Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 327:2004 Kết cấu bê tông chống ăn mòn trong môi trường biển

TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM

TCXDVN 327:2004

Xuất bản lần 1

KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP YÊU CẦU BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN TRONG MÔI TRƯỜNG BIỂN

CONCRETE AND REINFORCED CONCRETE STRUCTURES REQUIREMENTS OF PROTECTION FROM CORROSION IN MARINE ENVIRONMENT

HÀ NỘI - 2004

Lời nói đầu

TCXDVN 327 : 2004 “ Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển “ quy định các yêu cầu về thiết kế, thi công và sử dụng vật liệu nhằm đảm bảo khả năng chống ăn mòn cho các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép xây dựng ở vùng biển.

TCXDVN 327 : 2004 được Bộ Xây dựng ban hành theo Quyết định số 01/2005/QĐ-BXD ngày 6 tháng 1 năm 2005

Xuất bản lần 1

Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép-Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển

Concrete and Reinforced Concrete Structures-Requirements of Protection from Corrosion in Marine Environment

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu bắt buộc áp dụng về thiết kế, vật liệu và thi công nhằm đảm bảo khả năng chống ăn mòn cho các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép (thông thường và ứng suất trước) xây dựng ở vùng biển với niên hạn sử dụng công trình tới 50 năm.

Tiêu chuẩn này được sử dụng kết hợp cùng các tiêu chuẩn hiện hành khác về thiết kế, yêu cầu vật liệu và thi công bê tông và bê tông cốt thép.

2 Tiêu chuẩn viện dẫn

TCVN 5574:1991 : Kết cấu bê tông cốt thép. Tiêu chuẩn thiết kế.

TCVN 2737:1995 : Tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn thiết kế.

TCVN 4116:1985 : Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế.

TCVN 2682:1999 : Xi măng pooclăng. Yêu cầu kỹ thuật.

TCVN 6260:1997 : Xi măng pooclăng hỗn hợp. Yêu cầu kỹ thuật.

TCVN 6067:1997 : Xi măng pooclăng bền sunfat. Yêu cầu kỹ thuật.

TCVN 1770:1986 : Cát xây dựng. Yêu cầu kỹ thuật.

TCVN 1771:1987 : Đá dăm, sỏi và sỏi dăm dùng trong xây dựng. Yêu cầu kỹ thuật.

TCVN 4506:1987 : Nước cho bê tông và vữa. Yêu cầu kỹ thuật.

TCVN 1681:1985 : Thép cốt bê tông cán nóng.

TCVN 6284:1997 : Thép cốt bê tông dự ứng lực. Phần 1 - Yêu cầu chung.

TCVN 6284:1997 : Thép cốt bê tông dự ứng lực. Phần 2 - Dây kéo nguội.

TCVN 6284:1997 : Thép cốt bê tông dự ứng lực. Phần 3 - Dây tôi và ram.

TCVN 6284:1997 : Thép cốt bê tông dự ứng lực. Phần 4 - Dảnh.

TCVN 4453:1995 : Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối. Quy phạm thi công và nghiệm thu.

TCVN 5592:1991 : Bê tông nặng. Yêu cầu bảo dưỡng ẩm tự nhiên.

TCXDVN 262: 2001: Bê tông nặng - Phương pháp xác định hàm lượng clorua trong cốt liệu và trong bê tông.

TCXD 238: 1999: Cốt liệu bê tông – Phương pháp hoá học xác định khả năng phản ứng kiềm –silic.

3 Phân vùng xâm thực trong môi trường biển

3.1 Căn cứ vào tính chất và mức độ xâm thực của môi trường biển đối với kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, môi trường biển được phân thành các vùng xâm thực theo vị trí kết cấu như sau:

3.1.1 Vùng ngập nước: Vị trí các kết cấu nằm ngập hoàn toàn trong nước biển, nước lợ;

3.1.2 Vùng nước lên xuống: Vị trí các kết cấu nằm giữa mức nước lên cao nhất và xuống thấp nhất của thủy triều, kể cả ở các khu vực bị sóng táp;

3.1.3 Vùng khí quyển: Vị trí các kết cấu nằm trong không khí, chia thành các tiểu vùng:

3.1.3.1 Khí quyển trên mặt nước biển hoặc nước lợ: Vị trí các kết cấu nằm trên mặt nước biển hoặc nước lợ;

3.1.3.2 Khí quyển trên bờ: Vị trí các kết cấu nằm trên bờ trong phạm vi nhỏ hơn hoặc bằng 1km cách mép nước;

3.1.3.3 Khí quyển gần bờ: Vị trí các kết cấu nằm trên bờ trong phạm vi 1 ¸ 30 km cách mép nước.

3.2 Tuỳ thuộc vào vị trí kết cấu ở vùng xâm thực nào mà lựa chọn biện pháp bảo vệ chống ăn mòn tương thích. Đối với một kết cấu lớn nằm đồng thời ở nhiều vùng khác nhau cần phân đoạn kết cấu theo từng vùng xâm thực để chọn biện pháp bảo vệ. Đối với kết cấu nhỏ đồng thời nằm ở nhiều vùng khác nhau, chọn vùng có tính xâm thực mạnh hơn để lập biện pháp bảo vệ. Đối với các kết cấu nằm ở vùng cửa sông chịu tác động xâm thực của nước lợ, phải áp dụng các biện pháp bảo vệ tương tự như kết cấu nằm trực tiếp trong và trên mặt nước biển.

Chú thích: Vùng nước lên xuống và sóng táp là vùng có tính xâm thực mạnh nhất đối với bê tông và bê tông cốt thép. Vùng ngập nước biển chủ yếu gây ăn mòn bê tông. Vùng khí quyển biển chủ yếu gây ăn mòn cốt thép trong bê tông với mức độ yếu dần theo cự ly từ mép nước vào bờ.

4 Yêu cầu thiết kế

Tính toán kết cấu ngoài việc được thực hiện theo các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành: TCVN 5574:1991, TCVN 4116:1985, TCVN 2737:1995 hoặc các tiêu chuẩn quy phạm chuyên ngành khác, đồng thời phải áp dụng bổ sung các biện pháp chống ăn mòn quy định ở điều 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 và 4.6 của tiêu chuẩn này.

4.1 Yêu cầu tối thiểu về mác bê tông, độ chống thấm của bê tông, chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, bề rộng khe nứt giới hạn và cấu tạo kiến trúc bề mặt của kết cấu công trình được quy định ở bảng 1.

4.2 Các kết cấu thi công bằng phương pháp đổ bê tông dưới nước (cọc nhồi, đài móng) phải tăng 20 mm chiều dày bảo vệ so với yêu cầu tối thiểu ghi ở bảng 1. Mối nối hàn các cọc đóng cần được bảo vệ bằng 3 lớp bitum nóng mác III hoặc IV.

4.3 Đối với các kết cấu khó cấu tạo được chiều dày lớp bảo vệ cốt thép theo yêu cầu ở bảng 1 thì có thể dùng chiều dày nhỏ hơn kết hợp áp dụng một trong các biện pháp bảo vệ hỗ trợ như sau:

Bảo vệ thêm mặt ngoài kết cấu bằng một lớp bê tông phun khô hoặc một lớp vữa trát chống thấm (hoặc kết hợp cả 2 lớp) có mác tương đương mác bê tông kết cấu và chiều dày bằng tổng chiều dày bê tông bảo vệ còn thiếu;

Bảo vệ thêm cốt thép bằng lớp sơn phủ chống ăn mòn, sử dụng chất ức chế ăn mòn kết hợp sơn chống thấm mặt ngoài kết cấu, hoặc bằng phương pháp catốt. Các phương pháp bảo vệ này được áp dụng theo chỉ dẫn riêng.

Trong mọi trường hợp không thiết kế chiều dày lớp bê tông bảo vệ nhỏ hơn 30 mm đối với kết cấu bề mặt trực diện với hơi nước biển hoặc nước biển và nhỏ hơn 20 mm đối với kết cấu nằm trong nhà.

Bảng 1 - Các yêu cầu tối thiểu về thiết kế bảo vệ kết cấu chống ăn mòn trong môi trường biển

Chú thích:

1. Đối với kết cấu bê tông không có cốt thép ở vùng khí quyển biển không bắt buộc thực hiện yêu cầu về mác bê tông theo bảng 1;

(2) Đối với kết cấu bê tông không có cốt thép ở vùng khí quyển biển không bắt buộc thực hiện yêu cầu về độ chống thấm nước theo bảng 1.

(3) Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép được tính bằng khoảng cách gần nhất từ mặt ngoài kết cấu tới mặt ngoài cốt thép đai.

(4) Kết cấu trong đất ở vùng ngập nước và vùng nước lên xuống được bảo vệ tương tự như kết cấu trong vùng ngập nước.

(5) Bề rộng khe nứt giới hạn cho trong bảng ứng với tác dụng của toàn bộ tải trọng, kể cả dài hạn và ngắn hạn. Đối với k ết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước không cho phép xuất hiện vết nứt.

4.4 Đối với cáp ứng suất trước đặt trong kết cấu, ngoài việc được bảo vệ bằng lớp bê tông theo quy định ở bảng 1, cần phải bơm chèn vữa xi măng không co ngót và không tách nước với mác tối thiểu 40 MPa vào trong ống luồn cáp. Cáp ứng suất trước đặt ngoài kết cấu được bảo vệ bằng dầu trong ống luồn cáp theo chỉ dẫn riêng.

4.5 Đối với các kết cấu trong vùng ngập nước và nước lên xuống có yêu cầu niên hạn sử dụng trên 50 năm (tới100 năm) thi ngoài việc phải thực hiện quy định ở bảng 1 còn phải áp dụng thêm một trong các biện pháp bảo vệ hỗ trợ với mức tối thiểu như sau:

Tăng mác bê tông thêm 10 MPa, tăng độ chống thấm thêm một cấp (2 at) và tăng thêm 20 mm chiều dày lớp bê tông bảo vệ so với quy định ở bảng 1;

Tăng cường bảo vệ mặt ngoài kết cấu bằng một lớp bê tông phun khô có mác bằng bê tông kết cấu dày 30 mm hoặc một lớp bê tông phun khô có mác cao hơn bê tông kết cấu 10 MPa với chiều dày tối thiểu 20 mm;

Tăng cường bảo vệ trực tiếp cốt thép bằng phương pháp catot (theo chỉ dẫn riêng).

4.6 Đối với các kết cấu trong vùng khí quyển trên mặt nước, trên bờ và gần bờ có yêu cầu niên hạn sử dụng trên trên 50 năm (tới100 năm) thi ngoài việc phải thực hiện quy định ở bảng 1 còn phải áp dụng thêm một trong các biện pháp bảo vệ hỗ trợ như sau:

Tăng mác bê tông thêm 10 Mpa và độ chống thấm thêm một cấp hoặc tăng chiều dày lớp bê tông bảo vệ thêm 20 mm;

Tăng cường bảo vệ mặt ngoài kết cấu bằng một lớp bê tông phun khô có mác bằng bê tông kết cấu dày tối thiểu 15 mm;

Tăng cường thêm lớp sơn chống ăn mòn phủ mặt cốt thép trước khi đổ bê tông (chất liệu và quy trình sơn phủ cốt thép theo quy định riêng);

Quét sơn chống thấm bề mặt kết cấu, dùng chất ức chế ăn mòn cốt thép hoặc bảo vệ trực tiếp cốt thép bằng phương pháp catot (theo chỉ dẫn riêng).

5 Yêu cầu vật liệu

5.1 Vật liệu để chế tạo bê tông chống ăn mòn cần phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo các TCVN hiện hành và một số yêu cầu bổ sung quy định ở bảng 2.

5.2 Để đảm bảo đồng thời mác bê tông theo cường độ nén và độ chống thấm nước ở bảng 1, thành phần bê tông cần được thiết kế theo "Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại" ban hành theo quyết định 778/1998/QĐ - BXD ngày 5/9/1998. Ngoài ra còn phải đảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật sau đây:

Hàm lượng xi măng tối thiểu trong 1m³ bê tông ở trong vùng khí quyển và vùng ngập nước là 350kg/m³, trong vùng nước thay đổi là 400 kg/m³. Hàm lượng xi măng tối đa không vượt quá 500 kg/m³;

Hỗn hợp bê tông dùng loại có độ sụt thấp và không quá 8 cm. Trường hợp phải dùng hỗn hợp bê tông có độ sụt cao để thực hiện công nghệ thi công đặc biệt (bơm bê tông, đổ cọc nhồi...) thì sử dụng kết hợp với phụ gia dẻo hóa hoặc siêu dẻo.

5.3 Đối với kết cấu có yêu cầu niên hạn sử dụng trên 50 năm (tới100 năm) nằm trong vùng ngập nước và nước lên xuống, bê tông cần dùng xi măng pooclăng bền sunfat thường hoặc xi măng pooclăng thường kết hợp cùng các loại phụ gia khoáng hoạt tính cao ( silicafume, tro trấu....)

Bảng 2 - Yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu làm bê tông và bê tông cốt thép đạt tính năng chống ăn mòn trong môi trường biển

Chú thích:

Hàm lượng Cl^- được khống chế riêng biệt cho từng loại vật liệu như qui định ở bảng 2 hoặc khống chế theo tổng khối lượng của chúng trong tất cả vật liệu làm bê tông như sau:

Hàm lượng Cl^- hoà tan thử theo TCXDVN 262:2001 không vượt quá 0,6kg/m³ đối với bê tông thường và 0,3kg/m³ đối với bê tông ứng suất trước;

Lượng Cl^- ghi trong bảng 2 không áp dụng cho vật liệu chế tạo kết cấu bê tông không có cốt thép (trừ trường hợp cần hạn chế loang lở trên bề mặt kết cấu).

6 Yêu cầu thi công

Công tác thi công các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép trong môi trường biển được thực hiện theo TCVN 4453:1995 và các quy phạm chuyên ngành khác. Trong quá trình thi công ngoài các yêu cầu trên cần phải tuân thủ một số yêu cầu kỹ thuật bổ sung được quy định ở điều 6.1, 6.2, 6.3 của tiêu chuẩn này.

6.1 Bảo quản và lắp dựng cốt thép, lắp dựng ván khuôn

6.1.1 Bảo quản cốt thép trong kho kín có mái che. Không để cốt thép bị ướt nước mưa và bị tác động trục tiếp của gió biển.

6.1.2 Việc lắp dựng cốt thép trên hiện trường cần phải làm nhanh. Thời gian từ lúc bắt đầu lắp dựng cốt thép tới khi đổ bê tông không kéo dài quá 24 giờ đối với kết cấu nằm từ mép nước ra biển, không quá 48 giờ đối với kết cấu ở trong phạm vi nhỏ hơn hoặc bằng 1 km tính từ mép nước vào bờ. Đối với các kết cấu khối lớn cần phân ra các phần nhỏ để lắp dựng xong cốt thép đến đâu đổ bê tông ngay đến đó. Nếu thời gian lắp dựng cốt thép kéo dài hoặc trong thời gian lắp dựng bề mặt cốt thép bị gỉ thì phải làm sạch gỉ trước khi đổ bê tông.

6.1.4 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ được tạo bằng các con kê. Con kê được chế tạo từ bê tông hạt nhỏ (D_max = 10 mm), có mác và độ chống thấm nước tương đương với bê tông kết cấu. Kích thước con kê bằng 40 x40 mm tới 50 x50 mm và chiều dày bằng chiều dày lớp bê tông bảo vệ yêu cầu với sai số ± 5 mm. Đối với kết cấu cột, dầm con kê được đặt tại các nút thép đai và thép chủ, tỳ vào thép đai. Đối với kết cấu sàn, tường con kê được đặt tại nút ngang của lưới cốt thép và tỳ vào mặt ngoài của sợi thép gần nhất với ván khuôn. Con kê được bố trí cách nhau khoảng 40 -50 lần đường kính cốt thép chủ. Cách lắp đặt con kê được minh hoạ ở hình 1. Trước khi đổ bê tông cần phải phun nước làm ẩm các con kê.

Hình 1. Cách đặt các con kê

6.1.5 Ván khuôn ngoài việc phải được thiết kế và lắp dựng chắc chắn, không bị sụp đổ hoặc biến dạng trong quá trình thi công dưới tác động của tải trọng còn cần đảm bảo yêu cầu bổ sung sau:

- Không dùng cốt thép chịu lực làm điểm tựa để gông ván khuôn.

- Trong trường hợp sử dụng buloong xuyên qua kết cấu để gông ván khuôn thì buloong phải được đặt trong ống nhựa để rút ra khỏi kết cấu sau khi đổ. Nếu các buloong này để lại trong bê tông thì phải cắt bỏ hai đầu buloong, đục sâu vào bê tông và phục hồi lại lớp bảo vệ (hình 2).

Hình 2. Phục hồi lớp bê tông bảo vệ ở các đầu buloong gông ván khuôn

6.2 Thi công bê tông

 Thực hiện nghiêm ngặt các quy định thi công theo TCVN 4435:1995, ngoài ra phải tuân thủ các yêu cầu sau:

6.2.1 Xi măng, cát, đá cần được phân lô và bảo quản tránh tác động trực tiếp của nước biển. Nếu cốt liệu được vận chuyển tới bằng đường biển hoặc lưu bãi lâu trên bờ biển thì trước khi trộn bê tông phải kiểm tra khống chế hàm lượng Clo^- của cốt liệu theo yêu cầu ở bảng 2. Khi thay đổi nguồn khai thác cốt liệu nhất thiết phải kiểm tra lại các chỉ tiêu theo quy định ở bảng 2.

6.2.2Công tác sản xuất bê tông dùng cho các công trình ở vùng biển qui định như sau:

Trường hợp bê tông được sản xuất và thi công bằng cơ giới hoàn toàn (trộn tại trạm, vận chuyển bằng bơm hoặc xe chuyên dùng, đổ và đầm hỗn hợp bê tông bằng máy): Bê tông tại trạm trộn phải có độ sụt phù hợp điều kiện thi công và cường độ tối thiểu không nhỏ hơn 1,15 lần giá trị mác bê tông qui định ở bảng 1;

Trường hợp bê tông được sản xuất và thi công bằng thủ công kết hợp cơ giới (cân đong, vận chuyển và đổ thủ công, trộn và đầm bằng máy): Bê tông tại trạm trộn phải có độ sụt phù hợp điều kiện thi công và cường độ tối thiểu không nhỏ hơn 1,25 lần giá trị mác bê tông qui định ở bảng 1;

6.2.3 Trong phương án tổ chức thi công phải tính tới các sự cố mất điện, mưa, nắng nóng, trục trặc về thiết bị v.v... để có biện pháp che chắn cốt thép và đảm bảo chất lượng bê tông.

6.2.4 Bê tông chỉ được coi là thi công đạt yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn khi các chỉ tiêu xác định trên các tổ mẫu đúc tại hiện trường và chiều dày lớp bê tông bảo vệ thực tế thoả mãn các yêu cầu qui định ở bảng 1.

6.2.5 Vị trí đặt mạch ngừng thi công áp dụng theo TCVN 4453:1995. Để đảm bảo độ kín khít của bê tông tại mạch ngừng, cần phải thực hiện các công việc sau:

Đánh xờm và rửa sạch bề mặt bê tông cũ bằng nước ngọt;

Đổ một lớp vữa xi măng - cát (tỷ lệ lấy như phần vữa của bê tông) dầy 20 -30 mm, đầm kỹ sau đó mới đổ áp lớp bê tông mới lên;

Đối với mạch ngừng hoặc khe co dãn chắn nước nên dùng băng cách nước làm từ các vật liệu không bị gỉ như cao su, đồng, inốc v.v...

6.2.6 Đối với kết cấu bê tông cốt thép được thi công tại chỗ trong vùng nước lên xuống cần phải có biện pháp che chắn để bề mặt kết cấu không bị ngấm nước biển trong vòng 3 ngày đầu. Trong trường hợp không thực hiện được điều này thì cần tính toán thời gian đổ bê tông sao cho kết thúc công tác đổ bê tông tối thiểu 6 giờ trước khi nước thuỷ triều lên ngập kết cấu. Ngoài ra trong trường hợp này cần áp dụng các biện pháp làm kín ván khuôn (lót ni lông) không để nước làm phân rã bê tông và tăng cường bảo vệ cốt thép bằng cách sơn phủ cốt thép trước khi đổ bê tông.

6.2.7 Bảo dưỡng bê tông được thực hiện theo TCVN 5592 : 1991. Không dùng nước biển hay nước lợ để bảo dưỡng bê tông cốt thép.

6.2.8 Đổ bê tông trong nước biển hoặc nước lợ thực hiện theo quy trình đổ bê tông trong nước.

6.3 Khắc phục các khiếm khuyết trong quá trình thi công

 Trong quá trình thi công và trong thời gian bảo hành công trình thường xuất hiện một số hư hỏng cần được khắc phục ngay là:

- Thấm nước hoặc đọng nước trên mái, ban công, ô văng, sênô, khu vệ sinh;

- Nứt kết cấu với chiều rộng lớn hơn quy định ghi ở bảng 1 (không phải nứt do ăn mòn cốt thép);

- Rỗ bê tông, rỗ và thấm tại mạch ngừng thi công

Đối với trường hợp thấm hoặc đọng nước, đầu tiên cần có biện pháp thoát nước triệt để; sau đó tiến hành sửa chữa chống thấm cục bộ hoặc toàn diện tuỳ thuộc vào dạng thấm.

 Đối với các khuyết tật tại mạch ngừng, các vị trí bê tông bị rỗ, nứt cần tiến hành sửa chữa ngay để vừa gia cố kết cấu vừa bảo vệ cốt thép.

Ghi chú: Việc sửa chữa có thể tham khảo chỉ dẫn: "Bê tông - Chỉ dẫn kỹ thuật thi công xử lý các vết nứt, rỗ, thấm nước bằng công nghệ bơm ép hồ, vữa xi măng" (Ban hành theo quyết định 20/1999/QĐ-BXD ngày 6/7/1999) hoặc chỉ dẫn kỹ thuật sửa chữa hư hỏng do ăn mòn.

7. Nghiệm thu công trình

 Nghiệm thu công trình được tiến hành theo TCVN 4453: 1995, và các yêu cầu của tiêu chuẩn này. Ngoài các tài liệu theo qui định, cần bổ sung các hồ sơ, tài liệu kỹ thuật sau:

- Hồ sơ khảo sát về môi trường;

- Hồ sơ thiết kế chống ăn mòn;

- Các chứng chỉ về vật liệu sử dụng;

- Nhật ký thi công và hồ sơ hoàn công.

 Trong đó cần lưu giữ đủ các thông tin có liên quan tới các thông số xâm thực của môi trường và phục vụ công tác bảo trì sau này như: bố trí cốt thép, mác bê tông và cấp phối bê tông, nguồn vật liệu để chế tạo bê tông và các biên bản kiểm tra chất lượng vật liệu đầu vào; các phiếu thí nghiệm kiểm tra cường độ bê tông tại hiện trường, chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, biên bản kiểm tra và sửa chữa các khuyết tật thi công (nếu có).