Bản trích yếu luận án Tiến sỹ kỹ thuật của NCS Khương Văn Huân

Tên tác giả: Khương Văn Huân. Người hướng dẫn: PGS.TS. Phan Xuân Hoàng; PGS.TS. Lê Minh. Tên luận án: "Nghiên cứu ảnh hưởng sự phát triển cường độ bê tông đến tính chống thấm của nó trong môi trường chua phèn khu vực đồng bằng sông Cửu Long". Chuyên ngành: Công trình thủy    Mã số: 62 5 8 40 01. Đơn vị đào tạo sau đại học: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam

NỘI DUNG BẢN TRÍCH YẾU

1. Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án.

Mục đích:

Xác định diễn biến cường độ và hệ số thấm của bê tông trong môi trường chua phèn và nhiễm mặn ở đồng bằng Sông Cửu Long để làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm kéo dài tuổi thọ cho công trình bê tông cốt thép ở mức trung hạn khoảng (50 ÷ 60 năm).

Đối tượng: Bê tông cốt thép (BTCT) cho công trình thủy lợi.

Phạm vi nghiên cứu: Sự biến đổi tính chất cơ lý của bê tông (BT) trong môi trường chua phèn và nhiễm mặn ở đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL).

2. Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng.

- Phương pháp khảo sát thực tế

- Phương pháp lý thuyết kết hợp thực nghiệm

- Phương pháp đối chứng so sánh.

3. Các kết quả chính và kết luận.

Những điểm mới khoa học của luận án:

- Xác định được quy mô và đặc điểm của môi trường ở ĐBSCL ảnh hưởng đến vấn đề ăn mòn BT và BTCT

- Chỉ ra đặc điểm ăn mòn bê tông ở vùng chua phèn và nhiễm mặn ở ĐBSCL;

- Thiết lập mối quan hệ giữa cường độ và hệ số thấm của BT theo thời gian trong môi trường chua phèn và nhiễm mặn ở ĐBSCL.

Ý nghĩa khoa học:

- Đánh giá định lượng mức độ tác động của môi trường đối với ăn mòn đối với BTCT vùng ĐBSCL;

- Đánh giá quy luật biến đổi hệ số thấm, cường độ của BT trong môi trường chua phèn và nhiễm mặn;

- Xác định đặc trưng của ăn mòn bê tông trong môi trường chua phèn và nhiễm mặn;

- So sánh mức độ ăn mòn BTCT vùng chua phèn với vùng nhiễm mặn ĐBSCL.

Ý nghĩa thực tiễn:

- Xác định được tỷ lệ diện tích khu vực môi trường chua phèn và môi trường nhiễm mặn cần nâng cao chất lượng BT, BTCT ở ĐBSCL

- Đánh giá diễn biến chất lượng và khả năng chống ăn mòn của bê tông mác M20 trong môi trường ở ĐBSCL;

- Đề xuất chọn mác bê tông hợp lý và giải pháp bảo vệ BTCT trong môi trường ăn mòn ở ĐBSCL.

Các mục tiêu đạt được:

- Xác định được sự biến đổi cường độ và hệ số thấm của bê tông trong môi trường nước chua phèn và nhiễm mặn ở ĐBSCL;

- Đề xuất hướng nâng cao tuổi thọ cho công trình bê tông cốt thép vùng ĐBSCL ở mức trung hạn khoảng (50 ÷ 60 năm).

Kết luận:

- Diện tích vùng chua phèn gây ăn mòn cho BT và BTCT ở ĐBSCL chiếm khoảng 60% khu vực với độ pH giao động từ 3 đến 6,5 và tác nhân gây ăn mòn chính là axít sulfuric, còn vùng nhiễm mặn chiếm khoảng 27%, tác nhân gây ăn mòn chính là muối sulfat và muối clo. Hàm lượng sulfat trung bình khoảng 1200 mg/lit, lượng muối NaCl từ 4 đến 30 g/lit. Tính chua phèn và tính nhiễm mặn thay đổi theo mùa trong năm.

- Bê tông thủy công ở ĐBSCL phần lớn bị ăn mòn. Bê tông vùng chua phèn bị ăn mòn mạnh hơn vùng nhiễm mặn khoảng 1,3 đến 1,6 lần, nhưng cốt thép ít bị ăn mòn hơn từ 2 đến 5 lần. Trong cả hai môi trường, bê tông bị ăn mòn mạnh trong khoảng 4 năm đầu, sau đó giảm dần. Tốc độ suy giảm cường độ đối với BT mác M20 trong vùng chua phèn vào khoảng 11,9%/năm ở năm thứ 2; khoảng 1,14%/năm ở năm thứ 30; BT vùng nhiễm mặn giảm khoảng 7,5%/năm ở năm thứ 2; khoảng 0,85%/năm ở năm thứ 30. Việc bảo vệ BT ở giai đoạn hoàn thiện cấu trúc trong vài năm đầu tiên có ý nghĩa quan trọng. Hiện tượng mất vữa bề mặt là dấu hiệu của ăn mòn BT trong môi trường nước chua phèn.

- Hệ số thấm của bê tông mác M20 vùng chua phèn ở ĐBSCL sau vài chục năm có thể tăng từ 10^-9 (cm/s) lên 10^-8 (cm/s). Điều này dẫn đến nguy cơ ăn mòn cốt thép tăng lên khi lớp bê tông bảo vệ không còn đủ đặc chắc

- Mức suy giảm cường độ và hệ số thấm của bê tông trong môi trường ăn mòn ở ĐBSCL cao khi mác bê tông tăng dần từ M20 lên đến M35. Mức suy giảm này tương đối nhỏ và ổn định khi bê tông có tỷ lệ N/X £ 0,50, tương ứng với mác M35 trở lên.

- Không sử dụng bê tông mác M20 cho công trình bê tông cốt thép vùng đồng bằng sông Cửu Long bởi tính chống thấm thấp nên bê tông bị ăn mòn mạnh. Nhà Tư vấn khi tính kết cấu cần đề cập mức suy giảm cường độ nén bê tông trong môi trường ăn mòn ở ĐBSCL khoảng 6 Mpa. Đối với bê tông trong vùng ĐBSCL bị chua phèn nặng (như vùng Đồng Tháp Mười) nên sử dụng biện pháp hỗ trợ là sơn phủ bề mặt kết cấu bằng vật liệu chống thấm loại polyme nhằm bảo vệ bê tông trong giai đoạn đang hoàn thiện cấu trúc.

- Để đảm bảo chống ăn mòn cho bê tông ở ĐBSCL thì mác bê tông tối thiểu cho vùng ngập nước là M35 và có thể sử dụng tiêu chuẩn TCXDVN 327:2004 (bê tông vùng biển) cho bê tông vùng chua phèn khi thay mác BT yêu cầu ở vùng ngập nước là M35 (thay vì M30).

THE ABSTRACT OF DOCTORATE THESIS

 Author:  KHUONG VAN HUAN

Supervisor: Ass. Prof. Dr. Ir. PHAN XUAN HOANG; Ass. Prof. Dr. Ir. LE MINH

Title of the thesis: “Study the impact of development of concrete strength on its permeable resistant in the acid sulfate environment of the Mekong Delta"

Major:                           Civil Engineering - Hydraulic Structures                      Code:              62 5 8 40 01

Institution:                    Vietnam Academy for Water Resources (VAWR)

  THE CONTENT OF THE ABSTRACT

1.    The aims of the thesis:

To identify the variation of strength and permeability of reinforced concrete in the acid sulfate and saline environment at the Mekong Delta as basis to propose practical measures to extend service life of concrete structures in medium ranges (50 - 60 years)

2.    Object:

- Subject of the study:                        Reinforced concrete (RC) for hydraulic structures.

- Scope of the study:               The variation of physic-mechanical properties of forced concrete in the acid sulfate and saline environment at the Mekong Delta.

3.    Research methodology

- Field survey

- Combine theoretical and experimental study

- Correlation and comparison.

4.    Results of dissertations

New contributions of the study:

- Identify the scale and environmental features affect the corrosion of concrete and reinforced concrete at the Mekong Delta;

- Identify the corrosion feature of concrete in the acid sulfate and saline environment at the Mekong Delta;

- Formulate the relathipship between variation of strength and permeability of reinforced concrete in the acid sulfate and saline  environment at the Mekong Delta.

Scientific contributions:

- Quantitative estimation the impact of environment to the corrosion of reinforced concrete at the Mekong Delta;

- To evaluate the variation rule of permeability and strength of reinforced concrete in the acid sulfate and saline environment;

- To identify the corrosion feature of concrete in the acid sulfate and saline environment;

- To compare the corrosion rate of reinforced concrete in the acid sulfate and saline environment at the Mekong Delta.

Practical contributions:

- To identify the acid sulfate and saline soil areas which needed to improve the quality of concrete at the Mekong Delta;

- To evaluate the quality and corrosion resistant of grate M20 concrete in the condition of the Mekong Delta;

- To propose rational concrete grade and possible measures to protect concrete structures in the corrosive environment of the Mekong Delta.

Achievements:

- Indentified the variation of strength and permeability of reinforced concrete in the acid sulfate and saline contamination environment at the Mekong Delta;

- Proposed measures to extend the service life of concrete structures at the studied area (50 ÷ 60 years).

Conclusions:

- Hydraulic concrete in the Mekong Delta River area is mostly eroded. Concrete in acid sulfate zone is eroded stronger than in salinity zone in around 1.3 to 1.6 times, but steel rod is less eroded in around 2 to 5 times. In both zones, concrete is strong eroded in the first 4 years, this process is reduced afterward. The strength declining speed of the grade M20 concrete in acid sulfate zone is about 11.9% per year in the second year and 1.14% per year in the 30^th year. In salinity zone the strength declining speed of the grade M20 concrete is about 7.5% per year in the second year and 0.85% per year in the 30^th year. The concrete protection process in the structure improvement period has important significance in the first several years. Mortar gradually drifted away phenomenon on concrete surface is errosion sign for concrete in acid sulfate zone.

- Permeability of grade M20 concrete in acid sulfate zone in Mekong Delta River area can increase from 10^-9 cm/s to 10^-8 cm/s after some decases. It leads to rod erosion risk increase when the surface protection concrete is not solid enough.

- Decreasing level of concrete strength and pemeability in erosion zone in Mekong Delta River area is high when using concrete with grade from M20 to M35. The decreasing level is relatively small and stable when concrete has ration W/C £ 0.5, conrelative with concrete from grade M35. 

- We recommend that not using grade M20 concrete for hydraulic works in Mekong Delta River area because of low anti-erosion and concrete can be strong eroded. Consultants should mention the decreasing level of concrete strength in erosion zone about 6MPa during designing and calculating processes. For the concrete in high acid sulfate zone in Mekong Delta River area (e.g. Dong Thap Muoi), the support method like painting cover of the structure by polyme should be used to protect concrete in structure improvement period.

- To ensure the erosion prevention for concrete in Mekong Delta River area, the minimum concrete strength for flood area is grade M35 and it can be used code TCXDVN 327:2004 (concrete for sea area) for concrete in acid sulfate zone.