Header Page 1 of 123.

B GIO DC V O TO
TRNG I HC GIAO THễNG VN TI

O VN DINH

D BO TUI TH S DNG CA
CU Bấ TễNG CT THẫP VEN BIN
VIT NAM DO XM NHP CLO
CHUYÊN NGàNH : Kỹ THUậT XÂY DựNG CÔNG TRìNH ĐặC BIệT
Mã Số

: 62.58.02.06

LUậN áN TIếN Sĩ Kỹ THUậT

Người Hướng dẫn khoa học:
1. GS.TS PHM DUY HU
2. PGS.TS BI TRNG CU

H NI - 2014
Footer Page 1 of 123.


Header Page 2 of 123.

i

LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan luận án này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi.

Cuối cùng tôi bày tỏ cảm ơn các ñồng nghiệp, gia ñình người thân ñã
giúp ñỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu.
HÀ NỘI NGÀY 4 THÁNG 9 NĂM 2014
TÁC GIẢ

ðÀO VĂN DINH

Footer Page 3 of 123.


Header Page 4 of 123.

iii

MỤC LỤC
Lời cam ñoan ................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ...................................................................................................................... ii
Mục lục...........................................................................................................................iii
Danh mục các bảng biểu ............................................................................................... vi
Danh mục các hình vẽ ..................................................................................................vii
Danh mục các chữ viết tắt, các ký hiệu ........................................................................ ix
MỞ ðẦU ........................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TUỔI THỌ SỬ DỤNG
CỦA CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DO XÂM NHẬP CLO TRÊN THẾ GIỚI
VÀ VIỆT NAM.............................................................................................................. 6
1.1

Mở ñầu .................................................................................................. 6

1.2

2.1

Giới thiệu chung ................................................................................. 39

2.2

Thí nghiệm và xác ñịnh hệ số khuếch tán clo trong bê tông .............. 40

2.2.1 Thí nghiệm thấm nhanh clo ASTM C1202 .................................. 40
2.2.2 Kết quả thí nghiệm thấm nhanh clo ASTM C1202 ..................... 48

Footer Page 4 of 123.


Header Page 5 of 123.

iv

2.2.3 Xây dựng công thức xác ñịnh hệ số khuếch tán clo từ kết quả
thí nghiệm C1202 ..................................................................................... 49
2.2.4 Áp dụng phương trình DC1202 tính hệ số khuếch tán clo từ kết
quả thí nghiệm C1202 .............................................................................. 50
2.3

Tổng kết các kết quả dự báo hệ số khuếch tán trên thế giới .............. 51

2.3.1 Dự báo hệ số khuếch tán (D28) từ tỷ lệ nước trên xi măng .......... 52
2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến hệ số khuếch tán ............................ 52
2.3.3 Ảnh hưởng của thời gian ñến hệ số khuếch tán ........................... 53
2.3.4 Ảnh hưởng của muội silic ñến hệ số khuếch tán ......................... 55

3.2.3 Xây dựng mô hình dự báo thời gian khởi ñầu ăn mòn ................ 80
3.2.4 Xây dựng chương trình tính thời gian khởi ñầu ăn mòn bằng
Mathlab ..................................................................................................... 88
3.3

Xây dựng mô hình dự báo thời gian lan truyền ăn mòn ..................... 88

3.3.1 Các vấn ñề chung ......................................................................... 88
3.3.2 Xem xét các mô hình hiện có ....................................................... 89
Footer Page 5 of 123.


Header Page 6 of 123.

v

3.3.3 Mô hình ñề xuất............................................................................ 94
3.4

Sơ ñồ thuật toán tính tuổi thọ sử dụng của cầu bê tông

“LifeConBridge”........................................................................................ 109
3.5

Kết quả tính và nhận xét ................................................................... 111

3.5.1 Kiểm chứng kết quả tính của mô hình ñề xuất .......................... 111
3.5.2 Kết quả tính toán thí dụ .............................................................. 112
3.5.3 Nhận xét kết quả:........................................................................ 114
3.6 Dự báo tuổi thọ sử dụng của cầu bê tông cốt thép ven biển Việt Nam 115

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .......................................................136
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................137
PHỤ LỤC 1 ................................................................................................................145
PHỤ LỤC 2 ................................................................................................................155

Footer Page 6 of 123.


Header Page 7 of 123.

vi

Danh mục các bảng biểu
Bảng 1.1 Ảnh hưởng của các tham số khác nhau ñối với quá trình ăn mòn .. 21
Bảng 1.2 Tổng kết các phương pháp thí nghiệm xâm nhập clo...................... 30
Bảng 2.1. Thành phần bê tông của các tổ mẫu ............................................... 42
Bảng 2.2. Mức ñộ thấm ion clo ...................................................................... 45
Bảng 2.3 Kết quả thí nghiệm theo ASTM C1202 ........................................... 48
Bảng 2.4. Kết quả tính DC1202 từ thí nghiệm ................................................... 51
Bảng 2.5 Các giá trị m cho các loại bê tông .................................................. 54
Bảng 2.6 Kết quả D theo dự báo và các công thức kinh nghiệm.................... 60
Bảng 2.7 DC1202, D dự báo và các công thức kinh nghiệm ............................. 61
Bảng 2.8 So sánh kết quả tính hệ số D............................................................ 62
Bảng 3.1 Tốc ñộ tích lũy và nồng ñộ lớn nhất của clo bề mặt ....................... 73
Bảng 3.2 Tóm tắt các tiêu chuẩn xác ñịnh giới hạn tối ña cho phép của clo
trong vữa và bê tông dự ứng lực .................................................... 78
Bảng 3.3 Ảnh hưởng của canxi nitrit (CNI) trên ngưỡng clo tới hạn ............ 79
Bảng 3.4 Kết quả tinh thời gian khởi ñầu ăn mòn H=100%......................... 111
Bảng 3.5 Kết quả tinh thời gian khởi ñầu ăn mòn H=75%........................... 112
Bảng 3.6 Kết quả tinh thời gian lan truyền ăn mòn theo nứt bê tông bảo vệ .... 112

Hình 1.9 Sơ ñồ thí nghiệm kỹ thuật ñiện di .................................................... 25
Hình 1.10 Sơ ñồ thí nghiệm ñiện di của Tang và Nilsson .............................. 26
Hình 1.11 Sơ ñồ thí nghiệm ñiện di nhanh (NordTest NTBuild 492) ............ 27
Hình 1.12 Thiết bị ño ñiện trở suất một chiều ............................................... 29
Hình 1.13 Sơ ñồ phương pháp 4 ñiểm ño của Wenner .................................. 29
Hình 1.14: Tuổi thọ sử dụng của kết cấu bê tông cốt thép: Mô hình hai giai
ñoạn của Tuuti 1980 ....................................................................... 33
Hình 2.1 Sơ ñồ bơm hút chân không mẫu thử C1202 ................................... 43
Hình 2.2 Sơ ñồ ño ñiện tích............................................................................ 44
Hình 2.3 Các ảnh thí nghiệm thấm nhanh clo theo ASTM C1202 ................ 47
Hình 2.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ W/C trên hệ số khuếch tán Clo trong bê
tông ở nhiệt ñộ 20oC ....................................................................... 52
Hình 2.5 Ảnh hưởng của tro bay và xỉ ñối với hệ số khuếch tán ................. 55
Hình 2.6 Ảnh hưởng của silica fum ñối với hệ số khuếch tán ...........................
Hình 2.7 Biểu ñồ các kết quả tính D .............................................................. 62
Hình 3.1: ðịnh nghĩa tuổi thọ sử dụng và kéo dài tuổi thọ sử dụng ............... 67
Hình 3.2: Ảnh hưởng của màng và sơn phủ bề mặt ....................................... 75
Hình 3.3: góc phần tư trong cột 2D................................................................. 84
Hình 3.4: Các biến trong góc phần tư trong cột 2D ........................................ 85
Hình 3.5: Áp lực trên bê tông do hình thành các sản phẩm ăn mòn (Mô
hình của Liu) ................................................................................... 91
Footer Page 8 of 123.


Header Page 9 of 123.

viii

Hình 3.6: Lý tưởng hóa của bê tông bảo vệ như là một hình trụ thành dày: .. 95
Hình 3.7: Khoảng thời gian từ khởi ñầu ăn mòn thép ñến nứt hoàn toàn bê

Header Page 10 of 123.

ix

Danh mục các chữ viết tắt, các ký hiệu
∆rs1

Lượng giảm bán kính của cốt thép tại thời ñiểm bắt ñầu nứt

∆rs 2

Lượng giảm bán kính của cốt thép do gỉ chèn vào vết nứt

Ecef

Mô ñun ñàn hồi có hiệu (xét ñến từ biến);

ψ

Hệ số từ biến của bê tông;

δ0

Chiều dày vùng xốp bao quanh cốt thép;

νc

Hệ số poisson của bê tông νc=0,18-0,20;

δcon

C0

Nồng ñộ clo ban ñầu trong bê tông

CNI

Canxi nitrit

Cs

Nồng ñộ clo tại bề mặt bê tông

Cs(t)

Nồng ñộ clo tại bề mặt bê tông tại thời ñiểm t

d

ðường kính cốt thép

D

Hệ số khuếch tán clo trong bê tông

D(t)

Hệ số khuếch tán clo trong bê tông ở thời ñiểm t

D(T)



Mô ñun ñàn hồi của gỉ sắt;

F

Hằng số Faraday

FA

Phần trăm tro bay

fr

Cường ñộ chịu kéo của bê tông;

H

ðộ ẩm tương ñối của môi trường

i

Mật ñộ dòng ñiện

I

Cường ñộ dòng ñiện

icorr

Mật ñộ dòng ñiện ăn mòn


Phần sức kháng tạo nên bởi tiết diện bê tông

Mrs

Phần sức kháng tạo nên bởi tiết diện cốt thép

Ms

Khối lượng thép ban ñầu (trên một ñơn vị chiều dài thanh thép)

Mu

Mô men uốn lớn nhất do tải trọng thiết kế có hệ số gây ra.

n

Hệ số nở thể tích của gỉ (tỷ số thể tích gỉ thép và thép bị gỉ)

p

Áp lực tại giao diện bê tông và gỉ

Pr

Sức kháng nén tính toán của tiết diện bê tông cốt thép

Prc

Phần sức kháng tạo nên bởi tiết diện bê tông

xi

R

Hằng số khí

r0=0,50d+δ0;
rn

Bán kính của thép chưa bị ăn mòn

S

Khoảng cách giữa các cốt thép

SF

Phần trăm muội silic

SG

Phần trăm xỉ lò

T

Nhiệt ñộ tuyệt ñối

V

Thế tích của dung dịch NaCl sử dụng trong thí nghiệm C1202

MỞ ðẦU
1. Lý do chọn ñề tài
Hệ thống mạng lưới ñường giao thông của Việt nam trong những thập
kỷ qua ñã ñược nhà nước ñầu tư rất lớn. Việc ñảm bảo an toàn và ñộ bền cho
các cầu cũ và các cầu mới là một nhiệm vụ phải ñược ñặt ra.
Trong số các cầu trên mạng lưới giao thông của Việt Nam có rất nhiều
cầu ñi ven biển. Các kết cấu bê tông cốt thép nói chung và cầu bê tông cốt
thép nói riêng trong môi trường biển theo thời gian sẽ bị clo xâm nhập gây ra
ăn mòn cốt thép làm giảm ñộ bền và giảm tuổi thọ sử dụng.
Việt Nam là quốc gia biển có bờ biển dài, khí hậu nhiệt ñới gió mùa,
nhiệt ñộ khá cao, ñộ ẩm lớn. ðây chính là yếu tố thúc ñẩy nhanh ăn mòn cốt
thép trong các cầu bê tông cốt thép ven biển Việt Nam. Hơn nữa theo kịch
bản biến ñổi khí hậu thì nhiệt ñộ sẽ tăng, nước biển dâng cao. Nước mặn sẽ
xâm nhập sâu vào các sông do ñó nhiều kết cấu sẽ bị ảnh hưởng của nước
biển và xâm nhập mặn.
Các vùng kết cấu bê tông ít bị ảnh hưởng do ăn mòn cốt thép là các
vùng thường xuyên nằm dưới mực nước thấp nhất của thủy triều, do thiếu oxy
cung cấp cho phản ứng ăn mòn ñiện hóa. Các kết cấu nằm trên mực nước thấp
nhất của thủy triều và các kết cấu ven bờ biển sẽ bị ảnh hưởng mạnh do ăn
mòn cốt thép. Dạng hư hại của các kết cấu này là cốt thép trong bê tông bị ăn
mòn ñiện hóa do các ion clo trong môi trường khuếch tán vào bê tông. Khi
hàm lượng ion clo tại bề mặt cốt thép ñạt ñến ngưỡng hàm lượng gây ăn mòn
cốt thép, ion clo sẽ gây phá vỡ lớp thụ ñộng trên bề mặt cốt thép và ăn mòn sẽ
xảy ra. Khi ăn mòn xảy ra, sản phẩm của ăn mòn là gỉ sắt. Gỉ sắt hấp thụ nước
sẽ trương nở thể tích dẫn ñến nứt, vỡ bê tông bảo vệ. Ăn mòn cốt thép còn
làm giảm dính bám giữa bê tông và cốt thép, giảm diện tích tiết diện cốt thép
dẫn tới giảm sức kháng uốn, sức kháng nén và sức kháng cắt.

Footer Page 13 of 123.


2. Mục ñích nghiên cứu
Mục ñích của luận án là nghiên cứu về sự xâm nhập clo gây ra ăn mòn cốt
thép ñối với các cầu bê tông cốt thép ven biển.
Footer Page 14 of 123.


Header Page 15 of 123.

3

Các nội dung chính của luận án:
1)

Xác ñịnh các tham số của quá trình xâm nhập clo vào trong bê tông
như: Hệ số khuếch tán clo D; Nồng ñộ clo trên bề mặt bê tông Cs;
Ngưỡng nồng ñộ clo gây ăn mòn thép Cth.

2)

Xây dựng phương pháp và mô hình dự báo tuổi thọ sử dụng cho
các công trình cầu bê tông cốt thép ở ven biển Việt Nam theo sự
xâm nhập clo.

3)

ðề ra biện pháp tăng cường kéo dài tuổi thọ sử dụng. Áp dụng mô
hình “dự báo tuổi thọ sử dụng cho các công trình cầu bê tông cốt
thép ở ven biển Việt Nam theo sự xâm nhập clo” tính cho thí dụ
nghiên cứu.


trình cầu cảng, công trình gần các sông có xâm nhập mặn.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Ý nghĩa khoa học của luận án.
Xây dựng ñược mô hình tính toán dự báo tuổi thọ theo sự xâm nhập
của clo, từ ñó làm sáng tỏ tác ñộng cơ lý hóa ñến quá trình suy giảm chất
lượng dẫn tới hư hại rồi phá hủy kết cấu bê tông cốt thép, góp phần xây dựng
phương pháp nghiên cứu dự báo tuổi thọ kết cấu,công trình.
Ý nghĩa thực tiễn của luận án.
Luận án cung cấp một tổng quan tốt, một mô hình và phần mềm dự báo
tuổi thọ sử dụng của cầu bê tông cốt thép ven biển Việt Nam do xâm nhập clo
là tài liệu tham khảo tốt cho các kỹ sư, các nhà nghiên cứu và thiết kế sử dụng
trong quá trình phát triển các kết cấu cầu hiện ñại.
5. Nội dung luận án
Luận án gồm 4 chương, nội dung ñược toám tắt như sau:
Mở ñầu: giới thiệu lý do chon ñề tài, mục ñích nghiên cứu, ñối tượng
và phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án.
Chương 1 “Tổng quan về các nghiên cứu tuổi thọ sử dụng của cầu bê
tông cốt thép do xâm nhập clo” chương này phân tích, ñánh giá các công
trình nghiên cứu ñã có của các tác giả trong và ngoài nước liên quan mật

Footer Page 16 of 123.


Header Page 17 of 123.

5

thiết ñến ñề tài luận án; nêu những vấn ñề còn tồn tại; chỉ ra những vấn ñề
mà ñề tài luận án cần tập trung nghiên cứu, giải quyết.
Chương 2 “Nghiên cứu xác ñịnh hệ số khuếch tán clo trong bê tông”.


6

CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN
CỨU VỀ TUỔI THỌ SỬ DỤNG CỦA CẦU BÊ
TÔNG CỐT THÉP DO XÂM NHẬP CLO
TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.1 Mở ñầu
Các công trình cầu bê tông cốt thép tại Việt Nam hiện ñang ñược thiết
kế theo tiêu chuẩn tiên tiến và hội nhập [1]. Triết lý thiết kế của tiêu chuẩn là
cầu phải ñược thiết kế thỏa mãn tất cả các trạng thái giới hạn với các cân nhắc
tính kinh tế, mỹ quan và ñộ bền. Các tài liệu về thiết kế và thi công cầu bê
tông cốt thép hiện hành khá ñầy ñủ và chi tiết ñể ñảm bảo mục tiêu thi công
ñược, an toàn và sử dụng ñược, có xét ñến các yếu tố: khả năng dễ kiểm tra,
tính kinh tế, mỹ quan và ñộ bền [8,12,15,16,17,18]. Các tài liệu về thiết kế vật
liệu bê tông ñể ñảm bảo các mục tiêu thiết kế kết cấu ñã ñược biên soạn
[6,10]. Vấn ñề ñảm bảo ñộ bền của cầu bê tông cốt thép cũng ñã ñược ñặt ra.
Trong lĩnh vực này, hiện tượng ăn mòn cốt thép là mối quan tâm lớn nhất.
Xâm nhập của clo và CO2 là các nguyên nhân chính của quá trình ăn mòn cốt
thép gây hư hại và làm giảm ñộ bền, giảm tuổi thọ sử dụng. Các biện pháp
nhằm giảm bớt sự xâm nhập của ion clo và CO2 vào trong bê tông ñược hy
vọng là nâng cao ñáng kể ñộ bền và tuổi thọ sử dụng của cầu bê tông.
Các nguyên nhân gây hư hại cầu bê tông ñược GS Mutsuyoshi, (năm
2001) ñưa ra thống kê trên các cầu bê tông cốt thép ở Nhật Bản (hình 1.1)
[44]. Qua số liệu thống kê chúng ta có thể thấy rằng nguyên nhân chủ yếu
nhất dẫn ñến các hư hại của các kết cấu bê tông cốt thép là do xâm nhập clo
chiếm tới 66% các hư hại, trong khi do các bon nát hóa chỉ chiếm 5%.

Footer Page 18 of 123.

8

Nghiên cứu dự báo thời gian của giai ñoạn lan truyền ăn mòn cốt thép trong
bê tông, thời gian truyền ăn mòn thường ñược ký hiệu là t2.
Thời gian khởi ñầu ăn mòn cốt thép hầu hết ñều ñược dự báo dựa trên ñịnh
luật thứ hai của Fick về khuếch tán. Giai ñoạn này phụ thuộc vào ñặc tính xâm
nhập của ion clo vào trong bê tông, chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, các
ñặc ñiểm của môi trường và ngưỡng hàm lượng clo gây ăn mòn thép.
Thời gian lan truyền ăn mòn phụ thuộc vào tốc ñộ ăn mòn, ñường kính
cốt thép, chiều dày lớp bê tông bảo vệ và các tính chất cơ học của bê tông,
cũng như các yếu tố môi trường, khí hậu.
Hiện nay, việc nghiên cứu dự báo tuổi thọ sử dụng ñã và ñang ñược các
hiệp hội khoa học xây dựng và vật liệu trên toàn thế giới rất quan tâm.
1.2 Các nghiên cứu về ñộ bền và tuổi thọ sử dụng trên thế giới
1.2.1 Các nghiên cứu về lý thuyết ñộ bền của bê tông
M.S. Shetty trong tài liệu “ Concrete Technology: Theory and Practice”
xuất bản năm 2005[43], ñã ñưa ra lý thuyết ñộ bền của bê tông như sau:
Trong một thời gian dài, bê tông ñược coi là vật liệu có ñộ bền với yêu
cầu ít hoặc không cần ñiều kiện bảo trì. Giả thiết này tương ñối ñúng trong ña
số trường hơp, ngoại trừ khi bê tông ñược sử dụng trong môi trường khắc
nghiệt: khu vực ñô thị và khu công nghiệp bị ô nhiễm nặng nề; môi trường
biển, môi trường có các ion clo. Trong các môi trường trên bê tông bị suy
thoái, kém bền do như xâm nhập của các hóa chất như axit, sun phát, phản
ứng kiềm cốt liệu, xâm nhập của clo, các bon nát hóa.
ðộ bền của bê tông xi măng ñược Viện bê tông Mỹ ACI 201.2R-01
ñịnh nghĩa là khả năng chống các tác ñộng của thời tiết, xâm nhập của hóa
chất, mài mòn, hoặc bất cứ quá trình nào khác của sự hư hại. Bê tông bền sẽ
giữ ñược hình thức ban ñầu của nó. Bê tông bền cũng sẽ duy trì ñược chất
lượng và khả năng phục vụ khi tiếp xúc với môi trường xâm thực.


Kinh nghiệm cho thấy những sự xâm nhập gây ảnh hưởng nghiêm
trọng nhất của nước biển xảy ra trong bê tông ở vùng lên xuống của thủy triều
và vùng bắn tóe. Các bộ phận bên dưới mực nước thấp nhất, chúng bị ngâm
liên tục sẽ chịu ảnh hưởng ít nhất [43].
Bê tông không phải là vật liệu 100% không thấm nước. Nước thấm vào
bê tông mang theo các tác nhân gây ăn mòn thép. Các sản phẩm ăn mòn có
thể tích cao hơn vật liệu mà chúng thay thế và có thể gây ứng suất kéo trong
Footer Page 21 of 123.


10

Header Page 22 of 123.

bê tông làm giảm ñô bền bê tông cốt thép. Hiện tượng ñộ bền suy giảm
thường gặp trong trường hợp bê tông cốt thép hơn là trong bê tông [43].
Thiết kế thành phần ñể cải thiện ñộ bền bê tông trong nước biển là một
nhiệm vụ phải ñược ñặt ra. Ngoài loại xi măng với hàm lượng C3A thấp, một
yếu tố khác nên ñược xem xét là việc sử dụng bê tông có tỷ lệ W/C thấp. Bê
tông với tỷ lệ W/C thấp sẽ làm cho bê tông không thấm nước ñể tránh xâm
nhập của nước biển. Bê tông với các phụ gia như muội silic làm giảm hệ số
khuếch tán nên ñược lựa chọn. Thiết kế lớp bê tông bảo vệ ñủ dày là bước
quan trọng ñể tăng ñộ bền của bê tông cốt thép. Các mối nối phải ñược làm từ
bê tông ñặc chắc tốt vv cũng giúp nâng cao ñộ bền của bê tông trong nước
biển [43].
1.2.2 Các nghiên cứu về cơ chế xâm nhập clo vào trong bê tông

Tốc ñộ xâm nhập của các chất vào bê tông là yếu tố chính ñể dự báo ñộ
bền của bê tông, các cơ chế hư hại chẳng hạn như ăn mòn, rửa trôi hoặc
cacbonat ñều liên quan ñến tốc ñộ xâm nhập của các tác nhân xâm thực


(1.1)

Trong ñó:
J : mật ñộ dòng khuếch tán hay tốc ñộ xâm nhập (mol/m2s hoặc g/
m2s)
D :hệ số khuếch tán (m2/s)

∂C
: gradient nồng ñộ
∂x

C : nồng ñộ của chất lỏng (ion hoặc khí) (mol/ m3 hoặc g/m3)
x

: vị trí hay khoảng cách (m)

ðịnh luật Fick thứ hai
Tốc ñộ biến thiên nồng ñộ theo thời gian tỷ lệ thuận với ñạo hàm bậc
hai của nồng ñộ theo tọa ñộ. Quá trình khuếch tán ñược mô tả ñầy
ñủ, nếu nồng ñộ ñược cho là một hàm của không gian và thời gian t.
∂C
∂ 2C
=D 2
∂t
∂x

(1.2)

Khuếch tán ion clo vào bê tông là do trong bê tông có hệ thống lỗ rỗng


z là ñiện tích (số hóa trị) của ion khuếch tán
F là hằng số Faraday (9,6485.104 J/Vmol)
T là nhiệt ñộ tuyệt ñối
U là ñiện thế chênh lệch qua mẫu

x

là biến khoảng cách

R là hằng số khí (R = 8,314 Jmol-1K-1)
Trong nhiều thí nghiệm, khuếch tán và di trú có thể xảy ra hầu như
là ñồng thời (Stanish et al., 2004). Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, di
trú chiếm phần lớn nhất của dòng này.
1.2.2.3 Sự ñối lưu (Convection)
ðối lưu là sự trao ñổi nhiệt bằng các dòng vật chất chuyển ñộng (chất
lỏng, chất khí hay plasma), xảy ra khi có chênh lệch nhiệt ñộ giữa các vùng
của chất lưu. Dòng ñối lưu có thể chảy nhờ lực ñẩy Ácsimét, khi chênh lệch
nhiệt ñộ kéo theo chênh lệch mật ñộ của chất lưu trong trường lực hấp dẫn.
ðối lưu là quá trình mô tả sự xâm nhập của một chất tan (ví dụ như ion clo
hoặc ion sulfat) do kết quả của nước di chuyển (Boddy và cộng sự 1999). Quá trình này ñược mô tả bởi:
∂C
∂ 2C
= −ν 2
∂t
∂x
Footer Page 24 of 123.

(1.4)


ðối với thấm, ñịnh luật Darcy ñược sử dụng ñể tính toán vận tốc trung
bình của dòng chảy của chất lỏng ( v ):
 k  dh 

 n  dx 

ν =   −

(1.5)

Trong ñó:
k là hệ số thấm
n là trạng thái xốp
h là cột áp thủy tĩnh

x

là khoảng cách

Thấm ñóng vai trò quan trọng trong kết cấu duy trì nước nơi mà xâm
nhập nước qua kết cấu là có hại
1.2.3 Các nghiên cứu cơ chế ăn mòn cốt thép
1.2.3.1 Khái quát
Ăn mòn ñược Fontana, M. G. (1971) [34] và Uhlig, H. H. (1971) [61]
ñịnh nghĩa là sự xuống cấp của một kim loại do phản ứng ñiện hóa của nó với
Footer Page 25 of 123.