Luận án Dự báo tuổi thọ sử dụng của cầu bê tông cốt thép ven biển Việt Nam do xâm nhập Clo

ết quả tính toán D, có các nhận xét sau:
Hệ số khuếch tán DC1202 thấp hơn so với dự báo của Stanish: đối với bê tông thường và tro bay là từ 9% đến 16%; đối với bê tông có muội silic là từ 31% đến 49%. 
Hệ số khuếch tán DC1202 thấp hơn so với công thức kinh nghiệm của Berke: Đối với bê tông thường là từ 9% đến 14%; Đối với bê tông có 8% muội silic từ 49% đến 52%; Đối với bê tông có 15% tro bay từ 11% đến 12%.
Hệ số khuếch tán DC1202 so với công thức kinh nghiệm của Omar S. Baghabra: Đối với bê tông C30-C40 DC1202 thấp hơn từ 55% đến 346%; Đối với bê tông C50 DC1202 cao hơn từ 19% đến 22%; Đối với bê tông có 8% muội silic DC1202 thấp hơn hơn từ 14% đến 23%; Đối với bê tông có 15% tro bay DC1202 cao hơn khoảng 80%. 
Hệ số khuếch tán DC1202 so với tính theo Zhang và Gjorv thấp hơn từ 60% đến 68%.
Qua phân tích trên có thể đi đến nhận xét là công thức 2.9 cho kết quả tính D cơ bản phù hợp với kết quả tính theo Stanish và Berke.
 Kết luận chương 2
Nghiên cứu sinh đã nghiên cứu thực nghiệm thấm nhanh clo theo tiêu chuẩn ASTM C1202 cho các mẫu bê tông phổ biến trong xây dựng cầu tại Việt Nam. Kết quả thí nghiệm cho thấy bê tông cấp C30-C40-C50 có điện lượng truyền qua mẫu từ 2577 cu lông đến 1799 cu lông thuộc loại có mức độ thấm ion clo trung bình và thấp. 
Luận án đã xây dựng công thức để tính hệ số khuếch tán clo từ kết quả điện tích chuyển qua trong thí nghiệm ASTM C1202 như sau:
Xác định hệ số khuếch tán clo của các mẫu thí nghiệm ASTM C1202 từ công thức 2.9 sau đó so sánh kết quả tính với dự báo của Stanish đi đến kết luận hệ số khuếch tán clo tính từ kết quả thí nghiệm C1202 như công thức 2.9 cơ bản phù hợp với kết quả của Stanish (được dùng trong Life 365) cũng như của Berke.
Luận án đã tổng kết các nghiên cứu của các tác giả và đề nghị công thức dự báo hệ số khuếch tán clo biểu kiến từ thành phần bê tông, nhiệt độ, độ ẩm của môi trường, tuổi của bê tông và mức độ nứt của bê tông như trong phương trình 2.18:
D28 là hệ số khuếch tán clo ở tuổi 28 ngày, SF là phần trăm muội silic trong bê tông; f(t),f(T),f(H) là hệ số ảnh hưởng của tuổi bê tông, nhiệt độ, độ ẩm tương đối tới hệ số khuếch tán clo trong bê tông.
(Trường hợp có số liệu thí nghiệm thì D28 sẽ được lấy theo số liệu thí nghiệm)
Bê tông dùng trong cầu hiện nay thường có tỷ lệ w/c=0,35-0,40 nếu không có phụ gia thì hế số khuếch tán clo D28 thường từ 6x10-12 đến 7,9x10-12 m2/s, khi w/c=0,30-0,35 thì D28 từ 4,5x10-12 đến 6x10-12 m2/s. Kiến nghị với cầu bê tông trong môi trường có clo ngoài việc dùng tỷ lệ w/c nhỏ nên cân nhắc phụ gia như muội silic để có D28 ở mức từ 2x10-12 đến 4x10-12 m2/s. 
XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO TUỔI THỌ SỬ DỤNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP VEN BIỂN VIỆT NAM DO XÂM NHẬP CLO
Giới thiệu chung
Tuổi thọ thiết kế của một kết cấu được chỉ rõ trong tiêu chuẩn thiết kế. Đó là một con số, thường dựa trên thời gian ước tính theo sự suy giảm các chức năng của kết cấu. Sự suy giảm các chức năng của kết cấu có liên hệ với các tác động của môi trường lên kết cấu. Yêu cầu cơ bản của tiêu chuẩn thiết kế dựa trên triết lý thiết kế các trạng thái giới hạn đó là: Sức kháng tính toán sẽ phải lớn hơn hiệu ứng của tải trọng. Các hệ số tải trọng và các hệ số của sức kháng đã dùng được kiểm chứng trên tuổi thọ thiết kế và điều này thiết lập chỉ số an toàn cho kết cấu. 
Theo thời gian sử dụng chỉ số an toàn của kết cấu cầu bị giảm do nhiều nguyên nhân. Có hai cơ chế chủ yếu dẫn đến sự suy giảm của kết cấu cầu bê tông cốt thép đó là sự suy giảm trực tiếp và sự suy giảm gián tiếp.
 Sự suy giảm trực tiếp được định nghĩa là sự suy thoái của pha xi măng và pha cốt liệu của bê tông do tiếp xúc với các chất độc hại. Sự suy giảm trực tiếp do các nguyên nhân như: xâm nhập của Sun phát; hư hại hóa học do các axit; hư hại hóa học do muối; phản ứng kiềm cốt liệu.
Sự suy giảm gián tiếp được xác định xảy ra do quá trình ăn mòn cốt thép gây ra nứt và vỡ bê tông. Trong trường hợp này vữa xi măng không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi các chất có hại xâm nhập vào bê tông. Ăn mòn cốt thép còn làm mất mát tiết diện ngang của cốt thép và dẫn đến giảm sức kháng của kết cấu. Cốt thép bị ăn mòn do hai nguyên nhân là xâm nhập clo và các bon nát hóa.
Phần nghiên cứu của luận án này chỉ đề cập tới tuổi thọ sử dụng theo sự xâm nhập clo vào trong kết cấu cầu bê tông gây ăn mòn cốt thép.
Khái niệm tuổi thọ sử dụng
Trong thực tế khái niệm tuổi thọ thiết kế là khá trìu tượng. Vòng đời của một kết cấu có thể nhỏ hơn tuổi thọ thiết kế, nhưng đó là một quyết định của chủ đầu tư dựa trên cơ sở kinh tế và chức năng. Thời gian thực sự một kết cấu giữ nguyên trong sử dụng có thể là nhiều hơn hoặc ít hơn tuổi thọ thiết kế và điều này đưa ra nguồn gốc tuổi thọ sử dụng. Vài định nghĩa về tuổi thọ sử dụng đã được phát triển. Một định nghĩa đơn giản nhất đã được Ủy ban 365 của ACI chấp nhận là: Tuổi thọ sử dụng là thời gian mà kết cấu thực hiện chức năng đã định của nó. Theo 22TCN272-05: Tuổi thọ sử dụng là khoảng thời gian cầu được dự kiến khai thác an toàn [1].
Dự báo tuổi thọ sử dụng của kết cấu bê tông cốt thép là vấn đề khá mới, nhưng là một chủ đề hiện rất được quan tâm trên thế giới. 
Các thuật ngữ "độ bền- Durability " và "tuổi thọ sử dụng- Service life " là hai khái niệm khác nhau. Sự khác biệt giữa hai thuật ngữ là điều hiển nhiên khi định nghĩa chúng, như được đưa ra trong ASTM E 632, và được so sánh: [21]
Độ bền là khả năng duy trì khả năng sử dụng của một sản phẩm, cấu kiện, bộ phận, lắp ráp, hoặc xây dựng trong một thời gian xác định. Khả năng sử dụng được xem là khả năng của các cấu kiện để thực hiện chức năng mà chúng được thiết kế và xây dựng.
Tuổi thọ sử dụng- Service life (của công trình, cấu kiện hoặc vật liệu) là khoảng thời gian từ khi xây dựng tới khi một trạng thái giới hạn nào đó bị vi phạm, người ta có thể bảo trì, thay thế để kéo dài tuổi thọ sử dụng như hình 3.1.
Việc bảo trì để kéo dài tuổi thọ sử dụng các kết cấu bê tông cốt thép nói chung và các cầu bê tông cốt thép nói riêng là khá phức tạp và khó khăn. Do vậy cách hợp lý hơn là thiết kế để kết cấu đảm bảo tuổi thọ sử dụng mà không cần bảo trì để kéo dài tuổi thọ sử dụng.
Trong luận án này tuổi thọ sử dụng của kết cấu cầu bê tông cốt thép phơi nhiễm clo trong môi trường biển được định nghĩa như sau:
Tuổi thọ sử dụng của cầu bê tông cốt thép do xâm nhập clo là thời gian từ khi bắt đầu tiếp xúc với môi trường có ion clo đến khi clo gây ra ăn mòn cốt thép dẫn tới nứt bê tông bảo vệ hoặc tới khi ăn mòn gây ra mất mát diện tích tiết diện cốt thép làm giảm sức kháng xuống tới mức gây nguy hiểm cho trạng thái giới hạn chịu lực.
Tuổi thọ sử dụng của cầu bê tông cốt thép tính theo sự xâm nhập clo sẽ được tính bằng năm và là tổng của hai giai đoạn kế tiếp nhau: Giai đoạn khởi đầu ăn mòn và giai đoạn lan truyền ăn mòn.
Hình 3.1: Định nghĩa tuổi thọ sử dụng và kéo dài tuổi thọ sử dụng
Tuổi thọ sử dụng theo tác động của sự xâm nhập clo trong môi trường biển
Các kết cấu cầu bê tông cốt thép làm việc trong môi trường biển sẽ bị các ion clo xâm nhập vào bê tông và tích tụ trên bề mặt cốt thép. Khi nồng độ ion clo tại bề mặt cốt thép đạt tới ngưỡng nồng độ tới hạn nó sẽ bắt đầu gây ăn mòn cốt thép. Cốt thép bị ăn mòn sẽ dẫn tới hai hậu quả. Thứ nhất là nó làm giảm diện tích mặt cắt ngang của cốt thép dẫn tới giảm sức kháng lại các tải trọng. Thứ hai, cốt thép bị ăn mòn sẽ sinh ra các sản phẩm ăn mòn, các sản phẩm ăn mòn nở thể tích gây ra ứng suất kéo trong bê tông bảo vệ và gây nứt, tách, vỡ bê tông bảo vệ.
Mô hình hóa dự báo tuổi thọ sử dụng của các kết cấu bê tông cốt thép do xâm nhập clo cần hiểu biết các quá trình ăn mòn thép trong bê tông do clo gây ra. Các quá trình này cơ bản được mô tả như sau [45]:
Clo trong môi trường tích lũy trên bề mặt bê tông.
Clo đượcxâm nhập vào bê tông qua một số cơ chế mà chủ yếu là khuếch tán.
Nồng độ clo được tích lũy theo thời gian tại bề mặt của cốt thép.
Khi nồng độ clo tại bề mặt cốt thép đạt tới mức ngưỡng tới hạn thì màng thụ động trên mặt cốt thép bị phá vỡ và quá trình ăn mòn bắt đầu xảy ra.
Sản phẩm của ăn mòn có thể tích lớn hơn cốt thép đã bị ăn mòn gây ra ứng suất kéo trong bê tông bảo vệ.
Bê tông chịu kéo kém do vậy sẽ xuất hiện các vết nứt hoặc thẳng góc hoặc nằm ngang hình thành tách lớp giữa các cốt thép.
Các vết nứt tạo thành rạn nứt hoặc vỡ làm cho kết cấu bị xuống cấp như chức năng sử dụng không còn được đảm bảo hoặc gây mất an toàn. Đây có thể xem là thời điểm mà yêu cầu phải sửa chữa.
Ăn mòn gây ra mất mát diện tích tiết diện thép dẫn đến trạng thái giới hạn chịu lực không còn thỏa mãn.
Để dự đoán tuổi thọ sử dụng của kết cấu bê tông, điểm kết thúc của tuổi thọ cần được xác định. Hiện nay điểm kết thúc của tuổi thọ sử dụng còn đang là chủ đề tranh luận của các nhà nghiên cứu. Có hai quan điểm lớn về vấn đề này: quan điểm thứ nhất xem điểm kết thúc của tuổi thọ sử dụng là khi ăn mòn gây nứt hoàn toàn bê tông bảo vệ; còn quan điểm thứ hai là khi ăn mòn làm giảm diện tích tiết diện cốt thép gây nguy hiểm cho trạng thái giới hạn chịu lực. 
Trong luận án này sẽ tính cho cả hai trường hợp:
Điểm cuối của tuổi thọ sử dụng xem là khi ăn mòn gây nứt bê tông bảo vệ.
Điểm cuối của tuổi thọ sử dụng là khi ăn mòn cốt thép gây nguy hiểm ở trạng thái giới hạn chịu lực.
Quá trình hư hại của các kết cấu bê tông cốt thép theo Tuuti (1980) [59], quá trình gồm hai giai đoạn: Giai đoạn khởi đầu và giai đoạn lan truyền theo phương trình 3.1.
Trong đó: t1 là giai đoạn khởi đầu ăn mòn; 
 t2 là giai đoạn lan truyền ăn mòn.
Giai đoạn khởi đầu ăn mòn (t1)
 Giai đoạn khởi đầu ăn mòn là thời gian kể từ khi kết cấu bắt đầu tiếp xúc với ion clo cho đến khi ion clo xâm nhập vào bê tông tập trung trên bề mặt cốt thép đạt đến ngưỡng nồng độ gây ăn mòn. Độ dài của giai đoạn này phụ thuộc chủ yếu vào:
Nồng độ clo trên bề mặt bê tông; 
Nhiệt độ, độ ẩm của môi trường;
Chiều dày lớp bảo vệ;
Chất lượng của bê tông bảo vệ thông qua hệ số khuếch tán clo; 
Ngưỡng nồng độ clo gây ăn mòn của cốt thép;
 Mặc dù tốc độ xâm nhập của clo vào bê tông là một quá trình rất phức tạp, là tổng hợp của nhiều cơ chế xâm nhập khác nhau chẳng hạn như cơ chế khuyếch tán, cơ chế hút thấm bề mặt, cơ chế thẩm thấu vv nhưng cơ chế lan truyền khuyếch tán được chứng minh là cơ chế quyết định.
Giai đoạn lan truyền ăn mòn (t2)
Giai đoạn lan truyền ăn mòn là thời gian kể từ khi cốt thép bắt đầu bị ăn mòn tới khi ăn mòn gây nứt hoàn toàn bê tông bảo vệ hoặc tới khi diện tích tiết diện cốt thép bị giảm do ăn mòn dẫn đến kết cấu không còn thỏa mãn trạng thái giới hạn chịu lực. Khi ăn mòn xảy ra và phát triển, các sản phẩm ăn mòn là gỉ, thể tích tăng khoảng 2-6 lần thể tích của thép bị gỉ [46], tạo áp lực lên bê tông xung quanh và cuối cùng dẫn đến sự thiệt hại cho các kết cấu theo hình thức nứt (theo chiều dọc và ngang), vỡ và tách lớp của bê tông bảo vệ và mất diện tích tiết diện cốt thép gây nguy hiểm cho kết cấu.
Bê tông đã nứt làm cho các tác nhân ăn mòn khuếch tán nhanh hơn đến bề mặt cốt thép, tốc độ ăn mòn sẽ nhanh hơn gây nguy hiểm cho kết cấu. Vì vậy sự xuất hiện của vết nứt ăn mòn đầu tiên có thể là dấu hiệu quan trọng xác định điểm cuối của tuổi thọ sử dụng của kết cấu bê tông cốt thép. 
Độ dài của giai đoạn lan truyền ăn mòn phụ thuộc chủ yếu vào: 
Mật độ dòng điện ăn mòn, 
Chiều dày lớp bảo vệ, 
Chất lượng cơ học của bê tông bảo vệ thông qua cường độ chịu kéo của bê tông, mô đun đàn hồi, hệ số từ biến.
Yếu tố thứ nhất, mật độ dòng điện ăn mòn phản ánh tốc độ của phản ứng ăn mòn điện hóa. Phản ứng ăn mòn tạo ra sản phẩm gỉ sinh ra ứng suất kéo trong bê tông bảo vệ. Mật độ dòng điện ăn mòn phụ thuộc vào chất lượng của bê tông (điện trở suất của bê tông), nồng độ clo tại bề mặt cốt thép, nhiệt độ và độ ẩm môi trường. Một yếu tố không thể thiếu trong quá trình trên là độ ẩm và ô xy cần được cung cấp.
Yếu tố thứ hai và thứ ba thể hiện sức kháng nứt của bê tông bảo vệ.
Xây dựng mô hình dự báo thời gian khởi đầu ăn mòn
Tổng quát
Dự báo giai đoạn khởi đầu ăn mòn sẽ dựa trên sự khuếch tán của ion clo. Do chênh lệch nồng độ, các ion clo từ bề mặt của kết cấu bê tông sẽ khuếch tán vào trong bê tông tới cốt thép. Giai đoạn khởi đầu ăn mòn sẽ kết thúc khi nồng độ ion clo tại bề mặt cốt thép đạt đến ngưỡng nồng độ gây ăn mòn. 
Từ định luật thứ hai của Fick về khuếch tán:
Trong đó: 	C(x,t) 	là nồng độ clo tại chiều sâu x và thời gian t 
	D 	là hệ số khuyếch tán clo trong bê tông 
	x 	là chiều dày tính từ bề mặt của bê tông
 t 	là thời gian 
Phương trình (3.2) được giải để tìm thời gian t sao cho C(x,t) bằng ngưỡng nồng độ gây ăn mòn thép. Trong phương trình trên trường hợp D không đổi theo thời gian có thể giải bài toán bằng giải tích. Nhưng như trong chương 2 đã trình bày D thay đổi theo thời gian, do vậy luận án này dùng phương pháp sai phân hữu hạn để giải.
Các thông số đầu vào trong bài toán là quan trọng. Luận án này sẽ dựa trên các nghiên cứu các thông số đầu vào của các tác giả trong và ngoài nước và kiến nghị sử dụng các thông số cho mô hình sẽ được xây dựng.
Các tham số của mô hình
Hệ số khuếch tán clo
Hệ số khuếch tán clo là tham số vật liệu, hệ số này giữ vai trò cốt yếu trong dự báo tuổi thọ của kết cấu bê tông phơi nhiễm clo của môi trường ven biển Việt Nam. Hệ số khuếch tán clo được dự báo theo tỷ lệ nước –xi măng và chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm của môi trường cũng như các chất phụ gia. Nó được tính theo công thức 2.18.
Với các cầu vừa xây dựng xong có thể làm thí nghiệm để xác định giá trị đặc trưng của hệ số khuếch tán D28.
Sự tích tụ nồng độ clo trên bề mặt bê tông
Nồng độ ion clo trên bề mặt bê tông tiếp xúc với một môi trường biển phu thuộc vào vị trí địa lý của vùng biển cũng như khoảng cách so với mực nước biển. Theo vị trí của kết cấu bê tông cốt thép trong môi trường biển Ủy ban ACI 365 của Hoa kỳ chia thành 4 vùng: 
Vùng thủy triều, (Marine splash zone -là vùng nằm trong biên độ thủy triều hoặc là ở trong phạm vi 1m so với mực nước cao nhất của thủy triều)
Vùng sóng đánh (Marine spray zone là vùng nằm cao hơn mực nước cao nhất của thủy triều 1m, nhưng đôi khi tiếp xúc với bụi nước biển)
Vùng không khí biển cách biển £ 800m
 Vùng không khí biển cách biển từ 800m đến 1500m
 Các tài liệu trong nghiên cứu hiện nay đã chỉ ra rằng nồng độ clo trên bề mặt bê tông tiếp xúc với một môi trường biển được tích tụ sau đó tăng lên cùng với thời gian. Vơi các vùng bê tông luôn tiếp xúc với nước biển nồng độ clo bề mặt có thể không thay đổi với thời gian ví dụ như vùng thủy triều,vùng bắn tóe của nước biển. 
Theo Swamy và các cộng sự [54], trong tất cả các điều kiện tiếp xúc, ngoại trừ các khu vực ngập nước, hàm lượng clo bề mặt thay đổi tuyến tính với căn bậc hai của thời gian, cho thấy sự gia tăng của Cs có xu hướng suy giảm theo thời gian.
Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ clo bê mặt là: thành phần của xi măng dùng trong bê tông; đăc điểm bề mặt của bê tông; chu kỳ khô ẩm của môi trường. 
Nồng độ clo bề mặt là một hàm của thời gian và là hàm có giới hạn theo thời gian. Quy luật tích lũy nồng độ clo bề mặt có nhiều quan điểm: không đổi, hàm bậc nhất và hàm mũ. 
Theo Michael Thomas -life 365 đã sử dụng cơ sở dữ liệu được khảo sát bởi Viện muối Hoa Kỳ từ 1960-1984 và dữ liệu tốc độ tích tụ clo của Wayers và các cộng sự năm 1993. Các giá trị của dữ liệu đã được so sánh với dữ liệu hàm lượng clo thu thập được từ các cây cầu do Babie và Hawkins năm 1987. Theo ACI 365 nồng độ clo thay đổi tuyến tính với thời gian tùy theo từng vùng nó từ 10 đến 30 năm như trong phương trình 3.3 sau:
Cs,max được lấy tùy thuộc vào các địa phương khác nhau. Đối với kết cấu trong môi trường biển ACI 365 đưa ra bảng 3.1 như sau: 
Bảng 3.1 Tốc độ tích lũy và nồng độ lớn nhất của clo bề mặt[22] 
Vùng
Tốc độ tích lũy k
(%/ năm)
Cs,max
(%/ khối lượng bê tông)
Vùng thủy triều
Xảy ra ngay 
0.8
Vùng sóng đánh
0.10
1.0
Cách biển £800m
0.04
0.6
Cách biển từ 800m-1500m
0.02
0.6

Theo Lifecon 2003 [57] nồng độ clo trên bề mặt bê tông (Cs) phụ thuộc vào độ cao của kết cấu so với mực nước biển. Lifecon 2003 đưa ra đối với vùng thủy triều (cao hơn mực nước biển từ 0-3m) giá trị trung bình của Cs=0.51% khối lượng bê tông, độ lệch chuẩn là 0.23%. 
Seung-Woo Pack, Min-Sun Jung –Hàn Quốc trên tạp chí “Cement and Concrete Research 40 (2010) 302–312” đưa ra quan hệ nồng độ clo bề mặt là một hàm logarit tự nhiên của thời gian theo dạng:
Trong đó: Cs(t) là nồng độ clo bề mặt tại thời điểm t (% chất kết dính); a,b, k là các hằng số thực nghiệm phụ thuộc loại bê tông.
A. Costa và J. Appleton Đại học kỹ thuật Lisbon Bồ Đào Nha trên tạp chí “Materials and Structures” Vol 32, june 1999, pp354-359 nghiên cứu thực nghiệm nồng độ clo bề mặt các vùng ven biển. Họ đã đưa ra quan hệ nồng độ clo bề mặt là một hàm mũ có dạng như phương trình 3.5 sau:
Trong đó: Cs(t) là hàm lượng clo bề mặt tại thời điểm t (% khối lượng bê tông); C1- hàm lượng clo bề mặt sau một năm(% khối lượng bê tông) và n là các hằng số thực nghiệm phụ thuộc loại bê tông và vùng môi trường (vùng thủy triều: C1=0.38, n=0.37; vùng bụi nước biển: C1=0.22, n=0.48; vùng khí quyển biển C1=0.10, n=0.59) 
Nồng độ clo trên bề mặt bê tông không những phụ thuộc vào vị trí địa lý của các vùng biển mà còn phụ thuộc vào đặc tính của bê tông (có hay không xử lý bề mặt) và khí hậu của khu vực (do mưa rửa trôi). Để đơn giản Luận án này sẽ chọn quy luật tích tụ nồng độ clo bề mặt theo Michael Thomas phương trình 3.3 nhưng nồng độ clo bề mặt lớn nhất (Cs,max) sẽ lấy theo các vùng biển của Việt Nam. 
Ảnh hưởng của màng và sơn phủ bề mặt
Màng chống thấm và sơn phủ được cho rằng chỉ tác động lên tốc độ tích tụ clo. 
Màng có tác dụng ngăn ngừa xâm nhập clo hiệu quả 100%, nó chỉ mất tác dụng khi hết tuổi thọ của màng. Tuổi thọ trung bình của màng là 20 năm, nghĩa là thời gian tích tụ clo của bê tông có màng bảo vệ là sau 20 năm. Thí dụ như hình 3.2, với bề mặt bê tông không được bảo vệ tốc độ tích tụ clo ở mức 0,04% mỗi năm và đạt nồng độ tối đa là 0,60% lúc 15 năm. Hiệu quả ban đầu và tuổi thọ của màng có thể được thay đổi theo tính năng của màng và môi trường. Ngoài ra lớp màng có thể được quét lại định kỳ theo cách tương tự như chống thấm.
Hình 3.2: Ảnh hưởng của màng và sơn phủ bề mặt[22]
Sơn phủ được xem có tuổi thọ trung bình là 5 năm, ví dụ trong Hình 3.2 cho thấy ảnh hưởng của các sơn phủ áp dụng lại mỗi lần 5 năm. 
Ngưỡng nồng độ clo gây ăn mòn thép trong bê tông
Ngưỡng nồng độ clo gây ăn mòn thép còn gọi là ngưỡng nồng độ clo tới hạn (Cth) đóng vai trò quan trọng trong ăn mòn cốt thép. Ngưỡng nồng độ clo gây ăn mòn thép được định nghĩa là hàm lượng clo cần thiết tại bề mặt cốt thép để gây phá vỡ màng thụ động của thép và bắt đầu gây ăn mòn. Nó thường được biểu thị theo tỷ lệ phần trăm của trọng lượng bê tông hoặc trọng lượng chất kết dính.
Các cầu ở Anh ngưỡng nồng độ clo tới hạn đã đo được khoảng từ 0.2% đến 1.5% trọng lượng xi măng [48]. Tiêu chuẩn Anh giới hạn nồng độ clo dưới mức 0.4% trọng lượng xi măng cho các kết cấu bê tông cốt thép và mức 0.1% cho các kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực[30]. Tuy nhiên, ngưỡng nồng độ clo tới hạn theo hàm lượng riêng clo tự do hiếm khi được đo đạc, so với tổng hàm lượng clo hoặc tỷ lệ [Cl-]: [OH-].
Một số lượng lớn các nghiên cứu đã tập trung vào việc định lượng Cth, nhưng các giá trị đo thường phân tán. Lý do cho sự phân tán của Cth bao gồm các phương pháp đo lường, phương pháp biểu diễn Cth, điều kiện của giao diện thép bê tông và ảnh hưởng của các yếu tố môi trường.
Xác định thời điểm khởi đầu ăn mòn
Thời điểm bắt đầu ăn mòn có thể được phát hiện bằng cách theo dõi dòng điện macrocell giữa cực dương và cực âm, đo điện thế nửa pin hoặc theo dõi tốc độ ăn mòn đo bằng kỹ thuật phân cực hoặc phương pháp trở kháng AC. 
Đo hàm lượng clo trong bê tông ở sát bề mặt thép
Đo hàm lượng clo để xác định Cth được thực hiện sau khi ăn mòn bắt đầu xảy ra. Có hai giai đoạn trong việc xác định hàm lượng clo: lấy mẫu và phân tích. Lấy mẫu thường liên quan đến mài bê tông và thu thập bột ở các độ sâu khác nhau. Điều rất cần thiết là phải đảm bảo rằng mẫu bột thu được phải có lượng vữa xi măng đủ cao hơn bột cốt liệu.
Phươ