nghiÊn cỨu khoa hỌc sinh viÊn - totc.vntotc.vn/portals/10/de tai nckh sv 2015.pdf · bê...

Lớp CTGTTP K52 ~1~

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA CÔNG TRÌNH

BỘ MÔN CTGTTP & CTT

~~

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

Đề tài:

VẤN ĐỀ GỈ THÉP VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN LỰC DÍNH

BÁM GIỮA CỐT THÉP VÀ BÊ TÔNG

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Vũ Quang Trung

Sinh viên thực hiện : Đỗ Anh Đại

Đàm Văn Hoa

Vũ Đình Phúc

Tăng Văn Qúy

Lớp : CT GTTP-K52


Mục lục

I. ĐẶT VẤN ĐỀ .............................................................................................................. 3

II. VẤN ĐỀ GỈ THÉP TRONG XÂY DỰNG ................................................................ 4

2.1.Khái niệm về gỉ thép .............................................................................................. 4

2.2.Phân loại gỉ thép .................................................................................................... 4

2.3. Hiện tƣợng gỉ thép ................................................................................................ 5

2.4. Cơ chế hình thành gỉ thép ..................................................................................... 6

2.5. Ảnh hƣởng của gỉ thép đến công trình ................................................................. 7

III. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .................................................... 9

3.1 Vật liệu thí nghiệm ................................................................................................ 9

3.2 Phƣơng pháp thí nghiệm ...................................................................................... 12

a) Chuẩn bị mẫu thử .............................................................................................. 12

b) Chế tạo mẫu thử ................................................................................................ 13

c) Tiến hành thử:.................................................................................................... 22

IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ....................................................................................... 25

V.NHẬN XÉT VÀ BIỆN LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................... 26

VI. KẾT LUẬN ............................................................................................................. 28


VẤN ĐỀ GỈ THÉP VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN LỰC DÍNH

BÁM GIỮA CỐT THÉP VÀ BÊ TÔNG

TÓM TẮT: Gỉ thép là sản phẩm của quá trình ăn mòn thép xuất hiện trên bề

mặt thép do sự tƣơng tác của oxy, hơi nƣớc và sắt. Gỉ cốt thép sinh ra trong quá trình

bảo quản, gia công lắp dựng, trƣớc và sau khi đổ bê tông có ảnh hƣởng rất lớn đến

chất lƣợng công trình bê tông cốt thép. Gỉ cốt thép làm suy giảm lực liên kết giữa thép

với bê tông. Vậy gỉ cốt thép ảnh hƣởng nhƣ thế nào đến lực dính bám giữa cốt thép và

bê tông, bài nghiên cứu khoa học sinh viên này sẽ làm sáng tỏ vẫn đề này.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Gỉ thép là hiện tƣợng rất phổ biến và thƣờng gặp trong điều kiện khí hậu nóng

ẩm tại Việt Nam. Tại những nơi có sử dụng thép thì hầu nhƣ đều thấy xuất hiện gỉ thép

ở các mứa độ khác nhau. Hiện tƣợng gỉ thép thƣờng gặp nhất đối với các loại thép

trần, cốt thép sau khi gia công lắp dựng chờ đổ bê tông thƣờng thì chỉ sau một thời

gian rất ngắn tiếp xúc với môi trƣờng bên ngoài có thể xuất hiện các đốm gỉ màu vàng

nhạt, để lâu sẽ phát triển thành vảy gỉ làm giảm tiết diện, giảm độ bám dính với các

lớp bảo vệ, tăng tốc độ ăn mòn và phá hủy dần cốt thép.

Bê tông cốt thép là loại vật liệu xây dựng tạo nên bằng sự kết hợp của bê tông

và cốt thép là hai vật liệu có tính năng cơ học khác nhau. Bê tông là một loại vật liệu

giòn, chịu nén tƣơng đối tốt nhƣng chịu kéo kém, dễ bị nứt. Cốt thép là một vật liệu

dẻo có tính đàn hồi cao, chịu kéo và chịu nén tốt. Cốt thép đặt trong bê tông chủ yếu là

để chịu kéo thay cho bê tông, ngăn cản sự phát triển của nứt trong bê tông, ngoài ra cốt

thép cũng đƣợc dùng cho mục đích chịu nén cùng bê tông. Giữa bê tông và cốt thép

không có phản ứng hóa học, bê tông có tác dụng bảo vệ cho cốt thép khỏi bị ăn mòn.

Cốt thép và bê tông cùng làm việc đƣợc với nhau chủ yếu là nhờ có lực dính

bám giữa 2 vật liệu này, và hệ số nở nhiệt của chúng xấp xỉ nhau. Lực dính bám này


phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ chất lƣợng bê tông, chất lƣợng cốt thép, trong đó tính

chất bề mặt của cốt thép là yếu tố quan trọng.

Khi cốt thép chƣa bị gỉ thì lực dính bám giữa bê tông và cốt thép rất tốt đảm

bảo cho chúng làm việc đồng thời với nhau, trái lại khi cốt thép bị gỉ (do ăn mòn) thì

có thể ảnh hƣởng lớn đến lực dính bám giữa bê tông và cốt thép, và do đó ảnh hƣởng

lớn tới sự làm việc đồng thời của hai vật liệu này.

II. VẤN ĐỀ GỈ THÉP TRONG XÂY DỰNG

2.1.Khái niệm về gỉ thép

Gỉ thép là sản phẩm của quá trình ăn mòn thép xuất hiện trên bề mặt thép do sự

tƣơng tác giữa oxy, hơi nƣớc và săt. Gỉ thép mới hình thành thƣờng có màu vàng, sau

chuyển sang nâu đen, có cấu trúc xốp và thể tích lớn hơn thép.

2.2.Phân loại gỉ thép

Dựa theo cách phân loại gỉ thép trong TCXDVN334:2005, mức độ gỉ của thép

có thể phân thành 4 loại với mức độ nặng dần sau đây (bảng 1):

Dƣới tác động của oxy, hơi nƣớc và các yếu tố xâm thực khác, gỉ thép đƣợc

hình thành tuần tự từ loại A đến loại D với thành phần hóa học của các loại gỉ về cơ

bản là giống nhau, chỉ khác nhau về hàm lƣợng các loại oxit và hidroxit trong đó

[2,4,16]. Thép bị gỉ càng nặng thì càng có ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng sử dụng thép

trong xây dựng.

Loại gỉ Đặc điểm nhận biết

A Bề mặt thép chƣa có gỉ hoặc chớm có gỉ nhƣng còn rất ít, khó phát hiện

bằng mắt thƣờng, có thể coi nhƣ chƣa gỉ

B Bề mặt thép có gỉ dạng bụi mịn màu vàng đến nâu nhạt, thành phần chủ

yếu là các hidroxit sắt, có thể rửa sạc bằng việc lau chùi, đánh sạch gỉ.

C

Bề mặt thép có gỉ dạng vảy mỏng màu nâu nhạt đến nâu đậm, thành

phần chủ yếu là hỗn hợp các hidroxit sắt và oxit sắt, không thể rửa sạch

bằng nƣớc hoặc lau chùi.


D

Bề mặt thép có gỉ dạng vảy dày màu nâu đậm , thành phần chủ yếu là

các oxit sắt, vảy gỉ dễ dàng bong ra dƣới tác động cơ học (chà sát, búa

đập, phun cát áp lực,…) trên bề mặt thép xuất hiện nhiều vết lỏm nhỏ có

thể nhìn thấy bằng mắt thƣờng.

Bảng 1: Phân loại mức độ gỉ thép

2.3. Hiện tượng gỉ thép

Gỉ thép là hiện tƣợng phổ biến và thƣờng gặp trong xây dựng. Tại vị trí nào có

thép thì hầu nhƣ đều xuất hiện gỉ đi kèm nếu không có các biện pháp bảo vệ thích hợp.

Hiện tƣợng gỉ thép thƣờng gặp nhất đối với các loại thép trần, chỉ sau một thời gian

ngắn tiếp xúc với môi trƣờng bên ngoài đã có xuất hiện các vệt gỉ mầu vàng nhạt đến

nâu làm giảm các tính năng cơ lý của thép, dẫn tới giảm chất lƣợng thép, nghiêm trọng

hơn có thể gây ra các sự cố công trình.

Trong tự nhiên sắt tồn tại chủ yếu ở dạng quặng sắt với thành phần chính là các

oxyt sắt, theo quy luật của tự nhiên thì vật chất luôn có xu hƣớng trở về trạng thái cân

bằng ban đầu nên sắt rất dễ bị oxy hóa thành các oxyt sắt ( gỉ thép)

Quặng sắt, sắt

vụn, phế liệu… Quá trình sản xuất

Thép thanh, thép

tấm, các chi tiết

máy….

Thép sẽ bị ăn

mòn và gây ra

hiện tƣợng gỉ

Quá trình ăn mòn Các sản phẩm làm từ

thép sẽ tiếp xúc với mt

nƣớc và mt không khí

Theo

thời

gian


2.4. Cơ chế hình thành gỉ thép

Gỉ thép là sản phẩm của quá trình tƣơng tác giữa sắt với oxy và hơi nƣớc. Về

bản chất, sự hình thành gỉ thép là một quá trình ăn mòn điện hóa, gồm các phản ứng

hóa học và sự trao đổi điện tích giƣã sắt (Fe0) với các tác nhân gây gỉ là oxy , nƣớc. Cơ

chế phản ứng hình thành gỉ thép nhƣ sau:

Tại anot, sắt nhƣờng electron và bị hòa tan trở thành Fe+2

:

2 2Fe Fe e

Tại catot, nƣớc và oxy nhận điện tử:

22 2H e H

Hay còn viết cách khác là:

2 2

12 2

2H O O e OH

Phản ứng ăn mòn tổng hợp giữa phản ứng catot và anot là:

2

2

2 2 2 3

2 ( )

12 ( ) 2 (OH)

2

Fe OH Fe OH

Fe OH O H O Fe

Tùy thuộc vào môi trƣờng tiếp xúc mà còn có thể tiếp tục xảy ra các phản ứng

oxy hóa hydrat hóa để thành sản phẩm ăn mòn khác nhau. Về thành phần hóa học , gỉ

thép là hỗn hợp các oxyt hay hidroxyt sắt nhƣ goethite (α-FeOOH), akaganetite(β-

FeOOH), lepidocroxite (γ-FeOOH), oxyt sắt từ magnetite(Fe3O4), maghemite(ɣ-

Fe2O3) và hematite(α-Fe2O3)

Gỉ thép đƣợc kết lai từ những hạt gỉ nhỏ bé với mật độ phân bố và sắp xếp khác

nhau, có cấu trúc xốp và có khả năng hấp phụ các tác nhân gây ăn mòn dẫn đến quá

trình ăn mòn thép có thể tiếp diễn liên tục bên dƣới các lớp gỉ đã đƣợc hình thành.


2.5. Ảnh hưởng của gỉ thép đến công trình

Ăn mòn cốt thép trong bê tông là hiện tƣợng phổ biến đối với các công trình

xây dựng vùng biển , sản phẩm của quá trình ăn mòn gỉ thép có thể tích lớn gây trƣơng

nở, tạo ứng suất làm bong bục, phả hủy lớp bê tông bảo vệ.

Hình :Dầm nhà có cốt thép bị gỉ

Các kết quả khảo sát nghiên cứu đều cho thấy mặc dù thép nằm trong bê tông

đã đƣợc bảo vệ bởi các lớp bê tông nhƣng theo thời gian vẫn nhanh chóng bị ăn mòn

do tác động của môi trƣờng xâm thực


Hình :Thép bị ăn mòn mặc dù vẫn có bê tông bảo vệ


Hình : Cốt thép bị gỉ trong quá trình xây dựng

Gỉ thép cũng là một trong các nguyên nhân chính dẫn đến sớm phá hủy kết cấu

thép và bê tông cốt thép đặc biệt đối với các công trình xây dựng vùng biến. Với các

kết cấu thép không đƣợc bảo vệ, sau 1 năm thử nghiệm cho thấy tùy thuộc vào môi

trƣờng nói chung lƣợng thép hao hụt từ 500 đến 2000g/m2. Ngoài ra còn làm suy giảm

lực bám dính giữa thép với lớp phủ bảo vệ và gây ra ăn mòn điểm. Điều đó dẫn tới mất

khả năng bảo vệ của các lớp phủ bên ngoài. Ảnh hƣởng chính của gỉ thép trong bê

tông cốt thép là làm gảm lực dính bám và tăng nguy cơ sớm bị ăn mòn và phá hủy

nhanh chóng cốt thép theo thời gian dẫn đến ảnh hƣởng đến khả năng chịu lực của kết

cấu và dần phá hủy kết cấu.

III. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1 Vật liệu thí nghiệm

Trong nghiên cứu đã sử dụng các vật liệu sau đây:


- Xi măng Hoàng Thạch PCB 30 đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn TCVN

2682:2009, các chỉ tiêu chính đƣợc trính bày trong bảng 2.

Hình : Xi măng Hoàng Thạch PCB30

Các chỉ tiêu Mức

1.Cƣờng độ nén, N/mm2, không nhỏ hơn

72 giờ ± 45 phút

28 ngày ± 2 giờ

16

30

2.Thời gian đông kết

- Bắt đầu, phút, không nhỏ hơn.

- Kết thúc ,phút , không lớn hơn.

45

375

3.Độ nghiền mịn:

-Phần còn lại trên sàng 0,09mm,%,không lớn hơn.

-Bề mặt riêng, xác định theo phƣơng pháp Blaine, cm2 /g,không nhỏ hơn

10

2800


4.Độ ổn định thể tích, xác định theo phƣơng pháp Le chatelier, mm, không

lớn hơn. 10

5.Hàm lƣợng anhydric sunphuric( SO3 ), % , không lớn hơn 3.5

6.Hàm lƣợng magie oxit ( MgO ), % , không lớn hơn 5

7.Hàm lƣợng mất khi nung( MKN ), % , không lớn hơn 3

8.Hàm lƣợng cặn không tan( CKT ), % , không lớn hơn 1.5

9.Hàm lƣợng kiềm quy đổi( Na2Oqđ ), % , không lớn hơn 0.6

Bảng 2: Các chỉ tiêu kĩ thuật của xi măng Hoàng Thạch PCB30

- Cát vàng sông Lô có môduyn độ lớn bằng 2.5, đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn

TCXDVN 349:2005 Cát nghiền cho bê tông và vữa

- Đá dăm Kiện Khê Dmax=20, đáp ứng yêu cẩu của tiêu chuẩn TCVN 1771:1987

Cát, đá dăm, sỏi dùng trong xây dựng

- Nƣớc trộn bê tông đáp ứng yêu cầu của TCVN 4506-2012 - Nƣớc trộn Bê tông

và vữa - Yêu cầu kỹ thuật

- Thép Thái Nguyên ϕ16 có gờ, đƣợc cắt thành từng đoạn có chiều dài 1000mm.

Thép đƣợc tạo gỉ tới các mức gỉ loại A, B, C, D bằng cách luân phiên nhúng

nƣớc muối có nồng độ cao và để trong không khí ẩm trong vòng 14 ngày.

https://docs.google.com/file/d/0BzvICxAOgVTlaEJfbEFmS195eTg/edit?usp=sharing


Hình : Ngâm nƣớc muối để tạo gỉ

- Bê tông mác M35, tỉ lệ cấp phổi X:C:Đ=1:1.75:2.32 (X=437.5kg) N/X=0.4,

ĐS=10-12cm, R28=44 Mpa

3.2 Phương pháp thí nghiệm

a) Chuẩn bị mẫu thử

- Thí nghiệm sử dụng 20 tổ mẫu BTCT (mỗi tổ 3 mẫu) đƣợc chế tạo và bảo

dƣỡng theo TCVN 3105:1993, khuôn mẫu hình lập phƣơng có kích thƣớc

150x150x150mm.


Hình : Khuôn đúc mẫu

- Các tổ mẫu kí hiệu MA, MB, MC, MD tƣơng ứng với các mẫu thử BTCT có

mức độ gỉ lại A, B, C, D.

b) Chế tạo mẫu thử

Để có đƣợc cƣờng độ của bê tông nhƣ thiết kế (35Mpa), chúng ta phải tiến hành

đúc mẫu thử cƣờng độ. Mẫu thử ở đây là mẫu hình trụ có dxh=150(mm)x300(mm).

Bƣớc 1: Chuẩn bị vật liệu

- Đá đạt tiêu chuẩn TCVN 1771:1987 Cát, đá dăm, sỏi dùng trong xây dựng

Đá phải đƣợc sàng phân loại các kích cỡ (Dmax=20mm…) sau đó phải đƣợc

rửa sạch để loại bỏ những tạp chất nhƣ rác, mùn khô, bột đá…


Hình : Sàng đá

Hình : Rửa đá


- Cát phải đảm bảo đủ độ sạch không lẫn các chất bùn sét, và lƣợng tạp chất hữu

cơ theo TCXDVN 349:2005 Cát nghiền cho bê tông và vữa

Hình : Sàng cát

- Xi măng phải đảm bảo không bị vón cục. độ mịn và các chỉ tiêu khác tuân theo

tiêu chuẩn 2682-2009.



Hình : Xi măng

Bƣớc 2 : Tiến hành chế tạo mẫu thử

Ta tiến hành đổ bê tông đúc mẫu. Trƣớc khi đổ bê tông đúc mẫu ta cần kiểm tra

khuôn mẫu, vệ sinh bề mặt và bôi chất chống dính lên trên bề mặt, đả bảo khuôn mẫu

đủ độ cứng, chắc chắn và đảm bảo kích thƣớc theo đúng tiêu chuẩn. Mặt trong của

khuôn mẫu phải bằng phẳng, không có các vết lồi lõm nào quá 80 micromet.

Sau khi thực hiện xong các khâu chuẩn bị, ta bắt đầu tiến hành đổ bê tông. Ta

chia hỗn hợp bê tông vào trong khuôn thành 3 lớp. Sau đó ta dùng 1 thanh thép ϕ 16 có

chiều dài khoảng 60cm chọc đều vào từng lớp. Lớp đầu tiên ta chọc sâu đến gần đáy,

lớp thứ 2 thì chọc sâu gần vào lớp thứ 1, cứ thế cho đến lớp cuối cùng. Sau đó ta cho

khuôn lên bàn rung, cho đen khi nào các bọt khí lớn thoát hết ra, sau đó ta dùng bay

gạt phần thừa và làm phẳng bề mặt mẫu.

Sau khi đổ bê tông thì sau khoảng 24h-48h ta có thể tháo khuôn mẫu và bảo

dƣỡng mẫu ở nhiệt độ 27±2 oC và độ ẩm là từ 95-100% cho đến ngày thử mẫu.

Sau khi đã bảo dƣỡng mẫu ta tiến hành thí nghiệm nén để thử cƣờng độ của bê tông:


Cƣờng độ nén đƣọc tính toán theo công thức:

.n

PR k

F

Trong đó:

P: tải trọng phá hoại mẫu

F : diện tích chiu lực nén của mẫu

K: hê số quy đổi (k=1,2 đối với mẫu trụ 150x300)

Kết quả thí nghiệm:

Ta có

2

4.. 1,2. 49( )

.dn

P PR k Mpa

F

Ta thấy kết quả trên là đạt cƣờng độ so với thiết kế đề ra. Ta bắt đầu tiến hành

đúc các tổ hợp mẫu MA, MB, MC, MD tƣơng ứng với các mẫu BTCT sử dụng có mức

độ gỉ loại A, B, C, D với trình tự tƣơng tự nhƣ quá trình đúc mẫu thử theo các tuổi thí

nghiệm 20, 30, 40, 50, 60 ngày

Qúa trình nén mẫu thử để xác định cƣờng độ thiết kế:


Hình : Mẫu thử

Hình : Nén mẫu thử


Hình : Đồ thị trên màn hình khi tiến hành nén mẫu

Các thiết bị sử dụng trong quá trình chế tạo mẫu:

Hình : Cân điện tử


Hình : Bình xịt nƣớc

Hình : Máy trộn bê tông bằng tay


Hình : Đầm bàn

Hình : Qúa trình trộn bê tông


c) Tiến hành thử:

Lực bám dính giữa cốt thép và bê tông đƣợc thử nghiệm ở các tuổi 20, 30, 40,

50, 60 ngày tại phòng thí nghiệm công trính nhà A10-Trung tâm KHCN-Trƣờng ĐH

GTVT. Khi kéo trục của cốt thép trùng với trục của máy kéo, gia tải với tốc độ 500N/s

cho đến khi cốt thép trƣợt hoàn toàn khỏi bê tông.

- Cƣờng độ lực bám dính giữa cốt thép và bê tông đƣợc tính theo công thức:

2max

max ( / )P

N mml d

Trong đó:

max -Cƣờng độ lực bám dính giữa cốt thép và bê tông, 2/N mm

maxP -Lực kéo lớn nhất khi cốt thép bị trƣợt hoàn toàn khỏi bê tông, N

l -Chiều dài cốt thép nằm trong bê tông, mm

d -Đƣờng kinh cốt thép, mm

Hình : Mẫu thử


Hình : Máy kéo mẫu

Hình : Lắp mẫu vào máy


Hình : Điều khiển máy kéo

Hình : Tháo dỡ mẫu khi kéo xong


Hình : Mẫu sau khi kéo

IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Kết quả thí nghiệm ảnh hƣởng của gỉ thép đến lực bám dính giữa bê tông và cốt

thép đƣợc trình bày trên bảng 3 và trên đồ thị 3:

TT Kí hiệu mẫu Cường độ dính bám giữa cốt thép và bê tông, N/mm2

20 ngày 30 ngày 40 ngày 50 ngày 60 ngày

1 MA 11.655689 11.679 11.784111 11.878384 11.961533

2 MB 11.502473 11.629 11.710403 11.745534 11.780771

3 MC 11.673632 11.732 11.67334 11.439873 11.211076

4 MD 11.994077 12.15 11.84625 11.253938 10.578701

Bảng 3: Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của gỉ thép đến lực dính bám giữa cốt thép và

bê tông

Ghi chú: MA, MB, MC, MD là các mẫu bê tông cốt thép với mức độ gỉ thép loại

A, B, C, D


Đồ thị ảnh hƣởng của gỉ thép tới lực bám dính giữa cốt thép và bê tông

V.NHẬN XÉT VÀ BIỆN LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Trên cơ sở trình bày trong bảng 3 và đồ thị có thể rút ra một số nhận xét sau:

Đối với mẫu kí hiệu MA: Theo kết quả thí nghiệm ở tuổi mẫu từ 20 -60 ngày

cho ta thấy khi sử dụng cốt thép chƣa bị gỉ thì lực dính bám của cốt thép và bê tông có

xu hƣớng tăng dần theo thời gian .Ví dụ lực bám dính ở tuổi 60 ngày so với tuổi 20

ngày khoảng 2.62%.Có thể giải thích hiện tƣợng này là nhờ sự phát triển cƣờng độ bê

tông và sự tăng độ đặc chắc của bê tông theo thời gian trong điều kiện bảo dƣỡng tốt .

Trên cơ sở kết quả nhiên cứu có thể báo rằng việc sử dụng cốt thép sạch ( loại A ) sẽ

có ảnh hƣởng tốt đến lực bám dính giữa cốt thép và bê tông theo thời gian.

Đối với mẫu kí hiệu MB: Lực bám dính giữa cốt thép và bê tông cũng có xu

hƣớng tăng dần theo thời gian nhƣng cùng độ tuổi thí nghiệm đều có giá trị thấp hơn

so với mẫu MA. Lý do lực bám dính tăng theo thời gian có thể giải thích nhƣ các mẫu

MA ở trên, còn lí do lực bám dính ở cùng độ tuổi thấp hơn một chút so với mẫu MA


có thể là do ảnh hƣởng của gỉ thép loại B. Nhƣ vậy cốt thép gỉ loại B có ảnh hƣởng tới

lực dính bám mức độ nhẹ.

Đối với mẫu kí hiệu MC: Trong phạm vi các khoảng độ tuổi thí nghiệm nhận

thấy lực bám dính giữa cốt thép và bê tông tăng tới 30 ngày tuổi sau đó lực bám dính

có xu hƣớng giảm xuống rõ rệt. Trong đó ở độ tuổi 20 và 30 ngày lực bám dính của

mẫu MC cao hơn so với mẫu MA, còn ở các độ tuổi 40,50 và 60 ngày giảm xuống liên

tục đó là điều đáng lo ngại.

Hiện tƣợng tăng lực bám dính của của mẫu MC so với mẫu MA ở thời gian 30

ngày đầu là do khi sử dụng cốt thép gỉ loại C, trên bề mặt thép đã có đốm gỉ vảy bám

tƣơng đối chắc vào bề mặt thép và chƣa bị mất đi trong môi trƣờng bê tông, các đốm

gỉ dạng vảy này cũng có khả năng bám chắc với bê tông nên một mặt làm tăng diện

tích tiếp xúc của cốt thép với bê tông, mặt khác chúng cũng tạo ma sát kháng lại lực

kéo trƣợt. Hơn nữa trong công thức 1 khi tính lực bám dính coi bề mặt cốt thép là hoàn

toàn nhẵn mà không xét tới sự lồi lõm do vảy thép tạo ra, nên trong thực tế chừng nào

mà vảy gỉ còn bám chắc vào mặt thép thì chừng đó các vảy gỉ còn có tác dụng tƣơng

tự nhƣ các gai thép có thể làm tăng lực bám dính giữa bê tông và cốt thép.

Hiện tƣợng giảm lực bám dính của mẫu MC ở thời gian 30 ngày là do vảy gỉ bị

tách dần ra khỏi bề mặt thép bởi quá trình ăn mòn cốt thép có xu hƣớng phát triển liên

tục theo thời gian. Càng nhiều vảy gỉ bong ra, càng thu hẹp diện tích tiếp xúc của bê

tông và cốt thép, do vậy lực bám dính bị giảm đi liên tục.

Từ sự nghiên cứu này cho thấy cốt thép có mức gỉ loại C có thể làm giảm đáng

kể lực bám dính giữa cốt thép và bê tông theo thời gian.

Đối với mẫu kí hiệu MD: có hiện tƣợng tăng và giảm lực bám dính giữa cốt

thép và bê tông tƣơng tự nhƣ mẫu MC. Chỉ khác một điều là thời gian 30 ngày đầu cao

hơn mẫu MC, có thể giải thích là do cốt thép gỉ loại D có rất nhiều gỉ vảy dày tạo ra

nhiều gai thép hơn so với mẫu MC nên có tác dụng tăng lực bám dính ở thời kì đầu

nhƣng lại gây hậu quả xấu hơn ở thời gian sau này. Đặc biệt hiện tƣợng giảm lực bám

dính sau 30 ngày có xu hƣớng xảy ra nhanh và mạnh hơn so với mẫu MC.


VI. KẾT LUẬN

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của gỉ thép đến sự bám dính giữa cốt thép

và bê tông có thể đƣa ra một số kết luận nhƣ sau:

Gỉ thép loại A ( chƣa gỉ hoặc chớm gỉ rất nhẹ )không gây ảnh hƣởng xấu đến

lực bám dính giữa cốt thép và bê tông.

Gỉ thép loại B có ảnh hƣởng đến lực bám dính giữa cốt thép và bê tông theo

chiều hƣớng luôn thấp hơn với cốt thép chƣa gỉ (loại A), nhƣng chƣa gây ra hiện tƣợng

giảm lực bám dính theo thời gian.

Gỉ thép loại C và D có ảnh hƣởng lớn đến lực bám dính giữa cốt thép và bê

tông theo xu hƣớng có thể làm tăng lực bám dính trong khoảng thời gian tới 30 ngày

đầu, sau đó lực bám dính có xu hƣớng giảm liên tục.

Mức độ ảnh hƣởng của gỉ thép đến lực bám dính đƣợc xếp theo thứ tự tăng dần

từ gỉ loại B đến gỉ loại D, trong đó gỉ loại D có ảnh hƣởng nghiêm trọng nhất.

Tài liệu tham khảo:

- Tiêu chuẩn TCVN 2682:2009 Xi măng pooclang - Yêu cầu kĩ thuật

- Tiêu chuẩn TCXDVN 349:2005 Cát nghiền cho bê tông và vữa

- Tiêu chuẩn TCVN 1771:1987 Cát, đá dăm, sỏi dùng trong xây dựng

- TCVN 4506-2012 - Nƣớc trộn Bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật

- Phạm Văn Khoan, Trần Nam; Giải pháp chống ăn mòn và bảo vệ cốt thép

chịu tác động xâm thực clo trong môi trƣờng; TC Khoa học công nghệ xây

dựng 2004.

- Đỗ Thanh Bình, Carmen H; Ăn mòn khí quyển thép carbon ở Việt Nam, TC

Hóa học 1993.

- Nguyễn Bảo Huân, Nguyễn Hữu Huy; Một số kết quả điều tra khảo sát môi

trƣờng ăn mòn gỉ cốt thép trong nhà bê tong tấm lớn lắp ghép; TC xây dựng

1990.



-

-


LỜI CẢM ƠN: Trong quá trình thực hiện nghiên cứu chúng em đã nhận đƣợc

rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy trong trung tâm KHCN, Phòng thí nghiệm công trình

nhà A10. Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy Th.s Vũ Quang Trung,

anh Hữu Anh, anh Tâm… đã giúp đỡ tận tình để chúng em hoàn thành đề tài nghiên

cứu này.

Hình : Th.S Vũ Quang Trung


Hình : Anh Hữu Anh-TT KHCN-ĐH GTVT

Hình : Anh Tâm – Phòng thí nghiệm công trình

nghiÊn cỨu khoa hỌc sinh viÊn - totc.vntotc.vn/portals/10/de tai nckh sv 2015.pdf · bê...

Documents