MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Những vấn đề cần giải luận văn CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG CƠNG TRÌNH ĐÊ BIỂN VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Thực trạng cơng trình đê biển Việt Nam 1.1.1 Đê biển Bắc Bộ (từ Quảng Ninh đến Thanh Hoá) 1.1.2 Đê biển miền Trung 1.1.3 Nguyên nhân hư hỏng hệ thống đê biển 1.1.4 Các chế phá hoại đê biển 1.2 Thực trạng cơng trình đê biển Thế giới 1.2.1 Đê Afsluitdijk hệ thống cơng trình Delta Works 10 1.2.2 Đánh giá mức độ an toàn hệ thống đê 11 1.2.3 Hà Lan thách thức biến đổi khí hậu nước biển dâng 11 KẾT LUẬN CHƯƠNG I 13 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ ĂN MỊN BÊ TƠNG, BÊ TƠNG CỐT THÉP TRONG MÔI TRƯỜNG BIỂN VIỆT NAM 14 2.1 Đặc điểm môi trường biển Việt Nam 14 2.1.1 Vùng ngập nước biển 15 2.1.2 Vùng khí biển ven biển 16 2.1.3 Vùng nước lên xuống sóng đánh 17 2.2 Tình hình nghiên cứu ăn mịn bê tơng, bê tơng cốt thép Việt Nam 18 2.3 Cơ chế phá hủy bê tông nước biển 23 2.3.1 Ăn mịn bê tơng vùng biển 23 2.3.2 Giới thiệu xi măng 27 2.3.3 Cấu trúc đá xi măng nguyên nhân ăn mòn xi măng 31 2.3.4 Tác động ăn mòn xi măng nước biển 38 2.3.5 Hiện tượng mềm hóa bê tơng nước biển gây 40 2.4 Cơ chế ăn mòn cốt thép nước biển 45 2.5 Tuổi thọ cơng trình q trình suy giảm độ bền môi trường nước biển 52 KẾT LUẬN CHƯƠNG II 56 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHỤ GIA KHOÁNG VẬT VÀ PHỤ GIA ỨC CHẾ ĂN MỊN ĐỂ KHẮC PHỤC TÌNH TRẠNG XÂM THỰC ĂN MỊN BÊ TƠNG CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ VÙNG BIỂN 56 3.1 Tác dụng phụ gia khống, phụ gia ức chế ăn mịn 56 3.1.1 Tro bay 56 3.1.2 Muội silic (Silica fume, SF) 58 3.1.3 Phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép 59 3.2 Tính tốn cấp phối bê tơng có sử dụng phụ gia khống, phụ gia ức chế ăn mịn 60 3.2.1 Thiết kế cấp phối bê tông 61 3.2.2 Quy trình cấp phối bê tơng 62 3.2.3 Các bước thiết kế 62 3.3 Thí nghiệm để đánh giá tác dụng mà phụ gia đem lại 66 3.3.1 Thí nghiệm xác định độ lưu động 66 3.3.2 Thí nghiệm xác định cường độ 68 3.3.3 Thí nghiệm xác định hệ số thấm 68 KẾT LUẬN CHƯƠNG III 69 CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO ĐÊ BIỂN HUYỆN NGHĨA HƯNG - TỈNH NAM ĐỊNH 70 4.1 Giới thiệu đê biển huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định 70 4.1.1 Vị trí địa lý 70 4.1.2 Hiện trạng đê kè biển huyện Nghĩa Hưng 70 4.2 Tính tốn cấp phối bê tơng, tỷ lệ sử dụng phụ gia khống, ức chế ăn mịn cho kè Nghĩa Hưng 72 4.2.1 Thiết kế cấp phối bê tông dùng cho kè Nghĩa Hưng 72 4.2.2 Tính tốn cấp phối cho 1m3 bê tơng 72 P P 4.2.3 Cấp phối thí nghiệm 73 4.2.4 Kết thí nghiệm xác định hệ số thấm 75 4.2.5 Thí nghiệm ngâm mẫu bê tơng nước biển 78 4.2.6 Lựa chọn cấp phối bê tông, tỷ lệ sử dụng phụ gia khống, phụ gia ức chế ăn mịn cho kè Nghĩa Hưng 78 4.3 So sánh kết thí nghiệm bê tơng đối chứng bê tơng có sử dụng phụ gia khống, phụ gia ức chế ăn mịn 79 KẾT LUẬN CHƯƠNG IV 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 Kết luận 80 Những vấn đề tồn 80 Kiến nghị 80 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hiện trạng đê Giao Thuỷ - Nam Định Hình 1.2 Đê Afsluitdijk hệ thống cơng trình Delta Works 10 Hình 2.1 Cảng Thương vụ - Vũng Tầu sau 15 năm sử dụng 20 Hình 2.2 Cảng Cửa Cấm - Hải Phịng cách biển 25km, sau 30 năm sử dụng 21 Hình 2.3 Thẩm tiết vôi nhà máy Thủy điện Thác Bà nhà máy thủy điện Hịa Bình (Nguồn tin internet) 21 Hình 2.4 Xâm thực bê tơng ảnh hưởng mực nước thay đổi cống C2 - Hải Phòng 21 Hình 2.5 Xâm thực BTCT tác động tổng hợp mực nước thay đổi, ăn mịn cốt thép, ăn mịn bê tơng mơi trường nước biển (Nguồn tininternet) 22 Hình 2.6 Hiện trạng ăn mịn rửa trơi ăn mịn học sóng biển bê tơng kè biển Cát Hải – Hải Phòng (Nguồn tin internet) 22 Hình 2.7 Xâm thực bê tơng bị mài mịn, rửa trơi cống Vàm Đồn – Bến Tre 22 Hình 2.8 Ăn mịn bê tơng vùng biển 23 Hình 2.9 Sự phát triển cường độ bê tông theo thời gian 42 Hình 2.10 Phát triển cường độ môi trường mặn 45 Hình 2.11 Cốt thép bị ăn mịn cơng trình cầu bê tơng cốt thép 46 Hình 2.12 Sơ đồ q trình ăn mịn điện hố cốt thép bê tơng 47 Hình 2.13 Sơ đồ mơ tả lý thuyết ăn mịn cốt thép 50 Hình 2.14 Giản đồ Pourbaix đơn giản 51 Hình 2.15 Sơ đồ mơ tả cốt thép bị ăn mòn 52 Hình 2.16 Sơ đồ mơ tả q trình suy giảm chất lượng cơng trình theo thời gian 53 Hình 3.1 Nón cụt tiêu chuẩn dùng để xác định độ sụt bê tông 68 Hình 3.2 Đo độ sụt bê tơng 68 Hình 3.3 Sơ đồ thí nghiệm xác định hệ số thấm 69 Hình 4.1 Hệ số thấm bê tơng có khơng có phụ gia ngày 76 Hình 4.2 Hệ số thấm bê tơng có khơng có phụ gia ngày 77 Hình 4.3 K thấm bê tơng có khơng có phụ gia 28 ngày 77 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thành phần ion hóa học chủ yếu có nước biển [4] 15 Bảng 2.2 Thành phần hóa nước biển Việt Nam giới [4] 15 Bảng 2.3 Độ mặn nước biển tầng mặt vùng biển Việt Nam [4] 16 Bảng 2.4 Bảng phân loại mác xi măng 28 Bảng 2.5 Thành phần khoáng vật xi măng [3] 29 Bảng 2.6 Bảng thống kê phát triển cường độ chịu nén bê tơng 42 cơng trình môi trường biển [5] 42 Bảng 4.1 Cấp phối bê tông thường 74 Bảng 4.2 Cấp phối bê tơng có 30%F, 0,5%P 74 Bảng 4.3 Cấp phối bê tơng có 25%F, 0,5%P, 5%S 74 Bảng 4.4 Cấp phối bê tơng có 20%F, 10%S, 0,5%P 75 Bảng 4.5 Tổng hợp kết cường độ nén thí nghiệm (Mpa) 75 Bảng 4.6 Bảng xác định hệ số thấm 76 Bảng 4.7 Mối quan hệ Kt~B 28 ngày 77 Bảng 4.8 Bảng kết độ mài mòn 78 DANH MỤC VIẾT TẮT BT: Bê tông BTCT: Bê tông cốt thép BT & BTCT : Bê tông bê tông cốt thép X: Xi măng C: Cát Đ: Đá N: Nước CKD: Chất kết dính PGK: Phụ gia khống PGH: Phụ gia hóa HHBT: Hỗn hợp bê tông TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TCXD: Tiêu chuẩn xây dựng TCN: Tiêu chuẩn nghành VLXD: Vật liệu xây dựng VKHCNXD: Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng VKHCNGTVT: Viện Khoa học Công nghệ Giao thông vận tải BMVLXD: Bộ môn vật liệu xây dựng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Bờ biển nước ta có chiều dài 3600 km trải dài từ Móng Cái đến Hà Tiên Bên cạnh việc đem lại cho người giá trị tích cực kinh tế, tinh thần, biển cịn mang đến tàn phá, huỷ hoại ghê gớm Từ bao đời nay, cơng trình mơi trường biển, bảo vệ bờ biển hình thành ngày nhiều với đóng góp đáng kể tiến khoa học kỹ thuật với mục đích lợi dụng tối đa lợi ích giảm tối thiểu tác động tiêu cực từ nước biển Đê biển cơng trình bê tơng vùng biển loại cơng trình ven bờ biển mơi trường biển, bị nước biển ăn mòn theo thời gian, phá hỏng kết cấu bê tông, bê tông cốt thép mặt học mà gây tượng ăn mịn hóa học Nó gây hư hỏng giảm tuổi thọ cơng trình Một đê biển cơng trình bê tơng bê tơng cốt thép bị phá hoại hậu tác động tới kinh tế kinh tế xã hội lớn Vì việc nghiên cứu chế xâm thực, ăn mịn hóa học bê tông môi trường biển đưa số giải pháp giảm thiểu ăn mòn, tăng tuổi thọ cơng trình trở thành vấn đề vơ cấp thiết với nước ta Những vấn đề cần giải luận văn - Nghiên cứu chế xâm thực, ăn mịn bê tơng, bê tơng cốt thép môi trường biển Việt Nam - Các giải pháp khắc phục tình trạng xâm thực, ăn mịn bê tông bê tông cốt thép vùng biển - Nghiên cứu sử dụng phụ gia chống xâm thực ức chế ăn mịn để khắc phục tình trạng ăn mịn bê tơng bê tơng cốt thép CHƯƠNG I NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG CƠNG TRÌNH ĐÊ BIỂN VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Thực trạng công trình đê biển Việt Nam Hệ thống đê biển cửa sông xây dựng, bồi trúc phát triển theo thời gian nhiều hệ người Việt Nam thực Đê chủ yếu đê đất, vật liệu lấy chỗ người địa phương tự đắp phương pháp thủ công Hệ thống đê hình thành kết trình đấu tranh với thiên nhiên, mở đất ông cha Chính đê khơng thành tuyến mà đoạn nằm cửa sơng Có địa phương vịng kỷ có nhiều lần đê phát triển ngoài, mà tồn tuyến đê huyện Tiên Lãng - Vĩnh Bảo - Hải Phòng; đê Thái Thuỵ - Tiền Hải - Thái Bình; đê Kim Sơn - Ninh Bình v.v… Thân đê chủ yếu đắp đất cát pha, số tuyến đê Hải Hậu (Nam Định), Hậu Lộc (Thanh Hoá) tuyến đê biển miền trung đắp cát phủ lớp chống xói phía ngồi; mái đê phía đồng, mặt đê dễ bị xói sạt mưa lớn, sóng leo bão Mặt đê nhỏ tải trọng cho phép phục vụ giao thông yếu, hầu hết phương tiện giới lại mặt đê gây cản trở giao thơng, khó khăn việc ứng cứu, hộ đê mùa bão Các cống đê nhiều số lượng xây dựng từ hàng chục năm trước đây, nhiều cống bị xuống cấp nghiêm trọng chưa tu sửa, nhiều cống phải hoành triệt để đảm bảo an toàn mùa mưa bão 1.1.1 Đê biển Bắc Bộ (từ Quảng Ninh đến Thanh Hoá) Vùng ven biển đồng Bắc Bộ nơi có địa hình thấp trũng trung tâm kinh tế nước - đặc biệt sản xuất nông nghiệp, tập trung dân cư đông đúc Về mặt hình học, đê biển miền Bắc thuộc loại lớn nước tập trung chủ yếu tỉnh Hải Phịng, Thái Bình, Nam Định Đây vùng biển có biên độ thuỷ triều cao (khoảng 4m) nước dâng bão lớn Để bảo vệ sản xuất sinh hoạt nhân dân, tuyến đê biển, đê cửa sơng khu vực hình thành từ sớm khép kín Tổng chiều dài tuyến đê biển, đê cửa sông khoảng 484km, có 350km đê trực tiếp biển Đê biển Bắc Bộ có bề rộng mặt đê nhỏ khoảng từ 3,0m – 4,0m, nhiều đoạn đê có chiều rộng mặt đê < 2,0m số đoạn đê thuộc đê Hà Nam, đê Bắc cửa Lục, đê Hoàng Tân (tỉnh Quảng Ninh), đê biển số 5, số 6, số 7, số (tỉnh Thái Bình), đê Cát Hải (Hải Phịng) Sau đầu tư khơi phục, nâng cấp thông qua dự án PAM 5325 trình tu bổ hàng năm, tuyến đê biển nhìn chung chống mức nước triều cao tần suất 5% có gió bão cấp Tuy nhiên tổng chiều dài tuyến đê biển lớn, dự án PAM tập trung khôi phục, nâng cấp đoạn đê xung yếu Mặt khác tác động thường xuyên mưa, bão, sóng lớn nên đến hệ thống đê biển Bắc Bộ cịn nhiều tồn tại, tồn như: - Nhiều đoạn thuộc tuyến đê biển Hải Hậu, Giao Thuỷ thuộc tỉnh Nam Định đứng trước nguy bị vỡ bãi biển liên tục bị bào mòn, hạ thấp gây sạt lở chân, mái kè bảo vệ mái đê biển, đe doạ trực tiếp đến an toàn đê biển Một số đoạn trước có rừng chắn sóng nên mái đê phía biển bảo vệ đến chắn sóng bị phá huỷ, đê trở thành trực tiếp chịu tác động sóng, thuỷ triều nên khơng bảo vệ có nguy vỡ lúc 66 nhóm khác với hàm lượng CK tăng giảm 10%, kiểm tra tiêu cường độ Vẽ đường quan hệ cường độ hàm lượng chất kết dính Dựa vào đường quan hệ xác định hàm lượng chất kết dính yêu cầu Các tiêu lý khác bê tông ( cường độ uốn, độ chống thấm…) có yêu cầu xác định theo tiêu chuẩn liên quan hành: Bước – Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích bê tông tươi (ρ bt tươi) R RP P Sau xác định lượng nước chất kết dính hợp lý, tính lại tỉ lệ CKD: N: C: Đ, kết hợp với tỉ lệ phụ gia khoáng thay xi măng tỉ lệ phụ gia hóa tính theo xi măng xác định phần trên, tiến hành thí nghiệm xác định khối lượng thể tích bê tơng tươi Biết khối lượng thể tích bê tơng tươi, ta có : CKD+ PGH+ N+C+ Đ = ρ bt tươi R RP Thay đại lượng PGH, N, C, Đ biểu thức tính CKD theo tỉ lệ xác định vào công thức xác định lượng CKD, từ CKD tính lượng vật liệu PGH, N, C, Đ cho 1m3 bê tông P P Bước – Điểu chỉnh thành phần cấp phối bê tông trường Căn vào thành phần cấp phối xác định phịng thí nghiệm, điều chỉnh thành phần cấp phối bê tông trường theo độ ẩm thực tế cốt liệu cho cấp phối tính tốn khơng thay đổi 3.3 Thí nghiệm để đánh giá tác dụng mà phụ gia đem lại 3.3.1 Thí nghiệm xác định độ lưu động Độ lưu động SN(cm): tính chất biểu thị khả dịch chuyển, trơn trượt thành phần vật liệu hỗn hợp bê tông tác dụng 67 trọng lượng thân hay tác dụng cưỡng học (đầm) làm cho bê tông đặc Dụng cụ thí nghiệm: Bộ khn nón cụt tiêu chuẩn Dmax=70: d=15; D=30; h=45 – 24 lít HHBT Thước, đồng hồ bấm giây Các bước thí nghiệm: + Trộn hỗn hợp bê tơng + Đặt khn nón cụt tiêu chuẩn lên cứng, phẳng + Đổ HHBT qua phễu vào khuôn thành lớp (mỗi lớp 1/3 chiều cao) Sau lớp đổ dùng que sắt ĐK16mm chọc 25 (56 với khuôn lớn) bề mặt HHBT từ xung quanh vào giữa, sâu xuống lớp 23cm + Dùng bay gạt mặt khuôn + Từ từ nhấc khuôn theo phương thẳng đứng thời gian từ 5-10s, HHBT sụt xuống + Đặt khuôn sang bên cạnh khối HHBT vừa bị sụt, đo độ chênh lệch chiều cao miệng khuôn với diểm cao HHBT + Độ chênh lệch gọi độ sụt, ký hiệu SN, đơn vị cm, biểu thị độ lưu động cua HHBT 68 Hình 3.2 Đo độ sụt bê tơng Hình 3.1 Nón cụt tiêu chuẩn dùng để xác định độ sụt bê tơng 3.3.2 Thí nghiệm xác định cường độ Cường độ vật liệu khả chống lại tác dụng phá hoại ứng suất tải trọng gây Giá trị cường độ nén, kéo xác định theo cơng thức: R= Trong đó: P , KG/cm2 F P P (3.1) F- diện tích mặt cắt ngang ban đầu chịu nén kéo, (cm2) P P P- Tải trọng phá hoại nén hay kéo, (KG) Đúc tổ mẫu bê tông (mỗi tổ gồm mẫu) với cấp phối thiết kế có kích thước 15x15x15cm bảo dưỡng điều kiện tiêu chuẩn 3, 7, 28 ngày Sau mang nén tính cường độ trung bình tổ mẫu bê tơng 3.3.3 Thí nghiệm xác định hệ số thấm 69 Dưới tác dụng áp lực nước, vật liệu bị nước thấm qua Hiện tượng gọi tính thấm nước vật liệu Tính thấm nước vật liệu biểu thị hệ số thấm K, tính theo cơng thức: K= Q H Ft d Trong đó: K - hệ số thấm, (cm/s); F- diện tích thấm, (cm2); P P (3.2) Q- lượng nước thấm qua, (cm3); P P H- áp lực cột nước, (cm); d- chiều dày mẫu thí nghiệm, (cm); t- thời gian thấm, (sec) F H d Q Hình 3.3 Sơ đồ thí nghiệm xác định hệ số thấm KẾT LUẬN CHƯƠNG III Qua nghiên cứu sử dụng phụ gia khoáng vật phụ gia ức chế ăn mịn để khắc phục tình trạng xâm thực, ăn mịn bê tơng cơng trình vùng biển ta thấy: - Khi có thêm phụ gia cải thiện số tính chất bê tơng tăng cường độ tăng khả chống thấm - Có thể sử dụng hỗn hợp hai phụ gia vào cấp phối bê tông đảm bảo chất lượng, kỹ thuật đồng thời kinh tế 70 CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO ĐÊ BIỂN HUYỆN NGHĨA HƯNG - TỈNH NAM ĐỊNH 4.1 Giới thiệu đê biển huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định 4.1.1 Vị trí địa lý Đê biển huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định có hướng chủ yếu Đông Bắc - Tây Nam, với tổng chiều dài 26,325 km (Xuất phát từ Phà Thịnh Long xã Nghĩa Bình đến tiếp giáp đê tả Đáy xã Nghĩa Hải) 4.1.2 Hiện trạng đê kè biển huyện Nghĩa Hưng * Đầu tư nâng cấp đê kè biển: Đê biển huyện Nghĩa Hưng củng cố nâng cấp theo hướng vững đảm bảo chống gió bão cấp kết hợp triều cường Văn Lý H = +2,29m Cho đến mặt đê đổ bê tơng với tổng chiều dài 9,204km Trong đó: + Đoạn từ K0 – K4+500 với chiều dài L=4,5km đổ bê tơng tường chắn sóng cao trình +5,2m, bê tông mặt đê +4,5m, bề rộng mặt đê B=5m, chiều dày 0,25m, mái đê phía biển đắp đất thịt đầm nén γ k = 1,45 R R T/m3, m=3, mái đê phía đồng đắp đất m =2 + Đoạn từ K9+008-K13+562 với chiều dài L=4,554km đổ bê tơng tường chắn song cao trình +5,2m, cao trình mặt đê từ +5,0 đến +5,1, bề rộng mặt đê B=5m, chiều dày 0,2m, mái phía biển kè Nghĩa Phúc - Đông Nam Điền lát mái cấu kiện bê tông đúc sẵn (m=4) khung bê tong, mái phía đồng xây lát cấu kiện Block trồng cỏ có đạt cao trình từ +1,5 đến 2,0, rộng từ đến 5m + Đoạn từ K25+925 – K26+325 với chiều dài L=0,4km đổ bê tơng tường chắn sóng cao trình +4,5, cao trình mặt đê +4,0, bề rộng mặt đê 71 B=5m, chiều dày 0,2m, mái phía biển đắp đất thịt đầm nén γ k = 1,45 R R T/m3, m=2,5, mái đê phía đồng đắp đất m =2 + Đoạn từ K4+500 - K6+700 đoạn từ K13+562 - K16+613 thi công * Hiện trạng đoạn đê kè: Đoạn từ K0 đến K6+700 đổ bê tông mặt đê từ K0 - K4+500 chiều dài L = 4,5km Phía ngồi đê đầm ni trồng thủy sản rộng từ 200 đến 500m khu vực âu tàu trú bão xã Nghĩa Thắng Đoạn từ K6+700 đến K9+008 (Từ Cống Quần Vinh I đến đầu kè Nghĩa Phúc) đoạn mặt đê rải nhựa mặt đê rộng từ - 6m, bị xuống cấp nghiêm trọng phương tiện tải mặt đê Hiện khu vực cửa cống Quần Vinh II tương ứng từ K7+700 đến K7+880 điểm xung yếu bãi bị thoái nhanh, cao trình bãi hạ thấp cịn +0,4 đến +0,8m sóng biển vỗ trực tiếp vào chân đê (Tuy xử lý đá lát khan mái đê xếp rọ đá mối đe dọa thân đê biển động, triều cường, gió bão…) Đoạn từ K9+008 đến K11+308 đoạn đê kè Nghĩa Phúc, bãi biển bị hạ thấp khơng cịn bãi phải xử lý lát cấu kiện bê tông mái kè xây lắp 23 kè mỏ giữ bãi Trong có mỏ kè ống buy+ đá hộc, mỏ kè chữ I thân mỏ dài 50m, xây lắp mỏ kè chữ T thân mỏ dài 100m Đoạn từ K11+308 (Đầu đê Thanh Niên) đến K16+616, đoạn bãi phía biển chủ yếu đầm ni trồng thủy sản, phía giáp biển trồng chắn sóng Đoạn từ K16+616 đến K20+310 phía ngồi bao bọc đê quai Cồn Xanh có tổng chiều dài L = 3,694km Đoạn từ K20+310 đến K26+325 phía ngồi chủ yếu đầm nuôi trồng thủy sản bãi trồng lúa 72 4.2 Tính tốn cấp phối bê tơng, tỷ lệ sử dụng phụ gia khống, ức chế ăn mịn cho kè Nghĩa Hưng 4.2.1 Thiết kế cấp phối bê tông dùng cho kè Nghĩa Hưng Thành phần bê tông + Xi măng: Xi măng Bút Sơn PCB 40 có tiêu sau: γ ox = 1,3 kg/dm3; γ ax = 3,1 kg/dm3 R R P P R R P P + Cát: Cát vàng có M đl =2,4 γ oc k = 1,42 kg/dm3; γ ac = 2,56 kg/dm3 R R R RP P P P R R P + Đá: Đá 1x2 có γ ođ k = 1,5 kg/dm3; γ ađ = 2,7 kg/dm3, Dmax=20 R RP P P P R R P P + Nước: Nước sạch, dùng cho sinh hoạt + Phụ gia khoáng: F: Fly-Ash (tro bay); S: Silica-Fume (Muội Silic) + Phụ hóa dẻo: P (Plasticizer) 4.2.2 Tính tốn cấp phối cho 1m3 bê tông P P - Xác định độ lưu động SNyc P R R Theo yêu cầu kết cấu điều kiện thi công, chọn SNyc cm P R P R - Xác định khối lượng nước Với SNyc = 6, cát có M dl =2,4, Đá dăm có D max = 20 xác định P P R R R R lượng nước 195 lít - Xác định khối lượng riêng chất kết dính ρ ckd = 100 100 = = 3,1( g / cm ) X % 100 ρx 3,1 - Xác định tỷ lệ chất kết dính/nước (CKD/N) Với yêu cầu bê tơng có mác thiết kế 300daN/cm2, thi công trạm P P trộn tự động, vật liệu xem có chất lượng trung bình, cường độ thực tế chất kết dính 480daN/cm2 P P Tỷ lệ CKD/N xác định sau: 73 Rbt CKD 300 x1,1 = + 0,5 = + 0,5 = 1,875 N A.Rckd 0,5 x 480 - Xác định hàm lượng chất kết dính (CKD) CKD = CKD N = 1,875x195 = 366 (kg) N - Xác định thể tích hồ (V h ) R Vh = CKD 366 + 195 = 313(lít ) 3,1 +N = ρ ckd R - Xác định hệ số dư vữa hợp lý K d – tra bảng phụ thuộc vào V h , mô R R R R đun độ mịn cát M dl loại đá → K d = 1,457 R R R R - Xác định cốt liệu lớn (Đ) Đ= ρ od rđ ( K d − 1) + = 1420 =1.169 (kg) 0,47.(1,457 − 1) + Trong đó: r đ = – (ρ od / ρ đ ) = 1- (1420/2700) = 0,47 R R R R R R - Xác định hàm lượng cát (C) C = [1000 − (Vh + Đ ρđ )].ρ c = [1000 − (313 + 1169 )].2,56 = 650 (kg) 2,7 Vậy cấp phối vật liệu cho 1m3 bê tơng theo tính tốn là: P P Chất kết dính (Xi măng): 366 kg Cát: 650 kg; Đá: 1169 kg; Nước: 195 lít 4.2.3 Cấp phối thí nghiệm Cấp phối điển hình cho bê tơng 30 Mpa, mẫu lập phương 15x15x15cm 74 Bảng 4.1 Cấp phối bê tông thường Thành phần Bê tông thường (CP0) Xi măng (kg) 366 Cát (kg) 650 Đá (kg) 1169 Nước (lít) 195 Bảng 4.2 Cấp phối bê tơng có 30%F, 0,5%P Thành phần Bê tơng có 30%F, 0,5%P(CP1) Xi măng (kg) 366 Cát (kg) 650 Đá (kg) 1169 Nước (lít) 195 F: Fly-Ash (Tro bay) 110 S: Slica-Fume (Muội Silic) P: Plasticizer (PG hóa dẻo) 1,83 Bảng 4.3 Cấp phối bê tơng có 25%F, 0,5%P, 5%S Thành phần Bê tơng có 25%F, 0,5%P, 5%S (CP2) Xi măng (kg) 366 Cát (kg) 650 Đá (kg) 1169 Nước (lít) 195 F: Fly-Ash (Tro bay) 91,5 S: Slica-Fume (Muội Silic) 18,5 P: Plasticizer (PG hóa dẻo) 1,83 75 Bảng 4.4 Cấp phối bê tơng có 20%F, 10%S, 0,5%P Thành phần Bê tơng có 20%F, 0,5%P, 10%S (CP3) Xi măng (kg) 366 Cát (kg) 650 Đá (kg) 1169 Nước (lít) 195 F: Fly-Ash (Tro bay) 73 S: Slica-Fume (Muội Silic) 37 P: Plasticizer (PG hóa dẻo) 1,83 Bảng 4.5 Tổng hợp kết cường độ nén thí nghiệm (Mpa) Cường độ R28 (MPa) R60 (MPa) Cấp phối CP0 32 35 CP1 36 37 CP2 36 39 CP3 37 39 4.2.4 Kết thí nghiệm xác định hệ số thấm Đúc mẫu bê tơng hình trụ có kích thước 15x15 cm với cấp phối trên, tiến hành thí nghiệm mẫu có phụ gia khơng có phụ gia 3, 7, 28 ngày tuổi Ta kết bảng 4.6 sau 76 Bảng 4.6 Bảng xác định hệ số thấm F (cm2) d (cm) H (cm) T (s) Q (cm3) K (cm/s) Mẫu bê tơng Mẫu bê tơng khơng có phụ gia có phụ gia 28 ngày 28 ngày 176.625 176.625 176.625 176.625 176.625 176.625 15 15 15 15 15 15 1000 4000 12000 1000 4000 12000 7200 43200 86400 7200 43200 86400 750 185 90 430 100 50 8.85 E-06 9.09 E-08 7.372 E-09 5.072 E-06 4.91 E-08 4.10 E-09 Từ bảng kết 4.6 ta có đồ thị sau: 1.00E-05 Hệ số thấm (cm/s) 9.00E-06 8.00E-06 7.00E-06 6.00E-06 bê tông phụ gia Bê tơng có phụ gia 5.00E-06 4.00E-06 3.00E-06 2.00E-06 1.00E-06 0.00E+00 Thời gian (ngày) Hình 4.1 Hệ số thấm bê tơng có khơng có phụ gia ngày 77 1.00E-07 Hệ số thấm (cm/s) 9.00E-08 8.00E-08 7.00E-08 Bê tơng khơng có phụ gia Bê tơng có phụ gia 6.00E-08 5.00E-08 4.00E-08 3.00E-08 2.00E-08 1.00E-08 0.00E+00 Thời gian (ngày) Hình 4.2 Hệ số thấm bê tơng có khơng có phụ gia ngày Hệ số thấm (cm/s) 8.000E-09 7.000E-09 6.000E-09 5.000E-09 Bê tơng khơng có phụ gia 4.000E-09 Bê tơng có phụ gia 3.000E-09 2.000E-09 1.000E-09 0.000E+00 28 Thời gian (ngày) Hình 4.3 K thấm bê tơng có khơng có phụ gia 28 ngày Qua đồ thị ta thấy dùng thêm phụ gia hệ số thấm độ tuổi 3, 7, 28 giảm xấp xỉ lần Trong nghiên cứu nhóm tác giả Viện Khoa học Thủy Lợi [10] đề tài “ Mối quan hệ hệ số thấm mác chống thấm” có mối quan hệ sau: Bảng 4.7 Mối quan hệ Kt~B 28 ngày B Kt (cm/s) 6,4.10-9÷ 6,25-8 2,8.10-9÷8,5.10-9 P P P P P P P P -10 10 8,5 10 ÷ 4,5 10 -9 1,7 10 -10 ÷ 9,2 10 -10 8,5 10 -11 ÷ 1,4 10 -10 12 < 8,5 10 -11 P P P P P P P P P P 78 Qua mối quan hệ bảng 4.7 ta thấy dùng phụ gia mác chống thấm tăng từ B4 lên B6 4.2.5 Thí nghiệm ngâm mẫu bê tơng nước biển Tiến hành thí nghiệm: Ngâm mẫu bê tơng hình trụ kích thước 15x15 cm mơi trường nước biển Mẫu thứ bê tơng thường khơng có phụ gia: (CP0) Mẫu thứ hai có phụ gia: 30%F, 0,5%P: (CP1) Mẫu thứ ba có phụ gia: 25%F, 5% S, 0,5%P: (CP2) Mẫu thứ tư có phụ gia: 20%F, 10%S, 0,5%P: (CP3) Sau tháng kể từ ngày ngâm mẫu kiểm tra mẫu ta thấy kết độ mài mòn mẫu sau: Bảng 4.8 Bảng kết độ mài mòn STT Cấp phối Mài mòn (%) CP0 5,34 CP1 5,25 CP2 2,21 CP3 5,18 Từ kết bảng trêm ta thấy với mẫu bê tơng khơng sử dụng phụ gia có tỷ lệ mài mịn cao so với mẫu có sử dụng phụ gia Như việc sử dụng phụ gia với tỷ lệ khác cho ta độ mài mòn khác nâng cao khả chống ăn mịn hóa học nước biển 4.2.6 Lựa chọn cấp phối bê tông, tỷ lệ sử dụng phụ gia khống, phụ gia ức chế ăn mịn cho kè Nghĩa Hưng Qua việc tính tốn thành phần cấp phối cho 1m3 bê tơng, thí P P nghiệm mẫu cấp phối bê tơng thường mẫu bê tơng có sử dụng phụ gia Căn vào thực tế tính kinh tế, lựa chọn thành phần bê tơng theo mẫu CP2 với thành phần sau: 79 Xi măng: 256(kg); Cát: 662(kg); Đá: 1147(kg); Nước: 159 (lít); 25%F; 5%S; 0,5%P Cường độ nén 28 ngày 36 MPa, 60 ngày 39 MPa, tỷ lệ mài mòn 2,21% 4.3 So sánh kết thí nghiệm bê tơng đối chứng bê tơng có sử dụng phụ gia khống, phụ gia ức chế ăn mịn Từ kết thí nghiệm Bảng 4.5 ta thấy sau cho thêm phụ gia với tỷ lệ cấp phối CP1, CP2, CP3 ta thấy cường độ tăng lên so với cấp phối bê tông thường CP0 không cho phụ gia Với tỷ lệ thành phần cấp phối CP1 ta thấy cường độ nén 28 ngày tăng 12,5% so với CP0 (Khơng có phụ gia) Cường độ nén 60 ngày tăng 34,3% so với cấp phối CP0 Với tỷ lệ thành phần cấp phối CP2 ta thấy cường độ nén 28 ngày tăng 12,5% so với CP0 (Khơng có phụ gia) Cường độ nén 60 ngày tăng 11,4 % so với cấp phối CP0 Với tỷ lệ thành phần cấp phối CP3 ta thấy cường độ nén 28 ngày tăng 15,6% so với CP0 (Khơng có phụ gia) Cường độ nén 60 ngày tăng 11,4 % so với cấp phối CP0 KẾT LUẬN CHƯƠNG IV Qua nghiên cứu sử dụng phụ gia đê biển huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định ta thấy: - Khi sử dụng phụ gia vào bê tơng vào cơng trình ven biển làm thay đổi tính chất làm tăng khả chống thấm, tăng cường độ - Trong trình nghiên cứu giải vấn đề xâm thực, ăn mòn kè biển huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định Do làm tăng tuổi thọ cơng trình đồng thời tiết kiệm phần kinh phí sửa chữa 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Thông qua nghiên cứu sử dụng phụ gia bê tông cốt thép vùng biển đánh giá tác dụng việc sử dụng phụ gia việc chống ăn mòn, xâm thực bê tông môi trường biển ta thấy rõ khác biệt lớn hình ảnh, kết thí nghiệm bê tơng khơng sử dụng thêm phụ gia bê tơng có sử dụng thêm phụ gia Luận văn đến kết luận sau: - Khi có thêm sử dụng phụ gia bê tơng cải thiện tính cơng tác, giảm lượng nước trộn mà giữ độ lưu động qua làm cho bê tông giảm lỗ rỗng, cường độ tăng - Cường độ bê tông sử dụng thêm phụ gia tăng lên cách đáng kể (gần 20%) Khả chống thấm tăng lên từ B4 đến B6 Những vấn đề tồn Bên cạnh kết đạt luận văn cịn có hạn chế sau: - Nội dung số lượng thí nghiệm để đánh giá tác dụng phụ gia cịn hạn chế - Chưa làm thí nghiệm thấm clo để đánh giá tình trạng ăn mịn cốt thép hiệu phụ gia việc hạn chế ăn mòn cốt thép Kiến nghị Luận văn đưa số kiến nghị sau: - Nên đánh giá mức độ xâm thực ăn mòn bê tông bê tông cốt thép vùng, nơi bờ biển nước để sử dụng biện pháp khắc phục hợp lý - Nghiên cứu, đánh giá hiệu loại phụ gia chống xâm thực để cải thiện tượng ăn mòn bê tông bê tông cốt thép vùng biển ... NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHỤ GIA KHOÁNG VẬT VÀ PHỤ GIA ỨC CHẾ ĂN MỊN ĐỂ KHẮC PHỤC TÌNH TRẠNG XÂM THỰC ĂN MỊN BÊ TƠNG CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ VÙNG BIỂN 56 3.1 Tác dụng phụ gia khoáng, phụ gia ức chế ăn. .. giải pháp khắc phục tình trạng xâm thực, ăn mịn bê tông bê tông cốt thép vùng biển - Nghiên cứu sử dụng phụ gia chống xâm thực ức chế ăn mịn để khắc phục tình trạng ăn mịn bê tông bê tông cốt thép... tơng, tỷ lệ sử dụng phụ gia khống, phụ gia ức chế ăn mòn cho kè Nghĩa Hưng 78 4.3 So sánh kết thí nghiệm bê tơng đối chứng bê tơng có sử dụng phụ gia khống, phụ gia ức chế ăn mòn