Thông tin về tình trạng ăn mòn bê tông trong môi trường biển

Bê tông bị ăn mòn trong môi trường biển là vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng nhiều đến độ an toàn của công trình, sức khỏe con người. Môi trường là yếu tố luôn gây ra ảnh hưởng đến kết cấu bê tông, vì vậy cần hiểu rõ nguyên nhân và có hướng khắc phục tối ưu. Hãy cùng bê tông Hoàng Cát tìm hiểu về vấn đề này nhé!

Thực trạng bê tông bị ăn mòn trong môi trường biển hiện nay

Hiện nay có nhiều công trình được xây dựng trong môi trường biển như: giàn khoan dầu khí, đê chắn sóng, bến cảng, khu neo đậu… Các công trình này luôn chịu sự tác động của nước biển. 

Đây lại là môi trường chứa hàm lượng muối cao. Điều này rất dễ gây ra tình trạng bê tông bị ăn mòn trong môi trường biển theo thời gian. Trên thực tế, cả bê tông và cốt thép xây dựng công trình đều bị ảnh hưởng. Hiện tượng này khá là phổ biến và cũng là thách thức đối với ngành xây dựng khi họ luôn phải tốn kém chi phí cho việc sửa chữa và khắc phục vấn đề.

Nguyên nhân bê tông bị ăn mòn trong môi trường biển

Nguyên nhân chính dẫn đến sự hư hỏng kết cấu bê tông là sự ăn mòn cốt thép trong môi trường biển. Hàm lượng canxi oxit, natri oxit và kali oxit sẽ giúp bảo vệ bê tông trong môi trường kiềm. 

Song, dưới sự tác động của nước biển mặn thì hiện tượng này vẫn xảy ra. Nguyên nhân này được giải thích bằng 2 quá trình hóa học gây ra sự ăn mòn bê tông như sau: 

Quá trình Carbonat hóa trong bê tông

Môi trường kiềm sẽ được giữ ở độ pH là 12 – 13 khi có sự tập trung hàm lượng canxi hydroxit hòa tan (Ca(OH)2) trong các lỗ hổng của kết cấu bê tông trong quá trình thủy hóa xi măng. Đồng thời, ở môi trường kiềm, cốt thép được bảo vệ nhờ lớp màng mỏng trên bề mặt. 

Tuy nhiên, với sự hiện diện của CO2 trong môi trường biển, quá trình carbonat hóa cùng với nước và (Ca(OH)2) tạo nên canxi cacbonat và trung hòa môi trường kiềm trong bê tông theo phản ứng sau: 

CO2 + H2O + Ca(OH)2 => CaCO3 (calcium carbonate) + 2H2O

Sau khi phản ứng trung hòa xong, độ pH trong bê tông giảm xuống ở mức 9, cơ chế bảo vệ bởi lớp màng mỏng không còn tồn tại và cốt thép bắt đầu bị ăn mòn. 

Quá trình ăn mòn diễn ra khi gỉ thép xuất hiện và phát triển trên bề mặt cốt thép. Điều này gây nứt những vị trí tiếp giáp với bê tông. Vết nứt phát triển đến khi phá vỡ sự kết dính giữa bê tông và cốt thép.

Tốc độ quá trình carbonat hóa phụ thuộc vào tác động của các tác nhân từ môi trường biển. Có thể kể đến như: nhiệt độ, độ ẩm không khí (60-75%), và hàm lượng CO2. Đồng thời, cũng không thể không kể đến các tính chất cơ lý của bê tông như độ kiềm, độ thẩm thấu. Ngoài ra, lượng xi măng cũng là yếu tố quan trọng để tăng độ kiềm và làm chậm quá trình Carbonat hóa.

Xem thêm: Bê tông Dầu Tiếng – Bảng giá mới nhất 2022

Sự xâm nhập của ion clorua

Ion clorua tồn tại nhiều dạng trong bê tông như: phụ gia CaCl2, hỗn hợp cát, cốt liệu, nước. Sự khuếch tán của ion clorua từ môi trường dẫn đến tình trạng bê tông bị ăn mòn trong môi trường biển được giải thích cụ thể với các lý do sau: 

  • Kết cấu tiếp xúc trực tiếp với môi trường biển có hàm lượng muối cao.
  • Sức hút mao dẫn.
  • Sự thẩm thấu do sự tập trung hàm lượng ion clorua cao trên bề mặt bê tông.
  • Thẩm thấu dưới áp căng bề mặt.
  • Sự dịch chuyển do chênh lệch điện thế.

Mối quan hệ tương hỗ giữa quá trình carbonat hóa và sự xâm nhập của ion clorua 

Trên thực tế, kết cấu bê tông cốt thép thường xuyên chịu tác động hỗn hợp của cả 2 cơ chế trên. Phản ứng giữa ion clorua và xi măng tạo clorua aluminat (AlCl4-) làm giảm lượng clorua, chấm dứt quá trình ăn mòn. 

Tuy nhiên, AlCl4-bị phá vỡ khi carbonat hóa giảm độ pH trong bê tông. Do đó, kết cấu bê tông khi chịu sự tác động cùng lúc của hai cơ thế trên sẽ khiến việc bị ăn mòn khó được kiểm soát hơn, mức độ hư hại cao hơn.

Liệu pháp khắc phục tình trạng bê tông bị ăn mòn trong môi trường biển

  • Áp dụng phương pháp thay đổi các thành phần của xi măng, có thể thêm bớt phụ gia để tăng khả năng chống sự ăn mòn của môi trường biển. 
  • Đảm bảo độ đặc chắc và độ dày của bê tông (lớp bảo vệ cốt thép).
  • Sử dụng các màng ngăn chặn sự xâm thực của nước, của các muối, các axit như sơn polime lên bề mặt bê tông, quét epoxy, quét lớp bitum, dán cao su… có độ kết dính cao với bê tông và đàn hồi tốt
  • Sử dụng canxi nitrit, đây là chất ức chế ăn mòn.
  • Sử dụng cốt thép mạ kẽm, cốt thép phủ epoxy hoặc sử dụng thép không gỉ. 
  • Sử dụng vật liệu composite thay thế cho bê tông thông thường.

Xem thêm: Ăn mòn bê tông trong môi trường nước ngọt

Hiểu rõ nguyên nhân khiến bê tông bị ăn mòn trong môi trường biển giúp các đơn vị chủ động trong quá trình thi công. Song, đây là vấn đề khó có thể tránh khỏi nên việc áp dụng các biện pháp gần như chỉ có thể giúp giảm bớt một phần chi phí sửa chữa công trình.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *