TCVN11197:2015

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11197:2015 về Cọc thép - Phương pháp chống ăn mòn - Yêu cầu và nguyên tắc lựa chọn TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 11197:2015 CỌC THÉP - PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN - YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC LỰA CHỌN Steel piles - Corrosion protection methods - Requirement and selection principle L ờ i nói đầu TCVN 11197:2015 do Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận t ả i biên soạn , Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. CỌC THÉP - PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN - YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC LỰA CHỌN Steel piles - Corrosion protection methods - Requirement and selection principle 1 Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định việc lựa chọn các phư ơ ng ph á p chống ă n m ò n phù hợp đối với các cọc thép làm móng trụ cho các công trình như c ầ u, cảng và các công trình có đặc điểm nền móng tương tự. 2 Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các t à i liệu viện dẫn không ghi năm công bố th ì áp dụng phiên bản mới nh ấ t, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có). TCVN 4116:1985, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép công trình thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế. TCVN 8789:2011, Sơn bảo vệ kết c ấ u thép - Yêu c ầ u kỹ thuật và phương pháp thử. TCVN 8790:2011, S ơn bảo vệ kết cấu thép - Quy trình thi công và nghiệm thu. TCVN 9012:2011, Sơn giàu kẽm. TCVN 9013:2011, Sơn polyuretan bảo vệ k ế t c ấ u thép. TCVN 9346:2012, Kết cấu b ê tông và b ê t ô ng cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển. TCVN 10263:2014, Anốt hy sinh - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử. TCVN 10264:2014, Bả o v ệ catốt cho các kết cấu thép của cảng biển và công trình biển - Tiêu chuẩn thiết kế. TCVN 10317:2014, Cọc ống thép và cọc ván ống thép sử dụng trong công trình cầu - Thi công và nghiệm thu. TCVN 10318:2014, Cọc ống thép và cọc ván ống thép sử dụng trong công trình cảng - Thi công và nghiệm thu. OCDI 2 0 09, Technical standards and Commentar i es for Port and Harbbour F acilit i es in Japan (Tiêu chuẩn kỹ thuật và chú giải cho cảng và bến cảng ở Nhật Bản). JIS H 4600:2012, T i tanium and Titanium Alloys - Sheets, Plates and Str i ps - (T i tan và hợp kim titan - Lá, tấm và băng). ASTM D 2487, Standard Classi fi cation of soil for Egineering purpose (Tiêu chu ẩ n phân loại đất trong xây dựng). ISO 8501-1, Visual assessment of sur f ace cleanliness (Quan sát đánh giá mức độ sạch b ề mặt). ISO 12944-2 Paint and Vamishes- Corrosion Protection of Steel Structures by P r otective Paint System - Part 2: Clasi fi cation of Environments (Sơn và Vecni - Bảo vệ kết cấu thép bằng hệ s ơn phủ - Phần 2: Phân loại m ô i trường). 3 Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu viết tắt 3.1 Thuật ngữ và định nghĩa Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa nêu trong TCVN 8789:2011 và các thuật ngữ và định nghĩa sau: 3.1.1 Anốt hy sinh (Sacri f icial anode) Một kim loại hy sinh đ ể bảo vệ kim loại khác có thế điện cực dương hơn khi nối điện với nhau trong môi trường điện ly, dạng anốt này là nguồn điện tử trong phương pháp bảo vệ catốt. 3.1.2 Bảo vệ catốt (Cathodic protection) Phương pháp làm giảm ăn mòn cho kim loại b ằ ng cách phân cực kim loại đó thành catốt trong một pin điện hóa. 3.1.3 Cọc thép (Steel pile) Một kết cấu thép dài có các thiết diện cắt ngang khác nhau được đ ó ng xuống đất để chịu lực cho công trình. Cọc thép bao gồm cọc ống thép, cọc ván thép, cọc ống ván thép và các cọc thép h ì nh khác. 3.1.4 Cọc ống thép (Steel pipe pile) Ố ng thép dạng hình trụ được chế tạo từ thép tấm b ằ ng phương pháp hàn xoắn trong nhà máy, được thi công bằng phương pháp đóng hoặc rung hạ vào nền đất, sử dụng để làm móng chịu lực trong công trình. 3.1.5 Cọc ván thép (Steel sheet pile) Kết cấu thép có khóa liên kết được đóng xuống đất theo chiều thẳng đứng tạo thành tường ch ắ n chịu áp lực ngang do đất, nước và tải trọng khác. 3.1.6 Cọc ống ván thép (Steel pipe sheet pile) Là cọc ống thép có kết cấu khóa liên kết được hàn dọc hai bên thân cọc trên suốt chiều dài cọc, khi được đóng xuống đất tạo thành tường chắn chịu áp lực ngang do đất, nước và tải trọng khai thác. 3.1.7 Sơn epoxy màng dầy (high build epoxy paint) Sơn epoxy có chiều dầy m à ng sơn khô lớn hơn sơn thông thường (tối thiểu 127 m m). 3.1.8 Sơn epoxy vảy thủy tinh (glass f lake epoxy paint) Sơn epoxy m à ng dầy hai thành phần, khô trong không kh í , có hàm lượng ch ấ t rắn cao được gia cường vảy thủy tinh để tăng độ bền và chống ăn mòn. 3.1.9 S ả n ph ẩ m dầu mỏ (Petrolatum) Chất vô định hình mềm, nh ờ n, d í nh, mầu vàng hoặc trắng mờ thu được từ dầu mỏ. 3.1.10 Sơn epoxy đóng rắn trong nước (under w ater curable epoxy paint) Sơn epoxy đóng rắn trong nước là hệ sơn trên cơ sở nhựa epoxy sử d ụng chất đóng rắn polyamide-amine. 3.1.11 Vùng không khí (atmospheric zone) Vùng nằm phía trên vùng nước bắn. 3.1.12 Vùng nước bắn (sp l ash zone) Vùng kết cấu thay đổi ẩm và khô do sóng và phải trên vùng mực nước cao nhất. 3.1.13 Vùng thủy triều (tidal zone) Vùng nằm giữa mực nước thấp nhất v à mực nước cao nhất. 3.1.14 Vùng thủy triều mở rộng (extended tidal zone) Vùng này bao gồm vùng thủy triều, vùng nước b ắ n và vùng chuyển tiếp. 3.1.15 Vùng chuyển tiếp (transition zone) Vùng n ằ m ngay dưới mực nước thấp nh ấ t chịu ảnh hưởng của sóng nên có nồng độ ôxy cao hơn. 3.1.16 Vùng chìm trong nước (immersed zone) Vùng n ằ m dưới vùng thủy triều mở rộng và trên đáy biển. 3.1.17 Vùng ngập trong nước (submerged zone) Vùng này bao gồm vùng chôn dưới đất, vùng chìm trong nước và vùng chuyển tiếp. 3.1.18 Vùng đất đáy biển (buried zone) Vùng nằm trong đất dưới đáy biển. 3.1.19 Mực nước cao nhất trong công trình cảng - MNCN (Highest water level) Mực nước thủy triều cao nhất quy định trong thiết kế của công trình cảng biển và công trình biển. 3.1.20 Mực nước thấp nhất trong công trình cảng - MNTN (Lo w est water level) Mực nước thủy triều thấp nhất quy định trong thiết kế của công trình c ả ng biển v à công trình biển. 3.1.21 Mực nước trung bình trong công trình cảng- MNTB (Mean water level) Mực nước thủy triều trung b ì nh quy định trong thiết kế của công trình cảng biển và công trình biển. 3.1.22 Mực nước cao thiết kế trong công trình cầu (Designed high w ater leve l ) Mực nước cao thiết kế được quy định trong thiết kế của công trình cầu. Đối với vùng không có thủy triều là mực nước ứng với tần xuất 5 % tr ên đường tần xuất lũy tích mực nước trung b ì nh ngày. Đối với vùng c ó thủy triều là mực nước ứng với tần xuất 5 % trên đường tần xuất lũy tích mực nước trung bình giờ. 3.1.23 Mực nước thấp thiết kế trong công trình cầu (Designed low water level) Mực nước thấp thiết kế được quy định trong thiết kế của công trình cầu. Đối với vùng không có thủy triều là mực nước ứng với tần xuất 95 % trên đường tần xuất lũy tích mực nước trung bình ngày. Đối với vùng c ó thủy triều là mực nước ứng với tần xuất 98 % trên đường tần xuất lũy tích mực nước trung bình giờ. 3.1.24 Màng oxit (Mill scale) Màng oxit h ì nh thành trong quá trình chế tạo hay nhiệt luyện thép. 3.1.25 Dòng tạp tán (Stray current) Dòng điện chạy trong đất không theo mạch điện được ch ỉ định. 3.1.26 Mực nước dư (Residual water level) Thành phần mực nước không thuộc tác động thiên văn gây ra. 3.1.27 Mài mòn do cát (Sand erosion) Là hiện tượng kim loại bị mài mòn cơ học do dòng chảy có chứa cát gây ra. 3.2 Ký hiệu viết tắt FRP - (Fiber glass rein f orced plastic) nhựa gia cường sợi thủy tinh. APC - (Acrylic denatured polyvinyl chloride) acrylic biến tính polyvinyl clorua. PE - (polyethylene) nhựa polyethylen. OCDI - (Overseas c oastal area development institute of Japan) Viện phát triển ven biển nước ngoài của Nhật Bản. SSPC - (The Society for Protective Coatings) Hiệp hội sơn/phủ bảo vệ của Mỹ. ISO - (International organization for standardization) Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế. SA 2 ½ - Mức độ làm sạch bề m ặ t thép theo ISO 8501-1. 4 Quy định chung 4.1 Việc chống ăn mòn cho các cọc thép phải được xem xét ngay từ giai đoạn khảo sát, thiết kế. Lựa chọn các phương pháp chống ăn mòn cho cọc thép phải phù hợp với từng công trình, phụ thuộc vào điều kiện môi trường, tuổi thọ công trình, điều kiện thi công, thời gian thi công, và các điều kiện khác. 4.2 Để đảm bảo tuổi thọ của hệ thống b ả o vệ ch ố ng ăn mòn đáp ứng được tuổi thọ thiết kế công trình cần phải áp dụng biện pháp kiểm soát bảo trì hệ thống chống ăn mòn theo Phụ lục A. 4.3 Các cọc thép sử dụng trong môi trường biển tiếp xúc với các vùng có tính ăn mòn khác nhau và phải được bảo vệ chống ăn m ò n khác nhau phù hợp với từng vùng. Phân vùng trong môi trường biển được th ể hiện trong Hình 1. 4.4 Khi lựa chọn phương pháp bảo vệ cho phần cọc thép phơi ngoài không khí xa biển cần xác định mức độ ăn mòn của môi trường để lựa chọn các loại sơn/ph ủ phù hợp. 4.5 Đối với các cọc thép n ằ m trong đất trung tính và môi trường nước sông xa biển nên lựa chọn bù ăn mòn như phương pháp chống ăn mòn. 4.6 Đối với các cọc thép gần nhà máy hóa chất hay tại vùng đất phèn chua có pH<4, tính="" chất="" ăn="" mòn="" không="" thể="" dự="" đoán="" được=""> ì còn phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm v à thành phần gây ô nhiễm, do vậy các phương pháp chống ăn mòn cho cọc thép cần được xem xét cụ thể cho từng trường hợp. 4.7 Dòng tạp tán (dòng r ò ) có thể gây ăn mòn các cọc thép, do vậy cần lưu ý khi khảo sát, thiết kế hệ thống chống ă n mòn. Xem E.2.8 Phụ lục E. Hình 1 - Phân vùng trong môi trường biển 5 Phân loại môi trường ăn mòn cọc thép 5.1 Các dạng ăn mòn cọc thép Các dạng ăn mòn cọc thép có thể phân loại thành ăn mòn đều, ăn mòn theo vùng và ă n mòn điểm. 5.1.1 Ă n mòn đều xảy ra khi thép tiếp xúc với môi trường ăn mòn b ị mất đi một phần chiều dầy tương đối đồng đều, hiện tượng này ch ỉ xảy ra khi môi trường ăn mòn tương đối đồng nh ấ t và ít gây ra nguy hiểm cho các cọc thép v ì có thể lường tr ư ớc được tốc độ ăn mòn. 5.1.2 Ăn mòn theo vùng xuất hiện tại một phần của cọc thép khi tiếp xúc với môi trường ăn mòn khác nhau, đặc biệt l à khi nồng độ ôxy tiếp xúc với bề mặt thép có sự chênh lệch lớn hoặc khi cọc thép tiếp xúc với kim loại khác. Dạng ăn mòn này r ấ t nguy hiểm đối với các cọc thép vì khó xác định được vị tr í v à tốc độ ăn mòn. 5.1.3 Ă n mòn điểm thường xảy ra tại một số điểm do c ó khiếm khuyết trong quá trình chế tạo cọc như lẫn tạp chất hay thành phần thép không đồng nhất. 5.2 Ăn mòn cọc thép trong môi trường biển 5.2.1 Tổng quan Phân vùng trong môi trường biển tương ứng với các môi trường ăn mòn khác nhau được thể hiện tại H ì nh 1 và được phân l à m sáu vùng: Vùng không khí biển; vùng nước bắn; vùng thủy triều; vùng chuyển tiếp; vùng chìm trong nước và vùng đất đáy biển. Hình 2 thể hiện tốc độ ăn mòn của thép trần (không được bảo vệ chống ăn mòn) trong môi trường biển. Do sự trao đổi ôxy và nước phía trong lòng cọc ống thép không đáng kể nên tốc độ ăn mòn rất thấp. Các ghi nhận từ thực tế đ ã cho thấy không cần có các biện pháp chống ăn mòn khi thiết kế. 5.2.2 Phân vùng ăn mòn trong môi trường biển 5.2.2.1 Vùng kh ô ng khí biển Tính chất ăn mòn thép vùng không khí biển phụ thuộc vào khoảng cách từ mặt biển. Những yếu tố ăn mòn gồm tốc độ và hướng gió, mức độ muối lắng đọng, nhiệt độ, bức xạ mặt trời, bụi b ẩ n, khí hậu theo mùa và mức độ ô nhiễm. 5.2.2.2 . Vùng nước bắn Tại vùng này bề mặt thép luôn được bao ph ủ bởi một lớp nước biển mỏng chứa lượng ôxy lớn. Đây là vùng c ó tốc độ ăn mòn lớn nhất. 5 .2.2.3 Vùng thủy triều Tình trạng khô và ướt liên tục thay đổi do nước lên xuống và dòng chảy. Tại phần cọc thép nằm ở khoảng mực nước trung bình sẽ ăn mòn theo vùng do lượng ôxy tập trung lớn. 5.2.2.4 Vùng chuyển tiếp Vùng nằm ngay dưới mực nước th ấ p nhất và chịu nhiều tác động của các yếu tố gây ăn mòn. Vùng này nằm trong mối quan hệ ăn mòn theo vùng so với vùng thủy triều. Ngoài tác động của ăn mòn , vùng này còn có thể chịu tác động mài mòn do dòng chảy mang theo các vật trôi nổi va đập và ảnh hưởng của sinh vật biển bám vào. 5.2.2.5 Vùng chìm trong nước Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn của nước biển trong 5.2.4 sẽ chi phối tốc độ ăn mòn thép trong vùng này. 5.2.2.6 Vùng đất đáy biển Thép trong vùng này có thể chịu tác động của vi khuẩn khử sulphat kỵ khí. Thông thường tốc độ ăn mòn của thép trong đất đáy biển nh ỏ hơn so với trong nước biển. Tuy nhiên trong một số trường hợp tốc độ ăn mòn có thể tăng nếu môi trường ăn mòn cao như bùn tập trung ở đáy biển, cần chú ý các trường hợp thép tiếp xúc với cát trôi, khi đó tốc độ ăn mòn thép ở đáy biển sẽ t ă ng đáng kể vì mài mòn do cát. Hình 2 - Phân bố tốc độ ăn mòn của kết cấu thép trong môi trường biển 5.2.3 Tốc độ ăn mòn thép trong môi trường biển 5.2.3.1 Tốc độ ăn mòn của thép phải được xác định h ợ p lý có xét đến các điều kiện môi trường tại nơi đặt kết cấu vì mức độ ăn mòn phụ thuộc vào các điều kiện môi trường ăn mòn. 5 . 2.3.2 Tốc độ ăn mòn cọc thép được sử dụng trong môi trường biển bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường bao gồm các điều kiện thời tiết, độ mặn và mức độ ô nhiễm của nước biển, sự tồn tại của dòng nước sông... V ì vậy, tốc độ ăn mòn phải được xác định bằng cách tham khảo các giá trị ăn mòn trước đây tại các vùng xung quanh và các kết quả khảo sát trong các điều kiện tương tự tại môi trường sử dụng. 5.2.3.3 Tốc độ ăn mòn của thép được xác định bằng cách tham khảo các giá trị được liệt kê trong Bảng B1 Phụ lục B. Tuy nhiên, các giá trị trong bảng B1 là những giá tr ị trung bình, tốc độ ăn mòn thực tế có thể vượt quá những giá trị đó phụ thuộc vào các điều kiện môi trường sử dụng vật liệu thép. V ì vậy, khi xác định tốc độ ăn mòn của thép, cần tham khảo các kết quả khảo sát ăn mòn trong các điều kiện môi trường làm việc cụ thể của từng công trình. Lưu ý các giá trị trong Bảng B1 chỉ thể hiện tốc độ ăn mòn xảy ra trên một mặt của kết cấu thép. Vì vậy, khi hai mặt của kết cấu thép bị ăn mòn, cần t í nh tổng tốc độ ăn mòn của chúng trên cơ sở sử dụng các giá tr ị trong Bảng B1. 5.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn cọc thép trong môi trường biển Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn cọc thép trong môi trường biển bao gồm ảnh hưởng của nước biển, ảnh hưởng của vật liệu, và các yếu tố khác. Để biết chi tiết hơn tham khảo E1 phụ lục E. 5.3 Ăn mòn cọc thép trong môi trường đất xa biển 5.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn thép trong m ô i trường đất Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn của cọc thép trong đất có thể tính đến th à nh phần của đ ấ t, nồng độ ôxy và nước trong đất, điện tr ở xuất của đất và các yếu tố khác như sự tồn tại của vi sinh, dòng điện tạp tán .... Xem Bảng E2 Phụ lục E. 5.3.2 Tốc độ ăn mòn thép trong môi trường đất xa biển 5.3.2.1 Tốc độ ăn mòn thép trong đất tự nhiên l à một quá trình phức tạp và cần có thử nghiệm phơi mẫu lâu năm để xác định chính xác. 5.3.2.2 Môi trường đất bị ô nhiễm do nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra như nước thải công nghiệp, ô nhiễm hóa chất, d o đó quan hệ định lượng giữa ô nhiễm và tốc độ ăn mòn thép khó có thể xác định được. Tốc độ ăn mòn cọc thép trong các trường hợp đó phải được khảo sát, đánh giá cho từng công trình cụ thể. 5.3.2.3 Môi trường đất phèn chua có chứa hàm lượng pyrit cao, chúng được xem là trung tính khi không bị ngập nước và tiếp xúc với ôxy. Độ pH của đất l oại này sẽ giảm đáng kể khi pyrit tiếp xúc với ôxy và nước tạo ra axit sulphuric và có khả năng gây ra tốc độ ăn mòn cao. Tốc độ ăn mòn thép trong l oại đất này chưa rõ ràng và vẫn còn phải tiếp tục nghiên cứu. 5.4 Ăn mòn cọc thép trong các môi trường khác 5.4.1 Môi trường không khí xa biển 5.4.1.1 Mức độ ăn mòn thép trong không khí chênh lệch đáng kể phụ thuộc vào từng vùng khác nhau. Tốc độ ăn mòn tăng do các yếu tố sau: - Độ ẩm tương đối tăng; - Xuất hiện sự ngưng tụ nước (khi nhiệt độ trên bề m ặ t thép bằng hoặc thấp hơn điểm đọng sương); - Lượng các thành phần ô nhiễm trong không khí tăng (Thành phần ô nhiễm gây ăn mòn chủ yếu là hàm lượng Clo và SO 2 trong không khí chúng sẽ phản ứng với thép và tạo thành lớp lắng đọng trên bề mặt); - Nhiệt độ không khí tăng. 5.4.1.2 Nhiệt độ không khí, độ ẩm tương đối v à clorua lắng đọng trong không khí khác nhau theo từng vùng. 5.4.1.3 Phân loại mức độ ă n m ò n và tốc độ ăn mòn của thép trong không khí xem Phụ lục D. 5.4.2 Môi trường sông 5.4.2.1 Môi trường nước ngọt, nước lợ hay nước mặn ảnh hưởng khác nhau đến tốc độ ăn mòn của cọc thép. Mức độ ăn mòn còn bị ảnh hưởng của độ pH, h à m lượng ôxy hòa tan, nhiệt độ, dòng chảy và hàm lượng các muối hòa tan trong nước sông. 5.4.2.2 Phân vùng ăn mòn trong môi trường sông Môi trường sông gồm vùng xa biển không hoặc ít chịu ảnh hưởng của thủy triều và vùng cửa sông thường xuyên chịu tác động của thủy triều. Vùng xa biển gồm: - Vùng ngập trong nước là vùng thường xuyên tiếp xúc với nước nằm dưới mực nước thấp thiết kế; - Vùng dao động là vùng mà tại đó mực nước thay đổi do tác động của tự nhiên hoặc do con người gây ra. Vị trí vùng d ao động được xác định từ mực nước thấp thiết kế đến mực nước cao thiết kế. Tại vùng n à y có tốc độ ăn m ò n cao hơn do có sự tác động kết hợp giữa nước và không khí. Vùng cửa sông gần biển thường xuyên chịu tác động của thủy triều được phân vùng tương tự nh ư với môi trường biển (xem 5.2.2). 5.4.2.3 Tốc độ ăn mòn của cọc thép ở môi trường nước ngọt trong sông không bị ảnh hưởng của thủy triều rất thấp chỉ tương đương với tốc độ ăn mòn trong đất trung tính xa biển. 5.4.2.4 Tại cửa sông nơi có sự xáo trộn của nước mặn và nước ngọt các pin ăn mòn c ỡ lớn được hình thành ở biên của dòng xáo trộn đó và ăn mòn theo vùng tăng lên. 6 Nguyên tắc lựa chọn phương pháp chống ăn mòn cho cọc thép 6.1 Phân loại các phương pháp chống ăn mòn 6.1.1 Nguyên tắc cơ bản chống ăn mòn cọc thép Có 3 nguyên tắc cơ bản để chống ăn mòn cho cọc thép như sau: 6.1.1.1 Nguyên tắc ngăn cách bề mặt thép với môi trường ăn mòn; 6.1.1.2 Nguyên tắc điện hóa; 6.1.1.3 Nguyên tắc tạo môi trường ức chế tr ê n bề mặt thép. 6.1.2 Các phương pháp chống ăn mòn cọc thép 6.1.2.1 Phương pháp chống ăn mòn bằng các lớp sơn/phủ Các loại sơn/phủ để bảo vệ các cọc thép trong môi trường ăn mòn được chia th à nh các nhóm như sau: a) Sơn chống ăn mòn; b) Lớp ph ủ hữu cơ (phủ b ằ ng polyethylene , uretan đàn h ồ i, epoxy siêu dầy, epoxy đóng rắn trong nước); c) Lớp ph ủ từ s ả n ph ẩ m dầu mỏ (petrolatum). Đây là phương pháp kết hợp lớp phủ và ức chế ăn mòn; d) Lớp phủ vô cơ (lớp bọc bằng kim loại, lớp bọc b ằ ng vữa hoặc bê tông); Các phương pháp sơn/phủ bảo vệ cọc thép trong 7.1, 7.2. 6.1.2.2 Phương pháp bảo vệ catốt Bảo vệ catốt dựa trên nguyên lý điện hóa, dòng điện một chiều được cung c ấ p cho kết cấu thép cần bảo vệ để phân cực chúng thành catốt. Có hai dạng bảo vệ catốt: - Phương pháp anốt hy sinh; - Phương pháp dòng điện ngoài. Việc lựa chọn phương pháp nào cho từng công trình cụ thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố như quy mô công trình, môi trường, bảo dư ỡ ng, kinh tế vv .... Ch ỉ dẫn các phương pháp bảo vệ catốt trong 7.3. 6.1.2.3 Phương pháp bù ăn mòn. Trong phương pháp bù ăn mòn, một chiều dầy thích hợp của cọc thép được sử dụng để bù vào lượng tiêu hao do ăn mòn trong suốt quá trình khai thác sử dụng. Thông thường phương pháp này ch ỉ áp dụng cho vùng ngập trong nước ngọt môi trường sông và đất trung tính. 6.2 Lựa chọn các phương pháp chống ăn mòn phù hợp với môi trường 6.2.1 Tổng quan 6.2.1.1 Các phương pháp chống ăn mòn cho cọc thép sẽ kh á c nhau phụ thuộc v à o môi trường và các điều kiện xây dựng của công trình. 6.2.1.2 Khi lựa chọn phương pháp bảo vệ phù hợp nhất cho từng công trình cụ thể và xác định các tiêu chuẩn kỹ thuật cần xem xét các vấn đề sau đây: a) Các điều kiện môi trường; b) Phạm vi chống ăn mòn; c) Tuổi thọ thiết kế; d) Kế hoạch bảo trì; e) Các điều kiện thi công; f) Thời gian thi công; g) Tình trạng ăn mòn của thép và mức độ xuống cấp của lớp s ơ n/phủ cũ (với công trình cũ); h) Các điều kiện thiết kế ban đầu (với công trình cũ); i) Các yếu tố khác. 6.2.2 Lựa chọn các phương pháp chống ăn mòn cọc thép phù hợp với môi trường biển 6.2.2.1 Có ba phương án lựa chọn từ (A) đến (C) để chống ăn mòn cho cọc thép trong môi trường biển trong Hình 3. - Phương án (A) sử dụng sơn/phủ cho phần cọc thép từ vùng không khí xuống đến vùng chuyển tiếp (dưới MNTN 1 m) và bảo vệ catốt cho vùng ngập trong nước và trong đất đáy biển; - Phương án (B) sử dụng sơn/phủ cho phần cọc thép từ vùng không khí đến đáy biển kết hợp với bảo vệ catốt cho vùng ngập trong nước và trong đất đáy biển. Đây là phư ơ ng pháp bảo vệ hiệu quả và kinh tế nhất; - Phương án (C) sử dụng sơn/phủ từ vùng không khí xuống t ớ i đất đáy biển 1 m còn phần trong đất sử dụng phương pháp bù ăn mòn. Phương pháp này thường chỉ áp dụng đối với các công trình nằm trong sông xa biển ít chịu tác động của thủy triều v à có tính ăn mòn thấp. Hình 3 - Các ph ươn g án chống ăn mòn cọc thép trong môi trường biển 6.2.2.2 Vùng không khí Tại vùng không khí, môi trường ăn mòn không khắc nghiệt như các vùng khác và khả n ă ng sửa chữa dễ dàng hơn, do đó khuyến cáo lựa chọn các loại sơn trong môi trường biển có giá thành rẻ hơn và dễ thi công. 6.2.2.3 Vùng thủy triều mở rộng Vùng thủy tr iều mở rộng chịu các tác động ăn mòn khắc nghiệt nhất bao gồm vùng nước b ắ n, vùng thủy triều và vùng chuyển tiếp H ì nh 1. Tại vùng này nên lựa chọn cùng một phương pháp bảo vệ. Đối với công trình mới, các lớp sơn chống ăn mòn hay các lớp ph ủ được thực hiện trong nhà máy sẽ có ch ấ t lượng tốt hơn với giá thành r ẻ hơn so với thực hiện tại hiện trường. Sơn epoxy màng dầy hay sơ n epoxy vảy thủy tinh thường được sử dụng khi lựa chọn phương pháp sơn. Các lớp phủ chất lượng cao có chiều dầy trên 2 mm như polyethylene, uretan elastomer, epoxy siêu dầy hay bọc bằng kim loại thường được lựa chọn khi thực hiện trong nhà máy. Đối với các công trình hiện hữu cả cũ lẫn mới, có thể lựa chọn các phương pháp thực hiện ngoài hiện trường như sơn đóng rắn trong nước, các lớp phủ từ sản ph ẩ m dầu mỏ hay bọc bằng bê tông. 6.2.2.4 Vùng chìm trong nước Các cọc trong vùng chìm trong nước tiếp xúc thường xuyên với nước biển nên phương pháp bảo vệ cũng có đặc thù riêng. Do điều kiện kiểm soát ăn mòn b ị hạn chế tầm nhìn nên phương pháp bảo vệ catốt thường được lựa chọn. Bảo vệ catốt có thể áp dụng kết hợp với sơn trong nước biển hoặc không kết hợp với sơn. 6.2.2.5 Vùng đất đáy biển Phần cọc thép nằm trong đất đất đáy biển thường được chống ăn mòn b ằ ng hệ thống bảo vệ catốt. Bề mặt phía đất đắp của cọc ván thép có tốc độ chậm hơn mặt hướng ra biển, do đó thư ờ ng áp dụng phương pháp sơn. Tuy nhiên trong các trường hợp đất đắp có t í nh ăn mòn mạnh thì phải khảo sát trước và có các biện pháp chống ăn mòn thích hợp như bảo vệ catốt. 6.2.2.6 Phạm vi áp dụng của các phương pháp bảo vệ chính được sử dụng trong môi trường biển trong Bảng F1 Phụ lục F. 6.2.3 Lựa chọn phương pháp chống ăn mòn cọc thép môi trường đất khác biển 6.2.3.1 Các cọc thép nằm trong đất xa biển có thể được bảo vệ bằng phương pháp bù ăn mòn (xem 7.4.2) 6.2.3.2 Tại các vùng bị ô nhiễm hay các vùng đất phèn chua cần c ó những nghiên cứu riêng và các biện pháp chống ăn mòn cũng cần xem xét cụ thể. Các phương pháp sử dụng sơn/phủ vô cơ hoặc/hay cùng với phương pháp bảo vệ catốt có thể được áp dụng. 6.2.3.3 Phạm vi áp dụng các phương pháp chống ăn mòn thường được sử dụng trong môi trường đất xa biển trong Bảng F2 Phụ lục F. 6.2.4 Lựa chọn phương pháp chống ăn mòn cọc thép tại các vùng khác 6.2.4.1 Các cọc thép tiếp xúc với vùng không khí xa biển ít chịu tác động của các yếu tố ăn mòn nên có thể sử dụng các loại s ơn phù hợp với từng môi trường. 6.2.4.2 Phân loại môi trường ăn mòn của Không khí theo Phụ lục D. 6.2.4.3 Phạm vi áp dụng các phương pháp chống ăn mòn thường được sử dụng trong các môi trường xa biển trong Bảng F2 Phụ lục F. 6.3 Lựa chọn các phương pháp chống ăn mòn phù hợp với các loại cọc 6.3.1 Lựa chọn phương pháp chống ăn mòn cho cọc ống thép 6.3.1.1 Đối với các cọc ống thép tại các công trình mới, tất cả các phương pháp sơn/phủ đều có thể lựa chọn. Tuy nhiên cần lựa chọn hợp lý cho từng vùng tiếp xúc với môi trường như vùng tiếp xúc với không khí nên chọn các loại sơn có giá thành rẻ hơn, dễ sửa chữa, bảo dưỡng, vùng thủy triều mở rộng nên chọn các loại lớp phủ chất lượng cao có tuổi thọ lâu dài còn vùng ngập trong nước nên xét đến việc kết hợp với phương pháp bảo vệ catốt khi lựa chọn lớp sơn phủ. 6.3.1.2 Đối với các cọc ống thép tại các công trình hiện hữu, việc sửa chữa tại vùng thủy triều mở rộng nên lựa chọn các phương pháp có thể thực hiện tại hiện trường như sơn epoxy đóng rắn trong nước, lớp phủ từ sản phẩm dầu mỏ (petrolatum), phủ bằng bê tông. 6.3.2 Lựa chọn phương pháp chống ăn mòn cho cọc ván thép và cọc ống ván thép 6.3.2.1 Các cọc ván thép và cọc ống ván thép tại các công trình mới thường được phủ bằng bê tông cốt thép từ đỉnh cọc đến mực nước thấp nhất hoặc sâu hơn. Vùng ngập trong nước được bảo vệ catốt kết hợp với hoặc không có lớp sơn bảo vệ. Phần tiếp xúc với đất đắp và đáy bùn có thể sử dụng phương pháp bù ăn mòn. 6.3.2.2 Với các cọc ván thép và cọc ống ván thép c ầ n sửa chữa có thể dùng sơn epoxy đóng rắn trong nước hoặc chỉ cần duy trì hệ thống bảo vệ catốt. 6.3.2.3 Để bảo vệ chống ăn mòn cho các khóa nối của cọc ống ván thép tham khảo Điều 13 TCVN 10317:2014 và Điều 10 TCVN 10318:2014. 6.3.3 Lựa chọn phương pháp chống ăn mòn cho các loại cọc khác Các loại cọc khác như cọc chữ H, cọc chữ I hay cọc hình hộp ít sử dụng nên sẽ tùy thuộc vào điều kiện công trình cụ thể để đưa ra các biện pháp phù hợp nhất. 7 Các phương pháp chống ăn mòn cho cọc thép 7.1 Các phương pháp sơn/phủ thực hiện trong nhà máy 7.1.1 Phương pháp sơn chống ăn mòn 7.1.1.1 Phương pháp sơn có nhiều ưu điểm so với các phương pháp chống ăn mòn khác bởi chỉ cần t hực hiện một quá trình sơn đơn giản. Phương pháp này được sử dụng nhiều để bảo vệ chống ăn mòn cho các kết c ấ u thép trong tất cả các điều kiện môi trường nhờ vào những tiến bộ về công nghệ chế tạo. Phương pháp sơn được ứng dụng rộng rãi để bảo vệ các cọc thép do các đặc điểm nổi bật như: • Có thể thi công trên các công trình lớn và c ó hình dạng phức tạp; • Công việc thi công ban đầu hoặc sửa chữa đều dễ dàng, hơn nữa có thể san lại nhanh chóng và tương đối đơn giản; • Có thể thi công trong nhà máy, trong xưởng ngoài công trường hay trên vùng không khí biển của các cọc đã thi công; • Chiều dầy màng sơn không lớn và có mầu sáng, do đó chúng ta dễ dàng nhận biết cả về khả năng chống ăn mòn và tình trạng lớp sơn; • Khả n ă ng triển khai dễ dàng bằng cách lựa chọn loại sơn và chiều dầy màng sơn theo điều kiện môi trường; • Tuổi thọ lớp sơn từ vài năm đến 20 năm phụ thuộc vào hệ sơn với chi phí tương đối thấp. 7.1.1.1.1 Lựa chọn hệ sơn phù hợp với điều kiện môi trường khác nhau theo Phụ lục A, B, C TCVN 8789:2011. 7.1.1.1.2 Phân loại môi trường ăn mòn theo ISO 12944-2. 7.1.1.2 Trong môi trường biển có hai hệ sơn là epoxy mảng dầy v à epoxy vảy thủy tinh rất hữu dụng để bảo vệ cọc thép từ vùng không khí đến vùng thủy triều mở rộng và vùng ngập nước, bùn. 7.1.1.3 Hệ sơn epoxy màng d ầy sử dụng lớp nhựa epoxy màng dầy có khả n ă ng ng ă n chặn các yếu tố ăn mòn của môi trường rất tốt phủ bên ngoài lớp sơn giầu kẽm có khả năng bám dính và chống ă n mòn cao như một lớp lót. Sơn giàu kẽm chứa nhiều bột kẽm có khả năng chống ăn mòn như anốt hy sinh vì chúng bám tr ê n bề mặt thép. Mặc dù hệ sơn này có khả năng bám dính tốt, đặc tính chống ăn mòn cao, kháng hóa chất, không thấm nước nhưng chúng có tính kháng thời tiết kém, dễ bị phấn h ó a. Do vậy có thể sử dụng thêm lớp phủ ngoài b ằ ng loại kháng thời tiết nếu cần. 7.1.1.4 Hệ sơn epoxy vảy thủy tinh gồm lớp epoxy giầu kẽm và lớp epoxy vảy thủy tinh. Hệ sơn này có điện trở cao và có khả năng ngăn chặn các yếu tố ăn mòn của môi trường rất tốt . Lớp sơn epoxy vảy thủy tinh chứa 20 % bột thủy tinh trộn với nhựa epoxy lỏng. Chiều dầy một lần sơn từ 200 m m đến 500 m m cho chất lượng cao. 7.1.1.5 Để đảm bảo chất lượng của các hệ sơn trong môi trường biển, yêu cầu làm sạch bề mặt cọc thép phải đạt Sa2½ theo ISO 8501-1. Ví dụ thiết kế lớp sơn môi trường biển tham khảo Phụ lục C. 7.1.1.5.1 Yêu cầu kỹ thuật của s ơ n giàu kẽm theo TCVN 9012:2011. 7.1.1.5.2 Yêu cầu kỹ thuật của sơn polyuretan theo TCVN 9013:2011. 7.1.1.5.3 Yêu cầu kỹ thuật của sơn epoxy màng dầy và epoxy vảy thủy tinh phụ thuộc vào tuổi thọ yêu cầu của công trình. Nhà thiết kế chống ăn mòn phải đưa ra yêu cầu kỹ thuật của các loại sơn này để đáp ứ ng tuổi thọ cho công trình cụ thể. 7.1.1.6 Quy trình thi công v à nghiệm thu các hệ sơn theo TCVN 8790:2011. 7.1.1.7 Hạng mục kiểm tra sơn trong nhà máy trong bảng 1. Kiểm tra các khuyết tật của lớp sơn sau khi lắp đặt ngoài hiện trường bằng mắt thư ờ ng. Bảng 1 - Các y ê u cầu kiểm tra sơn tại nhà máy Nội dung kiểm tra Thời điểm kiểm tra Phương pháp kiểm tra Yêu c ầ u kỹ thuật Lượng sơn sử dụng Sau khi sơn Số th ù ng sử dụng Theo thiết kế Chiều dày lớp phủ sau khi khô Sau khi sơn khô Thiết bị đo chiều dầy Theo thiết kế Vết r ỗ Sau khi sơn khô Máy kiểm tra vết rỗ Không có v ế t rỗ Bề m ặ t M à u Sau khi sơn khô B ằ ng mắt thư ờ ng Phù hợp thiết kế Khuyết tật Gỉ Không ảnh hư ở ng đến chức n ă ng Bong tr ó c Phân lớp Phồng rộp Xước 7.1.2 Lớp phủ uretan elastome 7.1.2.1 Lớp phủ được chế tạo trong nhà máy sử dụng màng phủ uretan elastome. Lớp phủ uretan elastome là lớp phủ phẳng được tạo ra từ hai thành phần gồm nhựa polyol và isocyanate. Nhựa uretan có đặc tính khô nhanh ở nhiệt độ thấp, đàn hồi, cứng và đặc biệt có khả năng chịu m à i mòn vượt trội và có độ bền cao. 7.1.2.2 Lớp phủ uretan elastome được sử dụng chống ăn mòn cho các cọc thép ở khu vực biển và ven biển, chủ yếu ở vùng thủy triều mở rộng. Trong một số trường hợp đặc biệt, l ớp phủ này có thể sử dụng trong vùng ngập nước và một phần ngập bùn, khi đó có thể không cần lắp đặt hệ thống bảo vệ catốt. 7.1.2.3 Chiều dài lớp phủ và khu vực được phủ phụ thuộc vào điều kiện sử dụng. Phần không có lớp phủ của các cọc có liên kết với kết c ấ u b ê tông ph í a trên thường từ 50 mm đến 100 mm xét đến việc chống ăn mòn và liên kết với bê tông. 7.1.2.4 Chiều dầy lớp ph ủ uretan elastome tối thiểu là 3,5 mm. Đây là giá trị thiết kế để duy trì khả năng chống ăn mòn trong trường hợp c ó các hư hỏng nh ỏ xảy ra trong quá trình thi công và cho phép chịu mài mòn do tia cực tím trong quá trình sử dụng. 7.1.2.5 Để đảm bảo ch ấ t lượng của lớp phủ uretan elastome, yêu cầu làm sạch bề mặt cọc thép phải đạt Sa2½ theo ISO 8501-1 tr ư ớc khi thi công lớp lót. Lớp lót là một quá trình gia công bề mặt trung gian đặc biệt nh ằ m tăng khả năng chống ăn mòn và phải sử dụng một lớp l ó t có khả năng dính bám vượt trội khi phủ bằng uretan đàn hồi. Thi công lớp phủ urethan đàn hồi được thực hiện trong nh à máy trên dây chuyền chuyên dụng. Các yêu cầu kiểm tra lớp phủ uretan elastome tr ong Bảng 2. 7.1.2.6 Yêu cầu kỹ thuật của lớp phủ uretan elastome phụ thuộc vào tuổi thọ yêu cầu của công trình. Nhà thiết kế chống ăn mòn phải đưa ra quy định để đáp ứng tuổi thọ cho công trình cụ thể. Bảng 2 - Các yêu cầu kiểm tra đối với lớp phủ chất lượng cao (uretan elastomer) Nội dung kiểm tra Thời đi ể m kiểm tra Phương pháp kiểm tra Yêu cầu kỹ thuật Chiều dầy lớp phủ sau khi khô Sau khi kh ô Thiết bị kiểm tra độ dầy Theo thiết kế Vết r ỗ Sau khi khô Máy kiểm tra rỗ Không c ó vết rỗ Bề mặt Màu Sau khi khô B ằ ng mắt thường Phù hợp thiết kế Khuyết tật Gỉ Không ảnh hưởng đến chức năng Bong tróc Phân lớp Phồng rộp Xước 7.1.3 Lớp phủ epoxy siêu dầy 7.1.3.1 Lớp phủ epoxy siêu dầy l à lớp bọc hai thành phần gồm keo epoxy và hợp chất amine, chiều dầy 1 mm đến 3 mm c ó được với số lần sơn ít. Đặc trưng chống ăn mòn được thể hiện qua việc hình thành lớp màng đàn hồi, chịu nước biển, chịu mài mòn và chịu hóa chất rất tốt nhờ đặc tính của epoxy. Lớp phủ ngoài cùng chịu thời tiết được sử dụng khi cọc phơi ngoài không khí sẽ điều chỉnh được mầu sắc, đảm bảo thẩm mỹ của công trình. 7.1.3.2 Khác với các loại sơn epoxy thông thường dùng với mục đích chịu hóa chất cho các bể chứa, nhà máy hóa chất, lớp phủ epoxy siêu dầy được phát triển để chống ăn mòn cho các cọc thép vùng thủy triều mở rộng là chủ yếu. Trong một số trường hợp đặc biệt có thể dùng cho phần ngập nước và một phần trong bùn. 7.1.3.3 Lớp phủ epoxy siêu dầy được sử dụng cùng lớp sơn lót hữu cơ giàu kẽm. Nếu yêu cầu chịu thời tiết và thẩm mỹ vùng phơi ngoài không khí có thể sử dụng lớp sơn ch ị u thời tiết ngoài cùng. Ví dụ thiết kế lớp phủ epoxy siêu dầy trong Phụ lục C. 7.1.3.4 Để đảm bảo chất lượng của lớp phủ epoxy siêu dầy, yêu cầu làm sạch bề mặt cọc thép phải đạt Sa2½ theo ISO 8501-1. Thi công lớp phủ trong nhà máy hoặc xưởng có mái che v à phải thực hiện theo đúng hướng dẫn của nhà cung cấp. Các ch ỉ tiêu cần kiểm tra để đảm bảo chất lượng lớp phủ epoxy siêu dầy trong nhà máy ở Bảng 3. 7.1.3.4.1 Yêu cầu kỹ thuật của sơn gi à u kẽm theo TCVN 9012:2011. 7.1.3.4.2 Yêu cầu kỹ thuật của sơn polyuretan theo TCVN 9013:2011 7.1.3.4.3 Yêu cầu kỹ thuật của lớp phủ epoxy siêu dầy phụ thuộc vào tuổi thọ yêu cầu của công trình. Nhà thiết kế chống ăn mòn phải đưa ra quy định để đáp ứng tuổi thọ cho công trình cụ thể. Bảng 3 - Các chỉ tiêu kiểm tra lớp phủ epoxy siêu dầy Nội dung kiểm tra Thời điểm kiểm tra Ph ư ơng pháp kiểm tra Yêu cầu kỹ thuật Lượng sơn sử dụng Sau khi sơn Số thùng sử dụng Theo thiết kế Chiều dầy lớp phủ khô Sau khi sơn khô Thiết bị đo chiều dầy Theo thiết kế Vết rỗ Sau khi sơn khô Máy kiểm tra rỗ Không có vết rỗ Bề mặt Màu Sau khi sơn khô Bằng mắt thường Phù hợp với thiết kế Khuyết tật G ỉ Không ảnh hưởng đến chức năng Bong tróc Phân lớp Phồng rộp Xước 7.1.4 Lớp bọc bằng kim loại 7.1.4.1 Phương pháp bọc kim loại sử dụng một lớp kim loại chịu ăn mòn để bao bọc quanh cọc ống thép. Ngoài tăng độ bền cơ học, lớp bọc kim loại còn có độ bền chống va đập, chịu mài mòn và tuổi thọ cao h ơ n so với các lớp phủ bảo vệ khác. Lớp bọc kim loại có chi phí ban đầu cao, tuy nhiên đối với các công trình yêu cầu tuổi thọ lâu d ài thì chi phí cho cả v ò ng đời sẽ hợp lý vì độ bền cao và không mất chi phí cho bảo trì, bảo dưỡng trong quá trình khai thác, sử dụng. 7.1.4.2 Kim loại sử dụng để làm lớp bọc là thép không gỉ chịu nước biển. Lớp bọc kim loại được hàn trực tiếp vào cọc thép cần bảo vệ. Do các kim loại khác nhau được hàn với nhau nên vật liệu hàn chuyên d ụng được sử dụng cho từng phương pháp hàn. 7.1.4.3 Titan có khả năng chống ăn mòn hoàn hảo trong môi trường tự nhiên cũng được sử dụng làm lớp bọc chống ăn mòn cho cọc thép. Titan có khả năng rất tốt về chống ăn mòn điểm, ăn mòn khe và nứt do ăn mòn ứng suất. Titan thương mại sạch theo JIS H 4600:2012 hoặc tương đương được lựa chọn khi yêu cầu chống ăn mòn cao. Lớp bọc titan là thép tấm gắn lớp titan trong quá trình cán nóng, lớp bọc này được hàn với cọc thép cần bảo vệ. 7.1.4.4 Phương pháp bọc kim loại thường được thực hiện trong nhà máy cho các cọc thép mới. Lớp bọc này áp dụng cho vùng thủy triều mở rộng. V ì thành phần lớp bọc khác với cọc thép nên h ì nh thành cặp pin ăn mòn, do vậy khi áp dụng phương pháp này cần đảm bảo chắc chắn mối hàn được bảo vệ chống ăn mòn bằng lớp phủ tốt và phải nằm trên vùng nước bắn. Nếu đường hàn nằm dưới nước, cần áp dụng kết hợp với bảo vệ catốt để đảm bảo cọc thép không bị ăn mòn. 7.2 Các phương pháp sơn/phủ thực hiện ngoài hiện trường 7.2.1 Sơn epoxy đóng rắn trong nư ớc 7.2.1.1 Sơn đóng rắn trong nước chủ yếu để bảo vệ chống ăn mòn cho các công trình hiện hữu ở vùng thủy triều mở rộng. Đặc tính của loại sơn này có những ưu điểm như sau: • Có thể áp dụng tại các công trình lớn và có hình dạng phức tạp; • Thi công dễ dàng và có thể sửa chữa từng phần của công trình; • Khả n ă ng chống ăn mòn và thẩm mỹ cao; • Các lớp phủ nhẹ không gây bất lợi cho công trình; • Do lớp phủ trực tiếp chống ăn mòn nên có thể d ễ dàng đánh giá hiệu quả bằng cách quan sát tình trạng bên ngoài của lớp phủ. 7.2.1.2 Có ba loại vật liệu phủ có khả năng đóng rắn trong nước được ứng dụng để bảo vệ các cọc thép là sơn đóng rắn trong nước, ma t í t và sơn đóng r ắ n trên bề mặt ướt. a) Sơn đóng rắn trong nước Sơn epoxy đóng rắn trong nước là hệ sơn trên cơ sở nhựa epoxy sử dụng chất đóng rắn polyamide-amine. Loại sơn này có thể thi công dưới nước bằng bay hay bàn xoa, ch ú ng có t í nh dính bám nổi trội phù hợp với chức năng chống ăn mòn lâu dài. b) Ma tít đóng rắn trong nước Lớp phủ này cũng trên cơ sở nhựa epoxy sử dụng chất đóng rắn polyamide-amine nhưng vật liệu được điều ch ỉ nh dưới dạng ma tít. Thi công lớp phủ này bằng tay, ép v ậ t liệu lên nền thép cần bảo vệ cho đến khi đạt độ dầy yêu cầu khoảng 5 mm. Để t ă ng cường khả năng bám d ính của lớp phủ với kim loại nền và tránh cho vật liệu không bị rơi ra trước khi đóng rắn, có thể hàn thêm lưới thép lên bề mặt cọc thép. Chiều dầy lớp phủ có thể đạt tới vài milimét trong một lần thi công do vậy chu trình thi công chỉ cần một lần. Hơn nữa loại này có thể lấp được vào những chỗ hẹp, vị trí khó s ơ n. c) Sơn trên bề mặt ướt Loại sơn này thường được sử dụng để làm mới hoặc sửa chữa phần kết cấu trên mặt nước của các công trình hiện hữu. Tại vùng này kết cấu thép luôn bị ướt do thủy triều, do s ó ng nên không thể sử dụng các loại sơn thông thường khác được. Thi công loại sơn này bằng bàn chải hoặc con l ă n và có thể bố trí để sau khi thi công xong lớp sơn có thể chìm ngay trong nước mà không bị ảnh hưởng đến chất lượng. Các hạng mục kiểm tra chất lượng sơn ngoài hiện trường tr ong Bảng 4. Bảng 4 - Các hạng mục kiểm tra lớp sơn đóng rắn trong nước Hạng mục kiểm tra Thời điểm ki ể m tra Phương pháp kiểm tra Yêu cầu kỹ thuật Lượng sơn sử dụng Sau khi sơn Số thùng sử dụng Theo thiết kế Chiều dầy lớp sơn khô Sau khi s ơ n khô Thiết bị đo chiều d ầy Theo thiết kế Vết rỗ Sau khi sơn khô Máy kiểm tra rỗ Không có vết rỗ B ề mặt Màu Sau khi sơn khô Bằng mắt thường Phù hợp với thiết kế Khuyết tật Gỉ Không ảnh hưởng đến chức năng Bong tr ó c Phân lớp Độ ph ì nh Xước 7.2.2 Lớp phủ từ sản phẩm dầu mỏ 7.2.2.1 Lớp phủ từ sản phẩm d ầu mỏ sử dụng vật liệu chống ăn mòn trên cơ sở dạng sáp từ quá trình lọc dầu kết hợp với nhiều loại vỏ bọc bảo vệ bên ngoài như nhựa, nhựa được gia cường hay v ỏ kim loại chống ăn mòn. 7.2.2.2 Lớp phủ từ sản phẩm dầu mỏ là một dạng sáp dầu m ỏ được tách ra từ dầu thô qua quá trình chưng cất chân không. Vật liệu này không những có chức năng chống ăn mòn mà còn là vật liệu không hoạt hóa do vậy thể hiện khả n ă ng chống nước biển, axit, kiềm vượt trội. 7.2.2.3 Lớp phủ từ sản ph ẩ m dầu mỏ thường được làm dưới dạng băng quấn hay dạng tấm trong đó lớp sáp là th à nh phần chính được trộn với chất ức chế ăn mòn, sau đ ó ngâm tẩm với lớp vải thưa (dạng vải màn) cùng với ma tít làm chất độn kết thành dạng vật liệu như đất sét. Ngoài ra, còn có các dạng như bột nhão hay bảng quấn ch ứ a dạng bột nhão cũng được sử dụng. 7.2.2.4 Lớp phủ từ sản phẩm dầu mỏ có độ bám dính tốt linh động và liên kết chắc chắn vào bề mặt thép. Hơn nữa, vật liệu n à y duy trì độ nhớt trong thời gian dài, không khô cứng, không bốc hơi và có đặc trưng đẩy nước nên ng ă n được hơi ẩm và không khí tiếp xúc với bề mặt thép. Ngoài ra, quá trình gỉ còn bị ngăn chặn do có lớp màng mỏng chống ăn mòn trên bề mặt thép được tạo ra bởi chất ức chế ăn mòn có trong th à nh phần. 7.2.2.5 Yêu cầu kỹ thuật của vật liệu phủ từ sản phẩm dầu m ỏ phụ thuộc vào tuổi thọ yêu cầu của công trình. Nh à thiết kế chống ăn mòn phải đưa ra quy định để đáp ứng tuổi thọ cho công trình cụ thể. 7.2.2.6 Mức độ làm sạch bề m ặ t thép khi áp dụng lớp bọc từ sản phẩm dầu mỏ không yêu cầu cao. Mức độ làm sạch ST2 theo ISO 8501-1. 7.2.2.7 Các loại vỏ bọc bảo vệ bên ngoài điển hình được sử dụng kết hợp với lớp phủ từ s ả n phẩm dầu mỏ được thể hiện trong Bảng 5. Bảng 5 - Chủng loại và đặc trưng của các lớp bọc bảo vệ ngoài cho lớp phủ từ sản phẩm dầu mỏ Loại Loại vật liệu Đặc trưng Nhựa được gia cường FRP - Đây là một loại nhựa polyeste không no có đặc tr ư ng tăng độ cứng theo nhiệt độ được gia cường bằng sợi thủy tinh, có khả năng chịu t á c động cao, không dễ dàng bị v ỡ nhờ có sợi thủy tinh. Ngoài ra , loại vật liệu này chịu tác động hóa học, chịu thời tiết tốt . - Đối với phương pháp lắp đặt cả 2 loại c ó gờ bắt bu lông và không c ó gờ bắt bu lông đều được sử dụng. FRPP - Đây là nhựa polypropylene được gia cường bằng s ợ i thủy tinh, có tính chịu tác động vượt trội. H ơ n nữa, đặc tr ư ng chịu thời tiết tốt . - Bọc bằng FRPP sử dụng phương pháp giống như với bọc FRP. Nhựa APC - Đây là nhựa acrylic bi ế n t í nh nhựa viny l chlor i de và có khả năng chống va đập và chịu được thời tiết. APC rất linh hoạt do sự biến t í nh acrylic của một loại nhựa vinyl cl orua cứng. - Đối với phương pháp lắp đặt loại có gờ bắt bu lông được sử dụng. PE - Đây là một loại nhựa polyethylene thêm các hạt carbon đen để nâng cao t í nh chịu thời tiết. Vì vậy, chúng vượt trội v ề tính chịu hóa học và chịu nước. - Các v ỏ bọc được g ắ n bằng cách hàn và được áp dụng loại không gờ b ắ t b u lông. Kim loại chống ă n mòn Titan - Không có ăn mòn xu ấ t hiện trên titan cả ở trong môi trường biển. Titan luôn luôn có đặc trưng chịu tác động tốt , cường độ tương đương thép. Hơn nữa, titan có độ bền cao, trọng lượng nhẹ chỉ bằng 3/5 thép. - Phương pháp cho cả loại có gờ b ắ t bu lông và không có gờ bắt bu lông, loại ống bọc, loại hàn đều dùng được vỏ bọc titan. Thép không gỉ chịu nước biển - Thép chịu nước biển gồm thép không g ỉ với thép chịu ăn mòn thông thường được gia cường bằng cách thêm thành phần Cr, Mo , và Ni. Loại thép này chịu va đập tốt, cường độ bằng với thép thường. - Loại có gờ b ắ t bu lông thường được sử dụng. 7.2.3 Lớp phủ vữa bê tông 7.2.3.1 Lớp phủ vữa bê tông là một phương pháp bảo vệ ch ố ng ăn mòn cho cọc thép sử dụng lớp vữa bê tông bọc ngoài kết c ấ u thép kết hợp với hoặc không có lớp bọc bên ngoài. Vữa bê tông duy trì môi trường kiềm trên bề mặt của thép cần bảo vệ đồng thời ngăn cách bề mặt thép với môi trường ăn mòn tạo ra một lớp bảo vệ rất hiệu quả. 7.2.3.2 Lớp phủ vữa b ê tông thường được sử dụng để bảo vệ các cọc thép ở vùng thủy triều mở rộng. Chi ề u dầy lớp phủ có thể từ 5 cm đến 15 cm phụ thuộc vào môi trường. Chiều dày trên 10 cm là c ầ n thiết cho môi trường ă n m ò n khắc nghiệt. Lớp phủ vữa bê tông th ư ờng xuất hiện vết nứt , do đó cần sử dụng bê tông cốt thép để duy trì chức năng chống ăn mòn trong trường hợp không có lớp bọc bên ngoài. 7.2.3.3 Vữa hoặc bê tông phải được lấp vào tất cả các góc của bề mặt thép và duy trì môi trường kiềm đồng đều trên bề mặt trong thời gian dài để ngăn chặn vật liệu ăn mòn xâm nhập. Khả năng lấp đầy khe h ở , chống phân tách vật liệu, ch ị u nứt và bền được xem xét khi lựa chọn loại vữa hoặc bê tông thích hợp. 7.2.3.4 Trong trường hợp vị tr í vữa hoặc bê tông được bơm từ phần thấp nhất, để giảm phân tách vật liệu, phải đảm bảo khả năng chèn lấp (nhìn chung được đánh giá theo độ sụt của vữa hoặc bê tông). Trong trường hợp vữa hoặc bê tông rơi tự do từ độ cao 50 cm hoặc ít hơn, cần phải lựa chọn loại vữa hoặc bê tông với phụ gia không tách nước. 7.2.3.5 Đối với độ bền, ảnh hưởng của vữa hoặc bê tông đến chống ăn mòn có thể duy trì một cách tốt nhất khi không có vết nứt lớn, các nguồn cung cấp ôxy bị ngăn chặn, không cho nồng độ ion C l - trên bề mặt thép cao. Tuy nhiên, phải ngăn chặn nứt của vữa hoặc bê tông bằng cách dùng vữa hoặc bê tông đặc đ ể duy trì hiệu quả chống ăn mòn trong suốt thời gian khai thác của kết cấu. Lựa chọn bê tông cho lớp phủ cần tuân theo TCVN 4116:1985 và TCVN 9346:2012. 7.3 Phương pháp bảo vệ catốt 7.3.1 Phạm vi áp dụng ph ươ ng pháp bảo vệ catốt 7.3.1.1 Phạm v i áp dụng phương pháp bảo vệ ca t ố t về nguyên tắc có tác dụng chống ăn mòn cho vùng ch ì m trong nước và đất đáy biển. 7.3.1.2 Vùng thủy triều mở rộng phía trên phải được bảo vệ bằng phương pháp sơn/phủ phù hợp. Tuy nhiên phương pháp bảo vệ catốt vẫn có tác dụng đến vùng n à y với mức độ bảo vệ ít hơn phụ thuộc vào thời gian ngập trong nước. Hiệu quả bảo vệ chống ăn mòn của hệ thống bảo vệ catốt cho vùng mực nước lên xuống trong Bảng 6. Bảng 6 - Hiệu quả bảo vệ của ph ươn g pháp bảo vệ catốt với thời gian ngập nước Tỷ l ệ thời gian ngập nước % Hiệu quả bảo vệ % Dưới 40 Dưới 40 Từ 40 đến 80 Từ 40 đến 60 Từ 80 đến 100 Từ 60 đến 90 100 Trên 90 7.3.1.3 Hiệu quả bảo vệ của hệ thống bảo vệ catốt thường được xác định trên 90 % cho vùng chìm trong nước. 7.3.1.4 Bảo vệ catốt có hai phương pháp: anốt hy sinh và bằng dòng điện ngoài. Để lựa chọn phương pháp hợp lý cho công trình cụ thể phải xem xét các vấn đề như điều kiện môi trường, quy mô công trình, khả năng bảo trì, bảo d ư ỡng, nguồn điện cung cấp, vốn đầu tư ban đầu. 7.3.2 Bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh 7.3.2.1 Phương pháp bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh bằng cách gắn kim loại có điện thế thấp hơn (anốt hy sinh) như hợp kim hệ nhôm, kẽm, magiê vào kết c ấ u thép cần bảo vệ chống ăn mòn. Bố tr í tổng quan về phương pháp bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh trong Hình 4. Hình 4 - Bố trí tổng quan ph ươn g pháp bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh 7.3.2.2 Các vấn đề liên quan đến thiết kế, lắp đặt, kiểm tra hệ thống bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh quy định trong TCVN 10264:2014. 7.3.2.3 Các vấn đề liên quan đến yêu cầu kỹ thuật của anốt hy sinh và phương pháp thử quy định trong TCVN 10263:2014. 7.3.3 B ả o vệ catốt bằng dòng điện ngoài 7.3.2.1 Đối với phương pháp bảo vệ catốt bằng dòng điện ngoài, dòng điện bảo vệ được lấy từ nguồn điện qua máy biến áp chỉnh lưu đến các anốt trơ rồi theo môi trường nước hay đất đến bề mặt thép cần bảo vệ. Các anốt trơ được nối với cực dương của máy biến áp/chỉnh lưu còn kết cấu thép cần bảo vệ chống ăn mòn nối với cực âm. Sơ đồ bố trí t ổ ng quan của phương pháp bảo vệ bằng dòng điện ngoài trong Hình 5. Hình 5 - Sơ đồ bố trí tổng quan phương pháp bảo vệ catốt bằng dòng điện ngoài 7.3.2.2 Các vấn đề liên quan đến thiết kế, lắp đặt, kiểm tra và an to à n khi sử dụng phương pháp bảo vệ catốt bằng dòng điện ngoài quy định trong TCVN 10264:2014. 7.4 Phương pháp bù ăn mòn 7.4.1 Bù ăn mòn trong môi trường biển Trong vùng dao động thủy triều và vùng ngập nước, có thể x ả y ra hiện tư ợ ng ăn mòn tập trung phụ thuộc vào điều kiện môi trường. V ì vậy, về nguyên tắc, không được coi việc tăng độ dầy như là một phương pháp chống ăn mòn cho kết cấu thép. Trong trường hợp các kết cấu tạm thời, có thể chấp nhận phương pháp bù ăn mòn (xét đến chiều dầy hy sinh) là phương pháp chống ăn mòn. 7.4.2 Bù ăn mòn trong môi trường đất Trong môi trường đất có t í nh ăn mòn không cao (thường là đất trung tính), phương pháp bù ăn mòn có thể được áp dụng như một phương pháp chống ăn mòn hiệu quả và kinh tế. Xem xét vấn đề giảm chiều dầy của các cọc thép do ăn mòn, khuyến cáo sử dụng bù ă n mòn 2 mm cho 100 năm trong các trường hợp thông thường đối với cọc thép thường xuyên ngập trong nước ngọt và trong đất, nơi chúng không bị ảnh hưởng b ở i nước biển hay nước công nghiệp ô nhiễm, và không cần có thử nghiệm ăn mòn cũng như không cần lớp phủ bảo vệ. Khi cọc thép b ị ảnh hưởng bởi các yếu tố trên, hay khi chúng là đối tượng trong môi trường thay đổi thường xuyên khô, ướt thì cần phải được sơn/phủ hợp lý. Phụ lục A (quy định) Kiểm soát bảo trì hệ thống chống ăn mòn cho cọc thép A.1 Kiểm soát bảo trì các lớp sơn/phủ A.1.1 Quy định bảo trì các lớp sơn/phủ Các lớp phủ phải được bảo trì đúng theo kế hoạch bảo tr ì để đảm bảo hiệu quả chống ăn mòn cho các cọc thép. Việc bảo trì các lớp phủ tuân theo sơ đồ trong Hình A.1. A.1.2 Xem xét và kiểm tra các lớp sơn/phủ Phải kiểm tra thư ờ ng xuyên tình trạng hư hỏng của lớp sơn/phủ theo thời gian và hư hỏng d o va chạm của các vật trôi nổi hay tầu thuyền để đánh giá những vấn đề bất thường. Kiểm tra định kỳ tình trạng các lớp sơn/phủ bằng cách quan sát kết cấu. Tại vùng dao động thủy triều thường bị bao bọc bởi lớp sinh vật biển. Việc quan sát sau khi loại bỏ một phần lớp hàu, hà sẽ thu được số liệu kiểm tra chính xác hơn. Chu kỳ kiểm tra chi tiết các lớp sơn/phủ khác nhau phụ thuộc vào loại công trình, mức độ quan trọng và chủng loại lớp sơn/phủ sao cho khoảng cách kiểm tra phải phù hợp với quy định tr o ng kế hoạch bảo trì. Chu kỳ kiểm tra chi tiết thông thường phải tiến hành 5 năm một lần. Kiểm tra chi tiết nên tiến hành trên toàn bộ cọc ống thép v à cọc ván thép. Nếu điều kiện không cho phép, tiến hành kiểm tra bằng cách chọn một số vị tr í đại diện nhất cho công trình. Thông thường, lựa chọn vị trí kiểm tra cách nhau 20 m - 30 m dọc theo kết cấu và ít nhất mỗi trụ một vị trí kiểm tra đối với cầu dẫn. Kiểm tra chi tiết phải bao gồm bề mặt sơn/phủ trên toàn bộ vùng thủy triều mở rộng. Đối với cọc ống thép mỗi cọc là một vị trí kiểm tra. Với cọc ván thép mỗi vị trí kiểm tra gồm đáy trong, đáy ngoài và mặt cạnh được cạo sạch hàu hà đến hết vùng chuyển tiếp. Việc cạo lớp hàu hà phải được thực hiện rất thận trọng để không l à m xước lớp sơn/phủ . Việc quan sát phải tập trung vào sự xuống cấp của lớp sơn/phủ. Các vị trí đại diện v à vị trí xuống cấp phải được chụp ảnh. Các dạng xuống cấp phụ thuộc vào ch ủ ng loại lớp sơn/phủ. Tuy nhiên, có th ể thấy các dạng xuống cấp như sau: - Với lớp sơn: Phồng rộp, nứt, bong tróc, gỉ. - Với lớp phủ hữu cơ: Bong mảng hay các vết nứt nhỏ - Với lớp phủ từ sản phẩm dầu mỏ: Bong lớp vỏ bảo vệ, các vết nứt, móp méo, bất thường ở các bu lông, băng quấn, các đầu bịt và các t ấ m đỡ. - Với lớp phủ vữa, bê tông: Bong mảng, các vết nứt nhỏ, rơi v ỡ . - Với lớp phủ kim loại: Xuất hiện g ỉ . Hình A.1 - Sơ đồ bảo trì các lớp sơn/phủ A.2 Kiểm soát bảo trì hệ thống bảo vệ catốt A.2.1 Quy định b ả o trì hệ thống bảo vệ catốt Các hệ thống bảo vệ catốt phải được bảo trì đúng theo kế hoạch bảo tr ì để đảm bảo hiệu quả chống ăn mòn cho các cọc thép. Việc bảo tr ì hệ thống bảo vệ catốt phải tuân theo sơ đồ trong Hình A.2. A.2.2 Kiểm tra hệ thống bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh Để bảo trì hệ thống bảo vệ catốt bằng an ố t hy sinh cần kiểm tra các hạng mục sau: - Đo điện thế bảo vệ của công trì nh. Điện thế bảo vệ của công trình được đo bằng vôn kế có tr ở kháng lớn trên 10 MΩ và điện cực so sánh Ag/AgCl/trong nước biển. Giá trị điện thế đo được phải âm hơn - 800 mV. - Kiểm tr a các anốt. Kiểm tra tình trạng các mối hàn anốt vào công trình, dòng phát của các anốt (nếu có th ể ) và mức độ tiêu hao thực tế. - Kiểm tra hiệu quả bảo vệ th ô ng qua mẫu đối chứng (nếu lắp đặt mẫu đối chứng). Tháo các mẫu đối chứng đã lắp đặt, làm sạch và kiểm tra khối lượng của các mẫu có bảo vệ và không bảo vệ để đánh giá tốc độ ăn mòn, hiệu quả bảo vệ. - Kiểm tra môi trường. Môi trường bao quanh kết cấu nên được kiểm tra để dự đoán tuổi thọ còn lại của các anốt một cách chính xác hơn. A.2.3 Kiểm tra h ệ thống bảo vệ cat ố t bằng dòng điện ngoài Ngoài các hạng mục kiểm tra như đối với anốt hy sinh, hệ thống bảo vệ catốt bằng dòng điện ngoài còn phải kiểm tra th ê m các hạng mục sau: - Kiểm tra nguồn điện cung cấp cho hệ thống. Ngu ồ n điện phải ổn định và liên tục. - Kiểm tra tình trạng máy biến áp/ch ỉ nh lưu. Máy phải làm việc ổn định, không có tiếng ồn, không có mùi khét. Kiểm tra các đồng hồ đo (kiểm định lại nếu cần), các đầu nối dây và dầu làm mát (nếu có). Kiểm tra nhiệt độ máy, bộ phận ch ỉ nh lưu, các công tắc chuyển mạch vv.... - Kiểm tra hệ thống dây dương từ cực dương của máy tới các anốt trơ và hệ thống dây âm từ cực âm của máy đến kết cấu cần bảo vệ. Đo dòng phát qua các đường dây bằng ampe kìm. So sánh số liệu đo được với các số liệu cũ để phát hiện các bất thường nếu có. - Kiểm tra các hộp nối dây dương và dây âm. Kiểm tra độ kín kh í t của các hộp nối, các đầu nối dây, các thiết bị đo dòng điện nếu có. - Kiểm tr a hệ thống kiểm tra, điều khiển. Hệ thống bảo vệ catốt bằng dòng điện ngoài thường lắp đặt hệ thống kiểm tra cố định và đôi khi sử dụng để l ấ y tín hiệu cho hệ điều khiển tự động. Trong các trường hợp đó, cần kiểm tra độ chính xác của các điện cực so sánh được lắp cố định bằng cách so với điện cực cầm tay. Nếu số liệu chênh lệch nhiều phải có các biện pháp thay thế kịp thời. H ì nh A.2. Sơ đồ bảo trì hệ thống bảo vệ catốt Phụ lục B (tham khảo) Tốc độ ăn mòn của thép trong môi trường biển Bảng B1 - Các giá trị tham khảo tốc độ ăn mòn thép môi trường biển Môi trường ăn mòn Tốc độ ăn mòn (mm/n ă m) Phía biển Mực nước cao hoặc cao hơn 0 , 3 Mực nước cao đến Mực nước thấp -1 m 0 , 1 - 0,3 Mực nước thấp -1 m đến Đáy biển 0,1 - 0 , 2 Đ ấ t đ á y biển 0,03 Phía đất liền Trên mặt đất và phơi ra không khí 0 , 1 Dưới đất (T ừ mức nước dư trở lên) 0 , 03 Dưới đất (Từ mức nước dư trở xuống) 0,02 Các giá trị đối với “ Mực n ư ớc cao hoặc cao hơn ” trong Bảng B1 chỉ ra tốc độ ăn mòn ngay trên m ự c nước cao. Tốc độ ăn mòn vùng thủy triều mở rộng và vùng hoàn toàn chìm trong nước biển phải được xác định bằng cách tham khảo tốc độ ăn mòn thực tế theo các tính chất của nước biển xung quanh kết c ấ u. Các cuộc khảo sát ăn mòn trước đây đã ch ỉ ra rằng tốc độ ă n mòn khác nhau tùy thuộc vào các tính chất của nước biển và độ sâu của nó. C á c giá trị trong Bảng B1 được liệt kê như các số liệu tham khảo có phạm vi bi ế n động. Nói chung, ăn mòn trong vùng thủy triều mở rộng nên được chọn tách biệt với ăn mòn trong vùng ngập nước do có sự khác biệt về các điều kiện môi trường. Ranh giới hợp lý giữa chúng là vùng chuyển tiếp (nên trong khoảng 1,0 m dưới mực nước thấp). Trong các trường hợp ăn mòn tập trung, tốc độ ăn mòn lớn hơn rất nhiều so với các giá trị được liệt kê trong Bảng B1, và do đó các giá tr ị này không được áp dụng đối với những trường hợp đó. Phụ lục C (tham khảo) Mẫu tham khảo thiết kế các hệ sơn điển hình Bảng C.1 - Ví dụ thiết kế các h ệ sơn thường sử dụng trong môi trường biển Hạng mục Yêu cầu thiết kế Chi ề u dầy l ớp sơn ( m m) Vùng th ủ y triều mở rộng Vùng không khí biển Làm sạch bề mặt Phun cát ho ặ c h ạ t mài: Sa 2½ ho ặ c hơn theo ISO 8501-1 Gia công b ằ ng dụng cụ điện: SSPC-SP11 a ,b Hệ sơn epoxy màng dầy Sơn lót S ơ n giàu kẽm 75 75 Lớp sơn chống ăn mòn Epoxy màng dầy 480 200 Lớp chịu thời tiết Lớp giữa Polyuretan 30 Lớp ngoài cùng Polyuretan 25 Tổng chiều dầy 555 330 Hệ sơn epoxy vảy thủy tinh Lớp sơn lót Sơn giàu kẽm 20 20 Lớp phủ keo chống ăn mòn Sơn epoxy vảy thủy tinh 800 500 Lớp ch ị u thời tiết Lớp giữa Polyuretan 30 Lớp ngoài cùng Polyuretan 25 Tổng chiều dầy 820 575 CHÚ THÍCH 1: a SSPC SP11, Power Tool Cleaning to bare Metal - Làm sg B ả SPC SP11, Po w er Tool Cleaning to bare Metal - L b SSPC - (The Society for Protective Coatings) Hiệp hội sơn/phủ bảo vệ của Mỹ. CHÚ THÍCH 2: Tuổi thọ của các lớp sơn này đạt được 20 n ă m tại Nhật Bản. Bảng C.2 - Ví dụ thiết kế cho lớp phủ epoxy siêu dầy Hạng mục Vật liệu l ớp phủ/Quy trình thi công Chiều dầy sơn phủ ( m m) Vùng thủy triều mở rộng Vùng kh ô ng khí biển Chuẩn bị bề mặt Sa 2½ hoặc hơn theo ISO 8501-1 SSPC-SP11 a, b Lớp phủ Lớp lót Sơn giàu kẽm 20 20 Lớp phủ siêu dầy Epoxy siêu dầy 2500 1250 Chịu thời tiết Lớp giữa Polyuretan 30 Lớp ngoài cùng Polyuretan 25 Tổng chiều dầy phủ 2520 1325 CHÚ THÍCH 1: a SSPC SP11, Power Tool Cleaning to bare Metal - Làm sạch bề mặt b ằ ng dụng cụ điện đến mức kim loại trần. b SSPC - (The So ci ety for Protective Coatings) Hiệp hội sơn/phủ bảo vệ của Mỹ. CH Ú TH Í CH 2: Tuổi thọ của các lớp phủ này đạt được 30 n ă m tại Nhật Bản. Phụ lục D (tham khảo) Phân loại môi trường không khí liên quan đến dự đoán mức độ ăn mòn Bảng D.1 - Phân loại môi trường không khí liên quan đến dự đoán mức độ ăn mòn Phân loại ăn mòn Mức độ ăn mòn Tốc độ ăn mòn thép cabon thấp trong n ă m đầu phơi mẫu Ví dụ về loại môi trường C1 Rất thấp ≤ 10 g/(m 2 .năm) ≤ 1.3 m m/năm Vùng khô hoặc lạnh, môi trường không khí rất ít bị ô nhiễm và thời gian ướt rất thấp C2 Thấp T ừ 10 g/(m 2 .n ă m) đến 200 g/(m 2 .n ă m) Từ 1,3 m m/năm đến 25 m m/năm Vùng ôn đới, môi trường không khí bị ô nhiễm thấp (SO 2 < 5=""> m g/ m 3 ). V í dụ các vùng nông thôn hoặc các th ị tr ấ n nhỏ. Vùng khô hoặc lạnh, môi trường không khí có thời gian ướt ngắn. C3 Trung b ì nh Từ 201 g/(m 2 .n ă m) đến 400 g/(m 2 .n ă m) Từ 26 m m/năm đến 50 m m/n ă m Vùng ôn đới, môi trường không khí bị ô nhiễm trung b ì nh (SO 2 từ 5 m g/m 3 đến 30 m g/m 3 ) hoặc có vài ảnh h ư ởng c ủ a cl orua. Ví dụ các vùng đô thị, vùng ven biển c ó mức độ l ắ ng đọng clo ru a thấp. Vùng nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới , mức độ ô nhiễm không khí thấp (SO 2 < 5=""> m g/m 3 ). C4 Cao Từ 401 g/(m 2 .năm) đến 650 g/(m 2 .năm) Từ 51 m m/n ă m đến 80 m m/n ă m Vùng ôn đới, mức độ ô nhiễm không khí cao (S O 2 t ừ 30 m g/m 3 đến 90 m g/m 3 ) hoặc b ị ảnh h ư ởng tương đối của muối cl orua, Ví dụ vùng đô thị bị ô nhiễm, vùng công nghiệp, vùng ven biển không chịu tác động của nước bắn. Vùng khí hậu nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới có mức độ ô nhiễm trung bình (SO 2 từ 5 m g/m 3 đến 30 m g/m 3 ). C 5 Rất cao Từ 651 g/(m 2 .năm) đến 1500 g/(m 2 . năm) Từ 81 m m/n ă m đến 200 m m/năm Vùng khí hậu nhiệt đới hoặc cận nhiệt đ ớ i, không khí bị ô nhiễm nặng (SO 2 từ 90 m g/m 3 đến 250 m g/m 3 ) hoặc bị ảnh hưởng nặng của clorua, ví dụ các vùng công nghiệp, vùng ven biển, các vị tr í c ó mái che trên b ờ biển CX Đặc biệt cao Từ 1501 g/(m 2 .năm) đến 5500 g/(m 2 .năm) Từ 201 m m/n ă m đến 700 m m/n ă m Vùng nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới có thời gian ướt r ấ t cao, không khí bị ô nhiễm SO 2 cao (tr ê n 250 m g/m 3 ) bao gồm ảnh hưởng mạnh của cả khu công nghiệp và của muối clorua, ví dụ vùng công nghiệp đặc biệt, ven biển và trên biển đôi khi tiếp xúc với nước biển bắn. Phụ lục E (tham khảo) Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn cọc thép E.1 Các yếu tố ảnh hưởng tới ăn mòn cọc thép trong môi trường biển E.1.1 Ả nh hư ở ng của nước biển (a) Ảnh hư ở ng của các thành phần hòa tan Tính chất ăn mòn của nước biển chủ yếu phụ thuộc vào lượng muối clo và các muối hòa tan khác. Lượng muối lớn trong nước biển tạo nên chất điện ly mạnh, trong môi trường đó các phản ứng ăn mòn điện hóa của thép xảy ra. Tỷ trọng của muối hòa tan trong nước biển đại dương khác nhau theo vùng và ở v à o khoảng 3,2 % đến 3,6 %. Thành phần hòa tan chủ yếu của nước biển đại dương được đưa ra trong Bảng E1. Yếu tố gây tác động lớn nhất đến ăn m ò n trong nước biển là ion C l - . Nó làm g ỉ sét tr ở nên xốp v à phá hủy màng bảo vệ không dẫn điện trên bề mặt thép. Bên cạnh đó, ion S O 4 2 - cũng ảnh hưởng tới ăn mòn t h ép với một mức độ nhất định. Thành ph ầ n nước biển ven bờ ở nước ta cũng có sự khác biệt giữa các vùng từ bắc tới nam nên khi xây dựng công trình biển, việc khảo sát thành phần nước biển tại vị trí xây dựng theo các mùa và theo thủy triều là cần thiết. Những vị trí ở cửa sông hoặc sâu trong sông có nồng độ muối giảm th ì tốc độ ăn mòn cũng giảm theo. Bảng E.1 - Th à nh phần chủ yếu của các muối hòa tan trong nước biển đại dương (ppm) Cation Anion Na + 10556 C l - 18980 Mg 2 + 1272 SO 4 2- 2649 Ca 2 + 400 HCO 3 - 140 K + 380 Br - 65 Sr 2 + 13 F - 1 B O 3 3- 26 (b) Ảnh hư ở ng của ôxy hòa tan Tốc độ ăn mòn được xác định b ở i lượng ôxy cấp đến bề mặt thép trong nước biển. Nếu lượng ôxy hòa tan trong nước biển tăng thì lượng ôxy cung cấp đến bề mặt thép cũng tăng. Kết quả là tốc độ ăn mòn tăng tuyến t í nh. (c) Ảnh hưởng của d òng ch ả y Khi dòng chảy tăng thì chiều dầy của lớp khuếch tán ôxy gần bề mặt thép sẽ bị giảm. Thêm nữa, dòng chảy t ă ng còn làm cho lớp màng trên bề m ặ t thép dễ bị rơi rụng, điều đó sẽ làm tăng lượng ôxy cấp đến bề mặt thép và kết quả là tốc độ ăn mòn tăng. Mài mòn do cát sẽ tăng khi d ò ng chảy t ă ng nếu công trình nằm gần bãi cát. Hiện tượng này đẩy nhanh tốc độ ăn mòn, do vậy cần có các biện pháp chống ăn mòn phù hợp cho những vùng này. Phương pháp thường được sử dụng nhất là bảo vệ catốt. (d) Ảnh hư ởn g của nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng, tỷ lệ khuếch tán ôxy trên bề mặt thép tăng, đồng thời tỷ lệ các phản ứng anốt, catốt trên bề mặt thép cũng tăng dẫn đến tốc độ ăn mòn tăng. Mặc dù tốc độ ăn mòn giảm từ nhiệt độ 80 o C trở lên trong hệ hở, tuy nhiên trong thực tế không cần xem xét ảnh hưởng này trong môi trường biển. (e) Ảnh hưởng của pH Khi gi á trị pH thay đổi từ 4 đến 10, tốc độ ăn mòn của thép trong nước biển không bị ảnh hưởng bởi độ pH mà được xác định bằng lượng ôxy tiếp xúc với bề mặt thép. Tốc độ ăn mòn thường t ă ng khi môi trường có độ pH nhỏ hơn 4. Trong môi trư ờ ng nước biển, giá trị pH thường vào khoảng 7,5 đến 8,3 ngoại trừ những trường hợp thật đặc biệt. E.1.2 Ảnh hư ở ng của vật liệu (a) Ảnh hưởng của thành phần hóa học của thép Ảnh hư ở ng của thành phần hợp kim lên chống ăn mòn thép phụ thuộc vào loại môi trường ăn mòn, sự kết hợp giữa các thành phần hợp kim và lượng nguyên tố thêm vào. Hơn nữa, mức độ thay đ ổ i sẽ lớn hơn trong môi trường không khí. (b) Ảnh hưởng của màng oxit Màng oxit từ quá trình sản xuất trên bề mặt thép có một số chức năng bảo vệ. Tuy nhiên, chúng sẽ có các vết rách và lỗ hổng làm cho thép bị ăn mòn từ các vị trí đó. Ăn mòn sẽ lan ra diện tích xung quanh và trong môi trường biển thì lớp màng n à y sẽ bị mất sau n ử a năm đến một năm. Lớp màng này có điện thế dương hơn thép nên sẽ tr ở thành catốt và thép ở các vị trí vết rách trở thành anốt. Kết quả là chiều sâu ăn mòn trong nước biển của thép có lớp màng sẽ lớn hơn so với thép không có lớp màng. Trong không kh í biển và ở vùng nước bắn, lớp màng này sẽ làm tăng mức độ gồ ghề của bề mặt thép bị g ỉ . (c) Ảnh hư ở ng của việc hàn Tại các vùng hàn, cấu trúc kim loại của cọc thép khác với cấu trúc kim loại hàn và chịu ảnh hưởng của nhiệt độ cao. Ngoài ra, thành phần hóa học của kim loại hàn và cọc thép cũng khác nhau phụ thuộc vào vật liệu hàn. V ì sự khác nhau giữa thành phần hóa học và cấu trúc của vật liệu sẽ tạo ra các vùng ăn mòn. Trên thực tế đã cho thấy tốc độ ăn mòn cao của vật liệu hàn, vùng ảnh hưởng nhiệt và thép gần với đường h à n. Ngoài ra không thấy ăn mòn điểm quanh đư ờ ng hàn. Để hạn chế ảnh hưởng của việc hàn cần lựa chọn vật liệu và công nghệ h à n phù h ợ p. Quy trình hàn phải được thực hiện theo đúng yêu cầu của nhà cung cấp. (d) Ảnh hư ở ng của h ì nh dạng cọc thép Nếu nhìn từ mặt cắt ngang của cọc ván thép th ì mức độ ăn mòn của mặt đáy là lớn nh ấ t sau đ ó mới đến phần cánh. Tốc độ ăn mòn nhỏ nhất là các khóa nối. Nguyên nhân ít bị ăn mòn có thể là do hạn chế nước và ôxy tiếp xúc với mối nối v ì quá trình đổ đất và cát cũng như máng g ỉ hình thành t ừ quá trình ăn mòn ban đầu. E.1.3 Các yếu t ố khác a Ảnh hư ở ng ăn mòn theo vùng Khi cọc thép tiếp xúc với môi trường từ vùng thủy triều đến vùng chuyển tiếp, nồng độ ôxy tiếp xúc với bề mặt cọc thép có sự chênh lệch cực kỳ lớn. Trong khi nồng độ ôxy hòa tan trong nước ở vùng chuyển tiếp chỉ ở mức trung bình 8 ppm ở 25 o C thì nồng độ ôxy ở vùng th ủ y triều, phần tiếp xúc với không khí ở mức 20 % (20 0000 ppm). Hai vùng này thường xuyên nằm trong cùng một môi trường điện ly là n ư ớc biển nên tạo thành vùng ăn mòn với các phản ứng khử ôxy trong vùng thủy triều chiếm ưu thế tạo ra vùng catốt. Ngược lại, tại vùng chuyển tiếp sẽ xảy ra các phản ứng ôxy hóa thép (phản ứng anốt) l à m cho cọc thép bị ăn mòn nghiêm trọng. b Ảnh hư ở ng của ứng suất trùng lặp Khi có các ứng suất trùng lặp trên các cọc thép và lớp gỉ bị phá hủy thường xuyên tại một vị trí, vùng đó sẽ trở thành anốt so với các vùng khác không bị phá hủy. Hiện tượng này sẽ tạo ra ăn mòn điểm sâu. c Ảnh hưởng của tiếp xúc với kim loại khác Khi cọc thép trong nước biển tiếp xúc với các kim loại khác có điện thế dương hơn chúng sẽ bị ăn mòn. Dạng ăn mòn này thường tập trung ở vùng quanh nơi tiếp xúc. d Ảnh hưởng của sinh vật biển Sinh vật biển như hàu, hà bám vào cọc thép thường thúc đẩy ăn mòn thông qua việc tạo thành các điểm tập trung ôxy hay các hợp chất của lưu huỳnh được thải ra khi chúng chết hay bị phân hủy. Mặt khác chúng cũng làm giảm ăn mòn bằng cách tạo ra màng canxi không thấm nước biển hoặc trong trường hợp dòng chảy cao, chúng tạo ra một lớp nước cố định trên bề mặt thép. E.2 Các yếu tố ảnh hư ởn g đến ăn mòn thép trong môi trường đất E.2.1 Ảnh hưởng của thành phần đất Thành phần đất cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến ăn mòn. Phân loại đất theo kích thước hạt theo ASTM D 2487 như sau: • Đất sét được xác định c ó k í ch thước hạt nhỏ hơn 5 m m; • Phù sa (si l t) có kích thước hạt từ 5 m m đến 75 m m; • Cát có kích thước hạt từ 75 m m đến 4.75 mm. Vì có kích thước nh ỏ và các đặc tích hóa học, đất sét giữ ẩm tốt hơn cát v à phù sa và v ì vậy chứa ôxy ít hơn. Khi cọc được đóng qua các lớp đất có mặt của sét, phù sa hoặc cát th ì phần cọc ở lớp sét thành anốt và phần trong cát, phù sa thành catốt do sự chênh lệch về nồng độ ôxy. Đất san lấp tồn tại trong nhiều trường hợp gây ăn mòn đáng kể. Trong các trường hợp đ ó đất được phân lớp theo đất san lấp và đất tự nhiên. Đất san lấp mang tính ăn mòn do các nguyên nhân: Chúng xốp, cho phép ôxy thấm đến bề mặt cọc thép, chúng chứa lượng muối hòa tan cao nên có điện trở đất thấp và thường có pH thấp. Đất tự nhiên bị đào bới không có tính xâm thực mạnh như đất san lấp nhưng cũng xốp, cho phép ôxy tiến tới cọc thép. Mặt khác đất không bị đ à o bới thì gần như không gây ăn mòn ngay cả trên mực nước dư, không cần quan tâm đến tính chất của đất. Đất tự nhiên không có t í nh ăn mòn như trong trường hợp dưới mực nước dư. Trong trường hợp đó đất bị thiếu ôxy. Rất í t cọc được sử dụng trong điều kiện đ ấ t không bị đào bới. Thường phần trên của cọc sẽ bị nằm trong vùng đất bồi đắp. E.2.2 Ảnh hư ở ng của điện trở suất của đất Điện trở suất ảnh hưởng tới ăn mòn theo nhiều cách. Đất c ó điện trở thấp thường chứa nồng độ muối hòa tan cao. Sự có mặt của anion trong muối làm hỏng màng oxit trên thép, thúc đ ẩ y các phản ứng điện hóa trên bề mặt kim loại. Dòng ion trong đất sẽ xuất hiện do ăn mòn vùng phát triển. Khi điện trở suất thấp cường độ dòng điện và sự phân chia vùng anốt, catốt cũng tăng cao. Do đó tốc độ ăn mòn lớn hơn và diện tích ăn mòn cũng mở rộng. Mối tương quan giữa điện trở suất các vùng khác nhau cũng ảnh hưởng l ê n ăn mòn do mở rộng thêm phân vùng ăn mòn. E.2.3 Ảnh hưởng của hàm lư ợ ng nước trong đất Đất nằm dưới mực nước dư là một dạng hàm lượng nước trong đất, tại đó nước bão hòa. Một dạng khác là đất khô. Trong trường hợp ăn mòn đều, tính ăn mòn mạnh nhất là đất có độ ẩ m trung bình . Ở độ ẩm thấp không đủ nước cho quá trình ăn mòn, trong khi độ ẩm cao thì ôxy bị đẩy loại khỏi bề mặt thép và tốc độ ăn mòn thấp. E.2.4 Ảnh hưởng của độ pH Giống như điện trở suất, pH được coi là một trong các yếu tố ảnh hưởng đầu tiên đến ăn mòn trong đất. Trong điều kiện pH thấp, lớp màng bảo vệ thép không ổn định làm cho ăn mòn đi ể m và phát triển ăn mòn đều. Khi pH dưới 4, Tốc độ khử của ion hydro cao làm tăng tốc độ ăn mòn. Mặt khác thép sẽ phát triển màng thụ động để bảo vệ trong môi trường pH cao. Cũng như trong trường hợp điện trở suất của đất, rất nhiều số liệu phân tán về tốc độ ăn mòn và phải xem xét tất cả các yếu tố thu thập được. E.2.5 Ảnh hư ở ng của muối hòa tan Muối hòa tan làm giảm điện tr ở suất và ảnh hưởng trực tiếp đến các ph ả n ứng điện hóa trên bề mặt thép. Muối clorua thúc đẩy sự phá hủy các màng bảo vệ trên bề mặt kim loại trong khi muối sul f at làm tăng hoạt động của vi khuẩn khử sul f at dẫn đến ăn mòn vi sinh. E.2.6 Ả nh hư ở ng của điện thế tự nhiên và điện thế ôxy hóa khử Mối liên quan giữa tính ăn mòn của đất và hai loại điện thế được xác lập như sau: Điện thế của kết cấu với đất khi không áp dụng bảo vệ catốt và điện thế ôxy hóa khử. Giá trị điện thế tự nhiên của thép c à ng nhỏ thì tính chất ăn mòn của đất càng lớn. Giá trị điện thế ôxy hóa khử càng lớn thì tính ch ấ t ă n mòn của đất càng giảm. Điện thế ôxy hóa khử cho biết tính ôxy hóa và tính khử của môi trường. Trong đất chúng c ò n cho thấy tính ă n mòn bởi vi khu ẩ n khử su lf at. Nếu điện thế ôxy h ó a kh ử lớn hơn 400 mV thì không có ăn mòn do vi khuẩn khử sulfat, nếu nhỏ hơn 100 mV có thể ăn mòn mạnh do vi khu ẩ n khử sulfat. E.2.7 Ảnh h ưở ng của v i sinh Vi sinh không trực tiếp tấn công thép mà chúng tạo ra môi trường ăn mòn. Môi trường ăn mòn do vi khuẩn khử sulphat kỵ khí gây ra mang tính khử và ch ứ a nồng độ sul f it cao. Điều kiện này thúc đẩy sự phát triển các vùng ăn mòn. Nghiên cứu ăn mòn cọc thép dưới mực nước dư cho thấy ăn mòn vi sinh cũng như các dạng ăn mòn khác không phải l à vấn đề đối với cọc thép d ư ới mực nước dư. Tuy nhi ê n, vi sinh thường được xem xét như một tác nhân lên ăn mòn cọc thép gần hoặc trên mực nước dư. E.2.8 Ảnh h ư ởng của dòng tạp tán (dòng rò) Cọc thép cũng như các kết cấu ngầm khác phải chịu ăn mòn do dòng tạp tán trong đất. Nguồn của dòng tạp tán bao gồm cá hệ thống bảo vệ catốt đối với các công trình lân cận, hệ thống giao thông sử dụng nguồn một chiều, hoạt động khai thác mỏ, đường dây tải điện cao áp. Dòng điện một chiều từ những nguồn trên không nối điện với kết cấu có thể sử dụng kết cấu như một đường dẫn. Kết c ấ u được bảo vệ catốt khi d òng điện đi vào , và ăn mòn xu ấ t hiện khi dòng điện đi ra. Ă n mòn tạp tán thường xảy ra đối với kết cấu lớn và n ằ m dài theo hướng ngang như đường ống. Các cọc cừ hay d ã y cọc nối điện với nhau có thể cũng bị ăn mòn tạp tán. Các nhà thiết kế chống ăn mòn cọc thép phải đưa thông số này vào chương trình khảo sát cho từng công trình cụ thể. Phụ lục F (tham khảo) Phạm vi áp dụng của các phương pháp chống ăn mòn F.1 Phạm vi áp dụng các phương pháp chống ăn mòn cọc thép trong môi trường biển Bảng F.1 - Phạm vi áp dụng của các ph ươ ng pháp chống ăn mòn cho cọc thép cabon thường sử dụng trong môi trường biển Các điều kiện áp dụng Các phương pháp chống ă n mòn Các vùng m ô i trường biển Các loại cọc N ơ i thi c ô ng Tu ổi thọ mong muốn Chi ph í đầu tư ban đầu Không khí biển Thủy triều m ở rộng Chìm trong n ư ớc Đất đáy biển Cọc ống thép Ố ng ván thép và ván thép Cọc thép hình khác Trong nh à máy Trong x ư ởng tạ i công trường Sau khi lắp đặt Sơn chống ăn mòn Epoxy m à ng d ầ y Mới O O O ∆ O O O O O O C A C ũ O - - - O O O - - O C A Epoxy vảy thủy tinh M ớ i O O O ∆ O O O O O O B B C ũ O - - - O O O - - O B B Lớp ph ủ hữu cơ Polyethylene Mới O O O ∆ O ∆ - O - - A B Cũ - - - - - - - - - - - - Uretan elastome M ớ i O O O ∆ O ∆ - O - - A B Cũ - - - - - - - - - - - - Epoxy si êu d ầ y Mới O O O ∆ O O O O O O A B Cũ O - - - O O O - - O A C Epoxy khô trong nước Mới ∆ O O - O O O - ∆ O B C Cũ ∆ O - - O O O - - O B C Lớp phủ từ s ả n ph ẩ m dầu mỏ (petr ol atum) Mới ∆ O ∆ - O - - - ∆ O A C Cũ ∆ O - - O - - - - O A C Lớp phủ vô cơ Bọc b ê tông Mới O O ∆ - O O O - - O B B Cũ O O - - O O O - - O B B Bọc kim loại Mới ∆ O ∆ - O ∆ ∆ O O O A C Cũ ∆ O - - O O O - - O A C Bảo vệ catốt Anốt hy sinh Mới - - O O O O O - ∆ O A B Cũ - - O O O O O - - O A B D ò ng điện ngo à i Mới - - O O O O O - - O A A Cũ - - O O O O O - - O A A Bù ăn mòn Mới - - - ∆* O O O O - - A A CHÚ TH Í CH Khả năng á p dụng Tuổi thọ mong muốn Chi phí ban đầu Khả năng thi công O : Á p dụng được A : Tr ê n 15 n ă m A: Th ấ p O: Thi công được ∆ : Thường không áp dụng B: Từ 10 n ă m đến 15 năm B: Trung b ì nh ∆ : Thi công được nhưng ít áp dụng -: Không áp dụng được C: Dư ớ i 10 năm C: Cao -: Không thi công được * Các c ọ c thép vùng đất đáy biển thường được bảo vệ chống ăn mòn b ằ ng hệ thống bảo vệ catốt. Phương pháp bù ăn mòn ch ỉ áp dụng c h o một số trường hợp t r o ng sông gần biển cho c ô ng trình c ầ u. Các lớp phủ Plyethylene, Urethan elastome, sơn epoxy siêu dầy qua áp dụng thực t ế và phơi m ẫ u nhiều năm tại Nhật B ả n được dự đoán có tu ổ i thọ 30 năm, các lớp bọc kim loại bằng thép không gỉ, titan được dự đoán có tuổi th ọ tr ê n 50 năm. Các phương pháp chống ăn mòn ở đây là điển h ì nh, các ph ươn g pháp kh á c có thể được áp dụng. F.2 Phạm vi áp dụng các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn cọc thép th ườ ng đư ợ c lựa chọn cho các công trình khác biển Bảng F.2 - Các phương pháp chống ăn mòn cọc thép thường đư ợ c sử dụng trong môi trường đất, không khí xa biển và trong môi trường sông Môi trường sử dụng Phân vùng Phương pháp bảo vệ Hư ớ ng dẫn lựa chọn M ô i trường đất xa biển Đ ấ t trung tính không ô nhiễm Bù ăn mòn Trung b ì nh 0.02 mm/n ă m Đất bị ô nhiễm, đất phèn chua Sơn, bọc bê tôn g hoặc bảo vệ catot Sơn epoxy; Bọc b ê tông dầy 10 cm; Bảo v ệ catốt bằng dòng điện ngoài M ô i trường không khí xa biển C2 phụ lục D Hệ sơn bảo vệ Theo Bảng A2 - TCVN 8789:2011 C3 phụ lục D Hệ sơn bảo vệ Theo Bảng A3 - TCVN 8789:2011 C4 phụ lục D Hệ sơn bảo vệ Theo B ả ng A4 - TCVN 8789:2011 C5 phụ lục D Hệ sơn bảo vệ Theo Bảng A5 - TCVN 8789:2011 M ô i trường sông xa biển kh ô ng/hoặc í t bị tác động của thủy t riề u Vùng ngập trong nước Bù ăn mòn hoặc sơn Bù ăn mòn 0.02 mm/năm vùng nước ngọt không bị ô nhi ễ m Theo B ả ng A8 - TCVN 8789:2011 Vùng dao động H ệ sơn bảo vệ Theo Bảng A4 - TCVN 8789:2011 Môi trường cửa sông chịu tác đ ộng thường xuyên của th ủ y triều Áp dụng các phương ph á p b ả o v ệ như môi trường biển Theo bảng F1. MỤC LỤC 1 Phạm vi áp dụng 2 Tài liệu viện dẫn 3 Thuật ngữ, định nghĩa và thuật ngữ viết tắt 3.1 Thuật ngữ và định nghĩa 3.2 Ký hiệu viết tắt 4 Quy định chung 5 Phân loại môi trường ăn m ò n cọc thép 5.1 Các dạng ă n mòn cọc thép 5.2 Ă n mòn cọc thép trong môi trường biển 5.2.1 T ổ ng quan 5.2.2 Phân vùng ăn m ò n trong môi trường biển 5.2.3 Tốc độ ăn mòn thép trong môi trường biển 5.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn thép trong môi trường biển 5.3 Ă n mòn cọc thép trong môi trường đất xa biển 5.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn m ò n thép trong môi trường đất 5.3.2 Tốc độ ăn mòn thép trong môi trường đất xa biển 5.4 Ă n mòn cọc thép trong môi trường khác 5.4.1 Môi trường không khí xa biển 5.4.2 Môi trường sông 6 Nguyên tắc lựa chọn phương pháp chống ăn mòn cho cọc thép 6.1 Phân loại các phương pháp chống ăn mòn 6.1.1 Nguyên tắc cơ bản chống ăn mòn cọc thép. 6.1.2 Các phương pháp chống ă n mòn cọc thép 6.2 Lựa chọn các phương pháp chống ăn mòn phù hợp với môi trường 6.2.1 Tổng quan 6.2.2 Lựa chọn phương pháp chống ăn mòn cọc thép phù hợp với môi trường biển 6.2.3 Lựa chọn phương pháp chống ă n mòn cọc thép m ô i trường đất khác biển 6.2.4 Lựa chọn phương pháp ch ố ng ăn mòn cọc thép tại các vùng khác 6.3 Lựa chọn phương pháp chống ăn mòn phù hợp với các loại cọc 6.3.1 Lựa chọn phương pháp chống ă n mòn cho cọc ống thép 6.3.2 Lựa chọn phương pháp chống ă n mòn cho cọc ván thép và cọc ống ván thép 6.3.3 Lựa chọn phương pháp chống ăn mòn cho các loại cọc khác 7 Các phương pháp chống ăn mòn cho cọc thép 7.1 Các phương pháp sơn/phủ thực hiện trong nhà máy 7.1.1 Phương pháp sơn chống ăn mòn 7.1.2 Lớp phủ uretan elastome 7.1.3 Lớp phủ epoxy siêu dầy 7.1.4 Lớp bọc b ằ ng kim loại 7.2 Các phương pháp sơn/phủ thực hiện ngoài hiện trường 7.2.1 Sơn epoxy đóng r ắ n trong nước 7.2.2 Lớp phủ từ sản phẩm dầu mỏ 7.2.3 Lớp bọc vữa, bê tông 7.3 Phương pháp bảo vệ catốt 7.3.1 Phạm vi á p dụng của phương pháp bảo vệ catốt 7.3.2 Bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh 7.3.3 Bảo vệ catốt bằng dòng điện ngoài 7.4 Phương pháp bù ăn mòn 7.4.1 Bù ăn mòn trong m ô i trường biển 7.4.2 Bù ăn mòn trong môi trường đất Phụ lục A (Quy định) Kiểm soát bảo trì hệ thống chống ăn mòn cho cọc thép Phụ lục B (tham khảo) Tốc độ ăn mòn của thép trong môi trường biển Phụ lục C (tham khảo) Thiết kế các lớp sơn/phủ điển hình Phụ lục D (tham khảo) Phân loại môi trường không kh í li ê n quan đến dự đoán tốc độ ăn mòn Phụ lục E (tham khảo) Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn cọc thép Phụ lục F (tham khảo) Phạm vi áp dụng của các phương pháp chống ăn mòn