Hiện nay bê tông cốt thép là loại hình vật liệu phổ biến được sử dụng rộng khắp trong các công trình xây dựng. Sự xuống cấp và các khuyết tật bên trong bê tông cốt thép làm giảm đáng kể khả năng làm việc của cấu kiện bê tông cũng như tiềm tàng những nguy cơ gây mất an toàn công trình. Một trong số những khuyết tật phổ biến trong bê tông cốt thép là sự tách lớp. Sự tách lớp này thường có nguyên nhân từ hiện tượng ăn mòn cốt thép bên trong bê tông.
Yếu tố chính giữ cho cốt thép không bị ăn mòn là chất lượng và độ dày phù hợp của lớp bê tông bảo vệ. Độ dày lớp bê tông bảo vệ càng nhỏ thì nguy cơ bị ăn mòn của cốt thép trước các điều kiện tự nhiên càng lớn. Sự ăn mòn cốt thép khiến thể tích cốt thép tăng so với ban đầu, làm gia tăng áp lực bên trong bê tông. Chính áp lực này là nguyên nhân tạo ra khe nứt và sự tách lớp của bê tông.
Nhiệt độ của khối bê tông biến thiên theo nhiệt độ môi trường xung quanh. Dưới tác động của phát xạ nhiệt từ mặt trời và sự tăng cao của nhiệt độ không khí, nhiệt được truyền từ bề mặt đi vào sâu bên trong khối bê tông. Vào ban đêm khi nhiệt độ môi trường xung quanh giảm, nhiệt lượng tỏa ra môi trường và khối bê tông nguội đi. Hiện tượng truyền nhiệt bên trong khối bê tông sẽ bị thay đổi khi xuất hiện sự tách lớp bên trong bê tông. Sự tách lớp đóng vai trò như một lớp cách nhiệt, làm hạn chế dòng nhiệt truyền qua. Trong trường hợp nhiệt độ môi trường tăng, sự tách lớp khiến nhiệt độ bề mặt bê tông tại đó tăng nhanh hơn so với những khu vực không có sự tách lớp. Nguyên nhân là do sự hạn chế truyền nhiệt vào sâu bên trong tại các khu vực có sự tách lớp. Do đó, trong pha tăng nhiệt của khối bê tông, nhiệt độ bề mặt tại khu vực có sự tách lớp sẽ cao hơn các vùng xung quanh. Điều ngược lại diễn ra trong pha giảm nhiệt của khối bê tông, nhiệt độ bề mặt các vùng xung quanh giảm chậm hơn khu vực có sự tách lớp. Sơ họa nguyên lý của các hiện tượng nêu trên được thể hiện trong Hình 1.
Từ phân tích trên cho thấy, sự tách lớp bên trong bê tông có thể được nhận biết thông qua biến thiên nhiệt độ bề mặt bê tông trong pha tăng nhiệt và pha giảm nhiệt của nó. Kết quả này đã mở ra một phương pháp trong nghiên cứu xác định các dạng khuyết tật trong bê tông cốt thép./.
Hình 1. Sự thay đổi nhiệt độ bề mặt tấm bê tông tại các thời điểm trong ngày.
Tài liệu tham khảo:
[1] Michal Janku, Ilja Brezina, Jiri Grosek, Use of Infrared Thermography to Detect Defects on Concrete Bridges, Procedia Engineering 190 (2017), 62-69.
Người viết: KS. Phạm Lê Hoàng Linh
Phòng Nghiên cứu Ứng dụng Địa vật lý
Tin mới nhất
