Kết qủa khảo sát cường độ bê tông các công trình xây dựng ở khu vực ĐBSCL trong môi trường nước nhiễm “mặn” trình bày trong bảng 1 và môi trường nước “chua” trong bảng 2.. Cơ sở đỏnh giỏ
Trang 1ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG TRÊN CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
ThS KHƯƠNG VĂN HUÂN
Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam
1 Đặt vấn đề
Ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) rất nhiều công trình thuỷ lợi đã được xây dựng Sau một số năm khai thác, hầu hết các kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) đều có dấu hiệu bị ăn mòn bề mặt, giảm cường độ, đe doạ sự an toàn của công trình và cả hệ thống thủy lợi, nhất là trong mùa bão
lũ
Một trong những nguyên nhân cơ bản công trình bị xuống cấp là do tác động của môi trường “chua”,
“mặn” và chất lượng bê tông chưa đáp ứng yêu cầu chống ăn mòn Để phục vụ cho công tác thiết kế các công trình mới, sửa chữa tu bổ các công trình cũ và hạn chế lãng phí trong xây dựng việc tiến hành đánh giá tình trạng suy giảm chất lượng bê tông cốt thép các công trình thủy lợi nhằm tìm các biện pháp nâng cao tuổi thọ công trình là rất cần thiết Bài báo này trình bày kết quả đánh giá cường độ của bê tông trên các công trình thuỷ lợi xây dựng ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long
2 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thống kê phân tích
Sử dụng kết qủa điều tra sự thóai hóa bê tông cốt thép các công trình thủy lợi xây dựng ở ĐBSCL
Phương pháp khảo sát :
+ Xác định cường độ bê tông bằng phường pháp nén lõi khoan và sử dụng thiết bị siêu âm kết hợp
súng bật nẩy Có trên 70 công trình được khảo sát tập trung ở các tỉnh (khi chưa tách tỉnh mới) An
Giang, Kiên Giang, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Trà Vinh, Vĩnh Long, Bến Tre, Tiền Giang, Long An và ngoại thành Tp Hồ Chí Minh Mỗi tỉnh khảo sát từ 5 đến 10 công trình.[1];[2];[3]
+ Phân vùng môi trường xâm thực: Môi trường nước mặn, môi trường chua được phân loại theo tiêu chuẩn TCVN 3994-85 (chống ăn mòn trong Xây dựng kết cấu bê tông và BTCT- Phân loại môi trường xâm thực) [4] – như sau:
Môi trường “chua”: Công trình thuộc vùng đất chua phèn, pH < 6,5
Môi trường “mặn”: Công trình thuộc vùng đất ven biển, pH > 6,5 và SO4-2 > 250 mg/lit
Vị trí công trình khảo sát thể hiện trên bản đồ phân lọai đất ở khu vực ĐBSCL [5] được thể hiện trên Hình 1
3 Khảo sát và đánh giá cường độ bê tông
Kết qủa khảo sát cho thấy số công trình có dấu hiệu bị ăn mòn bề mặt bê tông chiếm tỷ lệ rất lớn Biểu hiện bê tông bị ăn mòn ở khu vực nhiễm mặn dễ thấy nhất là lớp bê tông bảo vệ bị bong tróc Với các công trình trong khu vực môi trường chua, hình thức bê tông xuống cấp là lớp bê tông bề mặt
bị mất vữa kết dính, trơ đá dăm, bê tông bảo vệ bị bong tróc, cốt thép gỉ sét
Kết qủa khảo sát cường độ bê tông các công trình xây dựng ở khu vực ĐBSCL trong môi trường nước nhiễm “mặn” trình bày trong bảng 1 và môi trường nước “chua” trong bảng 2
Sơ đồ vị trí công trình khảo sát và một số hình ảnh bê tông cốt thép bị ăn mòn trong môi trường ở ĐBSCL.
Trang 2Bản đồ đất đồng bằng sông cửu long
B
ẹaỏt pheứn naởng ẹaỏt pheứn trung bỡnh vaứ nheù ẹaỏt pheứn naởng, maởn muứa khoõ ẹaỏt pheứn trung bỡnh vaứ nheù, maởn muứa khoõ ẹaỏt pheứn tieàm taứng, maởn thửụứng xuyeõn
ẹaỏt maởn thửụứng xuyeõn ẹaỏt maởn muứa khoõ Coõng trỡnhtrong vuứng maởn Coõng trỡnh trong vuứng chua maởn
GHI CHUÙ
BAẽC LIEÂU
CAỉ MAU SOÙC TRAấNG
KIEÂN GIANGÙ
TRAỉ VINH VểNH LONG
CAÀN THễ
AN GIANG
ẹOÀNG THAÙP
LONG AN
MYế THO
TP.HOÀ CHÍ MINH
BEÁN TRE
0 K m 2 5 50
HAÄU GIANG
CAM PU CHIA
BIEÅN ẹOÂNG BIEÅN TAÂY
Nguồn: Phân viện Quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp
20 19 1 21 22 23 24 27
28 29 31
33
2
51
3
6 7
9 10 12 13
14
15 16
17 18
25 26 32 35 36 37
42 44
45 46 47 49 57 58 61 62 63 67 65 64
68 70 71
3.1 Cơ sở đỏnh giỏ cường độ chịu nộn của bờ tụng theo thời gian
Cơ sở đỏnh giỏ cường độ chịu nộn của bờ tụng theo thời gian như sau:
Khảo sỏt xỏc định cường độ chịu nộn của bờ tụng tại cụng trỡnh ;
Tớnh toỏn sự phỏt triển cường độ bờ tụng trong điều kiện khớ hậu núng ẩm Việt Nam theo tài liệu [6]
Sự phỏt triển cường độ nộn bờ tụng theo thời gian được đỏnh giỏ thụng qua chỉ số S, nú được tớnh bằng (%/năm) theo cụng thức sau :
) (
Rtt n
Rn Rtt
(%) (1) Trong đú :
Hỡnh 1 Bản đồ phỏt triển
Hỡnh 2 Dạng bờ tụng bị ăn mũn ở vựng
Trang 3
- Rtt- cường độ chịu nộn tớnh túan của bờ tụng tại tuổi n ( năm), nếu phỏt triển trong điều kiện bỡnh thường khụng bị ăn mũn được tớnh theo cụng thức (2),
- Rn - vường độ chịu nộn của bờ tụng của cụng trỡnh tại thời điểm khảo sỏt (kG/cm2),
- n - tuổi cụng trỡnh (năm)
Cường độ bờ tụng phỏt triển trong điều kiện bỡnh thường ở tuổi sau n năm (Rtt) được tớnh túan dựa trờn kết qủa nghiờn cứu của GS.TS Nguyễn Tiến Đớch – Viện Khoa học Cụng nghệ Xõy dựng [6]
Trong điều kiện khớ hậu núng ẩm Việt Nam, sự phỏt triển cường độ bờ tụng theo thời gian như sau:
Cường độ BT ở tuổi 28 ngày đạt R28 = 200 kG/cm2 (bỏ qua những sai sút trong quỏ trỡnh thi cụng, cường độ BT khởi điểm tuổi 28 ngày coi như đạt thiết kế );
Cường độ BT ở tuổi 1 năm – đạt khoảng 1,4-1,6 lần mỏc thiết kế [6] Nếu chọn hệ số 1,52 thỡ
R1 năm = 304 kG/cm2;
Cường độ BT ở tuổi 5 năm (1,6-1,95 lần mỏc thiết kế): Nếu chọn hệ số 1,62 thỡ R5 năm = 324 kG/cm2;
Cường độ BT ở tuổi 40 năm đạt giỏ trị 1,65 lần mỏc thiết kế (tỏc giả đề nghị): R40 năm = 330 kG/cm2
Quan hệ về sự phỏt triển cường độ bờ tụng theo tuổi trong điều kiện bỡnh thường được biểu diễn trờn Hỡnh 4 và cụng thức (2)
Rtt = 6,4844 Ln (n) +309,13 (kG/cm2) (2)
Trong đú, n là tuổi của bờ tụng tớnh theo năm
3.2 Đỏnh giỏ sự phỏt triển cường độ chịu nộn của BT trong mụi trường “mặn” ở ĐBSCL
Số cụng trỡnh khảo sỏt vựng mặn là 36, cỏc cụng trỡnh nằm trờn giải đất giỏp biển thuộc cỏc tỉnh Cà Mau, Bạc Liờu, Súc Trăng, Trà Vinh, Bến Tre, Tiền Giang Kết quả khảo sỏt và tớnh toỏn trỡnh bày trong bảng 1
Bảng 1 Bảng thống kờ sự phỏt triển cường độ chịu nộn của bờ tụng
cỏc cụng trỡnh trong mụi trường “mặn”
khảo sỏt
Tuổi
Thực
Tớnh toỏn
S (%/năm)
1
Mẫu thử
Sự phát triển cường độ bê tông theo thời gian
y = 6,4844Ln(x) + 309,13
R 2 = 0,8132
100 150 200 250 300 350
Tuổi của bê tông n ( năm)
Hỡnh 4 Sự phỏt triển cường độ BT theo thời gian
Trang 4Hệ số suy giảm cường độ bê tông trong môi trường
"Mặn" so với môI trường không bị ăn mòn
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
Tuổi ( năm)
Smt = 20,32668 t-0,30535- 7 ( %/năm) (3)
Mẫu thử: M200 khụng phụ gia ngõm trong mụi trừơng mặn tại Rạch Bựn - Gũ Cụng Đụng - Tiền Giang
Kết quả khảo sỏt thể hiện trờn biểu đồ quan hệ hỡnh 5; hỡnh 6
Sự phát triển cường độ nén bê tông trong môI trường "Mặn"
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
Tuổi ( năm)
Cường độ khảo sát Cường độ tính tóan
Hỡnh 5 Phỏt triển cường độ trong MT “mặn”
Hệ số Stm sơ bộ cú thể xỏc định theo cụng thức (3)
Hỡnh 6 So sỏnh hệ số suy giảm cường độ BT
Trang 5Dựa vào kết qủa khảo sỏt cỏc cụng trỡnh trong mụi trường “mặn” (bảng 1), tiến hành thống kờ số cụng trỡnh cú cường độ thấp hơn mỏc thiết kế M200; cỏc cụng trỡnh đạt 110; 130; 150; 170 % mỏc thiết kế Kết qủa thống kờ biểu diễn trờn hỡnh 7
Nhận xột:
Cường độ chịu nộn của BT tớnh toỏn theo (2) cao hơn so với cường độ BT khảo sỏt thực tế: Chứng tỏ trong điều kiện “mặn” cường độ bờ tụng phỏt triển chậm hơn so với điều kiện núng ẩm tớnh toỏn theo [6];
Cường độ của BT cỏc cụng trỡnh khảo sỏt trong mụI trường “mặn” phần lớn thấp hơn cường độ
BT phỏt triển trong điều kiện khụng bị ăn mũn;
Số cụng trỡnh cú cường độ thấp hơn mỏc thiết kế chiếm khỏang 14%; số cụng trỡnh cú cường độ thấp hơn 110% chiếm khoảng 54%;
BT trong mụi trường “mặn” tuy cú dấu hiệu bị ăn mũn song phần lớn BT chưa mất khả năng chịu lực
3.3 Đỏnh giỏ sự phỏt triển cường độ bờ tụng theo thời gian trong mụi trường “chua” ở ĐBSCL
Cỏc cụng trỡnh bờ tụng bị ăn mũn nằm trong mụi trừơng chua tập chung chủ yếu cỏc tỉnh An Giang, Kiờn Giang, Cà Mau, Long An, Vĩnh Long, và một số cụng trỡnh thuộc vựng đất chua phốn huyện Bỡnh Chỏnh (Tp HCM) Số cụng trỡnh khảo sỏt vựng chua là 35
Một số cụng trỡnh tuy khụng nằm ở vựng đất chua phốn nhưng được xõy dựng trờn cỏc sụng kờnh
cú nhiệm vụ ngăn mặn và xả phốn từ cỏc vựng đất phốn nặng nờn cụng trỡnh vẫn bị ảnh hưởng rất mạnh của mụi trường nước chua (pH < 6,5) Kết quả khảo sỏt và tớnh toỏn trỡnh bày trong bảng 2
Bảng 2 Bảng thống kờ sự phỏt triển cường độ chịu nộn của bờ tụng
cỏc cụng trỡnh trong mụi trường “chua”
khảo sỏt
Tuổi
Thực
Tớnh toỏn
S (%/năm)
Thống kê tỷ lệ số công trình có cường độ lệch với mác thiết kế trong môi trường "Mặn"
14,3
40,0
25,7
14,3 5,7
0 10 20 30 40 50
< M200 110% 130% 150% 170%
Mức chênh lệch cường độ hiện tại với mác thiết kế M200
Trang 6Hệ số suy giảm cường độ bê tông trong môi trường
" Chua" so với môI trường không bị ăn mòn
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Tuổi ( năm)
32
CRC – BL -
Mẫu thử nghiệm : Mẫu đỳc M200 khụng phụ gia ngõm trong mụi trừơng chua tai cống Rạch Chanh – Long An
Kết quả khảo sỏt được thể hiện trờn biểu đồ quan hệ hỡnh 8; hỡnh 9
Sự phát triển cường độ nén bê tông trong môI trường "Chua"
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Tuổi ( năm)
Cường độ khảo sát Cường độ tính tóan
Hỡnh 8 Phỏt triển cường độ trong MT chua
Hỡnh 9 So sỏnh hệ số suy giảm cường độ BT
Trang 7
Thống kê tỷ lệ số công trình có cường độ lệch với mác thiết kế trong môi trường "Chua"
5,71
74,29
17,14 2,86 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
< M200 110% 130% 150%
Mức chênh lệch cường độ hiện tại với mác thiết kế M200
Hỡnh 10 Tỷ lệ cụng trỡnh cú cường độ lệch mỏc thiết kế
Hệ số Stm sơ bộ cú thể xỏc định theo cụng thức (4)
Dựa vào kết qủa khảo sỏt cỏc cụng trỡnh trong mụi trường “chua” (bảng 1), tiến hành thống kờ số cụng trỡnh cú cường độ thấp hơn mỏc thiết kế M200; cỏc cụng trỡnh đạt 110; 130; 150% mỏc thiết kế Kết qủa thống kờ biểu diễn trờn hỡnh 10
Nhận xột:
Cường độ của bờ tụng cỏc cụng trỡnh khảo sỏt trong mụi trường “chua” phần lớn thấp hơn cường
độ bờ tụng phỏt triển trong điều kiện khụng bị ăn mũn
Cường độ BT trong mụi trường “chua” bị giảm theo thời gian Số cụng trỡnh cú cường độ thấp hơn mỏc thiết kế chiếm khoảng 8%; số cụng trỡnh cú cường độ thấp hơn 110% chiếm khoảng 80%, theo hướng đI của đường quan hệ (hỡnh 8), cỏc cụng trỡnh BT sau 30 năm cú nguy cơ mất khả năng chịu lực do cường độ xuống thấp hơn mỏc thiết kế
3.4 So sỏnh tốc độ suy giảm cường độ bờ tụng trung bỡnh trong mụi trường “chua” và ‘mặn’
Dựa vào quan hệ giữa độ suy giảm cường độ bờ tụng theo thời gian trong 2 mụi trường “chua” và
“mặn”, tớnh túan sự suy giảm cường độ phỏt triển theo tuổi Kết qủa ghi trong bảng 3
Bảng 3 Sự suy giảm cường độ bờ tụng
Mức suy giảm cường độ khỏng nộn của bờ tụng tớnh toỏn theo
tuổi (%/năm ) Mụi trường
Nhận xột : Qua kết qủa tớnh túan trong bảng 3 và đường biểu diễn quan hệ phỏt triển cường độ BT theo thời gian ta thấy bờ tụng trong mụi trường “chua” bị suy giảm cường độ nhiều hơn mụi trường
“mặn”
4 Kết luận và kiến nghị
- Chất lượng bờ tụng xõy dựng trong mụi trường mặn, chua ở khu vực Đồng bằng sụng Cửu Long đều bị giảm BT trong mụi trường “chua” bị suy giảm mạnh hơn trong mụi trường “mặn”;
- BT cú mỏc M200 trong mụi trường “chua” bị ăn mũn và sau 30 năm cú nguy cơ mất khả năng chịu lực;
- Cần cú những nghiờn cứu xỏc định cơ chế ăn mũn bờ tụng trong mụi trường chua mặn ở khu vực Đồng bằng sụng Cửu Long làm cơ sở nghiờn cứu giải phỏp nõng cao khả năng chống ăn mũn cho
bờ tụng cốt thộp, đặc biệt cho bờ tụng cốt thộp vựng “chua”
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 HUỲNH ĐĂNG TOÀN Điều tra sự thoỏi húa độ bền bờ tụng cỏc cụng trỡnh thủy lợi đó xõy dựng
vựng chua mặn ĐBSCL năm 1998 Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam, 1998
2 KHƯƠNG VĂN HUÂN Điều tra sự thoỏi húa độ bền bờ tụng cỏc cụng trỡnh thủy lợi đó xõy dựng vựng chua mặn ĐBSCL năm 1999 Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam, 1999
3 KHƯƠNG VĂN HUÂN.Điều tra sự thoỏi húa độ bền bờ tụng cỏc cụng trỡnh thủy lợi đó xõy dựng
vựng chua mặn ĐBSCL năm 1998-199-2000 Bỏo cỏo tổng kết thực hiện điều tra cơ bản, Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam, 2000
4 TCVN 3994-85 Chống ăn mũn trong xõy dựng kết cấu BT và BTCT – Phõn loại mụi trường xõm
thực, 1995
Trang 85 LÊ SÂM Xâm nhập mặn ở Đồng bằng sông Cửu Long NXB Nông nghiệp, Tp Hồ Chí Minh,
2006
6 NGUYỄN TIẾN ĐÍCH.Công nghệ bê tông trong điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam Viện KHCN Xây dựng, 2003
7 NGUYỄN THÚC TUYÊN, NGUYỄN TIẾN TRUNG Dự đoán mác bê tông Tạp chí Xây dựng,
số 11/1999
8 Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam Báo cáo kết quả khảo sát điều tra chua năm 1993-1995
9 Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam Báo cáo kết quả khảo sát điều tra chua năm 2000
