Khuếch tán ion clorua trong kết cấu dầm bê cốt thép chịu uốn: thí nghiệm và mô phỏng số

Abstract

Sự khuếch tán ion clorua là nguyên nhân chính dẫn đến ăn mòn cục bộ cốt thép trong bê tông. Nghiên cứu về ảnh hưởng của sự khuếch tán ion clorua đối với ứng xử ăn mòn của thép có tầm quan trọng đối với việc bảo vệ chống ăn mòn. Bài báo trình bày nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng số bằng mô hình lưới lattice để khảo sát ảnh hưởng của mức độ tải trọng đến sự khuếch tán của ion clorua trong thí nghiệm dầm chịu uốn bốn điểm. Ba mức loại thí nghiệm được thực hiện với các cấp tải trọng 0%, 40% và 60% để nghiên cứu ảnh hưởng của chúng đến nồng độ của ion clorua tại các vị trí khác nhau và hệ số khuếch tán của bê tông. Mô hình lưới lattice thủy- cơ được đề xuất để mô hình hóa sự xâm nhập của clorua trong bê tông dưới các mức tải trọng khác nhau. Hệ số khuếch tán clorua của bê tông bị ảnh hưởng bởi việc mở vết nứt và tồn tại các giới hạn trên và dưới. Các thí nghiệm cho thấy rằng sự phát triển của vết nứt đầu tiên trong bê tông dầm xảy ra ở tải trọng 4 kN và tải trọng giới hạn khi phá hủy là 12,5 kN. Những kết quả này cũng cho thấy rằng nồng độ ion clorua và độ khuếch tán ngày càng tăng trong quá trình thử nghiệm uốn. So sánh với kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đề xuất dự báo tốt nồng độ ion clorua tự do đối với bê tông còn nguyên vẹn và hư hại. Ngoài ra, mô hình đề xuất dự báo hệ số khuếch tán do mức tải trọng bị phá hủy lên tới 80%, hệ số khuếch tán tăng khoảng 10 lần mẫu không bị hư hại. Các kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình lưới thủy-cơ được đề xuất là một công cụ hữu ích để dự đoán độ bền của kết cấu bê tông trong môi trường biển.