Tư Vấn

NGUYÊN NHÂN BÊ TÔNG CỐT THÉP BỊ ĂN MÒN VÀ CÁCH KHẮC PHỤC CÙNG SMC

Trên hành trình xây dựng, bê tông cốt thép đóng vai trò quan trọng, nhưng ăn mòn có thể làm suy yếu công trình. Cùng Bê tông SMC khám phá nguyên nhân gây ăn mòn và phương pháp khắc phục hiệu quả để có thể bảo vệ công trình và tăng tuổi thọ của công trình của bạn trong bài viết “Nguyên nhân bê tông cốt thép bị ăn mòn và cách khắc phục SMC”.

1. Ăn mòn bê tông cốt thép gây nên do đâu?

Bê tông cốt thép (viết tắt: BTCT) được sử dụng rộng rãi từ những năm 1855 và công bố trong triển lãm tại Paris.Một loại vật liệu xây dựng được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới vì độ bền đáng kinh ngạc của nó.

Một con số được công bố khiến bạn phải kinh ngạc khi xấp xỉ 12 tỷ tấn BTCT được sản xuất mỗi năm, đây được xem là vật liệu xây dựng có số lượng sản xuất nhiều nhất trong các vật liệu nhân tạo trên thế giới hiện nay.

Như hầu hết các vật chất khác, sau khi sử dụng một khoảng thời gian dài, các biểu hiện xuống cấp sẽ xuất hiện rõ rệt.

1.1. Yếu tố dẫn đến ăn mòn cốt thép bê tông

Các yếu tố ảnh hưởng như hạn chế vật liệu, thực hành xây dựng và điều kiện môi trường khắc nghiệt có thể dẫn đến hư hỏng bê tông cốt thép và các vấn đề về kết cấu. Sự xuống cấp của bê tông có liên quan đến một số nguyên nhân như:

1. Yếu tố hóa học:

• Cacbonat hóa: Giảm tính kiềm, hỏng lớp bảo vệ cốt thép.
• Xâm nhập ion clorua: Phá vỡ lớp bảo vệ, ăn mòn điện hóa.
• Sulfat: Tạo muối nở, nứt nẻ, bong tróc.
• Axit: Hòa tan xi măng, cốt thép, giảm độ bền.

2. Yếu tố vật lý:

• Xói mòn do nước: Mòn bề mặt, giảm độ dày, chịu tải.
• Mài mòn: Ma sát cơ học làm mòn bề mặt, giảm độ dày, chịu tải.
• Đóng băng - tan chảy: Nứt nẻ, bong tróc do giãn nở, co lại nước đá.
• Nhiệt độ cao: Suy yếu độ bền, đẩy nhanh ăn mòn.

3. Yếu tố sinh học:

• Vi sinh vật: Sản sinh axit, chất ăn mòn, giảm độ bền.
• Rêu, tảo: Giữ ẩm, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển.

4. Chất lượng bê tông cốt thép:

• Vật liệu kém chất lượng: Bê tông độ bền thấp, dễ ăn mòn.
• Thi công không đúng kỹ thuật: Bê tông rỗng, thấm nước, hóa chất, dễ ăn mòn.

• Môi trường biển: Ion clorua xâm nhập, ăn mòn.
• Môi trường axit: Axit hòa tan, hỏng bê tông.
• Môi trường lạnh: Nứt nẻ, bong tróc do đóng băng - tan chảy.

1.2. Quá trình cacbonat hóa trong bê tông cốt thép

Sự xâm nhập của ion clorua

Hiện nay, có 4 cơ chế xâm nhập của ion clorua qua lớp bảo vệ bê tông bao gồm:

• Sự thẩm thấu do hàm lượng ion clorua cao trên bề mặt bê tông cốt thép.
• Sức hút mao dẫn.
• Thẩm thấu dưới áp căng bề mặt.
• Sự dịch chuyển do chênh lệch điện thế.

Nguyên nhân:

Sự xâm nhập của ion clorua: Ion clorua có thể xâm nhập vào bê tông từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm:

• Nước muối biển: Nước biển chứa hàm lượng ion clorua cao, khi tiếp xúc trực tiếp với bê tông hoặc qua các khe nứt, rỗ tổ ong, ion clorua sẽ xâm nhập vào bên trong và tập trung trên bề mặt cốt thép.
• Hóa chất chống băng: Một số hóa chất chống băng có chứa clorua, khi rải lên mặt đường bê tông, hóa chất này có thể tan trong nước và thấm vào bê tông, dẫn đến sự xâm nhập của ion clorua.
• Các nguồn khác: Nước ngầm nhiễm mặn, cát ven biển, bê tông trộn sẵn sử dụng nước mặn,... cũng có thể là nguồn cung cấp ion clorua cho bê tông.

Sự tập trung ion clorua: Khi ion clorua xâm nhập vào bê tông, chúng sẽ di chuyển và tập trung tại những vị trí có mật độ cao, ví dụ như:

• Góc, cạnh của kết cấu bê tông: Do tại những vị trí này, mật độ bê tông thấp hơn, độ dày lớp phủ bảo vệ mỏng hơn, ion clorua dễ dàng xâm nhập và tập trung.
• Vết nứt, rỗ tổ ong trong bê tông: Ion clorua có thể di chuyển qua các khe hở này và tập trung tại bề mặt cốt thép bên trong.
• Vùng tiếp giáp giữa cốt thép và bê tông: Do sự khác biệt về tính chất hóa lý giữa cốt thép và bê tông, ion clorua dễ dàng tập trung tại khu vực này.

Quá trình cacbonat hóa trong bê tông cốt thép 

Trong môi trường không khí, bề mặt thép không được bảo vệ thì hiện tượng rỉ sét sẽ bắt đầu hình thành trên bề mặt thép và dần dần bong tróc ra. Từ đó làm giảm độ pH của dung dịch lỗ rỗng xuống còn 8.5, ở mức độ này màng thụ động trên thép không ổn định và cốt thép bắt đầu bị ăn mòn.

Quá trình cacbonat hóa phụ thuộc nhiều vào độ ẩm của bê tông. Lượng cacbonate tăng lên đáng kể trong bê tông có tỷ lệ nước trên xi măng cao, hàm lượng xi măng thấp, thời gian đóng rắn ngắn, cường độ thấp và có tính thẩm thấu cao.

• Độ ẩm không khí duy trì ở mức 50 - 75%, thúc đẩy quá trình cacbonat hóa hoạt động mạnh.
• Độ ẩm dưới 25%, mức độ cacbonat diễn ra được coi là không đáng kể.
• Độ ẩm trên 75%, độ ẩm trong lỗ chân lông hạn chế sự xâm nhập của CO2.

Được khảo sát với thông tin chung, trong bê tông mới hầu hết sẽ có độ pH từ 12 - 13, cần khoảng 7.000 - 8.000 parts per million clorua để bắt đầu ăn mòn thép nhúng. Tuy nhiên, nếu độ pH được hạ xuống trong phạm vi khoảng từ 10 - 11 ngưỡng ăn mòn của clorua sẽ thấp hơn đáng kể.

Hình ảnh ăn mòn bê tông cốt thép theo thời gian

2. Khắc phục ăn mòn bê tông cốt thép như thế nào?

Để ngăn ngừa ăn mòn bê tông cốt thép, cần thực hiện các biện pháp sau:

• Sử dụng bê tông có độ bền cao: Bê tông có độ bền cao, mật độ cao, ít khe nứt, rỗ tổ ong sẽ hạn chế sự xâm nhập của nước, ion clorua và sulfat. Sử dụng lượng nước trộn vừa đủ và giảm lượng nước trộn cần thiết khi trộn bê tông với phụ gia và sử dụng cát đúng yêu cầu kỹ thuật tránh tình trạng Bê tông ninh – kết chậm.
• Cốt thép chống gỉ: Cốt thép chống gỉ có khả năng chống lại sự ăn mòn do ion clorua tốt hơn so với cốt thép thông thường. Khi đúc bê tông cần sử dụng phải có tỉ lệ nước/xi măng (w/c) đủ thấp để làm chậm quá trình xâm nhập của ion clorua và quá trình carbonat hóa qua các lỗ hổng trong kết cấu bê tông. Tỉ lệ nước/xi măng nên ≤ 0.5 để làm chậm quá trình carbonat hóa và ≤ 0.4 để hạn chế quá trình xâm nhập của clorua.
• Tăng độ dày lớp phủ bảo vệ: Lớp phủ bảo vệ dày hơn sẽ tạo ra rào cản tốt hơn cho cốt thép khỏi sự xâm nhập của nước, ion clorua và sulfat. 
• Sử dụng phụ gia chống thấm: Phụ gia chống thấm giúp giảm thiểu sự thẩm thấu của nước và ion clorua vào bê tông.
• Bảo vệ kết cấu khỏi tác động của môi trường: Hạn chế tiếp xúc trực tiếp của kết cấu bê tông với nước muối biển, hóa chất chống băng và các nguồn cung cấp ion clorua khác.
• Kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ: Thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng kết cấu bê tông cốt thép để phát hiện sớm các dấu hiệu ăn mòn và có biện pháp xử lý kịp thời.

Ăn mòn bê tông cốt thép là một vấn đề nghiêm trọng cần được quan tâm và có biện pháp khắc phục kịp thời để đảm bảo an toàn cho công trình. Hy vọng những thông tin chia sẻ từ Bê tông SMC trong bài viết này sẽ giúp bạn có thêm kiến thức về vấn đề này và lựa chọn được phương pháp khắc phục phù hợp cho công trình của mình. Nếu bạn đang tìm kiếm nhà cung cấp bê tông thương phẩm và dịch vụ bơm bê tông chuyên nghiệp, đừng ngần ngại để lại thông tin ngay tại [LIÊN HỆ] để được hỗ trợ sớm nhất nhé