BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
-------o0o-------

VÕ VĂN NAM

ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC ĐỘ ĂN MÒN CỐT THÉP
ĐẾN SỨC KHÁNG UỐN CỦA KẾT CẤU CẦU DẦM
BÊ TÔNG CỐT THÉP

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Hà Nội - 2024


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
-------o0o-------

VÕ VĂN NAM

ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC ĐỘ ĂN MÒN CỐT THÉP ĐẾN
SỨC KHÁNG UỐN CỦA KẾT CẤU CẦU DẦM
BÊ TƠNG CỐT THÉP

Ngành

: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thông

Mã số

: 9580205

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1- PGS.TS. TRẦN THẾ TRUYỀN
2- TS. HOÀNG VIỆT HẢI

Hà Nội - 2024


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án này là cơng trình nghiên cứu của tơi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình
nào khác.

Nghiên cứu sinh

Võ Văn Nam


ii

LỜI CẢM ƠN
Tôi gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Trần Thế Truyền, TS Hồng Việt
Hải đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, động viên tơi trong q trình nghiên cứu, học tập
tại Trường.
Trong quá trình làm luận án, tác giả đã nhận được sự hỗ trợ và giúp đỡ nhiệt

tình của q thầy cơ giáo, các nhà khoa học thuộc Bộ môn Cầu Hầm, Bộ môn Vật
liệu Xây dựng - Trường Đại học Giao thông vận tải. Tác giả xin được gửi lời cảm ơn
sâu sắc đến GS.TS. Trần Đức Nhiệm, PGS.TS. Nguyễn Ngọc Long, PGS.TS. Bùi
Tiến Thành, TS. Phạm Đức Thọ đã góp ý, động viên và hỗ trợ tác giả trong suốt quá
trình nghiên cứu, học tập.
Tôi cũng không quên gửi lời cám ơn đến các Thầy, Cô, đồng nghiệp công tác
tại Trường Đại học Giao thơng vận tải Thành phố Hồ Chí Minh – nơi tôi công tác, đã
động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn này.
Cuối cùng tôi bày tỏ lời cảm ơn đến các bạn bè đồng nghiệp, gia đình người
thân đã giúp đỡ, đồng hành cùng tơi trong q trình học tập và nghiên cứu.

Hà Nội, ngày ... tháng 01 năm 2024
Nghiên cứu sinh

Võ Văn Nam


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... I
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... II
MỤC LỤC ............................................................................................................... III
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................... VIII
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... XII
PHỤ LỤC ............................................................................................................. XIV
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT................................................................... XV
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................... 1
2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ................................................................................ 5

3. MỤC TİÊU NGHİÊN CỨU.................................................................................... 5
4. PHẠM Vİ NGHİÊN CỨU ...................................................................................... 5
5. PHƯƠNG PHÁP NGHİÊN CỨU........................................................................... 6
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN ................................ 6
CHƯƠNG 1 .TỔNG QUAN VỀ MỨC ĐỘ ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG CẤU
KİỆN BÊ TƠNG CỐT THÉP; THỰC TRẠNG, TÌNH HÌNH NGHİÊN CỨU
TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VİỆT NAM.................................................................. 7
1.1. TỔNG QUAN VỀ MỨC ĐỘ ĂN MỊN CỐT THÉP TRONG CẤU KİỆN BÊ
TƠNG CỐT THÉP ...................................................................................................... 7
1.1.1. Khái niệm ăn mòn kim loại………… ................................................................ 7
1.1.2. Phân loại ăn mòn cốt thép trong cấu kiện BTCT ............................................... 7

1.2. THỰC TRẠNG ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC ĐỘ ĂN MỊN CỐT THÉP ĐẾN
KẾT CẤU DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP Ở MỘT SỐ CƠNG TRÌNH CẦU TẠI VIỆT
NAM............. ............................................................................................................ 13
1.2.1. Cầu Kênh K13 - tỉnh Tây Ninh ........................................................................ 14
1.2.2. Cầu Cảng Bến Đầm - tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu............................................. 14
1.2.3. Cầu Diễn Kim – Tỉnh Nghệ An ....................................................................... 14
1.2.4. Cầu Bình Long – tỉnh Bình Định .................................................................. 15
1.2.5. Cầu Phước Lộc - thành phố Hồ Chí Minh ....................................................... 16


iv
1.2.6. Cầu Thạnh Đức – tỉnh Quảng Ngãi .................................................................. 16
1.2.7. Đánh giá, nhận xét………………. ................................................................... 16

1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC ............. 17
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................................... 17
1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ..................................................................... 21


1.4. NHẬN XÉT, KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ............................................................ 26
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC ĐỘ ĂN MÒN
CỐT THÉP ĐẾN SỨC KHÁNG UỐN CỦA CẤU KİỆN DẦM BTCT ............ 27
2.1. ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG CẤU KİỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP .............. 27
2.1.1. Ăn mịn thép do q trình các bo nát hóa ......................................................... 27
2.1.2. Ăn mịn do ion Clo (ăn mịn điện hóa) ............................................................. 28
2.1.3. Cơ chế ăn mịn cốt thép trong bê tơng .............................................................. 30
2.1.4. Một số mơ hình về lan truyền ăn mòn trong kết cấu BTCT ............................. 38
2.1.5. Các phương pháp đánh giá ăn mòn thép trong bê tông .................................... 42
2.1.6. Cơ sở xác định mất mát diện tích tiết diện cốt thép do ăn mịn ....................... 48

2.2. MỘT SỐ MƠ HÌNH ỨNG XỬ CỦA BÊ TƠNG VÀ CỐT THÉP .................. 59
2.2.1. Các mơ hình ứng xử của vật liệu bê tơng ........................................................ 59
2.2.2. Các mơ hình ứng xử của cốt thép .................................................................... 63
2.2.3. Mô phỏng tương tác giữa bê tông và cốt thép ................................................. 64

2.3. NHẬN XÉT, KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................ 67
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG ĂN
MÒN CỐT THÉP ĐẾN SỨC KHÁNG UỐN CỦA KẾT CẤU DẦM BTCT CÓ
XÉT ĐẾN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ................................................................... 69
THÍ NGHİỆM ĐÁNH GİÁ CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO
MẪU............. ............................................................................................................ 69
3.1.1. Thành phần vật liệu…………… ...................................................................... 69
3.1.2. u cầu, tính tốn các chỉ tiêu vật liệu............................................................. 69

3.2. TÍNH TỐN THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI HỔN HỢP BÊ TƠNG
THÍ NGHIỆM ........................................................................................................... 79
3.2.1. Các bước thiết kế cấp phối bê tông .................................................................. 79

3.3. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MƠ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TƠNG ................. 81

3.3.1. Thiết bị thí nghiệm…………….. ..................................................................... 81


v
3.3.2. Mẫu thử………………………… .................................................................... 81
3.3.3. Quy trình thử nghiệm…………….. ................................................................. 81
3.3.4. Tính tốn mơ đun đàn hồi…………................................................................. 82

3.4. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG (F’C) ............................. 82
3.4.1. Thiết bị thí nghiệm………………… ............................................................... 82
3.4.2. Chuẩn bị thí nghiệm:……………… ................................................................ 83
3.4.3. Tiến hành thử:……………………................................................................... 83
3.4.4. Kết quả:…………………………. ................................................................... 83

3.5. CHẾ TẠO MẪU DẦM THÍ NGHIỆM ............................................................. 84
3.5.1. Thiết bị dùng trong q trình chế tạo dầm thí nghiệm ..................................... 84
3.5.2. Chế tạo dầm thí nghiệm……………................................................................ 85

3.6. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH LỰC PHÁ HOẠI PMAX ......................................... 85
3.6.1. Chuẩn bị mẫu………………............................................................................ 85
3.6.2. Thực hiện uốn mẫu………… ........................................................................... 86

3.7. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA ỨNG SUẤT DO TẢI TRỌNG
TÁC DỤNG ĐẾN MỨC ĐỘ ĂN MỊN CỐT THÉP ............................................... 87
3.7.1. Qui trình thực hiện thí nghiệm ......................................................................... 88
3.7.2. Thiết bị và cơng tác chuẩn bị thí nghiệm ......................................................... 88
3.7.3. Kết quả thí nghiệm:………… .......................................................................... 93
3.7.4. Quan hệ ứng suất duy trì và mức độ ăn mịn cốt thép ...................................... 94

3.8. THÍ NGHİỆM ĐÁNH GİÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC ĐỘ ĂN MÒN CỐT

THÉP ĐẾN SỨC KHÁNG UỐN CỦA CẤU KİỆN DẦM BÊ TÔNG CỐT
THÉP............. ............................................................................................................ 96
3.8.1. Chế tạo dầm và thí nghiệm xác định Pmax ........................................................ 97
3.8.2. Thí nghiệm ăn mịn diễn tiến nhanh các nhóm mẫu dầm ................................. 98
3.8.3. Thí nghiệm xác định lực kháng uốn các nhóm mẫu dầm ............................... 100
3.8.4. Xác định mức độ ăn mòn cốt thép .................................................................. 102
3.8.5. Ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của dầm BTCT có xét đến
ảnh hưởng của tải trọng…………….. ...................................................................... 105

3.9. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3................................................................................. 106
CHƯƠNG 4. TÍNH TỐN GIẢI TÍCH VÀ MƠ PHỎNG SỐ ĐÁNH GIÁ ẢNH
HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ĐẾN SỨC KHÁNG CỦA DẦM CẦU
BTCT CĨ XÉT ĐẾN SỰ ĂN MỊN CỦA CỐT THÉP ..................................... 108


vi

4.1. MƠ HÌNH HĨA DẦM THỰC NGHIỆM ....................................................... 108
4.1.1. Mơ hình vật liệu bê tơng…………................................................................. 108
4.1.2. Mơ hình vật liệu cốt thép……… .................................................................... 111
4.1.3. Mơ hình dính bám giữa bê tơng và cốt thép ................................................... 111
4.1.4. Mơ hình phần tử bê tơng và cốt thép .............................................................. 111
4.1.5. Mơ hình hóa kết cấu……………. .................................................................. 113
4.1.6. Thıết lập các bước tính tốn.......... ................................................................. 114
4.1.7. Kết quả mô phỏng số………… ...................................................................... 114
4.1.8. So sánh đường cong quan hệ tải trọng và chuyển vị giữa kết quả thực nghiệm và
mơ phỏng……………………………. ..................................................................... 115

4.2. VÍ DỤ TÍNH TỐN ẢNH HƯỞNG ĂN MỊN CỐT THÉP ĐẾN SỨC KHÁNG
UỐN CỦA DẦM CẦU CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG .......................... 116

4.2.1. Tính tốn sức kháng uốn dầm bị ăn mịn cốt thép .......................................... 116
4.2.2. Tính tốn sức kháng cịn lại sau ăn mịn ........................................................ 119

4.3. MƠ PHỎNG SỐ ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ GIẢI TÍCH DẦM CẦU
T - BTCT ................................................................................................................. 124
4.3.1. Mơ hình hóa vật liệu bê tơng và cốt thép ....................................................... 125
4.3.2. Mơ hình hóa hình học………… ..................................................................... 125
4.3.3. Các bước thiết lập tính tốn………................................................................ 126
4.3.4. Kết quả phân tích bằng phần mềm số............................................................. 127
4.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của các tham số đến ứng xử của dầm cầu bị ăn mòn .... 128

4.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4................................................................................. 130
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 132
1. KẾT LUẬN ........................................................................................................ 132
Khối lượng thực hiện được của luận án ............................................................ 132
Đóng góp mới của luận án………… ................................................................ 132

2. KIẾN NGHỊ ....................................................................................................... 133
DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA NGHIÊN CỨU SINH ..... 135
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 136
TIẾNG VIỆT ........................................................................................................... 136
TIẾNG ANH ........................................................................................................... 138
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 144


vii

PHỤ LỤC 01 - KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĂN MỊN GIA TỐC ........................... 144
PHỤ LỤC 02 - MÔ PHỎNG SỐ CHƯƠNG TRÌNH ATENA .............................. 145
PHỤ LỤC 03 - TÍNH TỐN CHI TIẾT DẦM T - BTCT…………………………147



viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Biểu đồ phát triển ăn mịn cốt thép theo thời gian .....................................8
Hình 1.2. Hình ảnh mô tả các nguyên nhân gây hư hại kết cấu BTCT ......................9
Hình 1.3. Quá trình phát triển của vết nứt do ăn mịn cốt thép theo Tuutti ..............10
Hình 1.4. Gỉ trương nở đều

Hình 1.5. Gỉ trương nở khơng đều ...........11

Hình 1.6. Hiện trạng bản bị bong vỡ bê tông lộ cốt thép ở cầu Kênh K13 (thời điểm
khảo sát năm 2018) ...................................................................................................14
Hình 1.7. Hiện trạng ăn mịn gây hoen gỉ cốt thép, bong tróc lớp bê tơng bảo vệ tại
cầu cảng Bến Đầm - Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu (Tình trạng tại thời điểm khảo sát năm
2017)..........................................................................................................................14
Hình 1.8. Hiện trạng ăn mịn gây hoen gỉ cốt thép, bong tróc lớp bê tông bảo vệ tại
các bộ phận cầu BTCT (thời điểm khảo sát năm 2016) ............................................15
Hình 1.9. Ăn mịn cốt thép gây hư hỏng kết cấu dầm BTCT tại cầu Bình Long (thời
điểm khảo sát năm 2020) ..........................................................................................15
Hình 1.10. Ăn mịn bê tơng gây nứt phá hoại trên thân dầm Cầu Phước Lộc ..........16
Hình 1.11. Hình ảnh ăn mịn bê tông cốt thép trên kết cấu dầm cầu Thạnh Đức (thời
điểm khảo sát năm 2021) ..........................................................................................16
Hình 2.1. Quá trình ăn mịn cốt thép trong bê tơng do cacbonat hóa .......................28
Hình 2.2. Các phản ứng cực dương và cực âm (Beeby) ...........................................28
Hình 2.3. Thể tích tương đối của các sản phẩm ăn mịn sắt .....................................30
Hình 2.4. Áp lực trên bê tơng do hình thành các sản phẩm ăn mịn .........................39
Hình 2.5. Thiết bị sử dụng cho phương pháp điện thế nửa pin được mô tả trong ASTM
C876 để đo điện thế bề mặt liên quan đến dòng điện ăn mòn ..................................42

Hình 2.6. Sơ đồ minh họa đường cong phân cực tuyến tính.....................................43
Hình 2.7. Sơ đồ minh họa kết quả đo xung tĩnh điện................................................45
Hình 2.8. Biểu diễn giản đồ của phép đo điện trở suất. (a) Điện trở suất lớn,..........48
Hình 2.9. Lý tưởng hóa của bê tơng bảo vệ như là một hình trụ thành dày: (a) mẫu bê
tơng ban đầu; (b) sự biến dạng của bê tông, (c) sự biến dạng của các sản phẩm ăn
mòn (d) gỉ chèn vào trong các vết nứt mở. ...............................................................49


ix

Hình 2.10. Khoảng thời gian từ khởi đầu ăn mịn thép đến nứt hồn tồn bê tơng bảo
vệ và tới nguy hiểm chịu lực .....................................................................................50
Hình 2.11. Sơ đồ ước lượng cho mất mát bán kính thép rs2 ..................................56
Hình 2.12. Mối quan hệ giữa tốc độ ăn mòn và độ ẩm tương đối với bê tơng tuổi 1
năm có hàm lượng ion Cl- là 1.8kg/m3 ở nhiệt độ 23oC..........................................57
Hình 2.13. Mật độ dòng ăn mòn với thời gian khi Ccl=1.25kg/m3, nhiệt độ 20oC, độ
ẩm H=75% theo Liu và Weyers ................................................................................59
Hình 2.14. Luật ứng xử đàn hồi của bê tơng ...........................................................59
Hình 2.15.Trường ứng suất đầu vết nứt theo LEFM ..............................................60
Hình 2.16. Tiêu chuẩn phá huỷ được biểu diễn trong các mặt phẳng khác nhau ..61
Hình 2.17. Luật ứng xử hỗn hợp đàn hồi - giịn - dẻo.............................................63
Hình 2.18. Quan hệ ứng suất biến dạng khái qt hóa của thép. ............................64
Hình 2.19. Mơ hình đàn hồi – dẻo có củng cố ........................................................64
Hình 2.20. Biểu diễn sự có mặt của cốt thép trong bê tơng ....................................65
Hình 2.21. Dạng tương tác giữa cốt thép với bê tơng. ............................................67
Hình 3.1. Biểu đồ bao cấp phối hạt vật liệu cát ........................................................72
Hình 3.2. Biểu đồ bao cốt liệu – đá dăm ...................................................................73
Hình 3.3. Thí nghiệm kiểm tra chỉ tiêu cơ lý của xi măng .......................................77
Hình 3.4. Thí nghiệm xác định giới hạn kháng uốn của thép ...................................79
Hình 3.5. Sơ đồ thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi bê tơng .................................82

Hình 3.6. Cơng tác chuẩn bị đúc mẫu trụ..................................................................83
Hình 3.7. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén ...................................................84
Hình 3.8. Kích thước và cấu tạo dầm thực nghiệm...................................................85
Hình 3.9. Mẫu dầm sau quá trình trình chế tạo .........................................................85
Hình 3.10. Sơ đồ uốn 4 điểm trong thí nghiệm phá hoại mẫu ..................................86
Hình 3.11. Thí nghiệm phá hoại trên 02 mẫu xác định PMax.....................................86
Hình 3.12. Sơ đồ các bước thực hiện thí nghiệm ......................................................88
Hình 3.13. Mơ tả thiết bị gơng dầm tạo ứng suất trước ............................................88


x

Hình 3.14. Hình ảnh mẫu dầm gơng thực tế .............................................................89
Hình 3.15. Mơ hình diễn tiến nhanh ăn mịn điện cực ..............................................89
Hình 3.16. Hình ảnh ngâm dầm khơng gia tải ..........................................................91
Hình 3.17. Hình ảnh ngâm dầm có gia tải ................................................................91
Hình 3.18. Hình ảnh bể ngâm mẫu được ghi chú cụ thể ...........................................92
Hình 3.19. Hình ảnh mẫu sau khi ngâm 30 ngày ......................................................92
Hình 3.20. Hình ảnh cốt thép bị ăn mịn sau khi ngâm .............................................93
Hình 3.21. Biểu đồ quan hệ ứng suất duy trì và mức độ ăn mịn..............................95
Hình 3.22. Biểu đồ quan hệ ứng suất duy trì và mức độ ăn mịn..............................95
Hình 3.23. Hình ảnh dầm thực nghiệm sau chế tạo ..................................................97
Hình 3.24.Thiết bị mơ tả gơng dầm ..........................................................................98
Hình 3.25. Các mẫu dầm được gơng tạo ứng suất ....................................................99
Hình 3.26. Mơ tả mơi trường thí nghiệm ăn mịn điện cực ......................................99
Hình 3.27. Hình ảnh nhóm dầm 02 ngâm ăn mịn có gia tải ..................................100
Hình 3.28. Nhóm mẫu dầm 01 - khơng gia tải và ngâm ăn mịn ............................100
Hình 3.29. Dầm nhóm 01 sau khi được dỡ tải ........................................................101
Hình 3.30. Dầm nhóm 02 sau thí nghiệm ăn mịn diễn tiến nhanh được dỡ tải .....101
Hình 3.31. Uốn 4 điểm đến phá hoại đối với mẫu dầm - nhóm 01 .........................102

Hình 3.32. Uốn 4 điểm đến phá hoại đối với mẫu dầm - nhóm 02 .........................102
Hình 3.33. Hình ảnh bê tơng cốt thép bị ăn mịn sau thí nghiệm............................103
Hình 3.34. Cân xác định khối lượng cốt thép bị ăn mịn sau thí nghiệm................104
Hình 3.35. Quan hệ mức độ ăn mòn và sức kháng uốn ..........................................105
Hình 3.36. Biểu đồ thực nghiệm mối quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị ............105
Hình 4.1. Quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị tương ứng với các mức ăn mịn. ...115
Hình 4.2. Biểu đồ thực nghiệm mối quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị ..............115
Hình 4.3. Biểu đồ quan hệ tải trọng và chuyển vị của mẫu dầm BTCT ăn mòn 25%
tại cấp tại trọng 0  Pmax với thí nghiệm thực tế. ....................................................116
Hình 4.4. Mặt cắt ngang dầm ..................................................................................118


xi

Hình 4.5. Mặt cắt tính tốn......................................................................................118
Hình 4.6. Bố trí cốt thép ..........................................................................................119
Hình 4.7. Biểu đồ quan hệ diện tích cốt thép theo thời gian ăn mịn ......................123
Hình 4.8. Biểu đồ quan hệ mơ men uốn theo thời gian ăn mịn .............................123
Hình 4.9. Mặt cắt ngang dầm cầu BTCT - mặt cắt T ..............................................124
Hình 4.10. Khai báo đặc trưng cơ học của thép ......................................................125
Hình 4.11. Khai báo đặc trưng cơ học của bê tơng .................................................125
Hình 4.12.Chia phần tử lưới của dầm chữ T ...........................................................126
Hình 4.13.Mơ hình hóa cốt thép của dầm chữ T.....................................................126
Hình 4.14.Các bước thiết lập tính tốn trên phần mềm ..........................................126
Hình 4.15. Biểu đồ quan hệ sức kháng uốn và chuyển vị theo mơ phỏng số .........127
Hình 4.16.Biểu đồ quan hệ sức kháng uốn và chuyển vị theo mô phỏng số và thực
nghiệm tại mức ăn mịn 25% ..................................................................................127
Hình 4.17. Ảnh hưởng của tiết diện thép ăn mòn đến sức kháng uốn (%)................127
Hình 4.18. Ảnh hưởng của ứng suất trong bê tơng đến sức kháng uốn của dầm ....127
Hình 4.19. Ảnh hưởng của cường độ bê tông đến mức độ ăn mịn (%)..................128

Hình 4.20. Ảnh hưởng của cường độ bê tơng đến mức độ ăn mịn.........................128


xii

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Mức độ xâm thực tại các vùng.......................................................................3
Bảng 2 . Kết quả đo đạc điện thế ăn mòn cốt thép và khả năng ăn mòn tại các cơng
trình cảng biển tại Đà Nẵng ........................................................................................4
Bảng 2.1. Ảnh hưởng của các tham số khác nhau đối với quá trình ăn mịn............30
Bảng 2.2. Hướng dẫn việc giải thích kết quả từ khảo sát nửa-pin ...........................42
Bảng 2.3. Hướng dẫn việc giải thích kết quả của 3LP và Gecor ..............................44
Bảng 2.4. Nguy cơ ăn mòn cốt thép liên quan đến điện trở suất của bê tông đối với
bê tông OPC ở 200 C. ...............................................................................................46
Bảng 3.1. Hàm lượng tối đa các muối, ion trong nước trộn bê tông và vữa .............70
Bảng 3.2. Các chỉ tiêu cơ lý của cát ..........................................................................71
Bảng 3.3. Bảng thành phần hạt của cát .....................................................................71
Bảng 3.4. Thành phần hạt của đá dăm ......................................................................72
Bảng 3.5. Các chi tiêu cơ lý của đá dăm ..................................................................73
Bảng 3.6. Khối lượng mẫu ........................................................................................74
Bảng 3.7. Kết quả tính khối lượng riêng ...................................................................74
Bảng 3.8. Kết quả tính độ hút nước ..........................................................................75
Bảng 3.9. Khối lượng mẫu ........................................................................................75
Bảng 3.10. Khối lượng riêng của cát ........................................................................75
Bảng 3.11. Độ hút nước của cát ................................................................................76
Bảng 3.12. Khối lượng thể tích lèn chặt của cốt liệu ................................................76
Bảng 3.13. Các chỉ tiêu thí nghiệm cốt liệu ..............................................................77
Bảng 3.14. Các chỉ tiêu của cát .................................................................................77
Bảng 3.15. Các chỉ tiêu của đá dăm ..........................................................................77
Bảng 3.16. Các tính chất cơ lý của xi măng Bỉm Sơn PC40 ....................................78

Bảng 3.17. Thành phần khoáng vật trong Xi măng ..................................................78
Bảng 3.18. Thành phần hóa học của xi măng Bỉm Sơn PC40 ..................................78
Bảng 3.19. Qui định kéo vật liệu thép.......................................................................79


xiii

Bảng 3.20. Thơng số vật liệu thép.............................................................................79
Bảng 3.21. Thể tích các loại vật liệu (trừ cát) trong 1 m3 hỗn hợp bê tông .............80
Bảng 3.22. Khối lượng thành phần vật liệu cơ sở cho 1m3 bê tông cấp 30MPa ......81
Bảng 3.23. Kết quả đo mô đun đàn hồi của bê tơng .................................................82
Bảng 3.24. Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của của bê tông .........................84
Bảng 3.25. Số lượng mẫu dầm xác định Pmax .........................................................86
Bảng 3.26. Bảng thống kê giá trị Pmax .......................................................................87
Bảng 3.27. Các mẫu dầm thí nghiệm ........................................................................90
Bảng 3.28. Số lượng mẫu dầm theo các cấp gia tải .................................................90
Bảng 3.29. Bảng giá trị ứng suất trung bình tương ứng............................................91
Bảng 3.30. Tổng hợp độ hao mòn cốt thép các mẫu dầm thực nghiệm (%) .............94
Bảng 3.31. Số lượng mẫu dầm tương ứng các nhóm dầm ........................................99
Bảng 3.32. Thống kê kết quả lực uốn phá hoại các nhóm mẫu dầm (KN) .............102
Bảng 3.33. Độ hao mịn cốt thép các nhóm mẫu dầm(%) ......................................104
Bảng 4.1.Tham số vật liệu bê tông theo ATENA ...................................................110
Bảng 4.2. Sự biến thiên ngẫu nhiên của các tham số vật liệu .................................110
Bảng 4.3. Bảng thống kê kích thước dầm ...............................................................117
Bảng 4.4. Phương án bố trí cốt thép dầm cầu .........................................................119
Bảng 4.5. Kết quả tính tốn sức kháng uốn còn lại ................................................121


xiv
PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 01 – KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĂN MỊN GIA TỐC………………………..144
PHỤ LỤC 02 – CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG SỐ ATENA………………………….145
PHỤ LỤC 03 – TÍNH TỐN CHI TIẾT DẦM T……………………………………….147


xv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU
Chữ cái viết tắt, kí hiệu

Ý nghĩa

AASHTO

American Association of State Highway and
Transportation Officials
(Hiệp hội các Viên chức Đường bộ và Vận tải
Mỹ)

ACI

American Concrete Institute (Viện Bê tông Mỹ)

ASTM

American Society for Testing and Materials
(Hiệp hội Vật liệu và Thí nghiệm Mỹ)

BT


Bê tơng

BTCT

Bê tơng cốt thép

BTCLN

Bê tông cốt liệu nhẹ

C

Cát

CL

Cốt liệu

IC

Ion clo (Ion Chloride (E), Ion Chlorure (F)) Cl-

EN

EuroNorm (Tiêu chuẩn Châu Âu)

N/CKD

Nước/chất kết dính


N/X

Nước/xi măng

N

Nước

X

Xi măng

PTHH

Phần tử hữu hạn

PGSD

Phụ gia sử dụng

TCN

Tiêu chuẩn ngành

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

RCPT


Thí nghiệm thấm nhanh ion clo

KLTT

Khối lượng thể tích


xvi

C

Nồng độ clorua

C0

Nồng độ clorua ban đầu trong bê tông

c

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ

D

Hệ số khuếch tán clorua trong bê tông

D28
D(T)
D(t)
DPC
DSF


Hệ số khuếch tán clorua trong bê tông ở tuổi 28
ngày
Hệ số khuếch tán clorua trong bê tông ở nhiệt
độ T
Hệ số khuếch tán clorua trong bê tông ở thời
điểm t
Hệ số khuếch tán clorua trong bê tông thường
Hệ số khuếch tán clorua trong bê tơng có muội
silic (silica fume)

d

Đường kính cốt thép



Sự thay đổi đường kính của cốt thép

E

Điện thế áp dụng

F

Hằng số Faraday

H

Độ ẩm tương đối của mơi trường


I

Cường độ dịng điện

i

Mật độ dịng điện

icorr

Mật độ dịng điện ăn mịn

J

Dịng của ion (hay thơng lượng)

K

Tốc độ di trú clorua

L

Chiều dài mẫu thử

M

Khối lượng nguyên tử của sắt

Mloss


Khối lượng thép mất mát do ăn mòn


xvii

Ms
n

Khối lượng thép ban đầu (trên một đơn vị chiều
dài thanh thép)
Hệ số nở thể tích của gỉ (tỷ số thể tích gỉ thép
và thép bị gỉ)

p

Áp lực tại giao diện bê tông và gỉ

qr

áp lực tới xuyên tâm

qr,c

áp lực tới hạn gây nứt bê tơng bảo vệ

R

Hằng số khí


Rc

Điện trở của bê tơng

rn

Bán kính của thép chưa bị ăn mịn
r0=0,50d+0 ;
Mất mát bán kính của cốt thép gây ra bắt đầu
nứt
Mất mát bán kính của cốt thép do gỉ chèn vào
vết nứt

S

Khoảng cách giữa các cốt thép

T

Nhiệt độ tuyệt đối

t1

Thời gian khởi đầu ăn mòn

t2

Thời gian lan truyền ăn mịn

z


Hóa trị của clorua

V

Thế tích của dung dịch NaCl sử dụng trong thí
nghiệm C1202




ρ
k
fr

chuyển vị xun tâm của bê tơng;
chuyển vị nén xuyên tâm của gỉ (các sản phẩm
ăn mòn)
chiều dày vùng xốp bao quanh cốt thép;
tỷ lệ phần trăm của khối lượng thép mất mát
Mloss với khối lượng thép ban đầu Ms trên một
đơn vị chiều dài
là hệ số biểu thị mức độ lấp đầy các vết nứt
bằng các sản phẩm ăn mòn;
là cường độ chịu kéo của bê tông ;


xviii




là hệ số poisson của bê tông c=0,18-0,20;
là mô đun đàn hồi có hiệu (xét đến từ biến);

Ec

là mơ đun đàn hồi của bê tông;



là hệ số từ biến của bê tông;