Tiêu chuẩn chống ăn mòn công trình: Đảm bảo độ bền và tuổi thọ thiết kế

Với bờ biển dài hơn 3.000 km và công trình giao thông, dân dụng phát triển, chống ăn mòn là thách thức lớn trong ngành xây dựng Việt Nam. Ăn mòn làm giảm tuổi thọ, ảnh hưởng chất lượng và an toàn công trình. Hội thảo ngày 13/12/2024 tại Hải Phòng do Hội Bê tông Việt Nam và IBST tổ chức đã đánh giá tiêu chuẩn chống ăn mòn, đề xuất giải pháp thiết kế đảm bảo độ bền lâu dài. Cùng Nhà đẹp Việt Nam tìm hiểu những tiêu chuẩn chống ăn mòn công trình qua bài viết bên dưới.

Thực trạng ăn mòn và tiêu chuẩn chống ăn mòn tại Việt Nam

Hiện trạng ăn mòn

Ăn mòn là quá trình phá hủy vật liệu xây dựng (bê tông, thép, gỗ) do tác động của môi trường, đặc biệt là môi trường biển, nước ngầm, hóa chất hay khí hậu nhiệt đới ẩm của Việt Nam. Theo TS. Nguyễn Hồng Hải, Viện trưởng IBST, hiện tượng này gây ra thiệt hại đáng kể cho các công trình ven biển, cầu cảng, và kết cấu giao thông. Nếu không được kiểm soát, ăn mòn có thể làm giảm tuổi thọ thiết kế từ 50-100 năm xuống chỉ còn một phần nhỏ, dẫn đến chi phí bảo trì và sửa chữa tăng cao.

Hệ thống tiêu chuẩn hiện hành

Việt Nam đã ban hành nhiều quy chuẩn và tiêu chuẩn liên quan đến chống ăn mòn, bao gồm:

• QCVN 03:2022/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về công trình xây dựng trong môi trường xâm thực.
• TCVN 9346:2012: Bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép trong môi trường biển, tập trung vào tuổi thọ 50-100 năm.
• TCVN 12041:2017: Chống ăn mòn bê tông cốt thép trong các môi trường đa dạng (biển, cacbonat, clo, hóa chất).
• TCVN 12251:2020: Bảo vệ chống ăn mòn cho nhiều loại kết cấu (bê tông, thép, gỗ, gạch) trong môi trường công nghiệp, biển, hóa chất.
• TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
• TCVN 5575:2012: Thiết kế kết cấu thép, kèm các tiêu chuẩn chống ăn mòn như TCVN 11197:2015, TCVN 8789:2011.

Những tiêu chuẩn này được xây dựng dựa trên nghiên cứu thực tiễn và tham khảo từ các hệ thống tiêu chuẩn quốc tế như Nga (SP28.13330.2017, SP72.13330.2018), châu Âu, và Hiệp hội Bê tông châu Á. Tuy nhiên, thực tế áp dụng cho thấy còn nhiều bất cập.

Bất cập trong áp dụng

• Thiếu đồng bộ: Cùng một đối tượng (ví dụ: bê tông cốt thép), các tiêu chuẩn lại có quy định khác nhau về mác bê tông, chiều dày lớp bảo vệ, hay độ chống thấm, gây lúng túng cho đơn vị thiết kế.
• Chênh lệch giữa các lĩnh vực: Tiêu chuẩn cho công trình dân dụng và giao thông chưa thống nhất, đặc biệt sau khi sáp nhập hai ngành Xây dựng và Giao thông.
• Phạm vi hạn chế: Ví dụ, TCVN 9346:2012 chỉ áp dụng cho môi trường biển, không bao quát các môi trường khác như nước ngầm, hóa chất.

Sự khác biệt giữa các tiêu chuẩn chống ăn mòn chính

Theo TS. Nguyễn Đăng Khoa (IBST), hai tiêu chuẩn chính về chống ăn mòn bê tông cốt thép là TCVN 9346:2012 và TCVN 12041:2017 có những điểm khác biệt nổi bật:

• Phạm vi áp dụng:
  • TCVN 9346:2012 tập trung vào môi trường biển, dựa trên nghiên cứu 10 năm của IBST (2000-2003).
  • TCVN 12041:2017 bao quát nhiều môi trường (biển, cacbonat, clo, hóa chất), phù hợp với tuổi thọ từ 25-100 năm.
• Yêu cầu kỹ thuật:
  • TCVN 9346:2012 quy định chi tiết mác bê tông, chiều dày lớp bảo vệ (tối thiểu 50 năm, tăng cường cho 100 năm), độ chống thấm, và độ mở vết nứt theo vùng biển.
  • TCVN 12041:2017 yêu cầu mác bê tông cao hơn, dựa trên tỷ lệ nước/chất kết dính, nhưng không quy định độ chống thấm, chiều dày lớp bảo vệ phụ thuộc cấp độ bền (S1-S6).
• Nguồn gốc:
  • TCVN 9346:2012 xuất phát từ dữ liệu thực tế Việt Nam.
  • TCVN 12041:2017 dựa trên SP28.13330.2017 (Nga) và tiêu chuẩn châu Âu.

Ngoài ra, TCVN 12251:2020 bao quát tất cả kết cấu và môi trường, nhưng lại viện dẫn TCVN 9346:2012 cho phần ăn mòn bê tông cốt thép ở môi trường biển, gây chồng chéo.

Giải pháp thiết kế đảm bảo độ bền lâu

Để khắc phục ăn mòn và đảm bảo tuổi thọ thiết kế, Hội thảo đã đề xuất nhiều giải pháp:

1. Tăng cường chất lượng lớp bảo vệ:
   • Sử dụng bê tông mác cao (tăng 10 MPa cho tuổi thọ 100 năm), tăng chiều dày lớp bảo vệ (thêm 20 mm), và cải thiện độ chống thấm (tăng 2 atm).
   • Áp dụng phụ gia chống ăn mòn và lớp phủ bảo vệ cho cốt thép.
2. Công nghệ và vật liệu mới:
   • Xi măng chuyên dụng cho công trình biển, giảm thiểu tác động của muối và clo.
   • Sử dụng bê tông polymer hoặc vật liệu composite chống ăn mòn hóa học.
3. Thiết kế linh hoạt theo môi trường:
   • Đối với công trình biển, cầu cảng: Tăng cường lớp bê tông bảo vệ và sử dụng thép không gỉ.
   • Công trình giao thông: Đồng bộ tiêu chuẩn với yêu cầu tải trọng và môi trường xâm thực.
   • Công trình dân dụng: Tập trung vào cách nhiệt, chống thấm và bảo trì định kỳ.
4. Đồng bộ hóa tiêu chuẩn:
   • TS. Nguyễn Đăng Khoa kiến nghị gộp TCVN 9346:2012, TCVN 12041:2017, và TCVN 12251:2020 thành một tiêu chuẩn thống nhất, dễ áp dụng và phù hợp với thực tiễn Việt Nam.

Định hướng phát triển tiêu chuẩn chống ăn mòn

1. Lê Quang Hùng, Chủ tịch Hội Bê tông Việt Nam, nhấn mạnh rằng việc thiết kế chống ăn mòn không chỉ dừng ở khả năng chịu lực mà cần tập trung vào tuổi thọ lâu dài, tùy thuộc vào:

• Môi trường tác động: Biển, nước ngầm, hóa chất, khí hậu.
• Loại công trình: Kết cấu chịu lực chính (cầu, cột) cần bảo vệ cao hơn kết cấu bao che (tường, mái).
• Khả năng bảo trì: Bộ phận không thể bảo trì cần giải pháp tăng cường đặc biệt.

Ông cũng đề xuất cơ quan quản lý xây dựng lộ trình rà soát, hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn, đảm bảo đồng bộ giữa các lĩnh vực xây dựng, giao thông và phù hợp với thông lệ quốc tế.

1. Lê Minh Long, Phó Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ và Môi trường (Bộ Xây dựng), cam kết tiếp thu ý kiến từ hội thảo để đề xuất kế hoạch chỉnh sửa tiêu chuẩn trong thời gian tới.

Tiêu chuẩn chống ăn mòn là yếu tố then chốt đảm bảo độ bền công trình trong môi trường khắc nghiệt tại Việt Nam. Dù có hệ thống tiêu chuẩn phong phú, việc thiếu đồng bộ và hạn chế trong áp dụng vẫn là vấn đề. Giải pháp thiết kế cải tiến, nâng cao chất lượng vật liệu và thống nhất tiêu chuẩn sẽ giúp ngành xây dựng bảo vệ tài sản quốc gia. Các nhà khoa học, doanh nghiệp và cơ quan quản lý cần hợp tác xây dựng hệ thống tiêu chuẩn toàn diện, thực tiễn, bền vững.