LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và làm luận văn tại trường Đại Học Thủy Lợi,
được sự giúp đỡ của đề tài KC08-03/11-15 do GS. TS. Ngô Trí Viềng làm chủ
nhiệm đề tài, các thầy, cô giáo đặc biệt là thầy giáo TS Vũ Quốc Vương, cô
giáo ThS. Nguyễn Thị Thu Hương cùng sự nỗ lực của bản thân đến nay tôi đã
hoàn thành luận văn.
Các kết quả đạt được trong luận văn thạc sỹ của tôi là những đóng góp
nhỏ bé về mặt khoa học trong quá trình nghiên cứu nâng cao độ bền cho bê
tông dùng cho các kết cấu bảo vệ mái đê biển. Tuy nhiên trong khuôn khổ
luận văn do điều kiện thời gian và trình độ có hạn cũng như các phương tiện
máy móc còn thiếu thốn nên không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong
nhận được những ý kiến chỉ bảo, đóng góp của các thầy, cô và đồng nghiệp.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn: TS Vũ
Quốc Vương đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và cung cấp các kiến thức khoa
học cần thiết trong quá trình làm luận văn. Xin chân thành cảm ơn đề tài
KC08-03/11-15 do GS. TS. Ngô Trí Viềng làm chủ nhiệm, các thầy, cô Bộ
môn Vật Liệu Xây Dựng, Khoa Công Trình, Phòng đào tạo đại học & sau đại
học- Trường Đại học Thủy Lợi đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn
thành tốt luận văn thạc sĩ của mình.
Hà Nội, ngày……tháng……năm 2014
Tác giả Đỗ Đoàn Dũng

LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Đỗ Đoàn Dũng, học viên cao học lớp 20C21 - Trường Đại học
Thủy lợi.
Tôi là tác giả của luận văn này, tôi xin cam đoan đây là công trình
nghiên cứu của riêng tôi. Các nội dung và kết quả nghiên cứu là trung thực,
chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

2.1.1. Đặc trưng của môi trường biển 19
2.1.2. Thành phần nước biển 23
2.2. Cơ chế phá hủy bê tông trong môi trường nước biển 26
2.2.1. Xi măng và đá xi măng 26
2.2.2. Ăn mòn xi măng 30
2.2.3. Tác động ăn mòn xi măng của nước biển 32
2.3. Các giải pháp nâng cao độ bền cho bê tông trong môi trường biển Việt
Nam
37
2.3.1. Các giải pháp liên quan đến vật liệu 37
2.3.2. Các giải pháp liên quan đến thi công 46
CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁC LOẠI PHỤ GIA NHẰM
NÂNG CAO ĐỘ BỀN CHO KẾT CẤU BÊ TÔNG BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN
ANG GIAO PHONG, NAM ĐỊNH 47

3.1. Vật liệu thí nghiệm 47
3.1.1. Chất kết dính 47
3.1.2. Cốt liệu 51
3.1.3. Phụ gia hóa học 53
3.1.4. Nước 54
3.2. Tính toán thành phần cấp phối bê tông và tỷ lệ sử dụng phụ gia 54
3.2.1. Phương pháp tính toán cấp phối 54
3.2.2. Yêu cầu kỹ thuật 57
3.2.3. Các bước tính toán cấp phối 57
3.2.4. Kết quả tính toán cấp phối, 58
3.3. Thí nghiệm trong phòng 61
3.3.1. Quá trình thí nghiệm 61
3.3.2. Các kết quả thí nghiệm 69
3.4. Đúc tấm lát bảo vệ mái đê biển ở hiện trường cho tuyến đê biển Ang
Giao Phong, Giao Thủy, Nam Định 74


Hình 1.3. Hiện trạng ăn mòn và phá hủy kết cấu bê tông cốt thép cống qua đê
biển Hải Phòng 15

Hình 2.1. Phân vùng môi trường biển Việt Nam 20
Hình 2.2. Sơ đồ cơ chế ăn mòn điện hoá thép trong bê tông có ion Cl
-
35
Hình 2.3. Sơ đồ quá trình xói mòn vật liệu trong môi trường nước 36
Hình 2.4. Hình ảnh mô tả hai loại phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép 43
Hình 3.1. Côn thử độ sụt của bê tông 62
Hình 3.2. Thí nghiệm kiểm tra độ sụt của hỗn hợp bê tông 62
Hình 3.3. Đúc mẫu bê tông kích thước 15x15x15cm 65
Hình 3.4. Thí nghiệm nén mẫu bê tông 66
Hình 3.5. Mẫu bê tông sau khi bị phá hủy 66
Hình 3.6. Máy thí nghiệm xác định nồng độ ion clo 69
Hình 3.7. Phụ gia sử dụng để trộn bê tông tại hiện trường 75
Hình 3.8. Công tác chuẩn bị khuôn đúc mẫu bê tông tại hiện trường 75
Hình 3.9. Công tác trộn bê tông tại hiện trường 76
Hình 3.10. Công tác đầm hỗn hợp bê tông tại hiện trường 76
Hình 3.11. Mẫu bê tông khối lát bảo vệ mái đê biển 77
DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

X Khối lượng xi măng
N Khối lượng nước
C Khối lượng cát
Đ Khối lượng đá
F Fly Ash (Tro bay)
SF Silica Fume


x
Cường độ xi măng
V
tt
Thể tích thực tế
V
h
Thể tích hồ xi măng
k
d
Hệ số dư vữa hợp lý
M
dl
Mô đun độ lớn của cát
D
max
Đường kính lớn nhất của cốt liệu
CKD Chất kết dính

N
CKD
Tỷ lệ nước/chất kết dính
PGK Phụ gia khoáng.
CP Cấp phối
BT Bê tông
BTCT Bê tông cốt thép
HHBT Hỗn hợp bê tông
TPBT Thành phần bê tông.
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

Những vấn đề cần giải quyết của luận văn:
- Nghiên cứu cơ chế phá hủy bê tông trong môi trường nước biển
- Các giải pháp nâng cao độ bền cho bê tông trong môi trường biển Việt Nam
2

- Nghiên cứu sử dụng một số loại phụ gia nhằm nâng cao độ bền cho
kết cấu bê tông bảo vệ mái đê biển Ang Giao Phong, Nam Định.

Mục đích của đề tài
Phân tích nguyên nhân gây hư hỏng bê tông kết cấu bảo vệ mái đê biển
và giải pháp khắc phục bằng cách sử dụng các loại phụ gia để tăng độ bền cho
bê tông, tăng khả năng chống lại các tác động tiêu cực tới từ biển.

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm.
- Thu thập, phân tích tài liệu về hư hỏng đê biển
3

CHƯƠNG I
THỰC TRẠNG CÔNG TRÌNH ĐÊ BIỂN VIỆT NAM
VÀ TỈNH NAM ĐỊNH

1.1. Thực trạng công trình đê biển Việt Nam
Tuyến đê biển của Việt Nam hiện nay đóng vai trò quan trọng trong
việc bảo vệ mùa màng, tài sản và hơn hết là tính mạng con người. Chính vì
vậy, việc xây dựng các công trình trên tuyến đê biển cũng như chất lượng của
các công trình này mang ý nghĩa rất to lớn, giúp chúng ta chống lại những tác
động tiêu cực từ biển. Nếu không làm tốt công tác này, thì sẽ không kiểm soát
được những tác động tiêu cực từ biển với sức tàn phá ghê gớm và để lại
những hậu quả không đo đếm được. Chính vì vậy, Nhà nước ta đã có những

tuyến đê biển Cát Hải (Hải Phòng), đê biển Hải Hậu, Giao Thủy (Nam Định)
với tổng chiều dài 1.465m, làm thiệt hại nghiêm trọng về sản xuất, ảnh hưởng
đến đời sống, kinh tế của nhân dân.
Do chưa qui hoạch kết hợp đê với đường giao thông, nên quy mô, kích
thước đê không thống nhất, mặt đê gia cố chưa liên tục hoặc tuyến đê chưa
chú ý vi chỉnh, cắt cong theo tiêu chuẩn thiết kế đường giao thông, nên đê còn
nhiều khúc cua gấp khúc; chưa đề cập đến khoảng cách tối thiểu giữa đường
giao thông và đê biển trong trường hợp ở gần nhau và điều kiện kết hợp vừa
đường giao thông vừa là đê biển. Mặt đê được gia cố chủ yếu phục vụ công
tác kiểm tra, ứng cứu, hộ đê kết hợp giao thông đi lại của nhân dân, nên tải
trọng của các phương tiện giao thông còn bị hạn chế…
Do chưa có một quy hoạch thống nhất với nhiều ngành và sử dụng đa
mục tiêu, nên diện tích trồng cây chắn gió, trồng cây ngập mặn chắn sóng bảo
5

vệ đê trong những năm qua đạt hiệu quả thấp. Mặt khác, các địa phương
không gắn được việc bảo vệ, phát triển cây ngập mặn chắn sóng, cây trên cát
chắn gió ven biển với chuyển đổi cơ cấu sản xuất, phát triển kinh tế - xã hội,
phát triển nguồn lợi thủy sản, cải thiện môi trường ven biển gắn với phát triển
du lịch sinh thái , nên diện tích cây trồng bảo vệ đê biển nhiều nơi không
những không phát triển, mà còn bị suy giảm theo thời gian.
Do chưa có sự thống nhất và chuẩn hóa việc sử dụng các cấu kiện bảo
vệ mái đê phía biển, kết cấu chân khay cả về hình thức và kích thước cơ bản,
dẫn đến việc nhiều công trình xây dựng trước năm 2010 áp dụng các loại cấu
kiện bảo vệ mái, kết cấu chân khay khác nhau và chưa phù hợp với thực tế từng
đoạn bờ biển, nên hiệu quả còn thấp hoặc còn gây lãng phí không đáng có.
Các tuyến đê biển, đê cửa sông chưa khép kín, nhiều đọan đê còn thiếu
cầu, cống, do đó chưa chủ động trong tiêu úng, tiêu phèn, hạn chế hiệu quả
ngăn mặn, giữ ngọt, chưa đáp ứng yêu cầu nuôi trồng thủy sản, chưa đảm bảo
yêu cầu kết hợp giao thông ven biển.

cây chắn sóng.
Nhiều đoạn thuộc tuyến đê huyện Hải Hậu, Giao Thuỷ thuộc tỉnh Nam
Định đang đứng trước nguy cơ bị vỡ (nếu xảy ra bão vượt tần suất thiết kế) do
bãi biển liên tục bị bào mòn, hạ thấp gây sạt lở chân, mái kè bảo vệ mái đê
biển, đe doạ trực tiếp đến an toàn của đê biển. Một số đoạn trước đây có rừng
cây chắn sóng bị phá huỷ, nay trở thành trực tiếp chịu tác động của sóng, thuỷ
triều, nên nếu không được bảo vệ, sẽ có nguy cơ vỡ bất cứ lúc nào. Nhiều
đoạn trước đây có 2 tuyến khi tuyến đê ngoài được nâng cấp tạo tâm lý chủ
quan, tuyến 2 không được chú ý đầu tư thích đáng nên nay đang bị xuống cấp
7

nghiêm trọng và hiện chỉ là bờ bao nhỏ có cao độ rất thấp.Nếu tuyến đê ngoài
bị vỡ, tuyến 2 không còn khả năng bảo vệ sản xuất, tính mạng và tài sản nhân
dân vùng bảo vệ.
Hệ thống đê tuyến 2 huyện Giao thuỷ được đắp năm 1986 -:- 1987. Từ
đó đến nay tuyên đê này không được tu bổ củng cố nên bị bào mòn, hạ thấp
không đảm bảo chống bão khi tuyến 1 không giữ được.
Tại những vị trí xung yếu đê biển Nam Định hình thành 2 tuyến, tuyến
1 đang được củng cố nâng cấp, tuyến 2 chưa được củng cố.
Tuyến 2 đê biển Huyện Giao Thủy: Tổng chiều dài: 8.900m gồm
Hệ thống đê tuyến 2 huyện Giao thuỷ được đắp năm 1986 -:- 1987. Từ
đó đến nay tuyến đê này không được tu bổ củng cố, nên bị bào mòn, hạ thấp
không đảm bảo chống bão khi tuyến 1 không giữ được.
Đoạn tuyến 2 Giao Hải- Giao Long dài 4.900 m. Bề rộng mặt đê B= 3
m Cao trình mặt đê +2.50, Mái phía biển m = 2 và mái phía đồng m=2. Sau
khi đắp không có điều kiện xây dựng đập Giao Long để tiêu nước ra sông
Nguyễn Văn Bé từ đó tiêu qua các cống Cai Đề và Cống số 9. Vì vậy tuyến 2
không khép tuyến không có tác dụng ngăn chặn nước biển tràn vào khi vỡ
tuyến 1.
Đoạn đê tuyến 2 CổVạy đắp năm 1986 dài 2.000m, đến năm 1996

thuộc xã Hải Chính
Đê tuyến 2 Hải Triều K16+ 600-:- K17 +100. Xã Hải Triều, dài 1000m
Tuyến 2 đê biển huyện Nghĩa Hưng: Dài 1500 m xã Nghĩa Phúc đắp
năm 1986 với các chỉ tiêu thiết kế : Bề rộng mặt đê B= 3 m Cao trình mặt đê
+2.50 Mái phía biển m= 2 và mái phía đồng m=2, đến nay vẫn giữ nguyên
hiện trạng chưa được tu bổ củng cố.
1.2.2. Thực trạng các công trình liên quan
9

1.2.2.1. Về cống dưới đê
Tổng số cống dưới đê của tuyến đê biển tỉnh Nam Định là 45 cống.
Hình thức cống bao gồm: cống hộp, ngầm, lộ thiên, vòm, với vật liệu xây
dựng chủ yếu bằng đá xây, gạch, và bê tông. Nhiệm vụ chính là tiêu, tưới
nước, chống lũ. Đến nay sau thời gian sử dụng, khai thác các cống đã quá cũ,
xuống cấp, hư hỏng nhiều, cần được cải tạo, sửa chữa và nâng cấp; số cống
cần nâng cấp sửa chữa là 16 cống. Khi nguồn nước ở vùng ven biển bị nhiễm
chua mặn, thì tiêu đuổi thải ra biển.
Các cống được xây dựng trước đây đều ngắn so với mặt cắt đê hiện tại,
thân cống, mang cống, dàn van đều cần được tu bổ. Đặc biệt, các hệ thống
van đóng mở, cánh cống, thân cống cốt thép đều bị ăn mòn nhanh, làm giảm
khả năng hoạt động của cống. Về lâu dài sẽ làm ảnh hưởng trực tiếp đến đê,
nhất là trong điều kiện bão, lũ lớn xảy ra.
Trong điều kiện hiện nay biến đổi khí hậu và nước biển dâng đang thể
hiện ngày càng rõ rệt. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến diễn biến bờ biển, các công
trình bảo vệ bờ biển qua thời gian, đặc biệt là sau mỗi trận bão đổ bộ. Việc
tính toán thiết kế từ trước đến nay mới chỉ xác định theo nhu cầu tưới, tiêu
nước cũng chưa có công trình nào được tính toán cụ thể với các ảnh hưởng do
ngập lụt, biến đổi khí hậu, nước biển dâng bằng các công cụ, phương pháp
tính hiện đại do kinh phí lớn.
1.2.2.2. Về kè bảo vệ đê

Hậu và đoạn Nghĩa Phúc III.
Tổ hợp này ngoài kè mái bình thường ra, gồm 3 bộ phận: chủ thể là
ĐGS; đoạn nối giữa ĐGS và bờ (gọi là đê nối); Tường dọc chân kè. Vì đê nối
cao trình rất thấp, không có tác dụng ngăn cát, chỉ là đường thi công, không
11

thể tạo thành MCT, tường dọc chân kè có chức năng chống đá bay lên mặt kè
(đá lưu vong) phá hủy cấu kiện mái kè. Tạm đặt tên cho hệ thống này là bẫy
cát biển (BCB).
1.2.3. Những tồn tại của tuyến đê biển Tỉnh Nam Định
- Tại các vị trí xung yếu, cần phải bổ sung, nâng cấp thêm đê tuyến 2
- Đê được xây dựng qua nhiều thời kỳ, với nhiều chủ đầu tư, vì thế
không có sự thống nhất trên toàn tuyến, chất lượng chưa cao.
- Cần nâng cấp sửa chữa 1 số Cống qua đê đã xây dựng từ lâu.
- Cần xây dựng thêm các đường cứu hộ cứu nạn kết hợp đê.
1.2.4. Giới thiệu về đê biển Ang Giao Phong, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam
Định
Tuyến đê biển Giao Thuỷ dài 32,333 Km, có 9 kè dài 6829 m, có14 cống.
Từ năm 1962 ÷ 2000 tại K15,5 – K20,5 đê phải di dời 3 lần.
Từ Đông sang Tây, trực diện với biển có các kè sau[3]:
- Kè Cai Đê số 9 (từ K15+111 đến K17+965);
- Kè Kè Đông cống 8B (từ K19+463 đến 19+632);
- Kè Đông cống Thanh Niên (từ K20+213 đến K21+593);
- Kè Tây cống Thanh Niên (từ K21+593 đến K23+560);
- Kè Ang Giao Phong (từ K23+764 đến K24+134);
- Kè Đồng Hiệu (từ K29+510 đến K30+162).
Đoạn kè Đông Tây cống Thanh Niên (Từ K20+213 đến K23+560) thuộc
Nông Trường Bạch Long, nằm giữa Giao Long và Giao Phong.Đây là đoạn
trọng điểm của đê Giao Thủy. Ngoài công trình gia cố mái theo PAM, đã xây
dựng hệ thống 13 công trình ngăn cát giảm sóng (NCGS) dạng bẫy cát (BCB).

hiện thau chua rửa mặn cải tạo đất, thực hiện thâm canh tăng vụ, mở rộng
diện tích, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, đáp ứng mục tiêu phát triển kinh tế
nông nghiệp và kinh tế biển trong giai đoạn hiện nay và các năm tiếp theo của
13

các địa phương trong vùng dự án.
- Bảo vệ cho 559 ha diện tích trồng muối và 1.195 ha diện tích đất nuôi
trồng thuỷ sản nằm trong tuyến đê biển bảo vệ.
- Tạo điều kiện thuận lợi cho công tác bảo vệ, phòng thủ an ninh biên
giới, an ninh chính trị, trật tự an toàn xã hội vùng ven biển.
- Bảo vệ môi trường sinh thái, cảnh quan thiên nhiên, tạo điều kiện phát
triển ngành du lịch của địa phương vùng ven biển. Hình 1.1. Đê biển Giao Thủy – Nam Định

14

1.3. Nguyên nhân hư hỏng các công trình bê tông trong môi trường biển
Việt Nam
1.3.1. Tác động xâm thực của môi trường
Kết quả khảo sát độ bền thực tế trên các công trình bê tông cốt thép đã
xây dựng ở vùng biển nước ta, cho phép khẳng định rằng trong môi trường
biển Việt Nam có tác động xâm thực mạnh, dẫn tới ăn mòn và phá hủy các
công trình bê tông cốt thép. Mức độ xâm thực phụ thuộc vào vị trí và điều
kiện làm việc cụ thể của từng kết cấu trong công trình. Môi trường biển Việt
Nam có đặc thù khí hậu nóng ẩm mưa nhiều tạo ra sự ăn mòn khí quyển biển
rất mạnh đối với các kết cấu bê tông cốt thép.
Bê tông và bê tông cốt thép làm việc trong nước biển hoặc vùng ven
biển chịu tác dụng trực tiếp của các yếu tố xâm thực từ môi trường biển mà

1.3.2. Thiết kế, thi công, quản lý sử dụng công trình
Độ bền (tuổi thọ) của kết cấu công trình bê tông và bê tông cốt thép
trong môi trường biển là kết quả tổng hợp của các công đoạn thiết kế, thi
công, giám sát chất lượng và quản lý sử dụng công trình. Vấn đề này liên
quan đến trình độ khoa học – công nghệ xây dựng của nước ta. Vì vậy, để
nâng cao độ bền công trình trong môi trường biển Việt Nam, cần đi sâu xem
xét và nhìn nhận các nguyên nhân đã dẫn đến ăn mòn và phá hủy kết cấu thể
hiện rõ sau đây[13]:
1.3.2.1. Về thiết kế
Chưa lựa chọn được vật liệu đảm bảo yêu cầu chống ăn mòn, đảm bảo
độ bền lâu dài cho công trình trong môi trường biển Việt Nam:
Tuổi thọ công trình xây dựng từ bê tông và bê tông cốt thép theo yêu
cầu thiết kế trung bình là 50 đến 60 năm, công trình đặc biệt là 80 đến 100
năm. Vấn đề đặt ra là khi thiết kế thì vật liệu đã được lựa chọn như thế nào,
có đảm bảo khả năng chống ăn mòn nhằm duy trì độ bền lâu dài cho kết cấu
trong môi trường xâm thực hay không.
Như ta đã biết, độ bền trung bình thực tế của nhiều kết cấu bê tông và
bê tông cốt thép chỉ đạt 30 đến 50% tuổi thọ theo yêu cầu thiết kế. Nguyên
nhân sâu xa là do khi thiết kế các công trình xây dựng chúng ta chưa lường
hết được tác động ăn mòn và phá hủy kết cấu trong môi trường biển nước ta;
thường chỉ chú ý đến khả năng chịu tải, tính toán sao cho an toàn về tải trọng,
còn rất xem nhẹ khâu thiết kế lựa chọn vật liệu có khả năng chống ăn mòn lâu
dài cho kết cấu công trình.
Trong một thời gian rất dài chúng ta đã sử dụng bê tông mác thấp M20
đến M25 với chiều dầy bảo vệ trung bình là 2cm để thiết kế độ bền trung hạn
50 đến 60 năm cho công trình bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường
biển. Thực tế đã chứng minh rằng, về mặt chịu lực được tính toán đảm bảo;
17

nhưng về khả năng chống ăn mòn trong môi trường biển, thì với công nghệ