Guide to maintenance

Bảo vệ mặt ngoài kết cấu ở đây là tạo các lớp màng ngăn cách hạn chế hay ngăn cản sự thẩm thấu khí CO₂, O₂ và nước vào bê tông nhằm làm chậm lại quá trình cácbonat hóa bê tông và kìm hãm tốc độ rỉ cốt thép.

Tùy thuộc vào dạng kết cấu (dân dụng hay công nghiệp…), môi trường sử dụng, yêu cầu về tính trang trí trên bề mặt công trình mà lựa chọn phương pháp và vật liệu bảo vệ bề mặt thích hợp.

Trong trường hợp trên bề mặt kết cấu có vài vết nứt thì trước hết cần sửa chữa trám bịt vết nứt như đã trình bày tại 6.4.5.1.1, sau đó mới tiến hành tạo các lớp màng bảo vệ mặt ngoài.

a) Sơn phủ bề mặt

Biện pháp này áp dụng thích hợp cho kết cấu thuộc các công trình xây dựng dân dụng, có yêu cầu về tính trang trí của bề mặt công trình. Các loại sơn dạng này được chế tạo trên nền nhựa epoxy. polyurethane, silicon, acrylic… pha loãng trong dung môi hoặc trong nước. Có thể sử dụng cả các loại sơn xi măng - polyme có tính năng chống thấm. Chi tiết về mô tả vật liệu, tính năng kỹ thuật và quy trình áp dụng xem hướng dẫn riêng của từng hãng sản xuất.

b) Dùng vữa trát chống thấm

Biện pháp này áp dụng cho các kết cấu xây dựng dân dụng ở qui mô nhỏ. Vật liệu là vữa xi măng polyme có mác tối thiểu là 20 MPa. Chiều dày lớp vữa từ 10 mm đến 20 mm. Chi tiết mô tả các loại vữa này cần tham khảo trên các tài liệu chuyên ngành.

c) Phun bê tông khô

Biện pháp này áp dụng thích hợp cho các công trình xây dựng công nghiệp, dân dụng có diện tích bề mặt lớn. Chiều dày lớp bê tông phun khô từ 30 mm đến 40 mm, có lưới thép hoặc không có lưới thép. Bê tông mác tối thiểu 30 MPa. Chi tiết qui trình áp dụng công nghệ bê tông phun khô tham khảo trong tài liệu "Bê tông phun khô - Chỉ dẫn kỹ thuật thi công và nghiệm thu" ban hành theo QĐ số 20/1999/QĐ-BXD.

Đối với các kết cấu quan trọng, thời gian sử dụng theo thiết kế còn dài nhưng bê tông không đủ năng lực để bảo vệ cốt thép như: chiều dày bảo vệ mỏng, bê tông đã bị cácbonat hóa trên diện rộng thì có thể áp dụng biện pháp bảo vệ trực tiếp cốt thép bằng phương pháp catốt theo nguyên lý dòng ngoài hoặc anốt hy sinh. Qui trình áp dụng thực hiện theo chỉ dẫn riêng.

Qui trình sửa chữa phục hồi tiết diện kết cấu được thực hiện theo các bước sau:

- Chống đỡ kết cấu: tiến hành chống đỡ kết cấu và giải phóng hoàn toàn hoặc một phần kết cấu cần sửa chữa khỏi trạng thái chịu lực. Các kết cấu chịu tải lớn có thể chia ra xử lý từng phần thiết diện.

- Đục tẩy bê tông: yêu cầu đục tẩy hoàn toàn phần bê tông đã bị bong lở và phần bê tông bị cácbonat hóa. Thông thường cần đục sâu sau cốt thép từ 15 mm đến 20 mm.

- Tẩy gỉ cốt thép: cốt thép phải được đánh sạch rỉ bằng bàn chải, chổi sắt hoặc phun cát. Khi cần sơn chống gỉ cốt thép, sơn epoxy phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tham khảo theo ASTM D 3963/D 3963M - 93a. Sơn xi măng - polyme phải có các tính năng kỹ thuật phù hợp do nhà sản xuất cung cấp.

- Tạo bám dính giữa bê tông/vữa mới và bê tông cũ;

+ Đục nhám bề mặt bê tông cũ, rửa sạch bề mặt bằng nước, để ráo nước;

+ Quét một lớp hồ xi măng sệt với tỷ lệ N/X nhỏ hơn hoặc bằng 0,3 hoặc hồ xi măng polime acrylic, xi măng polime styrenbutadien lên bề mặt bê tông cũ. Polime tạo dính hệ latex phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tham khảo theo ASTM C 1509-90. Có thể sử dụng chất tạo dính bằng keo epoxy tham khảo theo ACI 503.2-79.

Việc phun hoặc đổ bê tông bơm hay trát vữa lên bề mặt bê tông cũ cần được thực hiện khi lớp tạo dính còn chưa khô.

- Các giải pháp thi công và vật liệu sửa chữa: có nhiều dạng công nghệ và vật liệu được dùng để sửa chữa phục hồi tiết diện kết cấu, tùy vào từng trường hợp cụ thể mà lựa chọn các giải pháp như sau:

+ Đổ bê tông không co: áp dụng thích hợp cho trường hợp đổ vá bề mặt trên của kết cấu. Thi công thực hiện theo TCVN 4453:1995. Mác bê tông sửa chữa tối thiểu phải cao hơn mác bê tông cũ 1 cấp nhưng không nhỏ hơn 30 MPa.

+ Đổ bê tông tự đầm, vữa tự chảy không co: áp dụng cho trường hợp sửa chữa cục bộ. Mác bê tông/ vữa sửa chữa phải cao hơn mác bê tông 1 cấp và không nhỏ hơn 30 MPa. Qui trình thi công thực hiện theo chỉ dẫn riêng tương ứng với từng loại vật liệu.

+ Phun bê tông khô: áp dụng cho trường hợp sửa chữa hư hỏng trên diện rộng, bề mặt kết cấu bằng phẳng, ít góc cạnh. Mác bê tông phun khô phải cao hơn mác bê tông cũ 1 cấp và không nhỏ hơn 30 MPa. Qui trình thi công tuân thủ theo tài liệu "Bê tông phun khô - Chỉ dẫn kỹ thuật thi công và nghiệm thu" ban hành theo QĐ số 20/1999/QĐ-BXD.

+ Trám vá vữa sửa chữa: áp dụng cho các trường hợp sửa chữa nhỏ, cục bộ. Vữa sửa chữa là vữa xi măng không co ngót, không chảy xệ. Mác vữa sửa chữa phải cao hơn mác bê tông cũ 1 cấp và không nhỏ hơn 30 MPa. Qui trình thi công thực hiện theo hướng dẫn riêng tùy theo loại vật liệu.

Các chỉ dẫn chuyên sâu về công nghệ và vật liệu sửa chữa kết cấu bê tông cốt thép có thể tham khảo thêm trong tài liệu kỹ thuật: ACI 201.2R-2002 và các tài liệu chuyên ngành khác.

6.4.5.4. Gia cường kết cấu

Trong trường hợp kết cấu bị hư hỏng quá nặng cho dù sửa chữa phục hồi lại tiết diện ban đầu cũng không đủ khả năng chịu lực thì cần phải gia cường nâng cao khả năng chịu lực của kết cấu. Có một số giải pháp gia cường thông thường sau đây:

- Tăng cường cho cốt thép bị hư hỏng cục bộ, không tăng tiết diện kết cấu;

- Tăng tiết diện kết cấu bằng phương pháp ốp thép hình hoặc thép tròn;

- Gia cường bằng dán bản thép;

- Gia cường bằng thép ứng lực trước căng ngoài;

- Gia cường bằng biện pháp dùng kết cấu hỗ trợ hoặc thay thế.

Thông tin chi tiết về nguyên tắc lựa chọn giải pháp gia cường, thiết kế gia cường cần tham khảo thêm ở 6.1.

Qui trình thi công sửa chữa được tiến hành tuần tự theo các bước như đã nêu ở 6.4.5.3.

Sau khi sửa chữa và gia cường, nếu bê tông vẫn không đủ năng lực bảo vệ cốt thép lâu dài như bê tông bị cácbonát hóa sâu và trên diện rộng, chiều sâu bảo vệ mỏng… thì cần phải áp dụng biện pháp bảo vệ chống ăn mòn hỗ trợ như bảo vệ mặt ngoài, bảo vệ cốt thép bằng phương pháp catốt. Chi tiết xem mô tả ở 3.4.5.2.

Toàn bộ kết quả kiểm tra chi tiết, thiết kế giải pháp sửa chữa và thi công sửa chữa đều phải được ghi chép đầy đủ theo trình tự quản lý chất lượng xây dựng cơ bản hiện hành và chuyển cho chủ đầu tư lưu giữ lâu dài. Cụ thể cần lập các hồ sơ lưu trữ sau đây:

- Các báo cáo kiểm tra ban đầu, thường xuyên và định kỳ;

- Báo cáo khảo sát chi tiết hư hỏng kết cấu;

- Hồ sơ thiết kế, sửa chữa, gia cường kết cấu;

- Nhật ký thi công;

- Các biên bản kiểm tra chất lượng vật liệu và chất lượng thi công từng giai đoạn;

- Hồ sơ hoàn công.

Mục này hướng dẫn các giải pháp kỹ thuật nhằm khắc phục sự hư hỏng kết cấu do ăn mòn cốt thép và bê tông trong môi trường xâm thực vùng biển. Nội dung cụ thể bao gồm các công việc: kiểm tra chi tiết hư hỏng kết cấu, xác định cơ chế suy thoái, đánh giá mức độ hư hỏng, dự báo thời gian sử dụng còn lại, lựa chọn biện pháp khắc phục và một số giải pháp sửa chữa, gia cường kết cấu thường được áp dụng trong thực tế.

Dạng hư hỏng kết cấu được đề cập tới ở đây chủ yếu là ăn mòn cốt thép dẫn tới nứt, vỡ bê tông và ăn mòn bê tông trong nước biển. Đối với các dạng hư hỏng khác nếu có cùng xảy ra như nứt vỡ kết cấu do va đập của tàu thuyền, nứt kết cấu do lún nền móng, nứt kết cấu do tác động chu kỳ của khí hậu nóng ẩm thì có thể tham khảo các phương án khắc phục nêu trong 6.1; 6.2 và 6.3. Đối tượng xem xét ở đây là các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép ngập trong nước biển, trong vùng nước lên xuống, trên mặt biển và trên bờ chịu ảnh hưởng xâm thực của ion clorua.

6.5.2. Kiểm tra chi tiết

6.5.2.1. Khảo sát sơ bộ và phân cấp hư hỏng kết cấu

Khảo sát sơ bộ bằng quan trắc toàn bộ kết cấu hay hệ kết cấu. Ghi chép đánh dấu trên bản vẽ kết hợp với chụp ảnh, quay phim ghi nhận các dấu hiệu hư hỏng sau đây (bao gồm: dạng, vị trí và qui mô hư hỏng):

- Dấu hiệu ăn mòn rửa trôi bê tông trong vùng ngập nước và nước lên xuống;

- Dấu hiệu ăn mòn cốt thép, biểu hiện là các vết rỉ vàng thấm ra mặt ngoài bê tông, vết nứt dọc cốt thép hoặc bê tông bảo vệ bị bong rộp để lộ cốt thép đã bị rỉ;

- Các dấu hiệu hư hỏng kết cấu khác gồm có:

- Các dạng nứt kết cấu khác (ngoài nứt lớp bê tông bảo vệ do rỉ cốt thép);

- Biến dạng kết cấu như: võng, nghiêng, lệch;

- Gẫy, sụp đổ kết cấu.

Từ kết quả khảo sát sơ bộ như đã nêu trên, phân loại kết cấu hoặc vùng hay từng bộ phận kết cấu theo các cấp hư hỏng điển hình như sau:

- Cấp I: Kết cấu (vùng hay bộ phận kết cấu) chưa có bất cứ dấu hiệu hư hỏng nào thể hiện ra bên ngoài.

- Cấp II: Kết cấu (vùng hay bộ phận kết cấu) đã có dấu hiệu bị hư hỏng nhẹ. Cụ thể gồm các dấu hiệu:

+ Cốt thép bị rỉ nhẹ, có vết rỉ thấm ra mặt ngoài kết cấu hoặc bê tông bảo vệ bị nứt nhỏ (bề rộng vết nứt tối đa 1,0 mm), gõ nhẹ bằng búa không làm bong lớp bê tông bảo vệ;

+ Các dạng vết nứt khác với bề rộng vết nứt nhỏ hơn 0,5 mm.

- Cấp III: Kết cấu (vùng hay bộ phận kết cấu) bị hư hỏng nặng, gồm các dấu hiệu:

+ Có dấu hiệu ăn mòn bê tông;

+ Cốt thép bị rỉ nặng, bê tông bị nứt to hoặc bong lở hoàn toàn trên diện rộng;

+ Có thể có dấu hiệu khả năng chịu lực của kết cấu đã bị suy giảm như nứt kết cấu nghiêm trọng, biến dạng kết cấu lớn…

- Cấp IV: Kết cấu bị mất khả năng chịu lực hoàn toàn.

Các kết cấu lớn đơn chiếc như cầu, cống, silô, bể nước, kè, tháp, vòm thì được phân thành các vùng hư hỏng khác nhau. Đối với hệ kết cấu gồm nhiều bộ phận như cột, dầm, sàn (của nhà, cầu cảng) thì từng bộ phận này được phân thành các mức hư hỏng như đã phân cấp ở trên.

Ngoài việc phân loại kết cấu theo các cấp hư hỏng như trên cần ghi chép, xác định vị trí kết cấu hay bộ phận kết cấu làm việc trong các môi trường xâm thực khác nhau. Cụ thể phân làm 3 vùng môi trường xâm thực: vùng ngập nước biển hoàn toàn; vùng nước lên xuống và sóng đánh; và vùng khí quyển trên mặt biển, khí quyển ven bờ và gần bờ.

Qui mô và mức độ khảo sát chi tiết cần được lựa chọn tùy theo cấp hư hỏng kết cấu, tính chất xâm thực của môi trường và tầm quan trọng của kết cấu (xem Bảng 10).

Bảng 10 - Quy mô thẩm tra chi tiết kết cấu theo cấp độ hư hỏng

Cấp hư hỏng kết cấu hay bộ phận kết cấu	Qui mô thẩm tra
	Tính chất cơ lý bê tông	Tình trạng ăn mòn cốt thép	Hàm lượng và chiều sâu thâm nhập tác nhân xâm thực	Thông số đánh giá khả năng chịu lực
Cấp I(1)	Thử tối thiểu 3 vùng hay 3 bộ phận kết cấu hư hỏng đại diện cho 1 môi trường xâm thực	Thử tối thiểu 15 phần trăm số vùng hay bộ phận kết cấu hư hỏng đại diện cho 1 môi trường xâm thực	Chọn tối thiểu 3 mẫu thử đại diện cho 1 môi trường xâm thực.	-
Cấp II	Thử tối thiểu 3 vùng hay 3 bộ phận kết cấu hư hỏng đại diện cho 1 môi trường xâm thực	Thử tối thiểu 15 phần trăm số vùng hay bộ phận kết cấu hư hỏng đại diện cho 1 môi trường xâm thực	Chọn tối thiểu 3 mẫu thử đại diện cho 1 môi trường xâm thực.	-
Cấp III, cấp IV(2)	Thử tối thiểu 3 vùng hay 3 bộ phận kết cấu hư hỏng đại diện cho 1 môi trường xâm thực	Thử toàn bộ kết cấu hay các bộ phận kết cấu hư hỏng	Chọn tối thiểu 3 mẫu thử đại diện cho 1 môi trường xâm thực.	Toàn bộ kết cấu
CHÚ THÍCH: 1) Đối với kết cấu thuộc bảo trì loại A cần phải kiểm tra tình trạng rỉ cốt thép trên toàn bộ kết cấu cho mọi cấp hư hỏng. 2) Đối với kết cấu đã bị hư hỏng hoàn toàn (cấp IV), không cần phải kiểm tra chi tiết nếu chủ công trình không có yêu cầu xác định nguyên nhân hư hỏng.

6.5.2.2. Kiểm tra tình trạng ăn mòn cốt thép

Đối với các vùng kết cấu hoặc bộ phận kết cấu chưa bị rỉ cốt thép (cấp I) hoặc mới bị rỉ nhẹ (cấp II), lựa chọn lấy từ 10% đến 15% số vùng hoặc bộ phận kết cấu tiêu biểu để kiểm tra tình trạng rỉ cốt thép. Tiến hành kiểm tra không phá hủy theo tiêu chuẩn TCVN 9348:2012 hoặc tham khảo ASTM C 876:1999, kết hợp với đục lộ cốt thép tại một vài điểm để kiểm tra đối chứng.

Đối với các vùng kết cấu hay bộ phận kết cấu đã bị rỉ cốt thép nặng (cấp III), tiến hành kiểm tra toàn bộ kết cấu. Việc kiểm tra được tiến hành bằng cách đục lộ cốt thép, đo chiều dày lớp rỉ và đường kính còn lại của cốt thép bằng thước kẹp cơ khí.

Đối với các kết cấu hay bộ phận kết cấu quan trọng được bảo trì loại A (xem 4.2.3) thì cần phải kiểm tra tình trạng rỉ cốt thép trên toàn bộ kết cấu.

Tại các vùng kết cấu hay bộ phận kết cấu được kiểm tra ăn mòn cốt thép, cần xác định chiều dày lớp bê tông bảo vệ tương ứng. Việc kiểm tra được tiến hành bằng thiết bị điện từ chuyên dụng theo tiêu chuẩn TCVN 9356:2012 hoặc tham khảo BS 1881 - Part 204:88, hoặc đục lộ cốt thép để đo trực tiếp. Nên lựa chọn vị trí kiểm tra ăn mòn cốt thép trùng với vị trí kiểm tra tính chất cơ lý của bê tông và vị trí lấy mẫu xác định chiều sâu các tác nhân gây ăn mòn xâm nhập vào bê tông.

6.5.2.3. Kiểm tra hàm lượng và chiều sâu thâm nhập các tác nhân gây ăn mòn bê tông, cốt thép và thành phần hóa của bê tông

Vị trí lấy mẫu cần trùng với vị trí kiểm tra tính chất cơ lý của bê tông và tình trạng ăn mòn cốt thép trên kết cấu. Tại mỗi vùng xâm thực thuộc mỗi cấp hư hỏng kết cấu cần lấy tối thiểu 3 mẫu song song trên 3 vị trí khác nhau.

Mẫu được lấy ở dạng bột bằng phương pháp khoan khô. Dùng mũi khoan đường kính 12 cm đến 16 cm khoan nhiều lỗ trên một diện tích tối thiểu 400 cm² theo các lớp từ 0 cm đến 1 cm; 1 cm đến 2 cm… 6cm đến 8 cm hoặc sâu hơn theo hướng từ ngoài vào trong. Lượng bột cần lấy cho mỗi lớp chiều sâu tối thiểu là 200 g. Mẫu sau khi lấy được bảo quản ngay trong túi kín để tránh hiện tượng cacbonát hóa. Đối với các bộ phận kết cấu nằm ngập hoàn toàn trong nước thì phải áp dụng phương pháp khoan lấy lõi, sau đó cắt lát theo từng lớp rồi đập nghiền mịn để phân tích.

Trên tất cả các mẫu chỉ tiêu độ pH và hàm lượng ion Cl^- tan trong axit được xác định theo các tiêu chuẩn ASTM D5015:95 và ASTM C1152:94. Trong trường hợp nghi ngờ có ăn mòn bê tông cần phân tích thêm các chỉ tiêu về hàm lượng SO₃, CaO, SiO₂ hòa tan theo các tiêu chuẩn TCVN 141:2008 và tham khảo ASTM C 1084:1997.

Cần phải đánh giá lại khả năng chịu lực của kết cấu tại các vị trí quan trọng về yêu cầu chịu lực, các vị trí kết cấu bị hư hỏng nặng (cấp III). Các số liệu cần thiết để đánh giá gồm có:

- Kích thước hình học kết cấu, các mặt cắt tiết diện;

- Bố trí cốt thép;

- Cường độ và độ đồng nhất về cường độ của bê tông;

- Mức độ rỉ cốt thép, đường kính còn lại của cốt thép;

- Tải trọng và tác động lên kết cấu;

- Các vết nứt vỡ và mức độ biến dạng của kết cấu.

Trong một số trường hợp cần thiết nếu không xác định được các thông số nói trên thì có thể gia tải kết cấu để kiểm tra trực tiếp khả năng chịu lực của chúng. Chi tiết xem hướng dẫn ở 6.1.

Kích thước hình học và mặt cắt tiết diện kết cấu được xác định bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp. Bố trí cốt thép được lấy theo hồ sơ hoàn công. Trong trường hợp không có hồ sơ hoàn công thì tiến hành dò cốt thép bằng thiết bị điện từ theo tiêu chuẩn TCVN 9356:2012 hoặc tham khảo BS 1881:Part 204:88. Cường độ và độ đồng nhất của bê tông (nếu chưa được kiểm tra trước đó theo 6.5.2.2) thì xác định bằng các phương pháp không phá hủy theo TCVN 9334:2012, TCVN 9357:2012 hoặc tham khảo TCXDVN 239:2006).

Tải trọng tác động lên kết cấu được xác định trực tiếp trên hiện trường, lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995.

Các vết nứt và biến dạng của kết cấu dưới tác động của tải trọng hoặc do lún nền móng (nếu có) được kiểm tra theo hướng dẫn ghi trong 6.1 và 6.2.

Các hồ sơ lưu trữ có liên quan cần được kiểm tra gồm có:

- Hồ sơ khảo sát địa chất và đánh giá tính chất xâm thực của môi trường;

- Hồ sơ thiết kế;

- Hồ sơ hoàn công;

- Hồ sơ ghi chép kết quả thẩm tra ban đầu, thẩm tra thường xuyên và định kỳ (xem Điều 5).

Ngoài ra cần phải tiến hành xác lập các thông tin sau:

- Tầm quan trọng và cấp bảo trì của kết cấu; Tuổi thọ thiết kế ban đầu; Thời gian thực tế công trình đã được sử dụng; Các đợt sửa chữa trước đây (nếu có);

- Vật liệu trước đây đã được sử dụng để chế tạo bê tông như xi măng, cốt liệu, nước trộn, phụ gia; mác bê tông; hàm lượng xi măng…;

- Xác định tính chất xâm thực của môi trường như thành phần hóa của nước biển, độ ẩm và nhiệt độ không khí, hàm lượng ion clorua.

Nguyên nhân gây xuống cấp kết cấu trong môi trường biển chủ yếu là do cốt thép bị rỉ. Ngoài ra còn có thể do bê tông bị ăn mòn. Cụ thể việc nhận biết được thực hiện như sau:

Bê tông được coi là bị ăn mòn nếu phát hiện thấy các dấu hiệu ăn mòn theo 6.5.2.1 với các số liệu minh chứng sau:

- Cường độ chịu nén của bê tông ở vùng bị ăn mòn suy giảm đến trên 20% so với mẫu bê tông ở vị trí khô ráo không bị ăn mòn;

- Độ pH và hàm lượng CaO giảm mạnh, độ rỗng và độ hút nước của bê tông tăng rõ rệt so với mẫu bê tông ở vị trí không bị ăn mòn (pH giảm đến dưới 9,0, độ hút nước của bê tông trên 10%);

- Hàm lượng SO₃ trong mẫu bê tông bị nghi ngờ có ăn mòn sunfat ở mức trên 6 phần trăm so với xi măng;

- Hàm lượng SiO₂ hòa tan trong mẫu bê tông bị nghi ngờ có ăn mòn kiềm - silic cao hơn nhiều so với mẫu bê tông không bị ăn mòn.

Bê tông được coi là bị phá hủy ở dạng ăn mòn rửa trôi, khi thấy cường độ bê tông giảm kèm theo độ hút nước tăng, độ pH và hàm lượng CaO giảm mạnh. Bê tông bị phá hủy ở dạng ăn mòn sunfat khi có vết nứt đặc trưng cho dạng ăn mòn này, tiếp đó là hàm lượng SO₃ cao trong bê tông trong khi độ hút nước không tăng và hàm lượng CaO có thể không giảm. Bê tông bị phá hủy ở dạng ăn mòn kiềm silic khi có các vết nứt dạng lưới đặc trưng cho dạng ăn mòn này kèm theo hàm lượng SiO₂ hòa tan cao hơn bê tông không bị ăn mòn. Trong điều kiện cụ thể của môi trường biển Việt Nam, khả năng bê tông bị ăn mòn là ít xảy ra.

Cốt thép được xem là đã bị rỉ khi dấu hiệu rỉ đã thể hiện rõ bên ngoài, như mô tả ở 6.5.2.1, hoặc có thể các dấu hiệu này chưa thể hiện ra bên ngoài, nhưng kiểm tra bằng máy điện từ thì thấy có thể ăn mòn Ecorr nhỏ hơn hoặc bằng âm 350 mV. Kèm theo đó là hàm lượng ion Cl^- trong bê tông ở vị trí sát cốt thép lớn hơn 1,2 kgCl/m³ bê tông, hoặc độ pH của bê tông nhỏ hơn 10,5. Đối với phần kết cấu ngập trong nước, thế ăn mòn có thể thấp hơn giới hạn đã nêu trên nhưng cốt thép vẫn có thể chưa bị rỉ. Ăn mòn cốt thép là nguyên nhân chủ yếu nhất dẫn tới suy thoái kết cấu trong môi trường biển ở Việt Nam.

Ngoài các nguyên nhân chủ yếu như đã nêu trên, có thể còn có một số nguyên nhân khác cũng đồng thời tác động tới quá trình suy thoái của kết cấu như: tác động mạnh của tải trọng, lún nền móng, tác động chu kỳ của khí hậu nóng ẩm… Khi đó nhận định về cơ chế xuống cấp của kết cấu cần tham khảo thêm các chỉ dẫn được nêu trong 6.1; 6.2 và 6.3.

Yếu tố chính làm suy thoái bê tông cốt thép trong môi trường biển là hiện tượng rỉ cốt thép dẫn tới nứt, vỡ lớp bê tông bảo vệ, làm mất khả năng bám dính giữa bê tông và cốt thép, giảm tiết diện cốt thép và có thể dẫn tới sụp đổ kết cấu. Do đó xác định tốc độ suy thoái kết cấu cũng như dự báo thời gian sử dụng còn lại của kết cấu chủ yếu được dựa trên quá trình ăn mòn cốt thép. Quá trình ăn mòn cốt thép được phân thành hai giai đoạn chính như trình bày ở Bảng 11. Ở giai đoạn tích tụ điều kiện gây rỉ, thông số quyết định tốc độ suy thoái là tốc độ thẩm thấu ion Cl^- vào trong bê tông. Mốc giới hạn là nồng độ ion clorua tích tụ trên bề mặt cốt thép đạt giá trị giới hạn bắt đầu gây rỉ cốt thép. Ở giai đoạn phát triển rỉ cốt thép, yếu tố quyết định tới tốc độ suy thoái là tốc độ rỉ cốt thép theo thời gian. Mốc giới hạn là tiết diện cốt thép tối thiểu khi đưa vào tính toán trạng thái giới hạn cực hạn về mặt chịu lực của kết cấu theo TCVN 5574: 1991 thông qua các chỉ số công năng cụ thể về moment, lực dọc trục, lực cắt…

Trong giai đoạn này, tốc độ suy thoái được biểu thị bằng hàm lượng ion Cl^- tại vị trí cốt thép theo thời gian tác động của môi trường biển, tính từ thời điểm ban đầu. Hàm lượng ion Cl^- trong bê tông theo thời gian được tính theo định luật Fick như sau:

C_(x,t) = C₀ [ 1 - erf ] (14)

Trong đó:

C_(x,t): Hàm lượng ion Clorua trong bê tông ở cự ly bất kỳ (x), tại thời điểm bất kỳ (t), tính bằng kilogram trên mét khối (kg/m³);

C₀: Hàm lượng ion clorua trên bề mặt bê tông kết cấu, tính bằng kilogram trên mét khối (kg/m³);

X: Vị trí xác định hàm lượng clorua trong bê tông tính từ bề mặt kết cấu, tính bằng centimet (cm);

t_in: Thời gian thẩm thấu ion clorua trong bê tông, tính từ thời điểm ban đầu, tính bằng năm (năm);

D: Hệ số khuyếch tán ion clorua vào trong bê tông, tính bằng centimet vuông trên năm (cm²/năm).

Từ công thức này có thể dự đoán được thời gian cốt thép sẽ bắt đầu rỉ (t_{in max}) (khi hàm lượng ion clorua tại vị trí cốt thép đạt đến ngưỡng gây rỉ). Qui trình tính như sau:

- Xác định hàm lượng C₀ từ kết quả khảo sát hiện trường theo 6.5.2.4;

- Xác định hệ số D: từ đường biểu diễn phân bố hàm lượng Clorua trong bê tông tại thời điểm kiểm tra theo 6.5.2.4, đưa các giá trị C_(x,t), x và t_in đã biết khi khảo sát vào biểu thức 14, để tính được hệ số D;

- Tính toán dự đoán được thời điểm cốt thép sẽ bắt đầu rỉ t_{in max} bằng cách cho trước giá trị x bằng chiều dày lớp bê tông bảo vệ, lấy giá trị C_(x,t) bằng hàm lượng Clorua giới hạn gây rỉ là 1,2 kg Cl^-/m³ bê tông và đưa giá trị D xác định ở trên vào biểu thức 15 để tính giá trị t_{in max};

- Xác định tốc độ xuống cấp kết cấu trong giai đoạn phát triển rỉ: xem chỉ dẫn ở 6.4.3.2.