi quét sơn, cân kỹ thuật cốc nhựa để định lượng trộn sơn; Keo silicone dùng để trám, vá gắn kết mẫu bê tông với khoan chứa mẫu thử 3.3.2.5 Hóa chất thử Nước dùng trình thử nghiệm nước loại theo tiêu chuẩn TCVN 4851: 1989 đun sôi để nguội đến nhiệt độ phòng; Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 52 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Dung dịch NaCl %, hòa tan 30 gam natri clorua loại tinh khiết phân tích 970 gam nước cất Dung dịch NaOH 0,3 M, hòa tan 12 gam natri hydroxit tinh khiết phân tích 1000 ml nước cất 3.3.3 Chuẩn bị mẫu thử Mẫu thử hình trụ có đường kính (100 ± 2) mm, chiều dày (50 ± 3) mm cắt từ mẫu bê tơng có đường kính (100 ± 2) mm; Mẫu khoan từ mẫu trụ (đường kính 150 mm cao 300 mm) với mũi khoan có đường kính 100 mm; Mẫu thử lấy phần hai nhát cắt cách mặt đáy mẫu bê tông tối thiểu 15 mm; Mẫu khoan cắt từ mẫu trụ hình 3.7 Hình 3.7 Mẫu thử khoan cắt từ mẫu trụ gia tải Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 53 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật theo cấp tải trọng khác Để khô bề mặt mẫu thử khơng khí sau h; Dùng chổi khăn làm bề mặt mẫu thử; Phủ kín sơn lên diện tích xung quanh mẫu thử chổi quét sơn Bảo dưỡng sơn để sơn khơ hồn tồn theo hướng dẫn sử dụng nhà sản xuất sơn Hình 3.8 Sơn xung quanh mẫu sơn epoxy Đặt mẫu thử vào bình hút chân khơng Lắp đặt hệ thống bơm hút chân khơng theo sơ đồ hình 3.9; Đồng hồ đo áp suất Van chiều Bình hút chân không Khóa vòi Bơm hút chân không Mẫu thử Bình đựng n-ớc Hỡnh 3.9 S bm hỳt chân không mẫu thử Đổ nước đun sôi để nguội vào bình đựng nước Khóa vòi nối bình hút chân khơng với bình đựng nước Bật máy bơm hút chân khơng trì áp suất bình hút chân không mmHg 24 h; Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 54 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 3.10 Đưa mẫu vào hút chân khơng 24 Mở khóa vòi nối bình hút chân khơng với bình đựng nước nước ngập mẫu thử Khóa vòi tiếp tục trì bơm hút chân khơng h; Tắt máy bơm, lấy mẫu thử khỏi bình hút chân khơng Chuyển mẫu thử vào bình đựng nước ngâm vòng (18 ± 2) h; 3.3.4 Tiến hành thử Lấy mẫu thử khỏi bình đựng nước, lau giọt nước đọng quanh mẫu; Lắp mẫu thử vào khoan chứa mẫu Dùng keo silicon trám vào khe tiếp giáp mẫu thử khoan chứa mẫu, đảm bảo bịt kín khơng rò rỉ nước ngồi; Đổ đầy hóa chất thử vào hai đầu khoang chứa mẫu thử, đầu khoan đổ dung dịch NaOH 0,3N đầu khoang đổ dung dịch NaCl 3% Đậy kín hai đầu khoang nút cao su để tránh bay dung dịch; Lắp đặt mạch điện gồm nguồn điện, vôn kế, ampe kế với khoang chứa mẫu thử theo sơ đồ hình 3.11 Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 55 - Luận văn thc s k thut Vôn kế (từ VCD đến 100 VCD) Ampe kÕ Ngn ®iƯn (tõ VDC ®Õn 80 VDC, từ A đến A) Dung dịch NaCl 3% Dung dÞch NaOH 0,3N Hình 3.11 Sơ đồ đo điện lượng Nối cực âm nguồn điện với đầu khoang chứa dung dịch NaCl, cực dương nguồn điện với đầu khoang chứa dung dịch NaOH; Đóng mạch điện trì điện chiều 60 V; Hình 3.12 Mẫu lắp vào khoang chứa mẫu, nối với thiết bị đo xử lý số liệu máy tính Theo dõi ghi lại thơng số cường độ dòng điện, nhiệt độ khoang chứa dung dịch NaCl giờ; Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 56 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 3.13 Tác giả theo dõi thơng số q trình thí nghiệm Nếu nhiệt độ dung dịch khoang thử tăng lên đến 900 C, tắt nguồn điện để tránh phá hủy khoang thử Ghi tượng vào báo cáo đánh giá mức độ thấm ion clo mức “không đáng kể” Thí nghiệm sử dụng thiết bị tự động, tổng điện lượng truyền qua mẫu thử tự ghi, tính tốn Sau kết thúc thí nghiệm, độ thấm ion clo đánh sau: Bảng 3.1 Mức độ thấm ion clo Điện lượng truyền qua mẫu (culông) Mức độ thấm ion clo > 4000 Cao từ 2000 đến 4000 Trung bình từ 1000 đến 2000 Thấp từ 100 đến 1000 Rất thấp < 100 Không đáng kể 3.4 Kết thí nghiệm 3.4.1 Kết thí nghiệm chống thấm bê tông Xử lý mẫu theo quy định TCVN 3116 – 2007 phòng LAS 1216 trung tâm kiểm định xây dựng Trường Trung cấp giao thông vận tải Huế từ ngày 17/4/2015 đến ngày 13/5/2015 Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 57 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Thiết bị đo máy đo độ thấm nước HS – 40 Trung Quốc Kết đo sau: Bảng 3.2 Kết thí nghiệm độ chống thấm nước bê tơng 30Mpa Ngày đúc Ngày thử Ngày hồn mẫu mẫu thành 19/3/2015 17/4/2015 20/4/2015 19/3/2015 20/4/2015 23/4/2015 21/3/2015 24/4/2015 27/4/2015 21/3/2015 27/4/2015 30/4/2015 21/3/2015 10/5/2015 13/5/2015 TT Cấp tải trọng 0,0 max Độ chống thấm W8 daN/cm2 0,3 max W8 159 kN daN/cm2 0,4 max W8 212 kN daN/cm2 0,7 max W6 371 kN daN/cm2 0,8 max W4 424 kN daN/cm2 3.4.2 Kết thí nghiệm độ thấm ion clo bê tông Xử lý mẫu theo quy định TCVN 9337 – 2012 phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng trường Đại học Giao thông vận tải từ ngày 2/5/2015 đến ngày 9/5/2015 Tiến hành đo số độ thấm clo mẫu vào ngày 9/5/2015 Thiết bị đo máy đo độ thẩm thấu clo Đan Mạch, tên máy Proove‟it hãng GERMANN INSTRUMENTS Kết sau: Bảng 3.3 Kết thí nghiệm độ thấm clo bê tông 30Mpa Điện lượng TT Mẫu Ngày đúc mẫu Ngày thí nghiệm 0-1 19/3/2015 đến 9/5/2015 5236 0,3 – 19/3/2015 đến 9/5/2015 5480 (Coulombs) Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 58 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 0,4 – 21/3/2015 đến 9/5/2015 5523 0,7 – 21/3/2015 đến 9/5/2015 5617 0,8 – 21/3/2015 đến 9/5/2015 5978 3.5 Xây dựng mối quan hệ độ thấm nƣớc thấm ion clo vào bê tơng Dựa vào kết thí nghiệm nói trên, ta xây dựng biểu đồ độ chống thấm nước biểu đồ độ thấm clo bê tông 30Mpa có ứng xử ứng suất Mác chống thấm W (daN/cm2) sau: 0 0,3 0,4 0,7 0,8 /max Hình 3.14 Độ chống thấm nước bê tơng 30 Mpa theo ứng suất nén trước Khi ứng suất nén trước bê tơng /max ≤ 0,4 độ chống thấm không thay đổi, giảm mạnh bê tông vượt qua trạng thái giới hạn đàn hồi Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 59 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 6200 5978 Độ thấm Clo (Coulombs) 6000 5800 5617 5600 5400 5480 5523 5236 5200 5000 4800 0,3 0,4 0,7 0,8 /max Hình 3.15 Độ thấm clo bê tông 30 Mpa theo ứng suất nén trước bê tông Ta thấy độ thấm clo nhạy cảm với ứng suất nén trước bê tông, độ thấm clo đặc biệt tăng mạnh bê tông vượt qua trạng thái giới hạn đàn hồi Từ kết nói tác giả xây dựng mối quan hệ độ chống thấm nước độ thấm clo bê tơng 30 Mpa có ứng suất nén trước bê tơng hình 3.16 với trục hoành độ thấm clo (cloulombs), trục tung độ chống thấm nước W (daN/cm2) Bảng 3.4 Mối quan hệ độ chống thấm nước độ thấm clo bê tông 30 Mpa theo ứng suất nén trước bê tông Độ chống thấm nước Độ thấm clo W (daN/cm2) (Coulombs) 0,0 max 5236 0,3 max 5480 0,4 max 5523 0,7 max 5617 0,8 max 5978 TT Cấp tải trọng Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 60 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Độ chống thấm nước W (daN/cm2) 10 0.max 0.4max 0.3max 0.7max 0.8max 5000 5200 5400 5600 5800 6000 6200 Độ thấm ion clo (coulombs) Hình 3.16 Mối quan hệ W độ thấm clo bê tông 30Mpa theo ứng suất nén trước bê tông với cấp tải trọng khác 3.6 Kết luận chƣơng Kết thí nghiệm thấm clo cho thấy, bê tơng 30 Mpa có độ thấm clo cao (> 4000) độ thấm nước đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn đề Khi có tác dụng ứng suất nén trước bê tông theo cấp: 0; 0.3max; 0.4max; 0.7max; 0.8max ta thấy giai đoạn đầu giới hạn đàn hồi bê tông (/max ≤ 0,4) độ chống thấm nước khơng thay đổi, xấp xỉ vượt qua giới hạn đàn hồi độ chống thấm nước giảm mạnh Độ thấm clo tăng nhẹ < 0,7.max nhiên sau giới hạn đàn hồi độ thấm tăng nhanh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong luận văn, tác giả trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu áp dụng độ chống thấm nước độ thấm clo bê tông nước giới Trong độ chống thấm nước dùng rộng rãi, độ thấm ion clo xem mẻ Việt Nam Tác giả tiến hành thí nghiệm để xác định độ chống thấm nước thấm ion clo mẫu bê tông có cường độ nén 30 Mpa Đối với thí nghiệm thấm Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 61 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật clo đòi hỏi thời gian chuẩn bị thiết bị thí nghiệm phức tạp, thí nghiệm chống thấm nước thực dễ dàng Do xác định độ chống thấm nước ta suy độ thấm ion clo tương ứng loại bê tông Từ kết thí nghiệm nói trên, tác giả đến kết luận sau: - Độ chống thấm nước bê tơng có cường độ danh định 30 Mpa đạt yêu cầu thiết kế (W8), chịu tác dụng ứng suất nén trước độ chống thấm nước giảm bê tông vượt qua giới hạn đàn hồi - Độ thấm clo bê tơng có cường độ danh định 30 Mpa cao (> 4000), tăng dần chịu tác dụng ứng suất nén trước đặc biệt tăng mạnh bê tông vượt qua giới hạn đàn hồi - Độ thấm clo bê tơng cao khả ăn mòn cốt thép kết cấu bê tông cốt thép lớn, công trình nhanh chóng bị phá hoại - Độ thấm clo phụ phuộc lớn vào hiệu ứng dư tải trọng nén trước, chịu tải trọng tăng dần giới hạn đàn hồi (0 ≤ ≤ 0,7max) độ thấm clo tăng đặc biệt tăng nhanh bê tông trạng thái bắt đầu bị phá hủy học Bên cạnh độ chống thấm nước bê tông giảm bê tông chịu tải trọng nén trước phạm vi > 0,4.max đến trạng thái phá hủy học Đây tiêu quan trọng đánh giá độ bền dự báo tuổi thọ phận cơng trình mơi trường xâm thực Đối với cơng trình ven biển móng mố trụ cầu, đê kè chắn sóng khơng nên dùng bê tơng có cường độ thấp (≤ 30 Mpa) mà phải tăng cường độ để giảm độ thấm nước thấm clo kết cấu Kiến nghị Do thời gian có hạn, khn khổ luận văn sử dụng hết phương pháp xác định độ thấm nước độ thấm clo Kết thí nghiệm hạn chế số lượng mẫu phương pháp thí nghiệm Do đề nghị cần tiếp tục thí nghiệm rộng với bê tơng có cấp cường độ khác ( từ 30 Mpa trở lên ) với thành phần cấp phối khác để xây dựng mối quan hệ độ Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 62 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chống thấm nước độ thấm ion clo chặt chẽ áp dụng xây dựng cơng trình ven biển vượt biển Cần có thí nghiệm trường cơng trình cầu xây dựng đưa vào sử dụng để có kết so sánh đánh giá cách xác mối quan hệ độ chống thấm nước độ thấm clo bê tông nói chung bê tơng sử dụng xây dựng cầu nói riêng TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Viết Trung, Trần Thế Truyền, Hồ Xuân Tú (2014), Thấm ăn mòn kết cấu bê tơng cốt thép, NXB Xây dựng, Hà Nội Phạm Duy Hữu, Đào Văn Đông, Phạm Duy Anh (2012), Vật liệu xây dựng, NXB GTVT, Hà Nội Trần Thế Truyền, Bùi Quang Cường Thực nghiệm xác định độ thấm nước bê tơng có xét đến hiệu ứng dư ứng suất nén trước Tạp chí KHGTVT, Số 29, 6/2010 Tiêu chuẩn Việt Nam 2682 : 2009, Xi măng Pooc Lăng – Yêu cầu kỹ thuật Tiêu chuẩn Việt Nam 7570 : 2006, Cốt liệu cho bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 302 : 2004, Nước trộn bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật Tiêu chuẩn Việt Nam 3015 : 1993, Hỗn hợp bê tông nặng bê tông nặng – Lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu thử Tiêu chuẩn Việt Nam 3994 : 1885, Chống ăn mòn xây dựng – Phân loại mơi trường xâm thực Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 Trường Đại học giao thông vận tải - 63 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 327 : 2004, Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn mơi trường biển, Tiêu chuẩn thiết kế 10 Tiêu chuẩn Việt Nam 9337 : 2012, Bê tông nặng, xác định độ thấm ion clo phương pháp đo điện lượng 11 Tiêu chuẩn Việt Nam 3116 : 2007, Bê tông - Phương pháp xác định độ chống thấm nước Học viên: Trương Nhật Tân - MHV: 4131779 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K21.1 ... số loại bê tơng thường dùng xây dựng nói chung xây dựng cầu nói riêng Như đề tài Nghiên cứu xây dựng quan hệ độ thấm tốc độ khuếch tán clorua vào bê tơng có xét đến trạng thái ứng xử bê tông ... vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG - TỔNG QUAN VỀ THẤM VÀ ĐỘ KHUẾCH TÁN CỦA CLORUA VÀO BÊ TÔNG 1.1 Khái niệm tính thấm bê tông độ khuếch tán vào bê. .. ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘ THẤM VÀ TỐC ĐỘ KHUẾCH TÁN CLORUA VÀO BÊ TƠNG CĨ XÉT ĐẾN TRẠNG THÁI ỨNG XỬ CỦA BÊ TÔNG 45 3.1 Giới thiệu chung 45 3.2 Đề cƣơng thí nghiệm thấm nƣớc