Nghiên cứu đánh giá và các giải pháp chống ăn mòn tiên tiến cho gối thép của công trình cầu ở Việt Nam (Phần 1)

1. Đặt vấn đề

   Trong công trình cầu, kết cấu gối cầu với chức năng đỡ và truyền tải trọng của kết cấu phần trên cần thiết được bảo vệ, đảm bảo khả năng làm việc ổn định và an toàn trong một thời gian dài, trong đó việc nâng cao khả năng chống ăn mòn của các bộ phận bằng thép sử dụng trong gối cầu là rất cần thiết.

  Về gối thép, từ hơn 100 năm trước, các kỹ sư người Pháp đã lắp đặt gối thép di động phía dưới kết cấu của cầu Tràng Tiền (Huế), gối thép của cầu Long Biên (Hà Nội). Sau năm 1975, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghiệp chế tạo, nhiều loại gối cầu đã được đưa vào sử dụng phù hợp với ứng xử của kết cấu cầu. Tuy nhiên, sau thời gian dài được đưa vào sử dụng, hầu hết các gối thép không được bảo dưỡng định kỳ nên kết cấu gối cầu bị han gỉ, hư hỏng, giảm tuổi thọ của kết cấu công trình.

                 

Hình 1.1. Gối thép cầu Linh Cảm (Hà Tĩnh)

           

Hình 1.2. Gối thép cầu Đò Quan (Nam Định)

Tại Việt Nam hiện đang sử dụng các biện pháp chống ăn mòn cho gối thép công trình cầu như bôi mỡ, sơn phủ, mạ kẽm nhúng nóng và mới đây nhất là công nghệ mới phun phủ nhiệt hợp kim Al-Mg. Tuy nhiên, do các bộ phận của gối cầu có hình dạng phức tạp nên việc thi công đảm bảo độ đồng đều của lớp màng sơn là khó khăn. Hơn nữa, trong quá trình vận chuyển và thi công dễ xảy ra các vết xước tại bề mặt, từ đó trở thành những điểm yếu và phát sinh gỉ giảm tuổi thọ công trình cầu.
2. Đánh giá các giải pháp chống ăn mòn
2.1. Giải pháp bôi mỡ
a. Giới thiệu
Giải pháp bôi mỡ là giải pháp chống ăn mòn đơn giản bằng cách tạo nên lớp màng bảo vệ phi kim loại, ngăn cách sự tiếp xúc trực tiếp của vật liệu thép với môi trường và các tác nhân gây ăn mòn. Dầu mỡ sau khi bôi có thể thâm nhập mạnh mẽ và nhanh chóng vào các lỗ nhỏ trên bề mặt kim loại, tạo lớp màng bảo vệ, chống ăn mòn kim loại. Hiện nay trên thị trường có bán rất nhiều loại dầu chống gỉ sét và bôi trơn cho gối thép công trình cầu như: Dầu chống gỉ RP7, WD40, 3M 5WAY…

Hình 2.1. Gối cầu áp dụng giải pháp bôi mỡ

b. Đánh giá giải pháp bôi mỡ
* Ưu điểm:
- Đây là giải pháp truyền thống, đơn giản, thực hiện nhanh chóng.
- Chi phí đầu tư ban đầu thấp.
- Dầu mỡ sau khi bôi có thể thâm nhập mạnh mẽ và nhanh chóng vào các lỗ nhỏ trên bề mặt kim loại, thiết lập lớp màng bảo vệ, chống ăn mòn kim loại.
* Nhược điểm:
- Khi bôi dầu mỡ để chống gỉ sét rất khó để xác định độ dày của lớp dầu mỡ này trên bề mặt gối thép, nhất là những bề mặt thép có nhiều lồi lõm.
- Lớp dầu mỡ dễ bám bụi bẩn, nếu không vệ sinh sạch sẽ thường xuyên, lâu ngày lớp mỡ khô lại gây cản trở chức năng quay và chuyển vị của gối cầu.
- Tốn nhân công và chi phí trong quá trình duy tu bảo dưỡng.
- Khi thải các chất dầu mỡ ra ngoài môi trường nó sẽ làm ô nhiễm sông ngòi, nguồn nước.
2.2. Giải pháp sơn phủ
a. Giới thiệu
Chống ăn mòn bằng sơn phủ là tạo nên lớp phủ bảo vệ trên bề mặt vật liệu thép, ngăn cách với môi trường bên ngoài và chống lại các tác nhân gây ăn mòn (hóa học, điện hóa) từ môi trường bên ngoài. Hơn nữa, lớp sơn có chứa chất ức chế không trơ, chất ức chế này sẽ phản ứng với hơi nước và bề mặt thép hình thành một lớp trơ làm giảm sự ăn mòn của vật liệu thép. Hiện nay, trên thị trường Việt Nam có rất nhiều loại sơn phủ chống gỉ cho kim loại nói riêng và gối cầu thép nói chung như: Alkyd Benzo, PYLOX, SP.Primer, KG-01, KL-6...

Hình 2.2. Gối cầu áp dụng giải pháp sơn phủ

b. Đánh giá giải pháp sơn phủ
* Ưu điểm:
- Lớp sơn phủ có khả năng dính bám tốt, có thể chống ăn mòn thép trong thời gian từ 10 - 15 năm.
- Thời gian thi công nhanh. - Chi phí đầu tư ban đầu tương đối thấp nên có thể áp dụng rộng rãi.
- Sơn màu làm tăng tính thẩm mỹ, phối màu hài hòa với kết cấu cũng như cảnh quan môi trường xung quanh.
* Nhược điểm:
- Quy trình sơn yêu cầu thực hiện đúng các kỹ thuật nghiêm ngặt.
- Phải sơn lại nhiều lần gây tốn kém chi phí trong quá trình duy tu bảo dưỡng.
- Mùi sơn độc hại, gây ảnh hưởng đến sức khỏe và môi trường.
- Đối với kết cấu thép đặt trong môi trường có tính ăn mòn cao như môi trường gần biển thì lớp sơn chỉ có tác dụng chống ăn mòn trong một thời gian ngắn.

(Còn tiếp)

Bài viết được trích từ Bài báo đã được đăng trên tạp chí giao thông vận tải ngày 08/04/2016.
KS. Kiều Tuấn Anh, Công ty Kawakin Core-Tech Việt Nam
PGS. TS. Đào Duy Lâm, PGS. TS. Nguyễn Thị Tuyết Trinh (Trường Đại học Giao thông vận tải)
Người phản biện: GS. TS. Nguyễn Viết Trung, PGS. TS. Nguyễn Thị Bích Thủy
Tài liệu tham khảo
[1]. TCVN 8792: 2011, Sơn và lớp phủ bảo vệ kim loại - phương pháp thử mù muối, TCVN 8785: 2011 - Sơn và lớp phủ bảo vệ kim loại - Phương pháp thử trong điều kiện tự nhiên.
[2]. Nguyễn Xuân Vũ, Nguyễn Thị Bích Thủy và cộng sự (2012), Đề tài nghiên cứu xây dựng yêu cầu kỹ thuật và phạm vi ứng dụng thích hợp của các loại sơn sử dụng trong GTVT.
[3]. Takehiko Himeno (8/2013), Nghiên cứu giải pháp phun phủ kim loại kết hợp Al-Mg nhằm nâng cao độ bền lâu dài cho gối cầu, Tạp chí Cầu đường Việt Nam.
[4]. Hồ sơ các dự án Bến Lức - Long Thành, Cao Lãnh, Nhật Tân, Bính…
[5]. Công ty Cổ phần Cầu đường Cao tốc phía tây Nhật Bản, NEXCO (2012), Hướng dẫn thiết kế - thi công phun phủ nhiệt hợp kim Al-Mg.
[6]. Phương pháp thí nghiệm mạ kẽm nhúng nóng (JIS H 0401 : 2007). [7]. Tổng công ty Đường cao tốc Hiroshima (2008), Tiêu chuẩn thiết kế - thi công sơn phủ Nhật Bản.