Đã từ lâu, bê tông cốt thép được xem như là vật liệu chủ đạo trong công tác thi công, sản xuất các công trình kiến trúc vì độ bền chắc, vững vàng. Tuy nhiên, loại vật liệu này lại đối mặt với một hiện tượng đáng lo ngại là ăn mòn cốt thép trong bê tông. Thực hư vấn đề này ra sao, nguyên nhân và cách phòng tránh hiệu quả vấn đề này như thế nào? Bài viết dưới đây cùng Bê tông Hoàng Cát tìm hiểu nhé!
Giải nghĩa cơ chế ăn mòn cốt thép trong bê tông:
Hiện tượng này xảy ra khi phần cốt thép trong lòng bê tông bắt đầu xuất hiện gỉ và phát triển lan rộng lên mặt bê tông gây ra tình trạng nứt vỡ. Chúng ăn mòn từ từ phần kết cấu bê tông cốt thép cho đến khi mọi kết dính giữa phức hợp thép và bê tông bị phá vỡ hoàn toàn.
Lý giải nguyên nhân gây ra ăn mòn cốt thép trong bê tông:
Cơ chế của vật liệu này là sự bảo vệ thủ động của bê tông, tạo ra môi trường kiềm nhờ phần hàm lượng từ canxi oxit, kali hoà tan và natri oxit để tránh các yếu tố gây hại từ môi trường ăn mòn phần cốt thép bên trong.
Dựa vào đó, khi các tác nhân phá vỡ lớp màng bảo vệ này, hiện tượng ăn mòn bê tông cốt thép sẽ xảy ra.
Có hai nguyên nhân cốt lõi dẫn đến hiện tượng phần cốt thép trong bê tông bị ăn mòn: Hiện tượng chất cacbonat hoá và sự xâm nhập hợp chất ion clorua.
Cụ thể:
Thứ nhất, cơ chế carbonat hoá (carbonation).
Trong nguyên tắc tạo lớp màng bảo vệ phần cốt thép, dung dịch canxi hydroxit hoà tan được hình thành từ việc thuỷ hoá lượng xi măng, chúng tồn tại trong kết cấu các lỗ hổng của bê tông cốt thép để tạo môi trường kiềm, hỗ trợ tiến trình bảo vệ. Do đó, khi gặp khí CO2 và nước, bazo Ca(OH)2 đã tạo nên canxi carbonat dẫn đến môi trường kiềm bị trung hoà, phá vỡ lớp bảo vệ, hình thành chu trình ăn mòn.
Thực chất carbonation là một chu trình chậm nhưng dưới sự hỗ trợ từ các tác nhân: độ ẩm, nhiệt độ, không khí,… chu trình diễn ra mạnh mẽ hơn.
Thứ hai, sự ăn mòn do xâm nhập của ion clorua.
Clorua xâm nhập vào bê tông cốt thép qua nhiều con đường, Chẳng hạn như kết cấu phụ gia CaCl2, hỗn hợp cát, nước và phần lớn nằm ở sự khuếch tán từ môi trường có nhiều muối hay sử dụng muối hỗ trợ làm tan các hợp chất hoá học. Nguyên lý tương tự như carbonation, ion clorua xâm nhập nhưng không trực tiếp hình thành sự ăn mòn mà là chất xúc tác cho quá trình này phát triển.
Chúng xâm nhập vào lớp bảo vệ qua bốn cơ chế:
- Sức hút từ mao dẫn.
- Sự thẩm thấu do bề mặt bê tông cốt thép chứa lượng ion clorua lớn.
- Sự thẩm thấu dưới áp căng bề mặt.
- Sự dịch chuyển clorua do chênh lệch về điện thế.
Cách phòng tránh hiện tượng ăn mòn kết cấu trong bê tông cốt thép:
Để phòng tránh hiện tượng này, các kỹ sư xây dựng cần lưu ý một vài biện pháp sau:
- Quan tâm đến chất lượng bê tông thông qua tỷ lệ nước/xi măng, đảm bảo tỉ lệ ≤ 0.4 để hạn chế cả hai cơ chế carbonation hay sự xâm nhập từ hợp chất ion clorua.
- Tính toán kỹ bề dày hình thành lớp bảo vệ cốt thép, khuyến cáo ≥ 1.5 in tương đương 38.1 mm và đảm bảo lớn hơn ít nhất ≥ 0.75 in xấp xỉ 19.05 mm) so với kích thước tổng thể cốt liệu thô.
- Sử dụng công nghệ chống ăn mòn: màng ngăn nước, cốt thép mạ kẽm, thép không gỉ, cốt thép phủ epoxy hay ứng dụng “cathodic protection” dựa trên việc ăn mòn thông qua sử dụng các điện cực thay thế.
Trên đây, bài viết đã cung cấp đầy đủ những thông tin chi tiết về nguyên nhân cũng như cách phòng tránh hiệu quả cho hiện tượng ăn mòn cốt thép trong bê tông.
Nắm bắt được nguyên lý, cơ chế ăn mòn, ứng dụng được các biện pháp phòng tránh linh hoat, bê tông cốt thép sẽ càng kiên cố, bền chắc, vững vàng theo thời gian, công trình của bạn càng bền tuổi với thời gian.
