Bê tông là vật liệu xây dựng được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới, nhờ vào sức mạnh và độ bền của nó. Tuy nhiên, một trong những thách thức chính của bê tông là sự dễ bị khử cacbon hóa, một phản ứng hóa học có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ của nó. Khử cacbon hóa xảy ra khi carbon dioxide từ không khí xâm nhập vào bê tông và phản ứng với canxi hydroxit để tạo thành canxi cacbonat, làm giảm độ kiềm của bê tông. Quá trình này có thể dẫn đến sự ăn mòn của các thanh cốt thép và cuối cùng, hư hỏng kết cấu. Nghiên cứu gần đây đã khám phá các chiến lược khác nhau để giảm thiểu tác động này, bao gồm việc sử dụng hỗn hợp urea trong công thức bê tông.
Thí nghiệm và Kết quả
Một loạt thí nghiệm đã được tiến hành để đánh giá cách các hỗn hợp khác nhau ảnh hưởng đến khả năng chống lại sự khử cacbon hóa của bê tông, đặc biệt tập trung vào sự xâm nhập của CO2 từ không khí. Kết quả, như được trình bày trong Hình 5 của nghiên cứu, đã chỉ ra mối tương quan trực tiếp giữa tỷ lệ hỗn hợp urea và khả năng chống lại sự xâm nhập của CO2.
Các thí nghiệm cho thấy việc tăng tỷ lệ urea trong hỗn hợp bê tông dẫn đến khả năng chống xâm nhập CO2 cao hơn. Sự cải thiện trong khả năng chống lại này được cho là do độ kiềm mạnh mẽ do urea cung cấp. Thông thường, độ pH của các hợp chất xi măng tiêu chuẩn dao động từ 12 đến 13 nhưng có thể giảm xuống khoảng 9 sau khi bị khử cacbon hóa. Urea có độ pH khoảng 12,8, giúp bê tông duy trì độ kiềm của mình ngay cả trong điều kiện bị khử cacbon hóa.
Ảnh hưởng của Hỗn Hợp SCM và LHC
Thú vị là các thí nghiệm cũng so sánh các mẫu vật với các vật liệu phụ xi măng (SCM) và xi măng nhiệt thấp (LHC). Cả hỗn hợp SCM và LHC đều cho thấy độ sâu khử cacbon hóa sâu hơn so với các tỷ lệ hỗn hợp khác. Điều này là do các hỗn hợp này chứa tỷ lệ cao SiO2 trong chất kết dính, tiêu thụ Ca(OH)2 thông qua quá trình thủy hóa. Vì Ca(OH)2 là thành phần thiết yếu để duy trì độ kiềm của bê tông, sự tiêu thụ của nó làm giảm khả năng chống lại sự khử cacbon hóa của vật liệu.
Mặc dù quan sát thấy lợi ích với các hỗn hợp urea, hỗn hợp SCM và LHC vẫn đại diện cho một thách thức vì chúng vẫn dẫn đến độ sâu khử cacbon hóa đáng kể, cho thấy cần có thêm nghiên cứu về các phụ gia khoáng thay thế có thể ngăn ngừa sự suy giảm độ bền khử cacbon hóa.
Kết luận
Việc giới thiệu urea vào hỗn hợp bê tông đại diện cho một phương pháp hứa hẹn để tăng cường độ bền của bê tông chống lại sự khử cacbon hóa. Bằng cách duy trì một mức độ kiềm cao hơn, bê tông được làm giàu bằng urea có thể cải thiện đáng kể khả năng chống lại sự xâm nhập của CO2, có khả năng kéo dài tuổi thọ của các cấu trúc bê tông. Tuy nhiên, việc sử dụng hỗn hợp SCM và LHC vẫn gặp phải thách thức do hàm lượng SiO2 cao và sự tiêu thụ Ca(OH)2 kết quả.
Cần có thêm nghiên cứu để khám phá các giải pháp thay thế có thể giải quyết các điểm yếu được xác định với hỗn hợp SCM và LHC, do đó đảm bảo độ bền và tính toàn vẹn lâu dài của các cấu trúc bê tông trong môi trường dễ bị khử cacbon hóa.