Tiểu luận môn VLXD mới
ĐỀ TÀI
MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA THÉP CHỊU THỜI TIẾT VÀ
KHẢ NĂNG ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM
1. Giới thiệu chung.
Ở các nước công nghiệp, nhiều cầu thép đã được xây dựng bằng những công
nghệ cao liên quan đến các phương pháp xây dựng mới, vật liệu thép mới và phương
pháp quản lý mới. Cầu làm bằng loại thép chịu thời tiết sẽ có ưu điểm, thép cầu là
thép chống gỉ trên thời tiết kiềm chế ăn mòn. Việc sử dụng thép này còn giúp giảm chi
phí bảo trì cầu.
Thép chịu thời tiết được áp dụng tương đối nhiều ở các nước có nền công nghiệp
sản xuất thép tiên tiến. Với khả năng tự bảo vệ gỉ, tính bền, mầu sắc đặc trưng thì thép
chịu thời tiết là lựa chọn tốt đối với các kết cấu ngoài trời mang tính chất trưng bày
như các tác phẩm nghệ thuật điêu khắc, kết cấu cầu đường, dân dụng và các kết cấu
thép khác. Thép chịu thời tiết là thép hợp kim thấp, có cường độ cao, tự bảo vệ gỉ
bằng cách tạo ra lớp ôxit trên bề mặt kết cấu thép, lớp ôxit này sau đó làm nhiệm vụ
chống gỉ cho thép. Do đó khi dùng loại thép này chúng ta không cần sơn hoặc các
biện pháp chống gỉ khác, tiết kiệm được kinh phí bảo dưỡng khi sử dụng kết cấu.
Qua khảo sát bề mặt thép đang khai thác đã cho thấy hiện tượng gỉ rất ít ngay cả
khi kết cấu thép không được sơn hoặc mạ kẽm. Thép có thể được khai thác trong một
thời gian dài mà hầu như không tốn phí chi phí bảo dưỡng.
Việc áp dụng phổ biến thép chịu thời tiết để làm cầu thép đã bắt đầu vào những
năm 1960 tại Nhật Bản. Tại nước này, cầu thép chịu thời tiết hiện chiếm trên 30%
khối lượng thép tiêu thụ để xây dựng cầu thép trong năm 2006. Một số địa phương có
đến 80% số cầu thép mới xây dựng gần đây dùng loại thép này.
Do tính chất độc đáo ức chế sự phát triển ăn mòn bởi một lớp gỉ tốt mịn được
hình thành trên bề mặt thép, loại vật liệu thép chịu thời tiết cũng đã được sử dụng rộng
rãi cho các kết cấu thép khác trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Một sự hiểu
biết đúng đắn về tính chất độc đáo này và cách sử dụng của thép phù hợp với mỗi điều
kiện môi trường cụ thể có thể cho phép tạo ra những kết cấu cầu thép không cần sơn,
tuổi thọ dài với chi phí bảo trì tối thiểu, dẫn đến việc áp dụng ngày càng tăng của thép

công trong xưởng và tại hiện trường.
- Diện mạo bề mặt thép: Diện mạo bề mặt thép thường có mầu pha trộn thích
hợp với môi trường. Mầu sắc thường thay đổi theo tuổi công trình.
- Giảm các tác động vào môi trường: Giảm thiểu được các tác động đến các vấn
đề môi trường do rơi vãi bụi từ công tác sơn bảo vệ và từ bụi bẩn do công việc bảo
dưỡng trong tương lai.
- An toàn đối với con người: Vấn đề sức khỏe và an toàn tùy thuộc vào việc loại
trừ công tác sơn chống gỉ ban đầu và giảm tiểu những rủi ro trong việc bảo dưỡng sau
này.
- Khả năng chịu nhiệt độ cao: Có khả năng làm giảm mức độ ô xy hóa của thép
ở nhiệt độ trên 400oC. Điều này phụ thuộc vào thời gian cấp nhiệt và điều kiện môi
trường. Tuy nhiên, thép chịu thời tiết lại không phù hợp với các cấu kiện chịu tải trọng
quan trọng như gối cầu khi nhiệt độ trên 450oC.
pg. 2
Tiểu luận môn VLXD mới
Lớp gỉ được hình thành trên hầu hết bề mặt thép thường sau một thời gian khai
thác. Vì vậy, quá trình xác định tốc độ gỉ được thể hiện qua một họ các đường cong
mà góc nghiêng phụ thuộc vào sự xâm hại của môi trường.
Biểu đồ so sánh mất mát do gỉ giữa thép chịu thời tiết và các loại thép các bon
Với thép chịu thời tiết, quá trình gỉ của thép được bắt đầu trong cùng thời gian,
nhưng các phần tử hợp kim đặc trưng trong sản xuất thép tạo ra một lớp gỉ bền bên
ngoài để tham gia chống gỉ với thép phía trong. Lớp gỉ này phát triển dưới điều kiện
ẩm ướt và khô xen kẽ nhau để tạo ra một lớp ôxit chống gỉ, ngăn chặn sự thâm nhập ô
xy và hơi ẩm. Kết quả là đã làm giảm tốc độ gỉ của thép.
3. Phân loại
Có bốn loại thép chịu thời tiết chính: Austenitic, Ferritic,Austenitic-Ferritic
(Duplex), và Martensitic.
- Austenitic là loại thép chịu thời tiết thông dụng nhất. Thuộc dòng này có thể kể
ra các mác thép SUS 301, 304, 304L, 316, 316L, 321, 310s… Loại này có chứa tối
thiểu 7% ni ken, 16% crôm, carbon (C) 0.08% max. Thành phần như vậy tạo ra cho

- Chống chịu ăn mòn cao hơn
- Độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp tốt hơn
- Phản ứng từ kém hơn (chỉ với thép austenit)
Các cơ tính đó thực ra đúng cho họ thép austenit và có thể thay đổi khá nhiều đối
với các mác thép và họ thép khác.
Các cơ tính đó liên quan đến các lĩnh vực ứng dụng thép chịu thời tiết, nhưng
cũng chịu ảnh hưởng của thiết bị và phương pháp chế tạo.
Bảng 1 (Phần A). Tính chất so sánh của họ thép chịu thời tiết.
nhóm hợp kim Từ tính 1 Tốc độ hoá bền rèn Chịu ăn mòn 2 Khả năng hoá bền
pg. 4
Tiểu luận môn VLXD mới
Austenit Không Rất cao Cao Rèn nguội
Duplex Có Trung bình Rất cao Không
Ferrit Có Trung bình Trung bình Không
Martensit Có Trung bình Trung bình Tôi và Ram
Hoá bền tiết pha Có Trung bình Trung bình Hoá già
(1)- Sức hút của nam châm đối với thép. Chú ý, một số mác thép bị nam châm
hút khi đã qua rèn nguội.
(2)- Biến động đáng kể giữa các mác thép trong mỗi nhóm, ví dụ, các mác không
gia được có tính chịu ăn mòn thấp hơn, và khi có Mo cao hơn sẽ có tính kháng cao
hơn.
Bảng 1 (Phàn B). Cơ tính so sánh của họ thép không gỉ.
Nhóm hợp kim Tính dẻo
Làm việc ở nhiệt độ
cao
Làm việc ở nhiệt độ
thấp3
Tính
hàn
Austenit Rất cao Rất cao Rât tốt Rất cao

điểm của vật liệu này để làm cầu thép ở VN như sau: Thứ nhất, việc định hướng ứng
dụng vật liệu thép tính năng cao BHS và thép chịu thời tiết là rất khả thi trong điều
kiện tuyến đường chạy dọc bờ biển VN; Thứ hai, việc sử dụng các khả năng kiềm chế
sự ăn mòn của vật liệu thép này có triển vọng rất tốt trong các khu vực dân cư thưa
thớt và các điều kiện bảo dưỡng ít hơn; Thứ ba, hàm lượng muối trong không khí
không phải là quá lớn (hầu hết dưới 4mmd ở ven biển và nội địa tại VN) cho phép ứng
dụng rộng rãi hơn các kết cấu cầu thép bằng thép chịu thời tiết tại VN.
Trong tháng 11/2006, Liên đoàn thép Nhật Bản (ông Sakata – Trưởng phòng vật
liệu và kiến trúc, Công ty thép Nhật Bản) hợp tác với Bộ môn CTGTTP - ĐH GTVT
điều tra hiện trạng thép cầu Chợ Thượng nằm trên tuyến đường sắt thống nhất Bắc -
Nam sử dụng kết cấu giàn thép chịu thời tiết không sơn do Nhật Bản giúp đỡ xây
dựng vào tháng 5 năm 2000. Cầu này nằm tại lý trình 338 từ Hà Nội trên địa phận tỉnh
Hà Tĩnh. Đây là một cầu trong kế hoạch thay thế 44 cầu đường sắt trên tuyến đường
sắt thống nhất Bắc - Nam.
Cầu Chợ Thượng gồm 4 nhịp giàn thép Lnhịp =61m, chiều dài toàn cầu
L=250m, được chế tạo tại công ty Mitsui Thăng Long. Vật liệu thép của công ty
Nippon Steel – Nhật Bản. Giàn thép sử dụng thép chịu thời tiết SMA400AW,
SMA400AP, BP. Tổng trọng lượng thép toàn cầu là 680 tấn.
Dưới đây là một vài số liệu của một số vị trí đã được điều tra ở Cầu Chợ
Thượng:
Độ gỉ cấp 1
Chiều dày gỉ
Đo 9 lần một vị trí
(µm)
60.3 109 152
92.0 58.4 90.0
68.7 71.6 109
pg. 6
Tiểu luận môn VLXD mới
Trung bình　(µm)　　

Trung bình　(µm)　　
188
Nhận xét:
Qua quan sát thép tại cầu Chợ Thượng sau 5 năm khai thác thấy khả năng chống
gỉ của phần thép chịu thời tiết không sơn là rất tốt, hầu hết các cấu kiện đều có độ gỉ
cấp 3, một số vị trí chịu tác động trực tiếp của hướng gió, mưa và bề mặt ẩm ướt thì có
độ gỉ là cấp 4 (Độ gỉ được đánh giá theo tiêu chí của Liên đoàn thép Nhật Bản). Theo
đánh giá chung thì độ gỉ cấp 3 và 4 là tương đối giống nhau. Chiều dày gỉ trung bình
cho các cấu kiện khoảng 80µm đến 140µm trong trường hợp độ gỉ cấp 3 và 110µm
đến 190µm trong trường hợp độ gỉ cấp 4. Theo số liệu được đo ở Nhật Bản thì chiều
dày thép mất khoảng 30% do gỉ của thép. Vì vậy, quy ước coi khoảng 20µm đến
40µm trong trường hợp độ gỉ cấp 3 và 30µm đến 60µm trong trường hợp độ gỉ cấp 4.
pg. 9
Tiểu luận môn VLXD mới
7. Ưu nhược điểm về giá thành.
a) Bảng so sánh chi phí của sản xuất và hoạt động / tấn kết cấu kim loại được
làm từ carbon đồng bằng và phong thép (USD)
Mục chi phí Thép Cacbon Thép chịu thời tiết
Giá cho 1 tấn thép 131 184
Giá sản xuất và sự tăng giá 240 264
Giá sơn phủ và xử lý bề mặt ngoài 60 0
Tổng giá của kết cấu kim loại 431 448
Giá sơn phủ lại trong suốt quá trình sử dụng 60 60
b) Ưu nhược điểm về giá.
Tỷ lệ giá cho 1 tấn thép của thép chịu thời tiết so với thép Carbon là 184/131 =
1.4 lần. Tỷ lệ giá sản xuất và sự tăng giá của thép chịu thời tiết so với thép Carbon là
264/240 = 1.4 lần. Vậy giá cho 1 tấn thép, giá sản xuất và sự tăng giá là nhược điểm
về chi phi của thép chịu thời tiết so với thép Carbon.
Giá sơn phủ và sử lý bề mặt ngoài của thép Carbon là 60 USD, thép chịu thời tiết
không cần sơn phủ và sử lý bề mặt ngoài nên không có loại chi phí này.