Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12041:2017 về Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu chung về thiết kế độ bền lâu và tuổi thọ trong môi trường xâm thực
Concrete and reinforced concrete structures - General requirements for design durability and service life in corrosive environments
Lời nói đầu
TCVN 12041:2017 thay thế TCVN 3993:1985 và TCVN 3994:1985.
TCVN 12041:2017 do Hội Bê tông Việt Nam biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP - YÊU CẦU CHUNG VỀ THIẾT KẾ ĐỘ BỀN LÂU VÀ TUỔI THỌ TRONG MÔI TRƯỜNG XÂM THỰC
Concrete and reinforced concrete structures - General requirements for design durability and service life in corrosive environments
Tiêu chuẩn này quy định yêu cầu chung về thiết kế độ bền lâu và tuổi thọ của kết cấu bê tông và bê tông cốt thép trong các môi trường xâm thực.
Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).
TCVN 141:2008, Xi măng poóc lăng - Phương pháp phân tích hóa học.
TCVN 4116:1985, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN 5574:2012*, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN 6179-1:1996 (ISO 7150-1:1984), Chất lượng nước - Xác định amoni - Phần 1: Phương pháp trắc phổ thao tác bằng tay.
TCVN 6224:1996 (ISO 6059:1984(E)), Chất lượng nước - Xác định tổng số canxi và magie - Phương pháp chuẩn độ EDTA.
TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008), Chất lượng nước - Xác định pH.
TCVN 7572-15:2006, Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử - Phần 15 - Xác định hàm lượng clorua.
TCVN 7934:2009 (ISO 14654:1999), Thép phủ epoxy dùng làm cốt bê tông.
TCVN 7935:2009 (ISO 14655:1999), Cáp phủ epoxy dùng cho bê tông dự ứng lực.
TCVN 7951:2008, Hệ chất kết dính gốc nhựa epoxy cho bê tông - Yêu cầu kỹ thuật.
TCVN 8826:2011, Phụ gia hóa học cho bê tông.
TCVN 9035:2011, Hướng dẫn lựa chọn và sử dụng xi măng trong xây dựng.
TCVN 9139:2012, Công trình thủy lợi - Kết cấu bê tông, bê tông cốt thép vùng ven biển - Yêu cầu kỹ thuật.
TCVN 9343:2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Hướng dẫn công tác bảo trì.
TCVN 9346:2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển.
TCVN 10302:2014, Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng.
TCVN 11110:2015, Cốt composit polyme dùng trong kết cấu bê tông và địa kỹ thuật.
“CHиΠ 2.03.11-85* 3aщuma cmpoumeльньιх kοнcmpykцuǔ om koppoзuu" (SP 28.13330.2012, “Bản cập nhật SNIP 2.03.11-85 Bảo vệ kết cấu xây dựng khỏi bị ăn mòn).
ASTM A955/A955M-16a, Standard specification for deformed and plain stainless-steel bars for concrete reinforcement (Thép cốt không gỉ cho bê tông - Thép trơn và thép có gai - Yêu cầu kỹ thuật).
ACF 2-02-002:2014, Standard for durability and service life design (Hướng dẫn thiết kế độ bền lâu và tuổi thọ các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép).
EN 13577:2007, Chemical attack on concrete - Determination of aggressive carbon dioxide content in water (Bê tông tiếp xúc với hóa chất - Phương pháp xác định hàm lượng dioxit carbon trong nước).
BS EN 1504-2:2009, Products and systems for the protection and repair of concrete structures - Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity - Part 2: Surface protection systems for concrete (Sản phẩm và phương pháp bảo vệ, sửa chữa các kết cấu bê tông - Định nghĩa, yêu cầu kỹ thuật, kiểm tra chất lượng và đánh giá sự phù hợp - Phần 2: Hệ sản phẩm bảo vệ bề mặt bê tông).
EN 16502:2014, Test method for the determination of the degree of soil acidity according to Baumann - Gully (Phương pháp xác định độ chua của đất theo Baumann - Gully).
ISO 12696:2012, Cathodic protection of steel in concrete (Bảo vệ catốt cho thép trong bê tông).
Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:
3.1
Carbonat hóa (Carbonation)
Tác động sinh ra do phản ứng giữa hydroxid canxi trong bê tông với khí carbonic trong môi trường tạo ra một bề mặt cứng do bê tông bị carbonat hóa và làm giảm độ kiềm trong phần đã xảy ra phản ứng.
3.2
Cấp cấu tạo về độ bền lâu và tuổi thọ (Structural class for durability and service life)
Cách biểu thị mối quan hệ giữa lớp bê tông bảo vệ cốt thép với tuổi thọ thiết kế, cấp cường độ bê tông, chất lượng đặc biệt của bê tông, kiểm soát đặc biệt quá trình chế tạo bê tông và hình dạng kết cấu tương ứng với loại môi trường và mức độ xâm thực lên kết cấu.
3.3
Lớp bê tông bảo vệ cốt thép (Concrete cover)
Chiều dày lớp bê tông tính từ biên (mép) cấu kiện đến bề mặt gần nhất của thanh cốt thép.
3.4
Độ bền lâu của kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (Durability of concrete and reinforced concrete structure)
Mức thời gian kết cấu bê tông và bê tông cốt thép duy trì được các công năng thiết kế.
3.5
Giới hạn hàm lượng ion clo (Threshold chloride ion concentration)
Giá trị giới hạn hàm lượng ion clo trong bê tông biểu thị bằng trị số phần trăm theo khối lượng xi măng. Khi vượt qua giá trị này sẽ khởi phát ăn mòn cốt thép trong bê tông, ứng với mỗi giá trị giới hạn được qui ước là một cấp hàm lượng ion clo.
3.6
Tuổi thọ của kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (Service life of concrete and steel-reinforced concrete structure)
Khoảng thời gian dự định tính từ khi xây lắp xong, trong đó các tính năng chịu lực và sử dụng của kết cấu bê tông và bê tông cốt thép luôn đạt giá trị lớn hơn giá trị tối thiểu theo thiết kế với điều kiện được bảo trì theo quy định.
4.1 Khi thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép làm việc trong các môi trường xâm thực, ngoài việc thực hiện theo các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành: TCVN 5574:2012, TCVN 4116:1985, TCVN 9346:2012, TCVN 9139:2102 hoặc các chỉ dẫn kỹ thuật chuyên ngành khác, phải đồng thời tuân thủ các yêu cầu chung về thiết kế độ bền lâu và tuổi thọ theo tiêu chuẩn này.
4.2 Khi thiết kế độ bền lâu và tuổi thọ cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép phải căn cứ vào loại và mức độ xâm thực của môi trường lên kết cấu được quy định tại Điều 5 để dự tính các yếu tố tác động chính sẽ làm suy giảm độ bền của kết cấu, từ đó thiết kế các giải pháp đảm bảo độ bền lâu phù hợp.
CHÚ THÍCH: Các quá trình ăn mòn hóa chất và ăn mòn khác như phản ứng kiềm-cốt liệu, phản ứng do axit, sự tách chiết lâu dài do nước, sự giảm pH trong bê tông do hoà tan và rửa trôi canxi hydroxit, ăn mòn do vi sinh, do ảnh hưởng của phát xạ ion lên bê tông, sự mài mòn bê tông không thuộc hệ thống phân loại tại Điều 5, do đó, khi thiết kế chống ăn mòn đối với các quá trình này cần nghiên cứu xem xét cho từng trường hợp cụ thể.
5 Phân loại môi trường xâm thực
5.1 Loại môi trường và mức độ xâm thực
5.1.1 Ký hiệu, mô tả các loại môi trường và mức độ xâm thực đối với kết cấu bê tông và bê tông cốt thép được quy định tại Bảng 1.
Bảng 1 - Phân loại môi trường xâm thực
|
Ký hiệu |
Mô tả môi trường |
Ví dụ điều kiện tiếp xúc |
|
1. Không có nguy cơ ăn mòn hoặc phá hủy |
||
|
X0 |
- Đối với bê tông không cốt thép: tất cả các điều kiện phơi nhiễm trừ ở nơi bị mài mòn hoặc xâm thực hóa học. - Đối với bê tông cốt thép: rất khô |
Bê tông trong các tòa nhà có độ ẩm không khí thấp (dưới 60 %). |
|
2. Ăn mòn do carbonat hóa |
||
|
Những nơi bê tông có cốt thép bị phơi nhiễm trong không khí và ẩm, phơi nhiễm được phân loại như sau: |
||
|
XC1 |
Khô hoặc ướt thường xuyên |
Bê tông trong các tòa nhà có độ ẩm không khí thấp; Bê tông thường xuyên ngâm trong nước. |
|
XC2 |
Ướt, rất ít khi khô |
Bề mặt bê tông tiếp xúc lâu dài với nước; Một số loại bê tông móng. |
|
XC3 |
Độ ẩm trung bình |
Bê tông trong các tòa nhà có độ ẩm không khí trung bình (từ 60 % đến 75 %), trong các phòng có độ ẩm cao (trên 75 %) như phòng bếp, phòng tắm, phòng giặt, chuồng gia súc); Bê tông bên ngoài có mái che mưa. |
|
XC4 |
Ướt và khô theo chu kỳ |
Bề mặt bê tông tiếp xúc lâu dài với nước nhưng không thuộc dạng XC2. |
|
3. Ăn mòn do ion clo không từ nước biển |
||
|
Những nơi bê tông có cốt thép tiếp xúc với nước có chứa ion clo từ các nguồn không phải nước biển, được phân loại như sau: |
||
|
XD1 |
Độ ẩm trung bình |
Bề mặt bê tông tiếp xúc với ion clo trong không khí |
|
XD2 |
Ướt, ít khi khô |
Bê tông trong bể bơi; Bê tông tiếp xúc với nước công nghiệp có chứa ion clo |
|
XD3 |
Ướt và khô theo chu kỳ |
Bê tông tiếp xúc với bụi nước có ion clo; các vỉa hè; sàn đỗ xe ô tô |
|
4. Ăn mòn do ion clo từ nước biển |
||
|
Những nơi bê tông có cốt thép tiếp xúc với ion clo từ nước biển hoặc không khí có chứa muối từ nước biển, được phân loại như sau: |
||
|
XS1 |
Vùng khí quyển trên mặt nước biển |
Phần bê tông trên mặt nước biển |
|
XS2 |
Vùng ngập trong nước biển |
Phần bê tông ngập hoàn toàn trong nước biển |
|
XS3 |
Vùng thủy triều lên xuống và sóng táp |
Phần bê tông trong khu vực nước biển lên xuống bao gồm cả phần sóng táp |
|
5. Ăn mòn hóa học từ đất và nước ngầm |
||
|
Những nơi bê tông bị phơi nhiễm hóa chất từ đất tự nhiên hoặc nước ngầm, được phân loại như sau: |
||
|
XA1 |
Ăn mòn mức độ nhẹ |
Bê tông tiếp xúc với đất tự nhiên và nước ngầm theo Bảng 2 |
|
XA2 |
Ăn mòn mức độ trung bình |
|
|
XA3 |
Ăn mòn mức độ mạnh |
|
|
CHÚ THÍCH:X0: Môi trường bình thường; XC: môi trường xâm thực do carbonat hoá; XD: môi trường xâm thực do ion clo không từ nước biển; XS: môi trường xâm thực do ion clo từ nước biển; XA: môi trường xâm thực do hóa chất. Các con số kèm theo chỉ mức độ xâm thực: 1: nhẹ, 2: trung bình; 3: mạnh và 4: rất mạnh. |
||
5.1.2 Bê tông có thể đồng thời chịu nhiều tác động gây ăn mòn như mô tả trong Bảng 1, vì thế điều kiện phơi nhiễm mà bê tông tiếp xúc phải được xem xét như là sự kết hợp của các loại tác động ăn mòn. Cùng một kết cấu nhưng với các chi tiết khác nhau và các bề mặt bê tông khác nhau lại có thể chịu tác động của các loại môi trường xâm thực khác nhau (tham khảo sơ đồ minh họa tại Phụ lục A).
5.2 Giá trị giới hạn các loại hóa chất gây ăn mòn hóa học
5.2.1 Giá trị giới hạn các loại hóa chất gây ăn mòn hóa học từ đất tự nhiên và nước ngầm ở điều kiện nhiệt độ trong khoảng giữa 5 °C và 25 °C và tốc độ nước chảy đủ chậm để gần đúng với điều kiện tĩnh được quy định tại Bảng 2.
Bảng 2 - Giá trị giới hạn hàm lượng các hóa chất gây ăn mòn hóa học từ đất tự nhiên và nước ngầm
|
Tác nhân hóa học |
Phương pháp thử |
XA1 |
XA2 |
XA3 |
|
|
Nước ngầm |
|||||
|
SO4-2, mg/L |
TCVN 141:2008 |
≥ 200 và ≤ 600 |
> 600 và ≤ 3000 |
> 3000 và ≤ 6000 |
|
|
pH |
TCVN 6492:2011 |
≤ 6,5 và ≥ 5,5 |
< 5,5 và ≥ 4,5 |
< 4,5 và ≥ 4,0 |
|
|
CO2, xâm thực mg/L |
EN 13577:2007 |
≥ 15 và ≤ 40 |
> 40 và ≤ 100 |
>100 đến bão hòa |
|
|
NH4+, mg/L |
TCVN 6179- 1:1996 |
≥ 15 và ≤ 30 |
> 30 và ≤ 60 |
> 60 và ≤ 100 |
|
|
Mg2+, mg/L |
TCVN 6224: 1996 |
≥ 300 và ≤ 1000 |
> 1000 và ≤ 3000 |
> 3000 đến bão hòa |
|
|
Đất |
|||||
|
SO4-2, mg/kga tổng |
TCVN 141:2008 b |
≥ 2000 và ≤ 3000c |
> 3000c và ≤ 12000 |
> 12000 và ≤ 24000 |
|
|
Độ axit theo baumann gully, mg/L |
EN 16502:2014 |
-200 |
Không xác định |
||
|
a Đất sét có độ thấm dưới 10-5 m/s có thể xếp vào loại thấp hơn; b Phương pháp quy định chiết SO4-2 bằng axit clohydric, có thể thay thế bằng nước nếu thí nghiệm tại nơi sử dụng bê tông; c Giới hạn 3000 mg/kg có thể giảm xuống 2000 mg/kg ở những nơi có nguy cơ tích lũy ion sulfat trong bê tông do chu kỳ khô và ướt hoặc lực mao quản. |
|||||
5.2.2 Ở những nơi có 2 hoặc nhiều hơn 2 tác nhân ăn mòn hóa học ở cùng một mức, thì mức độ xâm thực được chuyển lên mức cao hơn, trừ khi có kết quả nghiên cứu xác nhận là không cần thiết.
Khi gặp các trường hợp sau, cần có nghiên cứu riêng để xác định các điều kiện phơi nhiễm liên quan:
- Tốc độ nước chảy cao kết hợp với các hóa chất thuộc Bảng 2;
- Các giới hạn không quy định trong Bảng 2,
- Các hóa chất xâm thực khác;
- Đất và nước bị ô nhiễm hóa chất;
6.1 Vật liệu để chế tạo bê tông bao gồm xi măng, cốt liệu, phụ gia khoáng, phụ gia hóa học và nước cần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo các TCVN hiện hành.
6.2 Thành phần bê tông được lựa chọn theo các TCVN hoặc các chỉ dẫn kỹ thuật chuyên ngành hiện hành.
CHÚ THÍCH: Khi sử dụng các phương pháp chọn thành phần bê tông theo tiêu chuẩn nước ngoài cần phải tuân thủ tính hệ thống trong các chỉ dẫn và các tiêu chuẩn áp dụng.
6.3 Yêu cầu về cấp độ bền chịu nén, tỉ lệ nước/chất kết dính (N/CKD) và hàm lượng xi măng tối thiểu của bê tông theo từng loại môi trường xâm thực được quy định tại Bảng 3.
Ý kiến bạn đọc
