Ăn mòn bê tông là hiện tượng khi cốt thép bên trong bị ăn mòn, gây ra sự hình thành rỉ sét trên bề mặt và dần dần làm cho bề mặt bong tróc. Điều này không chỉ gây ảnh hưởng đến cấu trúc mà còn làm cho công trình xuống cấp nhanh chóng. Vậy nguyên nhân và cách khắc phục như nào? Cùng filethietke.vn tìm hiểu ngay sau đây.
1. Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng ăn mòn bê tông
Nguyên nhân 1: Quá trình cacbonat hóa trong bê tông cốt thép
- Bề mặt cốt thép trong khối bê tông không được bảo vệ trong môi trường không khí, thép sẽ bắt đầu rỉ sét sẽ trên bề mặt và dần dần bong tróc ăn mòn dẫn đến hư hỏng các khối bê tông làm mất đi tính chắc chắt.
- Quá trình cacbonat hóa xảy ra khi carbon dioxide từ trong không khí xâm nhập vào khối bê tông và phản ứng hoá học với hidroxit. Chẳng hạn như canxi hydroxit để hình thành cacbonat theo phản ứng hoá học dưới đây:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
- Phản ứng hoá học này làm giảm độ pH của dung dịch lỗ rỗng xuống còn 8.5, ở môi trường pH này màng thụ động trên thép không ổn định và cốt thép bắt đầu bị rỉ sét, ăn mòn.
- Quá trình ăn mòn bắt đầu khi rỉ sét xuất hiện và phát triển trên bề mặt cốt thép và gây nứt lớp bê tông tại những vị trí tiếp giáp với bê tông. Vết nứt phát triển dần dưới sự tác động của các tác nhân ăn mòn cho đến khi phá vỡ hoàn toàn sự liên kết giữa bê tông và cốt thép (spalling).
Nguyên nhân 2: Ion Clorua xâm nhập vào bê tông
- Trong các môi trường đặc biệt như nước biển, nước lợ, nước ngầm hoặc môi trường có độ ẩm cao, quá trình ăn mòn bê tông sẽ diễn ra nhanh hơn so với môi trường lý tưởng. Các ion clorua có trong nước biển hoặc nước mặn khi tiếp xúc với bê tông cốt thép sẽ gây ra phản ứng nếu có oxy và độ ẩm để duy trì quá trình này.
- Theo nghiên cứu của Cục Quản lý Đường cao tốc Liên bang (FHWA), giới hạn tối đa là 0.2% tổng lượng clorua hòa tan trong axit tính theo trọng lượng xi măng có thể gây ra sự ăn mòn bê tông. Tuy nhiên, chỉ có clorua hòa tan trong nước mới có thể thúc đẩy quá trình ăn mòn do chúng có liên kết khó tách hơn trong nước.
- Mặc dù Clorua có trách nhiệm trực tiếp cho sự bắt đầu quá trình ăn mòn, nhưng chúng chỉ tác động đến tốc độ ăn mòn khi lớp màng bảo vệ trên bề mặt cốt thép bị phá vỡ. Tình trạng ăn mòn cục bộ xảy ra khi các ion clorua tập trung trên bề mặt cốt thép trong bê tông.
- Để xâm nhập qua lớp bảo vệ bê tông, ion clorua có thể thẩm thấu theo 4 cơ chế sau:
+ Thẩm thấu do hàm lượng ion clorua trên bề mặt bê tông cốt thép cao.
+ Sức hút mao dẫn.
+ Thẩm thấu dưới áp căng bề mặt.
+ Sự chuyển dịch do chênh lệch điện thế.
Nguyên nhân 3: Quá trình điện hóa ăn mòn bê tông
- Ngoài việc bị ăn mòn bởi quá trình Cacbonat hóa hoặc sự xâm nhập của Ion Clorua, cốt thép trong bê tông cũng bị ăn mòn do quá trình điện hóa. Các nguyên tử sắt sẽ rời khỏi lưới tinh thể và trở thành các ion điện mạnh trong dung dịch dưới tác động của OH-, tạo ra các sản phẩm có công thức chung là xFeO.yFe2O3.zH2O.
- Các sản phẩm này có tính chất xốp và tích tụ trên bề mặt, với thể tích gấp khoảng 5 lần so với ban đầu. Điều này gây ra nội ứng suất phá cấu trúc bê tông tại vị trí cốt thép, khiến cho các hạt xâm nhập có thể dễ dàng đi vào. Tuy nhiên, quá trình điện hóa chỉ diễn ra khi bê tông có khả năng dẫn điện đủ, tức là bê tông phải có độ ẩm đủ.
- Vì vậy, để hạn chế quá trình này xảy ra thì bê tông phải chặt, lớp bảo vệ đủ dày, khả năng chống thấm tốt.
2. Giải pháp giúp phòng tránh hiện tượng ăn mòn bê tông ở bê tông
- Cung cấp đầy đủ lớp phủ bê tông: Cần cung cấp một lượng bê tông tốt trên các thanh cốt thép để đảm bảo duy trì tính chất kiềm trong bê tông và tính thụ động của các thanh thép. Các thanh thép phải được đặt chính xác vào vị trí.
- Sử dụng bê tông chất lượng tốt: Phải sử dụng bê tông chất lượng cao giúp duy trì tính chất kiềm thích hợp. Đối với bê tông, cần duy trì tỷ lệ nước/xi măng từ 0.4 trở xuống để hạn chế quá trình xâm nhập của clorua.
- Sử dụng thanh phủ FBE: Có thể phủ lớp sơn Epoxy kết hợp liên kết (FBEC) lên các thanh thép để ngăn chặn sự ăn mòn. Bột epoxy được rải tĩnh điện lên các thanh thép, bột tan chảy và chảy qua các thanh khi gia nhiệt tạo thành một lớp phủ bảo vệ. Chúng là lớp phủ polyme nhiệt rắn vì tác dụng nhiệt sẽ không làm chảy lớp phủ.
- Sử dụng Polyme gốc xi măng: Polyme gốc xi măng được sử dụng trong bê tông để tăng cường khả năng bảo vệ chống ăn mòn và mài mòn. Các polyme gốc xi măng hoạt động như một chất kết dính trong bê tông giúp tăng độ bền, độ bền kéo và giảm rung của bê tông.
Trên đây là những thông tin cung cấp hữu ích giúp khách có thêm kiến thức về nguyên nhân về sự ăn mòn trong bê tông cốt thép, từ đó đưa ra giải pháp khắc phục kịp thời cho công trình của mình. Chúc các bạn thành công!