Phản ứng giữa kiềm với cốt liệu làm ăn mòn bê tông

Trong thực tế xây dựng có các trường hợp bê tông bị phá hoại do phản hững giữa hydroxyt canxi và kali có trong xi măng với dạng hoạt tính của dioxyt silic của cốt liệu. Trong phản ứng này thấy có hiện tượng dãn nở và xuất hiện trong nó nội ứng suất lớn, chúng có thể dẫn đến tạo thành các vết nứt và sự phá hoại từ từ vật liệu.

Phản ứng giữa kiềm với cốt liệu làm ăn mòn bê tông

Giải thích hiện tượng ăn mòn do phản ứng của kiềm với cốt liệu

Cơ chế dãn nở chưa được giải thích đầy đủ và đang tồn tại một số giả thiết giải thích hiện tượng này. Một giải thích đơn giản hơn cả là, bê tông tươi bị phá hoại do áp lực, được tạo nên bởi các hạt cốt liệu nở to ra trong phản ứng. Nhưng giả thiết được thừa nhận rộng rãi hơn cả là, theo giả thiết này sự giãn nở và áp lực được tạo nên do sản phẩm của phản ứng đóng vai trò quan trọng. Thực tế cho thấy rằng, các hạt cốt liệu được bao bọc bởi sản phẩm của phản ứng- bởi gel của các silicat kiềm và một lượng nào đó hydrat oxyt canxi. Giả thiết rằng, đá xi măng bao quanh các hạt cốt liệu, giống như một lớp màng bán thấm, các hydrat kiềm khuếch tán xuyên qua nó đi vào vùng phản ứng, còn đối với sản phẩm của phản ứng thì màng này lại không thấm được. Sự tích tụ của sản phẩm phản ứng trên bề mặt của các hạt cốt liệu tạo nên áp lực lớn, trong những điều kiện nào đó áp lực này dẫn đến sự phá hoại của bê tông. Áp lực này sẽ phụ thuộc vào hàm lượng của các kiềm trong xi măng, loại cốt liệu, độ hoạt tính của nó đối với phản ứng đang được xem xét, độ lớn và hàng loạt yếu tố khác. Để cho xuất hiện và diễn ra phản ứng cần phải có hàm lượng kiềm trong xi măng tương đối cao và phải có một lượng hạt nhất định của các cấu tử có hoạt tính cao trong cốt liệu. Thông thường hàm lượng kiềm trong xi măng biến động trong khoảng từ 0,4 đến 1%. Nếu như hàm lượng kiềm nhỏ dưới 0,6% thì các suất phá hoại do phản ứng giữa chúng và cốt liệu có khả năng phản ứng rất nhỏ.

Các chất có thể tham gia vào phản ứng với kiềm của xi măng là opal, canxedon, tridimit, cristobalit, một số khoáng phím xuất dạng thủy tinh của các thành phần axit và biến dạng của phiến thạch. Đioxyt silic dạng opal là có khả năng phản ứng hơn cả, nó thường có trong một số phiến thạch và đá vôi. Khi trong cốt liệu có các hạt của vật liệu có khả năng tham gia phản ứng thì sẽ thấy sự dãn nở của bê tông thương phẩm.

Đối với vật liệu hoạt tính cao độ dãn nở cực đại tăng khi sử dụng các cỡ hạt cốt liệu lớn, còn đối với vật liệu ít hoạt tính thì ngược lại. Sự dãn nở tương đối thường có trong bê tông đặc. Khi tăng độ rỗng của bêtông và khi có thể tích của các lỗ rỗng đủ để phân bố sản phẩm của phản ứng thì trị số dãn nở của hỗn hợp này giảm đi.

Cách khắc phục ăn mòn bê tông do phản ứng giữa kiểm với cốt liệu

Khi các cấu tử có khả năng phản ứng với kiềm trong cốt liệu thì phải sử dụng các biện pháp đặc biệt để bảo vệ bê tông khỏi ăn mòn đó: sử dụng xi măng với hàm lượng kiềm thấp dưới 0,5% hay dùng xi măng đặc biệt với phụ gia nghiền mịn, có khả năng hấp thụ và liên kết với kiềm của xi măng, nói riêng một vài loại của xi măng puzolan, cũng như cho thêm các phụ gia tương tự trực tiếp vào xi măng, dùng phụ gia tạo khí hay cuốn khí khi trộn bê tông để tạo nên thể tích dự trữ của các lỗ rỗng để chứa các sản phẩm của phản ứng giữa kiềm của xi măng và cốt liệu.

Xem thêm: