bộ giáo dục v đo tạo Bộ xây dựng
Viện Khoa học công nghệ Xây dựng
oOo Nguyễn Nam Thắng
Nghiên cứu ứng dụng canxi nitrít
lm phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép cho
bê tông cốt thép trong điều kiện Việt Nam
Chuyên ngành: Vật liệu và Công nghệ vật liệu xây dựng
Mã số: 62.58.80.01
tóm tắt luận án tiến sĩ kỹ thuật
8 giờ 30 ngày 3 tháng 8 năm 2007 Có thể tìm hiểu luận án tại:
1. Th viện - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng.
2. Th viện Quốc gia. Các ti liệu đ công bố

1. Nguyễn Nam Thắng, Phạm Văn Khoan, Một số kết quả nghiên cứu và
ứng dụng vữa tự chảy có tính năng chống ăn mòn clorua cao, t/c KHCN
Xây dựng 3/2005, trang 22-26.
2. Nguyễn Nam Thắng, Lê Quang Hùng, Phạm Văn Khoan, Nghiên cứu
độ ổn định theo thời gian của chất ức chế ăn mòn cốt thép canxi nitrít
trong bê tông , t/c KHCN Xây dựng 3/2006, trang 44-47.
3. Nguyễn Nam Thắng, Lê Quang Hùng, Phạm Văn Khoan, Nghiên cứu
hàm lợng hiệu quả của chất ức chế ăn mòn canxi nitrít, t/c Xây dựng số
466 tháng 12/2006, trang 49-52.
4. Nguyễn Nam Thắng, Lê Quang Hùng, Phạm Văn Khoan, Tác dụng ức
chế ăn mòn cốt thép của canxi nitrít tại khe nứt bê tông, t/c KHCN Xây
dựng 1/2007, trang 34-37
Việc thiếu một tiêu chuẩn, quy phạm hớng dẫn biện pháp chống ăn
mòn do ion Cl
-
(ăn mòn clorua) cho kết cấu BTCT phù hợp với điều kiện
tự nhiên ở vùng biển nớc ta cũng là một trong những nguyên nhân gây
nên tình trạng ăn mòn clorua kết cấu BTCT vùng biển nh đã kể trên.
Từ năm 2004 đến nay, Bộ Xây dựng đã ban hành tiêu chuẩn
TCXDVN 327 : 2004, hớng dẫn chi tiết các giải pháp thiết kế, thi công,
lựa chọn vật liệu nhằm đảm bảo khả năng chống ăn mòn lâu dài cho kết
cấu BTCT trong môi trờng biển Việt Nam.
Bên cạnh những biện pháp bảo vệ cơ bản, tiêu chuẩn này đã chỉ ra
một số biện pháp bảo vệ hỗ trợ trong đó có biện pháp bảo vệ bằng chất ức
chế canxi nitrít (CN).
Trên thực tế, hiện nay ở Việt Nam, việc sử dụng CN để chống ăn
mòn kết cấu BTCT vùng biển còn rất hạn chế. Các lý do chính hạn chế
ứng dụng CN ở nớc ta là chúng ta cha có điều kiện sản xuất CN ở quy
mô lớn, trong khi phụ gia nhập ngoại còn đắt. Các nghiên cứu về vấn đề
này thờng là nghiên cứu ngắn hạn, các kết quả thí nghiệm cha đủ sức
thuyết phục ngời sử dụng ứng dụng chúng. Chủ đầu t, Nhà thầu thiết kế
cũng nh Nhà thầu thi công thờng đòi hỏi sự minh chứng rất rõ ràng về

2
hiệu quả kinh tế kỹ thuật của giải pháp này trớc khi quyết định áp
dụng. Cho tới nay, vấn đề này vẫn cha đợc giải quyết thấu đáo. Tuy
nhiên, khi tìm hiểu về vấn đề này, tác giả cho rằng giải pháp sử dụng CN
để chống ăn mòn kết cấu BTCT là hoàn toàn có triển vọng để áp dụng ở
nớc ta. Qua khảo sát thực tế cho thấy ion Cl
-
thờng tích tụ rất nhanh
trong bê tông chỉ sau một thời gian ngắn sử dụng (có thể qua nhiều con

cấu;
- ứng dụng thử nghiệm CN trên một số công trình BTCT vùng
biển. Phân tích hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của giải pháp này.

3. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tợng nghiên cứu là BTCT chịu tác động của ion Cl
-
;
- Phạm vi nghiên cứu giới hạn bởi các nhiệm vụ nghiên cứu nêu
trên trong điều kiện Việt Nam.

3
4. Phơng pháp nghiên cứu:
Nghiên cứu thực nghiệm gia tốc trong phòng thí nghiệm kết hợp
phân tích lý thuyết và ứng dụng thực tế.

5. ý nghĩa khoa học của luận án:
- Xác định đợc canxi nitrít có hiệu quả ức chế ăn mòn cốt thép
trong bê tông khi đảm bảo tỷ lệ [Cl
-
] /[NO
2
-
] 2 cho dù hàm lợng ion
Cl
-
thay đổi từ 1,2 kg đến 6,0 kg / m
3
bê tông.
- Các thí nghiệm rửa trôi đã cho thấy NO

đơng 50 năm trong môi trờng tự nhiên) đợc lợng hoá là 24%, 15%
và 4% tơng ứng với bê tông M20, M30, M50. Các kết quả thí nghiệm
này cho phép tính toán tăng hàm lợng phụ gia CN cao hơn mức tối thiểu
để bù vào lợng NO
2
-
sẽ bị rửa trôi ra ngoài trong quá trình sử dụng, phụ
thuộc vào mác bê tông và chiều dày lớp bảo vệ.

4
- Xác định đợc canxi nitrít có tác dụng ức chế hoàn toàn quá trình
gỉ cốt thép hoặc lùi thời điểm gỉ so với trờng hợp không có nó và hàm
lợng hiệu quả của canxi nitrít áp dụng trong bê tông đáp ứng tỷ lệ [Cl
-
]
/[NO
2
-
] 2,0. Kết quả này cho phép tính toán đợc hàm lợng canxi nitrít
cần thiết phải đa vào từ đầu là bao nhiêu phù hợp với tính chất xâm thực
của ion Cl
-
, tuổi thọ thiết kế và lợng NO
2
-
có thể bị suy giảm trong quá
trình sử dụng.
- Xác định canxi nitrít có thể ức chế ăn mòn cốt thép ngay tại khe
nứt bê tông và với các chiều rộng khe nứt cụ thể trong nghiên cứu này xác
định đợc tỷ số chiều rộng khe nứt/ chiều dày lớp bảo vệ có canxi nitrít

cho thấy trong vùng nớc lên xuống và sóng đánh mặc dù kết cấu có mác
bê tông cao (M40) chiều dày bảo vệ lớn (50mm) nhng vẫn không thể
đảm bảo đợc tuổi thọ công trình trên 50 năm, lý do là ion Cl
-
thẩm thấu
vào quá nhanh dới tác động xâm thực mạnh của môi trờng.
- Về góc độ kinh tế, kết quả nghiên cứu đã cho thấy có thể sử dụng
CN ở dạng hoá chất công nghiệp để thay thế phụ gia ức chế ăn mòn nhập
ngoại (DCI) với giá thành chỉ bằng 1/4 phụ gia nhập ngoại. Chi phí thêm
cho phụ gia ức chế ăn mòn vào khoảng 140.000 đ/m
3
bê tông là hoàn toàn
chấp nhận đợc nếu đa lại các hiệu quả kỹ thuật nh đã nêu trên.

8. Kết cấu luận án: Luận án gồm phần mở đầu, 6 chơng, kết luận và tài
liệu tham khảo đợc trình bày trong 144 trang A4 với các kết quả nghiên
cứu đợc minh hoạ trong 42 bảng, 111 đồ thị và hình ảnh, 10 bảng phụ
lục kết quả khảo sát tình trạng ăn mòn clorua kết cấu BTCT vùng biển
Việt Nam và một số nớc Châu á, 8 bảng phụ lục kết quả đo tốc độ và
điện thế ăn mòn cốt thép.

Chơng 1. tổng quan về ăn mòn btct dới tác động của
ion clorua trong điều kiện việt nam v giải pháp sử
dụng canxi nitrít lm phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép
Qua phân tích thực trạng ăn mòn kết cấu BTCT vùng biển Việt Nam
cho thấy mức độ phá huỷ kết cấu do gỉ cốt thép là rất đáng quan ngại.
Nhiều công trình đợc xây dựng từ trớc năm 1990 bị h hỏng do ăn mòn
chỉ sau 10 - 20 năm sử dụng, cá biệt có những công trình bị h hỏng chỉ
sau 5-10 năm. Mức độ ăn mòn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố nh: môi
trờng xâm thực, mác và chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, chất

tối u để ức chế ăn mòn cốt thép.
Các kết quả nghiên cứu ở Việt Nam về vấn đề này còn phân tán.
Phơng pháp xác định khả năng ức chế ăn mòn, cha có nhiều các thí
nghiệm dài ngày cho kết quả trực quan và lợng hoá về tình trạng gỉ cốt
thép. Do vậy tính thuyết phục của các kết quả thí nghiệm cha cao. Cần
tiếp tục có nghiên cứu tổng thể về ảnh hởng của CN tới tính chất cơ lý
của hỗn hợp bê tông và bê tông (CN đợc dự báo là không có ảnh hởng
xấu tới hỗn hợp bê tông và bê tông, khác so với các chất ức chế khác, tiêu
biểu nh natri nitrít). Nồng độ NO
2
-
tối u trong bê tông cũng là câu hỏi
cần đợc giải đáp, hầu hết nghiên cứu trớc đây xác định nồng độ này

7
theo tỷ lệ % xi măng, gần đây có đề tài nghiên cứu xác định theo tỷ lệ
[Cl
-
] /[NO
2
-
] nhng mới thử nghiệm trên nớc chiết xi măng. Ngoài ra
còn có các vấn đề kỹ thuật khác hiện cha đợc xem xét tới nh: khả
năng tồn tại của CN trong bê tông theo thời gian dới tác động rửa trôi
của nớc (trong thực tế là nớc ma, sóng biển), khả năng ức chế ăn
mòn của CN tại vị trí khe nứt bê tông cũng nh vị trí tiếp giáp giữa bê
tông mới và cũ
Xét về góc độ hiệu quả kinh tế, hiện nay trên thị trờng phụ gia ức
chế ăn mòn gốc CN thơng phẩm có giá tơng đối cao (phụ gia DCI của
hãng Grace có giá 3.0 ữ 3.5 USD/ lít, liều dùng 10 ữ 15l /m

đơng trong bê tông M30 là 10 l, 12,5 l và 15 l/m
3
bê tông.
2.2.1.2 ảnh hởng của CN đến độ sụt của hỗn hợp bê tông: Thí nghiệm trên
bê tông M30 theo TCVN 3106:1993.

8
2.2.1.3 ảnh hởng của CN đến cờng độ nén của bê tông: Thí nghiệm theo
TCVN 3118:1993, trên bê tông M30. Xác định cờng độ nén của bê
tông tại (3, 7, 28, 90, 180, 360) ngày.
2.2.1.4 ảnh hởng của CN đến độ thấm ion Cl
-
của bê tông: Thí nghiệm
theo TCXDVN 360:2005, trên bê tông M30.
2.2.1.5 ảnh hởng của CN đến lực bám dính giữa cốt thép và bê tông:
Thí nghiệm theo TCVN 197 : 2002, trên bê tông M20 và M30, xác định
lực bám dính tại thời điểm (28, 180 và 360) ngày
2.2.1.6 Đánh giá mức độ suy giảm hàm lợng nitrít trong bê tông theo
thời gian: Thiết lập mô hình thí nghiệm phun ma gia tốc (hình 2.1), lu
lợng phun khoảng 250 l/m
2
ngày. Chế tạo mẫu bê tông M20, M30 và
M50 hình trụ kích thớc 50 mm x 100 mm có hàm lợng CN (và DCI)
12,5 l /m
3
bê tông. Sau 28 ngày, phun ma gia tốc với chu kỳ 24 giờ: phun
nớc 8h, để khô 16h. Theo tính toán, với tốc độ phun nh vậy thì 1 tháng
phun tơng đơng với tổng lợng ma tự nhiên trong 4 năm ở vùng biển
Việt Nam. Cắt mẫu thành các lát mỏng dày trung bình 12,5mm, phân tích
hàm lợng NO

-
] /[NO
2
-
]
dao động từ 1,6 đến 2,6 (thụ động thép trớc 1 tuần trong môi trờng
nớc chiết có CN). Đo tốc độ ăn mòn tại các thời điểm: 0, 1, 3, 6, 9, 12
tháng.
2.2.2.2 Đánh giá khả năng ức chế ăn mòn cốt thép trong B T theo chu kỳ
khô - ẩm gia tốc: Mẫu BTCT hình trụ kích thớc 80mm x140mm, bê tông
M20, M30, M50, chiều dày lớp bê tông bảo vệ 35mm, hàm lợng ion Cl
-

ở 3 mức nh mục 2.2.2.1., tỷ lệ [Cl
-
] /[NO
2
-
] dao động từ 1,6 - 2,6. cốt
thép CT3 đờng kính 10mm, diện tích bề mặt nghiên cứu ăn mòn là 22
cm
2
và phần bề mặt còn lại của cốt thép đợc phủ kín bằng epoxy. Đa
mẫu vào chu kỳ khô ẩm: 3 ngày ngâm nớc và 4 ngày để khô tự nhiên.
Đo tốc độ ăn mòn tại các thời điểm: 0, 3, 6, 9, 12, 18, và 24 tháng.
2.2.2.3 Đánh giá khả năng ức chế ăn mòn cốt thép trong bê tông theo
chu kỳ ngâm sấy gia tốc: Chế tạo các mẫu BTCT hình trụ, bê tông M20,
chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép là: 15mm, 25mm và 35mm, hàm
lợng ion Cl
-

]
/[NO
2
-
] tơng tự nh mục 2.2.2.2. Ngâm mẫu trong nớc muối NaCl 5%.
Đo tốc độ ăn mòn tại các thời điểm nứt mẫu.
2.2.2.5 Đánh giá khả năng ức chế ăn mòn cốt thép tại khe nứt bê tông:
Mẫu dầm BTCT 10cm x10cm x40cm, bê tông M30, chiều dày của lớp bê

10
tông phía tạo nứt là 63mm, thép 212, một đầu của mỗi thanh thép đợc
nối 1 dây dẫn để đo điện thế ăn mòn cốt thép (hình 2.2). Chế tạo 3 loại
mẫu: mẫu đối chứng không bị gia tải (N
0
), mẫu gia tải cha gây nứt
(N
0gt
), mẫu so sánh hiệu quả ức chế có CN (N
c
) và không có CN (N
k
) tại
khe nứt với chiều rộng: 0,1mm, 0,3mm, 0,5mm, 1mm. Sau 28 ngày, mẫu
đợc đa vào môi trờng khô - ẩm: 7 ngày ngâm trong nớc muối; 7
ngày để khô ở t
0
= 20 30
0
C, W = 65-70 %. Đo điện thế ăn mòn cốt thép
và sau 24 tháng phá mẫu kiểm tra bề mặt cốt thép bằng trực quan.

Ghi chú: trong các thí nghiệm phần 2.2.2 tiến hành đo tốc độ ăn
mòn cốt thép theo ASTM G59-97 và đo điện thế ăn mòn cốt thép theo
TCXDVN 294 : 2003. 11
Chơng 3. nghiên cứu ảnh hởng của canxi nitrít đến
tính chất cơ lý của Bê tông v mức độ suy giảm
hm lợng nitrít trong bê tông theo thời gian

3.1 ảnh hởng của CN đến tính chất cơ lý của bê tông
Kết quả thí nghiệm cho thấy CN làm tăng tốc quá trình đóng rắn của
ximăng do đó làm giảm thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết. Với xi măng
PCB 30 và PCB 40 khi tăng hàm lợng CN từ 10 l đến 15 l/m
3
bê tông thì làm
giảm thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết khoảng từ 30 -70 phút so với mẫu
đối chứng.
CN làm giảm chút ít độ sụt của hỗn hợp bê tông, khoảng 1-2cm. Điều
này có thể giải thích là do CN làm tăng tốc độ ninh kết của xi măng chính
vì vậy là giảm tính công tác của hỗn hợp bê tông.
Cờng độ nén của bê tông dùng CN cao hơn so với mẫu đối chứng và
tăng dần khi tăng hàm lợng CN, chủ yếu trong thời kỳ đầu tới 90 ngày
tuổi (cờng độ tăng < 10%). Theo lý giải của một số t liệu hiện có thì
nhiều khả năng CN đã tơng tác với C
3
A.6H
2
O tạo thành khoáng mới
C
12
0
0.05
0.1
0.15
036912
Thời gian (tháng)
Hàm lợng nitrit
(%BT)
C1 (M20) C2 (M30) C3 (M50)

Hình 3.2 Sự chiết giảm hàm lợng nitrít theo các mác bê tông
trên cùng chiều sâu 0 - 12,5 mm

Kết quả thí nghiệm cho thấy với các mác bê tông thí nghiệm, càng sát
mặt ngoài trực tiếp chịu tác động rửa trôi của nớc thì mức độ suy giảm hàm
lợng nhiều hơn so với các lớp sâu bên trong (hình 3.1). Hàm lợng NO
2
-
ở
chiều sâu 37,5 50 mm là quan trọng nhất vì trong thực tế đó là miền bê tông
cận cốt thép.
Cùng một chiều sâu, mác bê tông càng cao thì mức độ suy giảm hàm
lợng NO
2
-
càng chậm (hình 3.2). Bê tông M20, M30 và M50 tại miền
cận cốt thép từ 37,5 - 50 mm, sau 12 tháng thí nghiệm gia tốc theo chu kỳ

ở mức độ khác nhau phụ thuộc vào mác bê tông và chiều dày lớp bê tông.
Nghiên cứu bớc đầu cho thấy với bê tông mác M20, M30 và M50 khi sử
dụng cho công trình có niên hạn 50 năm cần phải tăng hàm lợng CN thêm
lần lợt là 24%, 15% và 4% hàm lợng CN so với hàm lợng tối thiểu cần
có sẽ đảm bảo hiệu quả ức chế ăn mòn cốt thép lâu dài.

13

Chơng 4. nghiên cứu hiệu quả ức chế ăn mòn
Cốt thép của canxi nitrít trong Bê tông
4.1 Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép trong NCXM:
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
036912
Thời gian (tháng)
Tốc độ ăn mòn (mm/năm)
H0: Nớc chiết (NC) H1: NC+1,2kg ion Clo
H8: NC+2,4kg ion Clo H15: NC+ 6,0kg ion Clo
Hình 4.1 Tốc độ ăn mòn thép trong
NCXM có ion Cl
-

Hình 4.2 Mẫu thép trong
NCXM có ion Cl
-

gian và đồng biến với sự tăng hàm lợng ion Cl
-
(hình 4.1 và 4.2).
- Với hàm lợng ion Cl
-
là 1,2kg, 2,4kg và 6,0kg, khi tăng hàm lợng
ion NO
2
-
thì tốc độ ăn mòn thép giảm đi so với mẫu đối chứng không có
NO
2
-
hay khả năng ức chế ăn mòn thép tăng lên. Hàm lợng hiệu quả của
CN để ức chế hoàn toàn ăn mòn thép là khi tỷ lệ [Cl
-
] /[NO
2
-
] 2,2 (mẫu
H
18
, H
19
, H
20
, H
21
), với các mẫu có tỷ lệ [Cl
-

17
H
18
H
19

H
21
H
20

14
Kết quả nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn cốt thép của CN trong mẫu
BTCT với mác M20, M30 và M50, cho nhận xét sau:
0
0.01
0.02
0.03
0.04
03691215182124
Thời gian
(tháng)
Tốc độ ăn mòn
(mm/năm)
B01:Mẫu đối chứn
g
M20
B1: 1,2kg Clo
B8: 2,4kg ion Clo
B15: 6,0kg ion Clo


Hình 4.7 Tốc độ ăn mòn CT trong
BT M20 có CN và 6,0kg ion Cl
-

Hình 4.8 Mẫu thép trong BT M20
có CN và 6,0kg ion Cl
-

- Trong thời kỳ đầu quá trình ăn mòn diễn ra khá chậm và khó xác
định. Khi tăng hàm lợng ion Cl
-
trong bê tông thì tốc độ ăn mòn tăng lên
(hình 4.5 và 4.6). Mác bê tông càng cao thì khả năng bảo vệ chống ăn
mòn càng tốt bằng chứng là tốc độ ăn mòn càng giảm.
- Với các mác bê tông nghiên cứu, nếu cố định hàm lợng ion Cl
-
, khi
tăng hàm lợng NO
2
-
thì quá trình ăn mòn cốt thép bị kìm hãm rõ rệt hơn
và tốc độ ăn mòn đợc giảm đáng kể. Nh vậy, CN có tác dụng ức chế ăn
mòn cốt thép và giảm thiểu tốc độ ăn mòn kể cả khi có ion Cl
-
trong bê
tông. Hàm lợng CN tối thiểu để kìm hãm và ngăn ngừa ăn mòn cốt thép
tơng ứng với các nồng độ ion Cl
-
khác nhau là [Cl

B
18

15
4.3 Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn cốt thép trong bê tông theo
chu kỳ ngâm sấy gia tốc :
Trờng hợp ion Cl
-
ngấm từ môi trờng vào bê tông
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0 153045607590105
Chu kỳ
Tốc độ ăn mòn (mm/năm)
Ho: Mẫu đối chứng M20
Ha: 12,5lít CN/m3 BT
Hb: 25,0lít CN/m3 BTHình 4.9 Tốc độ ăn mòn cốt thép
trong BT
có CN và = 15mm
Hình 4.10 Mẫu cốt thép trong
BT có CN và = 15mm
- Trong phơng pháp ngâm sấy gia tốc, do tính chất khắc nghiệt của
thí nghiệm nên cốt thép bị ăn mòn nhanh hơn khi lớp bê tông bảo vệ
mỏng. Các mẫu có chiều dày lớp bảo vệ 15mm với hàm lợng CN khác

thụ động và gây ăn mòn khá nhanh sau 45ck với các chiều dày nghiên
cứu khác nhau. Cùng chiều dày bê tông bảo vệ, nếu tăng hàm lợng ion
Cl
-
dẫn đến tốc độ ăn mòn cốt thép tăng (hình 4.11 và 4.12).
- Với hàm lợng ion Cl
-
khác nhau đợc đa vào bê tông từ đầu, hàm
lợng CN tối thiểu để kìm hãm và ngăn ngừa ăn mòn cốt thép đợc xác
định là [Cl
-
] /[NO
2
-
] 2, trạng thái thụ động đợc bảo toàn tới 75ck, tại
105ck ăn mòn mới chớm ở mức độ nhẹ, (ví dụ mẫu H
4
, H
5
,

H
6
). Khi [Cl
-
]
/[NO
2
-
] > 2 (ví dụ mẫu H

mm/năm
)
H1: 1,2kg ion Clo
H7: 2,4kg ion Clo
H13: 6,0kg ion Clo
Hình 4.11 Tốc độ ăn mòn cốt thép
trong bê tông = 15mm có ion Cl
-

Hình 4.12 Mẫu cốt thép trong
BT = 15mm có ion Cl
-

0
0.01
0.02
0.03
0.04
0 153045607590105
Chu kỳ
Tốc đ

-
thẩm thấu vào cốt thép. Tuy
vậy một khi ion Cl
-
đã tiếp cận đợc cốt thép hoặc đa vào từ đầu ở nồng độ
cao thì lúc đó vai trò của các thông số này tới thời điểm ăn mòn cốt thép là
không lớn. Khi đó sự có mặt của NO
2
-
đóng vai trò quan trọng và tỷ lệ [Cl
-
]
/[NO
2
-
] sẽ quyết định thời điểm gỉ và tốc độ gỉ cốt thép. Điều này đã lý giải vì
sao tỷ lệ [Cl
-
] /[NO
2
-
] không khác biệt nhiều trong bê tông có mác khác nhau.
105 Chu kì (=15mm)
H
13
H
7
H
1
H

có mác 20MPa, chiều dày bảo vệ 15mm, tác dụng ức chế của CN
không cao trong các môi trờng xâm thực khắc nghiệt.

4.4 Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn cốt thép trong bê tông theo
phơng pháp gia tốc bằng dòng điện ngoài:
Khi đồng thời đa ion Cl
-
vào trong bê tông và áp dòng điện ngoài
vào thì quá trình ăn mòn và phá huỷ mẫu diễn ra rất nhanh. Do vậy
phơng pháp này cha đánh giá đợc hiệu quả ức chế ăn mòn của CN do
kết quả không thể hiện đợc sự khác biệt giữa việc có và không sử dụng
CN. Tuy nhiên phơng pháp này đã xác định đợc tốc độ ăn mòn tại thời
điểm nứt bê tông do gỉ cốt thép , giá trị này là 0,1 mm /năm.

4.5 Kết luận chơng 4
- CN có tác dụng ức chế ăn mòn cốt thép rõ rệt. Kết luận này đợc
minh chứng trên các kết quả nghiên cứu trong môi trờng NCXM, trong
bê tông. Quy luật chung là với hàm lợng ion Cl
-
cố định, nếu tăng dần
hàm lợng CN (hay giảm tỷ lệ [Cl
-
] /[NO
2
-
]) thì tốc độ ăn mòn bị giảm
đáng kể hay khả năng ức chế ăn mòn cốt thép tăng lên.
- Nghiên cứu trong môi trờng NCXM có 1,2kg, 2,4kg và 6kg ion Cl
-
, xác định đợc hàm lợng CN tối u là [Cl

500
0 6 12 18 24
Thời gian (tháng)
Điện thế - E (mV)
No
Nogt
N1k
N1c
N3k
N3c
N5k
N5c
N10k
N10c

Hình 5.1 Sự thay đổi điện thế ăn mòn cốt thép taị vị trí khe nứt

Đồ thị hình 5.1 biểu thị sự thay đổi điện thế ăn mòn cốt thép của các
mẫu bê tông bị nứt, không và có CN. Kết quả cho thấy với cùng chiều
rộng khe nứt mẫu không có CN (N
1k
, N
3k
) điện thế âm hơn mẫu có CN
(N
1c
, N
3c
) qua đó phản ánh hiệu quả ức chế của CN.



Mẫu có chiều rộng khe nứt 0,5mm: (N
5k
) không có CN có dấu hiệu
ăn mòn cốt thép rõ rệt tại vị trí vết nứt phía mặt dới thanh thép nơi trực
tiếp tiếp xúc với nớc muối ngấm từ ngoài vào (gỉ, sùi bề mặt dài khoảng
3cm). Trong khi đó bề mặt cốt thép của mẫu có CN (N
5c
) hầu nh vẫn
giữ nguyên trạng thái ban đầu khi đổ bê tông, không có bất kỳ dấu hiệu
ăn mòn nào. Nh vậy đối với các loại mẫu có chiều rộng 0,5mm hiệu
quả ức chế của CN tại khe nứt bê tông là rất rõ rệt.
Mẫu có chiều rộng khe nứt 1,0 mm: mẫu (N
10k
) không có CN có gỉ
vảy dài 5cm, mẫu (N
10c
) có CN có gỉ vàng dài 1cm. Tại chiều rộng khe
nứt này CN không ức chế đợc quá trình ăn mòn.
Có thể giải thích là trong mô hình thí nghiệm của luận án thì tại vị
trí khe nứt (nứt nhỏ) có thể vẫn tồn tại một môi trờng ẩm ớt mà ở đó
NO
2
-
vẫn tồn tại, bảo vệ cốt thép. Tuy nhiên đây cũng chỉ là giả thiết và là
nhận định ban đầu, cần đợc kiểm chứng thêm.

5.2 Nghiên cứu ảnh hởng của CN đến sự thay đổi điện thế ăn mòn
cốt thép sau sửa chữa
Kết quả kiểm tra điện thế ăn mòn cốt thép trong bê tông


Phần B
Chiều dài mẫu
(cm)
Đi
ệ
n thế - E
(mV)
1 tháng 3 tháng
6 tháng 12 tháng
24 tháng 18 tháng
Mẫu liền khối S
1
Mẫu sửa chữa S
2
/ S
3

Hình 5.3 Sự thay đổi điện thế ăn mòn cốt thép trong mẫu bê tông

Kiểm tra hiện trạng cốt thép sau khi phá mẫu (sau 24 tháng)
a. Mẫu liền khối S
1


và S
2
/S
4
: Tại phần B sau khi cốt thép đợc làm sạch,
bê tông mới M30 (S
3
) và M50 (S
4
) không có CN, không thấy có dấu hiệu ăn
mòn.
Mẫu sửa chữa S
2
/S
5

và sửa chữa S
2
/S
6
: Tại phần B sau khi cốt thép
đợc làm sạch, bê tông mới M30 có CN với hàm lợng:12,5l /m
3
BT (S
5
)
và 25l /m
3
BT (S
6

trờng hợp bê tông không có CN (a
n
: là chiều rộng khe nứt,
BV
: chiều dày lớp
bê tông bảo vệ cốt thép).
- Đối với trờng hợp sửa chữa kết cấu, có sự chênh lệch điện thế cốt
thép giữa hai phần bê tông mới và cũ. Phần bê tông mới có điện thế
dơng hơn. Có sự khác biệt không đáng kể khi không và có CN trong
trờng hợp này. Nh vậy loại trừ sự nghi ngờ về việc CN có thể làm tăng
mức độ gỉ cốt thép tại vùng tiếp giáp giữa bê tông mới và cũ. Chơng 6. ứng dụng v phân tích hiệu quả kinh tế
kỹ thuật của giải pháp ức chế ăn mòn Cốt thép
bằng canxi nitrít
6.1 ứng dụng canxi nitrít làm phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép:
Tác giả đã ứng dụng CN làm phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép cho
trên 2000m
3
bê tông, cụ thể là:
- ứng dụng CN làm phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép cho 800m
3
bê
tông tại công trình cải tạo nâng cấp cảng Nha Trang - Khánh Hoà
- ứng dụng CN làm phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép cho 845m
3
bê
tông tại công trình cải tạo nâng cấp cảng Cửa Cấm - Hải Phòng.
Tại 2 công trình này đã lắp đặt đầu đo theo dõi tình trạng ăn mòn cốt

thép hoặc lùi thời điểm gỉ so với trờng hợp không có nó và hàm lợng
hiệu quả của CN áp dụng trong bê tông đáp ứng tỷ lệ [Cl
-
] /[NO
2
-
] 2,0.
Kết quả này cho phép tính toán đợc hàm lợng CN cần thiết phải đa
vào từ đầu là bao nhiêu phù hợp với tính chất xâm thực của ion Cl
-
, tuổi
thọ thiết kế và lợng NO
2
-
có thể bị suy giảm trong quá trình sử dụng.
3. Dới tác động rửa trôi của nớc, hàm lợng NO
2
-
trong bê tông bị
suy giảm. Mức suy giảm này tỷ lệ nghịch với mác bê tông (độ đặc chắc)
và chiều dày lớp bảo vệ. Sau 12 tháng rửa trôi liên tục (đợc dự tính
tơng đơng 50 năm), hàm lợng NO
2
-
tại vị trí 40-50mm giảm 24%,
15% và 4% tơng ứng với bê tông M20, M30 và M50. Hàm lợng NO
2
-

tối thiểu để ức chế ăn mòn, cần tăng thêm một lợng để bù vào lợng