Chống thấm bảo vệ bê tông trước vấn đề các bon hóa và ăn mòn
Một trong những nguyên nhân chính ảnh hưởng đến chất lượng của cốt thép chính là hiện tượng các bon hóa bê tông bao quanh cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép. Các bon hóa bê tông là một quá trình phản ứng lý hóa phức tạp giữa các phụ phẩm của quá trình thủy hóa xi măng và CO2. Các bon hóa bê tông dễ dàng làm giảm độ pH, phân hủy các phụ phẩm của quá trình thủy hóa xi măng, gây nứt bê tông. Vì vậy, các bon hóa bê tông là vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến độ bền của kết cấu bê tông.
Bê tông cốt thép (BTCT) được sử dụng phổ biến làm vật liệu xây dựng trong nhiều thập kỷ nhờ cường độ nén cao và cường độ chịu kéo ở mức thấp. Tuy nhiên, cả 2 đặc tính này của BTCT đều bị giảm do sự xuống cấp. Quá trình xuống cấp của BTCT là do các bon hóa và ăn mòn cốt thép. Một số nhà nghiên cứu cho rằng các bon hóa làm yếu kết cấu, làm cho cốt thép dễ bị ăn mòn. Vì lý do đó, cần có một số biện pháp bảo vệ nhằm giảm quá trình các bon hóa như sơn lớp phủ bảo vệ dạng màng chống thấm bảo vệ bê tông hoặc bảo vệ anode.
Vi cấu trúc của bê tông gồm các lỗ rỗng siêu nhỏ, chiếm đến 28%. Tỷ trọng lỗ rỗng của bê tông phụ thuộc vào chất lượng bê tông và sự xuất hiện của nước khi trộn bê tông. Bê tông được trộn với tỷ lệ nước/xi măng thấp thì số lượng lỗ rỗng càng giảm. Các lỗ rỗng này sinh ra sau khi nước bay hơi trong quá trình bê tông phát triển cường độ. Các lỗ rỗng này kết nối với nhau và đi từ bề mặt vào bên trong khối bê tông. Nếu không có lớp màng bảo vệ, nước sẽ cùng với CO2 đi sâu vào kết cấu bê tông, tạo thành dung dịch gây ăn mòn cốt thép.
Lớp màng chống thấm bảo vệ bê tông xi măng polymer có các tính năng như bám dính tốt, đàn hồi, không thấm nước, che phủ vết nứt, là hệ màng ngăn ngừa sự thâm nhập của không khí (CO2) và nước vào trong kết cấu bê tông, giúp bảo vệ sự toàn vẹn của kết cấu bê tông.
Một trong những nguyên nhân chính ảnh hưởng đến chất lượng của cốt thép chính là hiện tượng các bon hóa bê tông bao quanh cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép. Các bon hóa bê tông là một quá trình phản ứng lý hóa phức tạp giữa các phụ phẩm của quá trình thủy hóa xi măng và CO2. Các bon hóa bê tông dễ dàng làm giảm độ pH, phân hủy các phụ phẩm của quá trình thủy hóa xi măng, gây nứt bê tông. Vì vậy, các bon hóa bê tông là vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến độ bền của kết cấu bê tông.
Giải thích dưới góc độ hóa học thì các bon hóa bê tông là quá trình các bon đi oxit trong không khí thâm nhập vào bê tông qua các lỗ rỗng siêu nhỏ và phản ứng với Can xi Hydroxit để tạo thành Can Xi Các Bo Nat. Như chúng ta thấy, Ca(OH)2 chuyển thành CaCO3 do phản ứng của của O2 gây ra sự co ngót nhỏ.
Các bon hóa xảy ra khi có sự xuất hiện của 2 thành phần trong bê tông là carbon dioxide (CO2) và calcium hydroxide (Ca(OH)2), phản ứng để tạo ra calcium carbonate (CaCO3).
Do đó, việc ngăn ngừa ăn mòn hoặc gỉ có vai trò quan trọng giúp bảo đảm độ bền của BTCT và duy trì các hoạt động kinh tế.
Các bon hóa xảy ra khi CO2, chất khí tự nhiên trong không khí thâm nhập vào bề mặt bê tông qua các lỗ rỗng siêu nhỏ trong bê tông và phản ứng với Ca(OH)2 ở các vị trí ẩm ướt để tạo thành CaCO3 và nước (H2O).
CO2 + Ca(OH)2 + → CaCO3 + H2O
Khi có sự xuất hiện của hơi ẩm, CO2 chuyển thành dung dịch acid carbonic, tấn công bê tông và làm giảm độ kiềm của bê tông (làm giảm độ pH).
Không khí chứa CO2. Nồng độ CO2 ở vùng ngoại ô vào khoảng 0.03%/thể tích. Ở các thành phố lớn, nồng độ CO2 có thể tăng lên 0,3% hoặc thậm chí là đến 1%. Trong đường hầm, nếu không có quạt thông gió, nồng độ CO2 thậm chí còn cao hơn.
Các yếu tố tạo ra quá trình các bon hóa
Các nhân tố chính gây nên các bon hóa là chu trình khô-ướt, độ ẩm tương đối, nhiệt độ và nồng độ CO2, tất cả là các nhân tố môi trường. Ngoài ra, một số nhân tố dẫn đến các bon hóa có liên quan đến cấu trúc phân tử của bê tông và vật liệu như cấu trúc rỗng của bê tông và số lượng hợp chất hóa học phản ứng để gây ra các bon hóa.
Bê tông có độ thấp nước thấp có thể hạn chế sự thâm nhập của CO2 nếu tỷ lệ nước – xi măng thấp, hàm lượng xi măng cao và cường độ chịu nén cao.
Xem thêm chống thấm bảo vệ bê tông Nhật Bản
