Ăn mòn cốt thép trong xây dựng - nguyên nhân và giải pháp

Một trong những vấn đề mà nhà thầu Việt Nam thường hay gặp phải khi thi công các công trình lớn chính là sự ăn mòn cốt thép. Hiện tượng này không chỉ làm giảm chất lượng công trình trầm trọng mà còn gây ra nhiều hậu quả khôn lường nếu không kịp đưa ra các biện pháp khắc phục. Vậy đây là hiện tượng như thế nào và cách phòng tránh ra sao? Tất cả sẽ được HTcons giải đáp trong bài viết dưới đây.

1. Thực trạng về ăn mòn cốt thép tại Việt Nam

Ở Việt Nam, đặc biệt là trong môi trường biển, kết cấu bê tông cốt thép thường bị ăn mòn và phá hủy nhanh do đặc thù điều kiện khí hậu nóng ẩm chứa hàm lượng ion Cl cao. Các khu vực xảy ra ăn mòn nghiêm trọng thường là vùng khí quyển biển và ven biển hoặc vùng nước lên xuống. 

Kết quả khảo sát thực tế cho thấy sau một thời gian sử dụng các công trình bê tông cốt thép đều có dấu hiệu bị ăn mòn cốt thép ở mức độ khác nhau. Điều này dẫn đến chất lượng và tuổi thọ công trình sẽ khó được đảm bảo.

Như vậy, thực trạng ăn mòn cốt thép trong vùng biển Việt Nam có thể khái quát như sau:

• Ăn mòn cốt thép là hiện tượng phổ biến và là nguyên nhân chủ yếu gây phá hủy kết cấu cốt thép. Đồng thời hiện tượng này cũng làm giảm đáng kể tuổi thọ các công trình xây dựng, đặc biệt là ở vùng biển.
• Tình trạng ăn mòn và hư hỏng các công trình bê tông cốt thép đã trở nên nghiêm trọng, đạt đến mức báo động với tốc độ ăn mòn nhanh chóng.
• Hiện nay, ngoài một số công trình có tuổi thọ trên 30 - 40 năm, nhiều công trình khác đã bị ăn mòn và hư hỏng nặng sau chỉ 20 - 25 năm sử dụng. Thậm chí, một số kết cấu bị phá hủy nặng nề chỉ sau 10 - 15 năm.
• Thiệt hại do ăn mòn gây ra rất đáng kể, với chi phí sửa chữa và khắc phục có thể chiếm từ 30 - 70% mức đầu tư xây dựng ban đầu. 
• Trong giai đoạn tới, nhu cầu đầu tư xây mới và sửa chữa công trình ở vùng biển dự kiến sẽ rất lớn. Do đó, cần kịp thời triển khai các giải pháp kỹ thuật chống ăn mòn để đảm bảo chất lượng và tuổi thọ lâu dài cho các công trình.

2. Nguyên nhân hiện tượng ăn mòn cốt thép trong xây dựng

Theo nguyên lý thông thường, cốt thép được bảo vệ trong môi trường kiềm của bê tông nhờ sự hiện diện của canxi oxit, natri oxit và kali oxit hòa tan. Tuy nhiên, khi bê tông bị cacbonat hóa hoặc chịu tác động của ion clorua, hiện tượng ăn mòn sẽ xảy ra.

Ăn mòn cốt thép có thể xảy ra trong cả ba môi trường: rắn, lỏng và khí.

• Trong môi trường lỏng: Ăn mòn xảy ra khi bê tông tiếp xúc với nước biển, nước phèn chua, nước khoáng, nước ngầm hoặc nước thải công nghiệp, do các loại nước này chứa các nhân tố ăn mòn.
• Trong môi trường khí: Ăn mòn diễn ra khi bê tông tiếp xúc với khí thải công nghiệp từ các nhà máy sử dụng hóa chất, hoặc ở các công trình gần biển, chịu ảnh hưởng của gió biển.

• Trong môi trường rắn: Ăn mòn xảy ra khi bê tông tiếp xúc với phân bón hoặc thuốc trừ sâu, nhưng chỉ khi các hóa chất này bị ẩm.

Ngoài ra, sự ăn mòn bê tông rất đa dạng và chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như xói mòn do dòng chảy, sinh vật bám trên kết cấu bê tông, tác động của điều kiện vật lý và dòng điện hóa. Tuy nhiên, nguyên nhân chính vẫn là sự thay đổi thành phần hóa học từ các hợp chất có trong môi trường.

3. Các giải pháp chống ăn mòn cốt thép

Tuy nhiên hiện nay đã có nhiều biện pháp, cách thức giúp phòng tránh và giảm thiểu tác hại từ hiện tượng ăn mòn cốt thép trong bê tông. Một số giải pháp và yêu cầu kỹ thuật cơ bản mà các nhà thầu, các đội thi công xây dựng có thể tham khảo, cụ thể như sau:

3.1. Cấp lớp phủ bê tông cho cốt thép dày vừa đủ

Đây là yếu tố quan trọng đầu tiên giúp làm chậm quá trình ăn mòn cốt thép. Khi đúc bê tông, cần sử dụng tỷ lệ nước/xi măng (w/c) đủ thấp để giảm thiểu sự xâm nhập của ion clorua và hiện tượng cacbonat hóa thông qua các lỗ hổng trong kết cấu bê tông. Tỷ lệ nước/xi măng nên ≤ 0.5 để giảm quá trình cacbonat hóa và ≤ 0.4 để hạn chế sự xâm nhập của clorua.

3.2. Dùng bê tông có chất lượng cao

Để duy trì tính chất kiềm thích hợp và ngăn ngừa sự ăn mòn cốt thép, việc sử dụng bê tông chất lượng cao là rất quan trọng. Bê tông chất lượng cao không chỉ cung cấp độ bền và độ chịu lực tốt mà còn có khả năng bảo vệ cốt thép khỏi các tác nhân gây ăn mòn từ môi trường. 

Một trong những yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng bê tông là tỷ lệ nước/xi măng (w/c). Để hạn chế quá trình xâm nhập của ion clorua, tỷ lệ nước/xi măng cần được duy trì ở mức từ 0.4 trở xuống. Tỷ lệ này giúp giảm thiểu các lỗ hổng trong cấu trúc bê tông, từ đó làm chậm quá trình xâm nhập của các chất gây ăn mòn và bảo vệ cốt thép bên trong.

Bằng cách sử dụng bê tông với tỷ lệ nước/xi măng thấp, chúng ta có thể kéo dài tuổi thọ của các công trình xây dựng, đặc biệt là những công trình tiếp xúc với môi trường biển hay các khu vực có điều kiện khí hậu khắc nghiệt.

3.3. Dùng Polyme gốc xi măng

Polyme gốc xi măng được sử dụng trong bê tông nhằm nâng cao khả năng chống ăn mòn và mài mòn. Chúng hoạt động như một chất kết dính, giúp cải thiện độ bền và khả năng chịu kéo của bê tông, đồng thời giảm rung động trong cấu trúc. Việc sử dụng polyme gốc xi măng góp phần tăng cường chất lượng và tuổi thọ của các công trình xây dựng.

3.4. Dùng thanh phủ FBE

Một cách khác chính là dùng lớp phủ Epoxy kết hợp liên kết (FBEC) lên các thanh thép để ngăn chặn sự ăn mòn cốt thép. Quá trình này bắt đầu bằng việc rải bột epoxy tĩnh điện lên các thanh thép, sau đó bột sẽ tan chảy và lan tỏa đều khi được gia nhiệt, tạo thành một lớp bảo vệ. 

Lớp phủ này là polyme nhiệt rắn, do đó, khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, lớp phủ sẽ không bị tan chảy, đảm bảo tính bảo vệ bền vững cho các thanh thép.

Trên đây là một số các thông tin hữu ích giúp giải đáp câu hỏi của quý khách hàng về sự ăn mòn cốt thép. Mong rằng bài viết trên đã phần nào giúp các bạn có thể giải quyết được các vấn đề hay gặp phải khi xây dựng công trình của mình.