NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ BỀN CHO BÊ TÔNG – BÊ TÔNG CỐT THÉP CỦA KẾT CẤU BẢO VỆ MÁI ĐÊ VÀ BỜ BIỂN VIỆT NAM
Xây dựng công trình thủy
Luận án tập trung giải quyết vấn đề cấp bách về độ bền và tuổi thọ thấp của các kết cấu bê tông (BT) và bê tông cốt thép (BTCT) bảo vệ mái đê và bờ biển Việt Nam. Với đường bờ biển dài hơn 3260km, các công trình này phải chịu tác động đồng thời của môi trường biển khắc nghiệt, bao gồm các yếu tố hóa học gây ăn mòn và tác động cơ học như sóng, dòng chảy, thủy triều, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Tình trạng hư hỏng nghiêm trọng này dẫn đến tổn thất đáng kể và yêu cầu cấp thiết về các giải pháp nâng cao độ bền vững chắc.
Mục đích chính của nghiên cứu là tìm kiếm giải pháp khoa học, kinh tế và khả thi nhằm nâng cao độ bền cho BT-BTCT của các kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các kết cấu chịu tác động trực tiếp của nước biển, sóng và bão, đặc biệt là việc nâng cao độ bền của bê tông để bảo vệ cốt thép, từ đó kéo dài tuổi thọ cho toàn bộ kết cấu.
Luận án đã áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm, bao gồm thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm hiện trường. Các đóng góp nổi bật bao gồm việc lựa chọn thành công tổ hợp phụ gia gồm tro bay, silica fume và phụ gia hóa dẻo để chế tạo bê tông có độ bền cao, phù hợp với môi trường biển Việt Nam. Nghiên cứu thực nghiệm đã xác định được tỷ lệ phụ gia tối ưu, cải thiện đáng kể độ bền của bê tông dưới tác động của các yếu tố hóa học và cơ học. Đặc biệt, luận án đã chế tạo và thử nghiệm thành công tấm lát mái tại đê biển Giao Thủy – Nam Định.
Ngoài ra, luận án còn xây dựng phần mềm tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ gia, giúp xác định cấp phối vật liệu nhanh chóng và chính xác. Các thí nghiệm phân tích hiện đại (TGA, X-Ray, SEM) đã cung cấp cơ sở khoa học vững chắc về tác dụng của phụ gia trong việc cải thiện độ bền hóa học của bê tông. Kết quả cho thấy, cấp phối tối ưu với 20% tro bay, 10% silica fume thay thế xi măng và 0,4% phụ gia hóa dẻo mang lại các chỉ tiêu kỹ thuật vượt trội và hiệu quả kinh tế cao (tiết kiệm 9% chi phí so với xi măng Pooclăng bền sunphat). Việc ứng dụng thử nghiệm 100 cấu kiện tại đê biển Giao Thủy – Nam Định đã chứng minh hiệu quả thực tiễn, với các cấu kiện sử dụng phụ gia có chỉ tiêu cơ lý tốt hơn và ít bị xuống cấp hơn đáng kể so với cấu kiện đối chứng sau 2 năm làm việc.