Bê Tông Cốt Thép Có Khả Năng Chống Lại Sự Tác Động Của Các Loại Hóa Chất Độc Hại

Tác giả đã tổng hợp và giới thiệu tổng quan về các chất phụ gia và chất độn phạm vi ứng dụng các vấn đề cần chú ý, quan tâm khi sử dụng. Mặt khác cũng cho thấy cần thiết phải quy định cụ thể hơn về các trang thiết bị thí nghiệm, đo đạc cho việc thí nghiệm, thử nghiệm của các cơ quan quản lý, nhằm có được các kết cấu và công trình xây dựng có chất lượng và cũng thuận tiện khi thi công.

Bạn đang xem: Bê tông cốt thép có khả năng chống lại sự tác động của các loại hóa chất độc hại


1. Chất phụ gia

Phụ gia bê tông được thêm vào bê tông để thay đổi các đặc tính của bê tông tươi hoặc khi đã đông cứng - chẳng hạn như khả năng làm việc, đông kết, đông cứng hoặc khả năng chống băng giá, thông qua các tác động hóa học hoặc vật lý hoặc cả hai. Đôi khi, điều này cũng liên quan đến sự thay đổi không mong muốn trong một thuộc tính cụ thể khác được chấp nhận. Điều kiện tiên quyết để sử dụng thành công phụ gia cho bê tông là xem xét các nguyên tắc đã được công nhận về thành phần hỗn hợp và quá trình xử lý và sau xử lý bê tông.

Phụ gia bê tông được thêm vào với một lượng nhỏ (3 bê tông tươi thì phải tính đến lượng nước chứa trong đó khi tính giá trị N/X. Phụ gia bê tông được cung cấp ở dạng lỏng, bột hoặc ở dạng hạt. Chất siêu dẻo để bổ sung vào máy trộn trên xe tải chỉ được cung cấp ở dạng lỏng. . .

Phạm vi sử dụng

Lượng phụ gia cho 1kg xi măng (ml hoặc g)

Lượng nhỏ nhất

Lượng lớn nhất

Bê tông, bê tông cốt thép, bê tông dự ứng lực

21)

503)

Bê tông với cốt liệu nhạy bén với chất kiềm

204) hoặc 504)

Bê tong cường độ cao

705) và 6)

Ghi chú:

- Có thể 5% khối lượng dựa trên hàm lượng xi măng: yêu cầu phải được phê duyệt.

- Khi sử dụng một số chất phụ gia từ các nhóm tác động khác nhau: tổng lượng cho phép ≤ 80ml hoặc g. Đối với xi măng theo DIN 1164-11 hoặc DIN 1164-12 giới hạn ở ≤ 70 ml hoặc g.

1.1. Các nhóm phụ gia và tác động

Chất hóa lỏng bê tông cải thiện khả năng làm việc của bê tông tươi cùng với hàm lượng nước và / hoặc cải thiện các đặc tính cứng của bê tông bằng cách giảm thêm nước (có thể tiết kiệm nước từ 5 đến 10 l/m3 bê tông). Hiệu ứng này về cơ bản dựa trên sự phân tán qua các bề mặt bộ phận tốt nhất được tích điện có cùng cực. Ngoài ra, sức căng bề mặt của nước có thể được giảm bớt. Các tác dụng phụ có thể xảy ra: Tạo ra các lỗ khí, giảm sức mạnh, làm chậm quá trình đông đặc. Phụ gia siêu dẻo là các chất phụ gia hóa lỏng đặc biệt mạnh cũng có thể được thêm vào sau đó (ví dụ: trên công trường trong xe trộn). Chúng được thêm vào bê tông với số lượng lớn hơn như chất hóa lỏng bê tông.

Chất siêu dẻo làm giảm đáng kể yêu cầu về nước và/ hoặc cải thiện khả năng xử lý. Chúng được sử dụng, ví dụ như trong sản xuất bê tông rất mềm và dễ chảy (lớp đặc F4 đến F6) và bê tông tự lèn, mà còn sử dụng để điều chỉnh độ nhất quán F2 và F3 .

Chất tạo độ dẻo dựa trên polycarboxylate và polycarboxylate ete (chất siêu dẻo PCE) có thể có các hiệu ứng rất khác nhau, người ta có thể phân biệt giữa các loại đặc trưng .

+ hóa lỏng trung bình đến cao duy trì tính nhất quán trong thời gian ngắn (ví dụ: đối với các bộ phận đã hoàn thiện)

+ hóa lỏng thấp đến trung bình, duy trì độ đặc lâu (ví dụ đối với bê tông trộn sẵn có thời gian xử lý dài).

Đặc biệt trong trường hợp bê tông cho sàn công nghiệp, phụ gia siêu dẻo phù hợp với công nghệ lắp đặt; hóa lỏng trung bình và kéo dài thời gian xử lý vừa phải mới có ý nghĩa. Các chất siêu dẻo có khả năng duy trì độ đặc rất lâu thường ít thích hợp cho sàn công nghiệp

Các tác dụng phụ có thể xảy ra: tạo ra các lỗ rỗng không khí, giảm sức mạnh, làm chậm quá trình đông đặc

Chất làm chậm

Chất làm chậm gây ra sự chậm trễ trong quá trình đông kết của hồ xi măng và do đó khả năng gia công của bê tông lâu hơn. Ví dụ, chúng được sử dụng cho các cấu kiện lớn hơn phải đổ bê tông mà không có khe nối xây dựng, trong thời tiết nóng hoặc cho bê tông trộn sẵn (thời gian di chuyển dài). Vì hiệu quả phụ thuộc nhiều vào xi măng được sử dụng và nhiệt độ, nên cần có các thử nghiệm ban đầu kéo dài - ngay cả ở các nhiệt độ khác nhau - là bắt buộc.

Các chất làm chậm từ các nhóm hoạt chất sucrose và axit hydroxycarboxylic có thể không được sử dụng ở một số khu vực. Khả năng làm việc, khả năng không thấm nước, sau đông cứng và cường độ cuối cùng của bê tông có thể bị ảnh hưởng tích cực. Các tác dụng phụ có thể xảy ra: “lật ngược” (tức là tác dụng đảo ngược trong trường hợp sử dụng quá liều lượng hoặc nhiệt độ cao), sự bùng phát lớn hơn, sự khác biệt về màu sắc trong bê tông tiếp xúc nhẵn, có thể tăng độ co ngót.

Chất tăng tốc làm tăng tốc các quá trình đông đặc và do đó cũng phát triển nhiệt nhanh hơn. Có sự khác biệt giữa các chất tăng tốc đông đặc (ninh kết), chất tăng tốc đóng cứng và chất tăng tốc cho bê tông phun.

Chất tăng tốc hóa rắn làm giảm thời gian cho đến khi bắt đầu đông đặc (sự chuyển đổi của hỗn hợp từ nhựa sang trạng thái rắn).

Thiết lập gia tốc đẩy nhanh cường độ ban đầu có hoặc không ảnh hưởng đến thời gian đông kết. Ví dụ, chúng được sử dụng trong các sản phẩm bê tông.

Máy gia tốc bê tông phun tăng tốc độ đông kết dưới các giá trị giới hạn quy định trong DIN EN 934-2 đối với máy gia tốc đông kết thông thường và chủ yếu được sử dụng cho bê tông phun.

Cái gọi là chất chống đông cứng cũng thuộc vào nhóm các chất tăng tốc đông kết và đông cứng. Tuy nhiên, trên công trường xây dựng, các biện pháp thi công trong mùa mưa (ví dụ: sử dụng xi măng có cấp độ bền cao hơn, cũng như các giải pháp đặc biệt) thường cũng cần thiết. .

Các tác dụng phụ có thể xảy ra: giảm cường độ bê tông, ít cứng sau hơn, ít thấm nước hơn, “đảo ngược” (tức là tác dụng đảo ngược trong trường hợp định lượng sai).

- Các chất tạo bọt khí

Cũng còn gọi là chất uốn khí, tạo ra các lỗ khí nhỏ, hình cầu trong bê tông. Các lỗ rỗng hình cầu này vẫn chứa đầy không khí, làm giảm lực hút nước của mao dẫn và giảm áp suất băng được tạo ra vào mùa đông khi nước trong các lỗ mao dẫn của bê tông cứng bị đóng băng (nước đá chiếm nhiều không gian hơn nước khoảng 9%). Do đó, các lỗ rỗng không khí làm tăng khả năng chống chịu của bê tông đối với sự tấn công của băng giá và muối tan băng. Bạn có thể cải thiện khả năng làm việc của bê tông tươi và giảm yêu cầu nước, vì chúng hoạt động giống như các ổ bi nhỏ. Quy tắc chung: 1% lỗ rộng không khí được đưa vào bổ sung cho phép tiết kiệm nước khoảng 5l/m3 bê tông tươi và đạt được hiệu quả tương tự về khả năng làm việc với khoảng 10 đến 15kg hạt bột . Vì sự cuốn vào của không khí bị ảnh hưởng mạnh bởi thành phần bê tông, quá trình sản xuất và nhiệt độ, nên cần phải tăng cường theo dõi và thử nghiệm đối với bê tông bị cuốn vào trong không khí. Bê tông cuốn khí cũng có thể được sản xuất bằng cách thêm các vi cầu rỗng (các lỗ rỗng không khí đúc sẵn với một lớp nhựa đàn hồi). Các hạt vi cầu rỗng cần có sự chấp thuận của cơ quan thanh tra xây dựng chung. Các tác dụng phụ có thể xảy ra: giảm cường độ bê tông. (Sự gia tăng hàm lượng rỗng không khí thêm 1 V.-% có thể làm giảm cường độ nén của bê tông 3 N/mm2 và hơn thế nữa).

Trong bê tông ứng suất trước, phụ gia cho vữa chống lại sự lắng của vữa xi măng trong kênh ứng suất trước và gây ra hiện tượng trương nở vừa phải. Ngoài ra, yêu cầu về nước của vữa được giảm xuống và cải thiện độ chảy khi vữa. Các tác dụng phụ có thể xảy ra: chậm đông kết, giảm cường độ vữa.

- Chất làm kín, chặt

Cho khả năng giảm sự hấp thụ nước mao dẫn trong bê tông được chế tạo phù hợp. Tuy nhiên, thành phần bê tông và quá trình xử lý cũng như sau xử lý có ảnh hưởng lớn hơn đến khả năng thấm nước của bê tông so với chất trám trét. Bê tông có khả năng chống thấm nước cao, bê tông FD, FDE… cũng có thể được sản xuất một cách an toàn mà không cần chất trám trét. Các tác dụng phụ có thể xảy ra: giảm cường độ bê tông, giới thiệu các lỗ chân lông, hiệu ứng mất dần sau một thời gian dài.

Chất ổn định có thể làm gia tăng độ kết dính của bê tông tươi, cải thiện khả năng làm việc và giảm sự thoát nước (chảy máu). Bê tông tươi trở nên trơn hơn và dễ thi công hơn. Chất ổn định tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất bê tông bơm và tăng chất lượng của bê tông phun (ít dội lại), bê tông dưới nước và các bề mặt bê tông lộ thiên, đặc biệt với bê tông nhẹ trong quá trình sản xuất.

Với bê tông tự đầm, chúng có thể làm giảm bất kỳ xu hướng tách rời nào.

Các tác dụng phụ có thể xảy ra: Trong trường hợp dùng quá liều, tạo ra các lỗ rỗng không khí, dính vữa mịn và do đó khả năng thi công kém hơn.

Chất điều chỉnh độ nhớt cải thiện sự kết dính và hạn chế sự phân tách của hỗn hợp bê tông có thành phần không thuận lợi và bảo vệ máy bơm bê tông và đường phân phối khỏi bị mài mòn quá mức.

Chất khử cromat được sử dụng để khử crom (VI) hòa tan từ xi măng thành crom (III). Chúng được sử dụng trên bê tông và vữa được xử lý ở những nơi tiếp xúc với da và không được làm bằng xi măng cromat thấp H, Düsseldor> để giảm dị ứng da

Các chất hỗ trợ tái chế cho nước giặt nhằm mục đích cho phép tái sử dụng nước giặt đã được sử dụng trong

Xe trộn làm sạch bằng cách ngăn chặn quá trình thủy hóa của xi măng

Chất tạo bọt được sử dụng để sản xuất bê tông bọt hoặc bê tông với hồ xi măng xốp bằng cách đưa vào một hàm lượng lớn các lỗ rỗng không khí.

Chất giảm lắng cặn làm giảm sự lắng cặn của các thành phần bê tông trong bê tông tươi, ví dụ như trong bê tông tự lèn.

Chất thụ động (chất ức chế ăn mòn) làm chậm quá trình khử clorua gây ra đối với cốt thép trong bê tông không nứt.

Bộ giảm co ngót làm giảm sự co ngót của hồ xi măng và giảm xu hướng nứt và biến dạng thành phần đông cứng. Tác dụng của chúng phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ nước - xi măng, loại xi măng, liều lượng, tuổi của bê tông và điều kiện bảo quản của bê tông (nhiệt độ, độ ẩm). Các tác dụng phụ có thể xảy ra: giảm cường độ bê tông; Cải thiện các đặc tính bê tông liên quan đến độ bền.

1.2. Tính phù hợp với bê tông

Đối với bê tông, bê tông cốt thép và bê tông dự ứng lực theo tiêu chuẩn DIN EN 206-1/DIN 1045-2, chỉ các chất phụ gia đã được tiêu chuẩn hóa theo hoặc những phụ gia được cơ quan thanh tra xây dựng chung chấp thuận mới được sử dụng. Điều này đảm bảo, trong số những thứ khác, tác nhân có các đặc tính cần thiết, không có tác động tiêu cực đến hành vi ăn mòn của thép hoặc gân nhúng trong bê tông và, với một số chất phụ gia, chẳng hạn, không có ảnh hưởng tiêu cực đến sự ổn định của không gian và sự đông đặc. Tuy nhiên, một chỉ dẫn về tính hữu ích chung của công nghệ bê tông cũng được đưa ra. Tuy nhiên, kết luận về sự phù hợp trong các trường hợp riêng lẻ không thể được rút ra từ điều này.

Một số chất phụ gia có thể được chỉ định cho một số nhóm hành động và, ví dụ, có thể được sử dụng cả BV và FM. Trong số các chất phụ gia đa chức năng, chỉ các sản phẩm thuộc nhóm tác dụng của chất siêu dẻo / chất làm chậm mới được sử dụng ở Đức. Phụ gia cho bê tông phải đáp ứng các yêu cầu của DINEN 934 và chúng được thử nghiệm bởi nhà sản xuất theo .

Các chất phụ gia như vậy được đánh dấu bằng dấu CE. Các phụ gia không đáp ứng các tiêu chuẩn này cần dược phê duyệt. Các phê duyệt như vậy được cấp bởi Viện kỹ thuật Kết cấu Đức tại Berlin trên cơ sở Bt> và Bt>. Các chất phụ gia dạng hạt luôn cần được phê duyệt. Nếu sử dụng một số chất phụ gia, tính tương thích của chúng phải được chứng minh trong thử nghiệm ban đầu trên bê tông. Các chú ý các điều kiện sử dụng hạn chế áp dụng cho công trình dân dụng và công trình thủy lợi (…)

1.3. Yêu cầu thử nghiệm ban đầu trên mẫu bê tông

Tác dụng của các chất phụ gia, trong số những thứ khác, phụ thuộc vào lượng thêm vào, loại xi măng, hàm lượng xi măng, hàm lượng hạt bột, hàm lượng nước cũng như quá trình xử lý và nhiệt độ của hỗn hợp. Nó cũng có thể bị ảnh hưởng bởi một chất phụ gia khác. Do đó, khi sử dụng thành phần bê tông mới, phải tiến hành thử nghiệm ban đầu để có được thiết kế hỗn hợp đạt được các đặc tính quy định hoặc tính năng dự kiến với một biên độ vừa đủ.

Tuy nhiên, một thử nghiệm ban đầu riêng biệt không bắt buộc đối với các loại bê tông sau:

+ Bê tông đã có kinh nghiệm lâu năm cho một loại bê tông tương tự hoặc một loại bê tông tương tự.

+ Bê tông thu được bằng cách nội suy các thành phần bê tông đã biết.

+ Bê tông nằm trong các giá trị giới hạn trên và dưới của phạm vi biến thiên của thành phần bê tông được kiểm tra ban đầu.

Trong trường hợp bê tông có chất hóa lỏng bê tông hoặc phụ gia siêu dẻo, kết quả của thử nghiệm ban đầu có thể được tính đến khi không có phụ gia.

+ Nếu đã thu được kết quả dương tính với cùng một loại phụ gia với bê tông khác sử dụng cùng loại xi măng

+ Nếu các đặc tính của nguyên liệu thô (ví dụ như thành phần hạt của cốt liệu) được biết,

+ Nếu phạm vi dao động bình thường không trái.

Thiết kế bê tông và các mối quan hệ thiết kế được xác nhận lại nếu vật liệu ban đầu thay đổi đáng kể. Thành phần bê tông cũng phải được kiểm tra lại thường xuyên, có tính đến sự thay đổi tính chất của nguyên liệu thô và kết quả đánh giá sự phù hợp của thành phần bê tông, để đảm bảo rằng tất cả các thiết kế bê tông vẫn đáp ứng các yêu cầu áp dụng. Đối với bê tông cường độ cao, chỉ có thể sử dụng cùng loại vật liệu ban đầu đã thực hiện thử nghiệm ban đầu (loại, nhà sản xuất, vị trí khai thác).

Lượng phụ gia được khuyến nghị và lớn nhất cho phép ghi trên bao bì của các chất phụ gia và hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất phải được tuân thủ trong mọi trường hợp.

1.4. Quy tắc áp dụng

Trong nhiều trường hợp, phụ gia bê tông giúp cải thiện các đặc tính của bê tông tươi và cứng; tuy nhiên, chúng yêu cầu bê tông được sản xuất phù hợp. Bạn không bao giờ có thể biến bê tông “xấu” thành bê tông “tốt” với phụ gia. Sự cải thiện của một đặc tính cụ thể có thể dẫn đến sự hư hỏng của một đặc tính khác. Đối với một số bê tông, phụ gia thực tế là không thể thiếu hoặc bắt buộc, đối với những loại khác, chúng rất hữu ích, nhưng đôi khi cũng gây tranh cãi. Khi sử dụng các chất phụ gia, có thể cần phải kiểm tra ban đầu trong thời gian thích hợp.

Trong trường hợp giao hàng lỏng lẻo, nhà sản xuất phụ gia dán nhãn trên thùng chứa hoặc ghi chú kèm theo thông tin được đưa ra trong tiêu chuẩn phụ gia hoặc trong phê duyệt (tuyên bố tính năng). Chúng bao gồm, trong số những thứ khác, nhận dạng và tên của nhóm hành động hoặc loại phụ gia, số lô, nhà máy sản xuất và ký hiệu CE và Ü như bằng chứng về việc tuân thủ các tiêu chuẩn hoặc phê duyệt. Thông tin này phải được kiểm tra. Các chất phụ gia có thể phải được đồng nhất một lần nữa tại nơi sử dụng. Chúng phải được thêm vào sau quá trình trộn chính, ví dụ trên công trường. Trong trường hợp này, bê tông phải dược trộn lại cho đến khi phụ gia phân bố hoàn toàn và đồng đều trong hỗn hợp và phát huy hết tác dụng. Trong máy trộn ô tô tải, thời gian trộn sau khi thêm phụ gia không được nhỏ hơn 1 min/m3 và không nhỏ hơn 5 min. Nếu thời gian làm việc được kéo dài hơn 3 giờ, Stb-Richtlinie für Beton mit verlängerter Verarbeitbarkeitszeit (Verzögerter Beton)> phải được quan sát. Phụ gia phải được thêm vào bởi một người đáng tin cậy, vì liều lượng không chính xác có thể gây ra thiệt hại (định lượng tự động có thể hữu ích).

Thiết bị đo phải được kiểm tra, kiểm định theo thời gian. Phụ gia dạng bột không được cho vào máy trộn trên xe tải.

Trong trường hợp bê tông trộn sẵn - ngoại trừ chất siêu dẻo và có thể là chất làm chậm - tất cả các chất phụ gia phải được thêm vào trong nhà máy. Phụ gia có thể ảnh hưởng đến các đặc tính của bê tông (ví dụ: độ thấm hút, độ bám dính bề mặt) theo cách mà các công việc lát gạch hoặc trát) chỉ có thể được thực hiện một cách khó khăn, các bước công việc bổ sung là cần thiết hoặc phải sử dụng các sản phẩm kết cấu đặc biệt.

2. Chất độn

Chất độn cho bê tông là những chất được nghiền mịn và có ảnh hưởng đến các đặc tính nhất định của bê tông, chủ yếu là khả năng làm việc của bê tông tươi và cường độ và độ chặt của bê tông cứng. Ngược lại với phụ gia bê tông, lượng phụ gia được thêm vào thường quá lớn nên phải tính đến khối lượng vật liệu.

Các chất phụ gia không được làm suy giảm độ cứng của xi măng hoặc cường độ và độ bền của bê tông và không được gây nguy hiểm cho việc bảo vệ chống ăn mòn của cốt thép.

Do đó, chỉ có thể sử dụng các loại chất độn (phụ gia) bê tông tương ứng với tiêu chuẩn hoặc được cơ quan có thẩm quyền về xây dựng chung chấp thuận.

2.1. Các nhóm và các loại chất độn

Các chất phụ gia có thể được chia thành nhiều nhóm khác nhau. Tuy nhiên, có thể có sự chồng chéo trong cách chúng hoạt động. Sự khác biệt được thực hiện giữa:

+ Phụ gia không hoạt động,

+ Phụ gia pozzolanic,

+ Các chất thủy lực tiềm ẩn,

+ Phụ gia hữu cơ

DIN EN 206-1/DIN 1045-2 chia các nhóm này thành hai loại phụ gia:

Loại I: Phụ gia hầu như không hoạt động

Loại II: Phụ gia thủy lực tiềm ẩn hoặc pozzolanic.

Phụ gia loại II có thể, miễn là sự phù hợp của chúng đã được chứng minh, được tính vào hàm lượng xi măng nước, . .

Các chất phụ gia không hoạt tính như thạch anh và bột đá vôi hoặc bột màu không phản ứng với xi măng và nước do đó không cản quá trình hydro hóa. Do kích thước, thành phần và hình dạng hạt của chúng, chúng giúp cải thiện cấu trúc hạt trong vùng hạt bột. Ví dụ, chúng được thêm vào theo thứ tự để đạt được hàm lượng hạt bột đủ cho khả năng làm việc và cấu trúc khép kín hơn trong bê tông với cát nghèo hạt mịn.

Phụ gia pozzolanic có thể được chia thành pozzolans tự nhiên như trass và pozzolans nhân tạo như tro bay hoặc bụi silica. Chúng phản ứng với canxi hydroxit sinh ra trong quá trình thủy hóa hồ xi măng và do đó tạo thành các sản phẩm đông cứng giống hồ xi măng. Các chất này góp phần làm cứng và do kích thước, thành phần và hình dạng hạt của chúng, giúp cải thiện cấu trúc hạt trong vùng hạt bột.

Các chất thủy lực tiềm ẩn như xỉ lò cao cần một chất kích thích (canxi hydroxit hoặc canxi sunphat) để sau đó tự cứng lại bằng thủy lực.

Phụ gia hữu cơ có thể ví dụ như chất phân tán polyme

Nhũ tương bitum hoặc nhũ tương sáp. Chúng có thể cải thiện khả năng xử lý, độ chặt, độ bền kéo (uốn) và khả năng chống lại sự tấn công của hóa chất. Các lĩnh vực ứng dụng bao gồm vữa sửa chữa và bê tông. Cần có sự chấp thuận của cơ quan có thẩm quyền chung về xây dựng để sử dụng cho bê tông.

Vì phụ gia bê tông cũng có thể có các tác dụng phụ không thuận lợi, nên các thử nghiệm ban đầu luôn phải được thực hiện đối với các chất không có nguồn gốc khoáng sản hoặc những chất can thiệp vào quá trình đông cứng. Phần 1.3 cũng được áp dụng tương tự ở đây.

2.2. Phụ gia bê tông khoáng, tiêu chuẩn hóa

Bột đá

Bột đá tự nhiên được nghiền mịn, từ các loại đá thường cũng được sử dụng làm cốt liệu, chẳng hạn như bột thạch anh hoặc đá vôi, là một trong những chất hầu như không hoạt động.

Xem thêm: Công dụng của máy đánh trứng trong làm bánh, nấu ăn, vô, cách sử dụng máy đánh trứng tốt nhất hiện nay

Sắc tố

Bột màu được sử dụng để tạo màu cho bê tông. Chúng chỉ có thể được sử dụng nếu đã cung cấp bằng chứng về việc giám sát thích hợp quá trình sản xuất và chế biến bê tông. Các sắc tố thường hầu như không hoạt động.

Trass

Trass là một loại củ được nghiền mịn có đặc tính pozzolanic. Nó được sử dụng chủ yếu trong kỹ thuật thủy công và bê tông khối lớn.

Tro bay

Tro bay là một loại bụi hạt mịn, chủ yếu bao gồm các hạt hình cầu, thủy tinh, được tạo ra khi đốt than nghiền mịn, có tính chất pozzolanic và chủ yếu bao gồm Si
O2 và Al2O3. Hàm lượng Si
O2 hữu dụng ít nhất là 25% khối lượng. Tro bay thu được bằng cách tách tĩnh điện hoặc cơ học các hạt giống bụi từ khói lò từ hệ thống đốt được đốt bằng than nghiền mịn.

Tính chất của chúng phụ thuộc vào loại và nguồn gốc của than và các điều kiện đốt cháy. Trong quá trình đông cứng, một mặt có thể xác định sự đóng góp của pozzolanic, mặt khác “hiệu ứng chất độn” là nguyên nhân chính của các đặc tính tích cực. Nó có thể hữu ích khi, ngoài hàm lượng hạt bột cao hơn trong bê tông, nhu cầu nước được giảm xuống, khả năng làm việc được cải thiện, giảm sự phân tách, giảm sự phát triển nhiệt, tăng tính không thấm nước và tăng khả năng chống sunphat, nếu cần, loại phụ gia loại quy tắc bề mặt cụ thể. Khi được sử dụng cho bê tông lộ thiên, các yêu cầu đặc biệt đối với tro bay có thể hữu ích. Tính tương thích với môi trường của tro bay phải được chứng minh bởi cơ quan có thẩm quyền về xây dựng chung.

Bột bụi silica

Bụi Silica là một phụ gia khoáng cực kỳ mịn được tạo ra trong quá trình sản xuất các sản phẩm silic và silic và được cung cấp ở dạng bột hoặc ở dạng huyền phù nước. Nó có đặc tính pozzolanic rõ rệt.

Yêu cầu cao về nước khiến việc sử dụng chất hóa lỏng hoặc phụ gia siêu dẻo là không thể tránh khỏi. Với bụi silica, có thể đạt được cường độ nén bê tông rất cao trên 100 N/mm2 và cải thiện độ chặt. Ví dụ, việc sử dụng bụi silica cũng dẫn đến cải thiện khả năng chống lại sự tấn công của hóa chất hoặc sự xâm nhập của clorua.

Việc sử dụng bụi silica cần đảm bảo chất lượng đáng tin cậy và các biện pháp đặc biệt để xử lý sau. Khi sử dụng huyền phù silica cho bê tông cường độ cao, hàm lượng nước của nó phải được thêm vào hàm lượng nước của bê tông. Để đảm bảo rằng cốt thép được bảo vệ chống ăn mòn, hàm lượng bụi silica không được vượt quá 11% khối lượng của xi măng. Có những hạn chế hơn nữa dối với số lượng bổ sung khi bụi silica và tro bay được sử dụng cùng nhau.

Bột xỉ lò cao là vật liệu thủy tinh được tạo ra bằng cách làm nguội nhanh quá trình nung chảy xỉ có thành phần thích hợp được tạo ra bằng cách nấu chảy quặng sắt trong lò cao và khi được kích hoạt, có đặc tính thủy lực.

Do chưa có kinh nghiệm hiện tại về xỉ lò cao làm chất phụ gia cho bê tông, nên ở Việt Nam cần phải có sự chấp thuận của cơ quan thanh tra xây dựng chung.

3. Thử nghiệm khi sử dụng phụ gia bê tông

Khi sử dụng phụ gia bê tông phải thực hiện các thử nghiệm theo các quy định và tiêu chuẩn hiện hành. Tuy nhiên, cần thiết phải trang bị và sử dụng các máy thí nghiệm, các phương tiện đo có độ chính xác cao nhất định, vì với các hàm lượng thay đổi trong khoảng nhỏ, biến động nhỏ có thể dẫn đến sai số đo, khi thí nghiệm và đo không chính xác.

Gỉ thép ảnh hưởng lớn chất lượng công trình xây dựng, làm giảm lực liên kết giữa thép với lớp bảo vệ bên ngoài. Có nhiều giải pháp xử lý gỉ thép nhưng sử dụng chất biến đổi gỉ là giải pháp có nhiều ưu điểm vì đảm bảo chống ăn mòn, không độc hại, dễ sử dụng và chi phí thấp.


Vấn đề gỉ thép và các biện pháp làm sạch gỉ thép trong xây dựng

TS. Phạm Văn Khoan, KS. Nguyễn Quang Toản, CN. Vũ Thế Phương, CN. Trần Nam Phòng Nghiên cứu Ăn mòn và Bảo vệ công trình

Tóm tắt: Gỉ là các sản phẩm của quá trình ăn mòn hình thành do phản ứng của thép với hơi nước và oxy không khí. Gỉ thép trong quá trình bảo quản, gia công lắp dựng trước khi sử dụng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng công trình xây dựng. Gỉ thép không những làm suy giảm lực liên kết giữa thép với lớp bảo vệ bên ngoài mà hơn nữa nó còn là nguyên nhân gây ra hiện tượng ăn mòn, sớm phá hủy kết cấu đặc biệt đối với công trình xây dựng vùng biển. Có nhiều giải pháp xử lý gỉ thép như phương pháp cơ học, điện hóa, hóa học… trong đó sử dụng chất biến đổi (xử lý) gỉ là giải pháp có nhiều ưu điểm hơn cả. Các kết quả nghiên cứu và ứng dụng tại Việt Nam bước đầu cho thấy sử dụng chất biến đổi gỉ xử lý gỉ thép an toàn, đảm bảo khả năng chống ăn mòn, không độc hại, dễ sử dụng và chi phí thấp.

1. Đặt vấn đề

Gỉ thép là hiện tượng phổ biến và thường gặp trong xây dựng. Tại vị trí nào có thép thì hầu như đều xuất hiện gỉ đi kèm nếu không có các biện pháp bảo vệ thích hợp. Hiện tượng gỉ thép thường gặp nhất đối với các loại thép trần, chỉ sau một thời gian ngắn tiếp xúc với môi trường 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 lượng thép, nghiêm trọng hơn có thể gây ra các sự cố công trình.

*

Hình 1. Hiện tượng gỉ thép và phá hủy kết cấu bê tông cốt thép

Để tăng cường khả năng làm việc lâu dài của thép, trước khi sử dụng phải áp dụng các biện pháp làm sạch bề mặt. Tuy nhiên trong điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam, phần lớn thép nhanh chóng bị gỉ khi tiếp xúc với môi trường xung quanh <1>. Các giải pháp làm sạch gỉ thông thường tốn nhiều chi phí, thời gian đồng thời không đảm bảo khả năng bảo vệ thép lâu dài, có khả năng tiềm ẩn dẫn tới xuất hiện các sự cố do ăn mòn thép trong xây dựng.

Do vậy việc nghiên cứu các các biện pháp kỹ thuật xử lý gỉ, bảo quản thép trong điều kiện Việt Nam là cần thiết và cấp bách góp phần hạn chế tối đa sự cố công trình, đảm bảo và nâng cao chất lượng công trình đạt tuổi thọ theo thiết kế.

2. Hiện tượng và phân loại và bản chất của gỉ thép

Gỉ là sản phẩm quá trình ăn mòn thép do tác dụng của các yếu tố tự nhiên như nước, oxy không khí với sắt. Gỉ thép có thể phân thành nhiều loại theo nhiều phương pháp khác nhau tuỳ thuộc vào thành phần, tính chất của gỉ nhưng phương pháp phổ biến nhất là phân loại theo hình dạng của gỉ thép.

Bảng 1 - Mức độ gỉ của bề mặt thép trước khi làm sạch <4>

*

Các loại gỉ khác nhau có liên quan mật thiết đến nhau: gỉ vẩy loại D được tạo thành từ gỉ hạt loại C, còn gỉ hạt được tạo thành từ gỉ phấn loại B... Thành phần của các loại gỉ cũng tương đối giống nhau, chỉ khác chỉ khác nhau cơ bản về hàm lượng các loại oxyt và hyđroxyt trong đó.

Về bản chất hoá học, gỉ thép là các oxyt hay hiđrdxyt sắt như goethite ( α-Fe
OOH ), akaganetite ( β-Fe
OOH ), lepidocroxite (γ-Fe
OOH), oxyt sắt từ magnetite ( Fe3O4 ), maghemite ( γ-Fe2O3 ) và hematite (α-Fe 2O3). Gỉ từ những loại hợp chất này tạo thành các lớp liên tục khác nhau được liên kết lại từ những hạt gỉ nhỏ phần lớn ở trạng thái hoạt động gây gỉ và ăn mòn sâu vào bên trong thép <6,7>.

3. Ảnh hưởng của gỉ thép đến tới chất lượng công trình xây dựng

Gỉ thép chưa xử lý có ảnh hưởng lớn đến chất lượng công trình xây dựng. Đây 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 <1,5>.

Với các kết cấu thép không được bảo vệ, sau 1 năm thử nghiệm cho thấy tùy thuộc vào môi trường nói chung lượng 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.

Một số kết quả nghiên cứu cho thấy gỉ cốt thép nếu chưa được làm sạch hoàn toàn có ảnh hưởng lớn đến chất lượng bê tông cốt thép, chủ yếu ở hai yếu tố là giảm lực liên kết giữa thép với bê tông và tăng mức độ ăn mòn của thép trong bê tông theo thời gian <2>.

*

Hình 2. Tốc độ ăn mòn và lực liên kết của thép trong bê tông

Các kết quả thử nghiệm sau 1 năm chỉ ra rằng nếu thép chưa làm sạch gỉ, lực liên kết giữa thép gỉ ở các mức độ A, B, C, và D với bê tông trong thời điểm đầu có tăng tuy nhiên theo thời gian thì có xu hướng giảm dần (Hình 2).

Nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng này được xem là do thép gỉ có diện tích bề mặt lớn hơn thép thường, lực ma sát tạo ra lớn nên lực liên kết với bê tông cao. Tại thời điểm ban đầu sản phẩm gỉ tiếp tục phát triển gây nở tạo ứng suất ép vào bề mặt bê tông nên lực liên kết lớn hơn và tăng dần. Tuy nhiên dần dần theo thời gian thì gỉ thép càng phát triển, sản phẩm gỉ tạo thành không còn tính liên kết với thép nền nên lực liên kết giảm dần.

Bên cạnh đó gỉ thép do chưa được xử lý nên cũng là mầm tạo điều kiện thúc đẩy quá trình ăn mòn phát triển. Bình thường thép sau một thời gian làm việc lâu dài, do các yếu tố bên ngoài xâm thực tác động mạnh mới tạo thành gỉ. Nhưng thép đã có sẵn gỉ thì các vết gỉ có tính chất xốp, là nơi tích tụ nhiều oxy và hơi ẩm sẽ dễ dàng phát triển gỉ nhanh và mạnh hơn nhiều. Tại thời điểm ban đầu, gỉ thép mới tạo thành còn bị ức chế bởi môi trường kiềm trong bê tông nhưng theo thời gian môi trường kiềm trong bê tông không còn khả năng tái tạo màng thụ động bảo vệ, gỉ thép tiếp tục phát triển và tốc độ ăn mòn thép tăng.

Do vậy, dù với bất cứ dạng gỉ nào cũng có thể nhận thấy nếu không được xử lý triệt để hoàn toàn thì gỉ thép là nguyên nhân chủ yếu làm suy giảm khả năng làm việc của kết cấu bê tông cốt thép, dẫn tới nguy cơ tiềm ẩn xẩy ra các sự cố công trình.

4. Các phương pháp xử lý gỉ thép

Do gỉ thép có ảnh hưởng lớn đến chất lượng bê tông cốt thép nên các tiêu chuẩn về thi công, nghiệm thu thép trong xây dựng cũng đã đều có các quy định bắt buộc phải làm sạch gỉ thép trước khi đổ bê tông <3,4>. Bên cạnh đó các nhà khoa học trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm giải quyết vấn đề này, dưới đây là một số biện pháp làm sạch và xử lý gỉ thép được áp dụng trong xây dựng.

Bảng 2. Một số phương pháp xử lý gỉ thép

*

Trong thực tế, để đạt hiệu quả tối ưu thì tùy thuộc từng công đoạn, loại kết cấu mà người ta phối hợp các phương pháp làm sạch gỉ khác nhau nhằm đạt kết quả cao nhất.

5. Xử lý gỉ thép bằng chất tẩy gỉ

Xử lý gỉ thép bằng chất tẩy gỉ là một trong các giải pháp xử lý gỉ bằng phương pháp hóa học trong đó chất tẩy gỉ tham gia phản ứng với sản phẩm gỉ thép tạo thành hợp chất phức trơ, bền có khả năng bảo vệ thép chống ăn mòn lâu dài <2,6>.

Chất tẩy gỉ có thành phần chủ yếu dựa trên tổ hợp chất axit polyhiđroxybenzoic kết hợp với một số muối, axít hữu cơ và phụ gia khác. Khi quét lên bề mặt thép đã bị gỉ, chất biến đổi gỉ thấm sâu vào trong lớp gỉ xốp, tham gia phản ứng với các ion Fe2+, Fe3+ tạo thành phức có mầu từ xám đến đen tùy thuộc vào thành phần của gỉ thép. Lượng chất biến đổi gỉ còn dư còn tự liên kết lại với nhau thành một lớp màng liên tục chắc đặc.

*

Hình 3. Cơ chế hoạt động của chất biến đổi gỉ

Nhờ có lớp màng bảo vệ tạo thành che chắn nên thép sau khi được xử lý bằng chất xử lý gỉ có thể được bảo vệ lâu dài trong nhiều điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Một số kết quả thử nghiệm trong điều kiện bình thường cho thấy lớp màng bảo vệ do chất biến đổi gỉ tạo thành có khả năng bảo vệ thép trong khí quyển không bị ăn mòn tới 24 tháng.

Một số ưu điểm chính của chất biến đổi gỉ so với các phương pháp làm sạch gỉ khác là:

- Có thể áp dụng cho các mọi loại thép có cấu tạo phức tạp.

- Khả năng chuyển hóa gỉ hoàn toàn, bảo vệ lâu dài chống ăn mòn.

- Không làm giảm lực liên kết với bê tông, các loại sơn phủ.

- Giá thành rẻ, dễ thi công, không gây độc hại đến nguời sử dụng.

Do đó việc sử dụng chất biến đổi gỉ sẽ góp phần cải thiện và nâng cao đáng kể chất lượng các công trình xây dựng đặc biệt với các công trình vùng biển, chịu tác động ăn mòn mạnh của môi trường xâm thực.

6. Một số kết quả ứng dụng chất biến đổi gỉ

Trong thời gian qua đã có nhiều công trình xây dựng tại Việt Nam sử dụng chất tẩy gỉ trong công tác xử lý gỉ và bảo quản thép đạt hiệu quả cao kể cả về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật.

6.1 Cảng Nha Trang, Khánh Hòa

Cảng Nha Trang là một trong những cảng quan trọng nhất của khu vực miền Trung. Để đáp ứng nhịp độ phát triển kinh tế và du lịch ngày càng cao, năm 1999 dự án cải tạo nâng cấp và xây mới Cảng Nha Trang được tiến hành thực hiện với cảng mới có tải trọng là 20.000T với số vốn đầu tư là 149 tỷ đồng.

Công trình xây dựng khu vực cảng Nha Trang chịu tác động mạnh của môi trường biển nên thép bị gỉ rất nhanh. Cốt thép có thể bị ăn mòn ngay từ khi lắp dựng trước khi đổ bê tông. Để hạn chế và ngăn chặn hiện tượng này toàn bộ cốt thép được phun chất biến đổi gỉ sau khi gia công lắp dựng. Sau khi xử lý xong cốt thép không xuất hiện gỉ trong vòng 15-30 ngày, đảm bảo chất lượng thép trước khi đổ bê tông.

*

Hình 4. Xử lý gỉ cốt thép tại cảng Nha Trang

Các kết quả thí nghiệm trước và sau khi công trình hoàn thành đều cho thấy chất tẩy gỉ có tác dụng ngăn ngừa và giảm các nguy cơ về ăn mòn cốt thép đáng kể. Hiện công trình đã xây dựng xong và đi vào hoạt động bình thường đảm bảo chất lượng tốt.

6.2 Nhà máy EVG-3D, công ty Thế Kỷ Mới, Thừa Thiên Huế

Hạng mục đường nội bộ trong Nhà máy EVG-3D rộng 8 m và dài khoảng 2km được đổ bằng bê tông toàn khối dày trung bình 200 mm, hai lớp thép gai Ø10 a200. Do phải ngừng thi công trong một thời gian nên toàn bộ thép dùng làm đường do không được bảo quản tốt đã bị gỉ rất nặng

*

Hình 5. Gỉ thép và phun chất biến đổi gỉ xử lý gỉ thép

Một số giải pháp làm sạch gỉ thép đã được đưa ra trong đó có phương án làm sạch gỉ theo phương pháp cơ học. Tuy nhiên sau khi làm sạch gỉ xong thép nhanh chóng bị tái gỉ lại sau chỉ vài giờ. Hơn nữa phương pháp này còn rất tốn kém về nhân công và thiết bị làm sạch gỉ. Do vậy phương án này không được tiếp tục sử dụng.

Bằng cách sử dụng xử lý gỉ, sau khi phun đều lên toàn bộ bề mặt các thanh thép, thép không còn bị tái gỉ lại. Đồng thời lớp gỉ đã được chuyển hóa hoàn toàn thành lớp màng thụ động trơ và bền. Các kết quả kiểm tra cho thấy sau khi xử lý gỉ thép đạt đầy đủ các tính năng cơ lý cần thiết cho thép cốt bê tông.

*

Hình 6. Thép sau khi được xử lý

Hiện nay toàn bộ số thép sau khi xử lý đã được sử dụng, kết quả ban đầu cho thấy chất lượng thép và bê tông tốt đảm bảo khả năng làm việc lâu dài của công trình.

7. Kết luận

Qua một số kết quả nghiên cứu bước đầu về gỉ thép và các phương pháp xử lý làm sạch gỉ thép, chúng tôi rút ra một số kết luận sơ bộ như sau:

- Gỉ thép là hiện tượng phổ biến, nếu không có biện pháp xử lý tốt sẽ gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng và tiềm ẩn khả năng xẩy ra sự cố công trình.

- Có nhiều giải pháp xử lý gỉ như phương pháp cơ học, điện hóa, hóa học trong đó phương pháp sử dụng chất biến đổi gỉ là thích hợp với điều kiện Việt Nam hơn cả.

Một số kết quả ứng dụng bước đầu cho thấy xử lý gỉ thép bằng chất biến đổi gỉ có hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao cần được phổ biến áp dụng rộng rãi nhằm nâng cao chất lượng, hạn chế sự cố công trình xây dựng.

Tài liệu tham khảo

1. Cao Duy Tiến, Lê Quang Hùng, Phạm Văn Khoan; Tài liệu kỹ thuật " Chống ăn mòn và Bảo vệ các công trình bê tông cốt thép vùng biển” ; Viện KHCN Xây dựng, Hà Nội, 10/2002. 2. TS. Phạm Văn Khoan, KS Trần Nam; “Nghiên cứu chế tạo chất biến đổi gỉ bảo vệ và chống ăn mòn cốt thép trong bê tông”; Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học cán bộ trẻ lần thứ VII, Viện KHCN Xây dựng, Hà Nội, 07/2003.

3. TCXDVN 327:2004 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép- Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển.

4. TCXDVN 334:2005 Quy phạm sơn thiết bị và kết cấu thép trong xây dựng dân dụng và công nghiệp.

5. García K.E, Morales A.L, Arroyave C.E, Barrero C.A and Cook D.C; Mssbauer Characterization of Rust Obtained in an Accelerated Corrosion Test; Hyperfine Interactions,

Kluwer Academic Publishers, Volume148/149, Issue1/4, 2003.

6. Griselda Guidoni, Marcela Vázquez; An evaluation of rust conversion coating in simulated reinforced concrete pore solution; Anti-Corrosion Methods and Materials, Volume 1, Number 1, 18-24 pg; Emerald Group Publishing, 2004.

7. P. Munayco, D. R. Sanchez, E. Baggio-Saitovitch,L. M. Ocampo, O. R. Mattos, I. C. P.

Margarit; Rust converters based in phosphoric and tannic acids and their reaction mechanisms under different corrosive solutions studied by Mssbauer spectroscopy; Federal

University of Rio de Janeiro, EQ, Inorg. Proc. Dep. COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 2001.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

x

Welcome Back!

Login to your account below

Retrieve your password

Please enter your username or email address to reset your password.