Tiêu chuẩn ngành 14TCN 67:2002 về xi măng cho bê tông thủy công - phương pháp thử do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành

TIÊU CHUẨN NGÀNH

14TCN 67:2002

XI MĂNG DÙNG CHO BÊ TÔNG THỦY CÔNG - PHƯƠNG PHÁP THỬ

Cement for Hydraulic Concrete - Methods of Testing

1. Qui định chung

1.1. Tiêu chuẩn này qui định các phương pháp thử các loại xi măng dùng cho bê tông thủy công.

1.2. Các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) được trích dẫn ở đây là tiêu chuẩn hiện hành, khi có tiêu chuẩn mới thay thế, thì áp dụng tiêu chuẩn mới.

2. Phương pháp lấy mẫu

Theo tiêu chuẩn TCVN 4787 - 1989.

3. Các phương pháp thử

3.1. Xác định độ dẻo tiêu chuẩn và thời gian đông kết của hồ xi măng.

Theo tiêu chuẩn TCVN 4031 - 1985 hoặc TCVN 6017 - 1995 (ISO 9597: 1989 E).

3.2. Xác định tính ổn định thể tich của xi măng.

Theo tiêu chuẩn TCVN 4031 - 1985 hoặc TCVN 6017 - 1995 (ISO 9597: 1989 E).

3.3.Xác định độ mịn của xi măng.

Theo tiêu chuẩn TCVN 4030 - 1985.

3.4.Xác định cường độ nén xi măng.

Theo tiêu chuẩn TCVN 4032 - 1985 hoặc TCVN 6016 - 1995 (ISO 679:1989 E).

3.5.Xác định khối lượng riêng của xi măng.

Theo phụ lục 2 của tiêu chuẩn TCVN 4030 - 1985.

3.6. Xác định thành phần hoá học của xi măng.

Theo tiêu chuẩn TCVN 141 - 1986.

3.7. Xác định khối lượng thể tích của xi măng.

3.7.1. Thiết bị thử: gồm có:

Phễu tiêu chuẩn có nắp đóng mở ở đuôi phễu, phễu đặt trên giá (hình 3.1);

Ống đong kim loại, dung tích 1000 cm³;

Tủ sấy;

Cân kỹ thuật chính xác tới 0,01 g;

Thước lá bằng thép.

3.7.2. Tiến hành thử:

Đặt ống đong (4) đã sấy khô và cân khối lượng dưới phễu tiêu chuẩn (1), để miệng ống (2) cách nắp đóng mở (3) ở đuôi phễu 50 mm. Đổ vào phễu xi măng đã sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 105 á 110 ⁰C và để nguội bằng nhiệt độ trong phòng, sau đó mở nắp đóng mở để xi măng chảy xuống ống đong (4) đầy có ngọn. Dùng thước lá gạt nhẹ xi măng từ giữa ngọn sang hai bên cho ngang bằng miệng ống, rồi cân ống đựng xi măng.

Hình 3.1. Phễu tiêu chuẩn và giá đỡ.

1. Phễu tiêu chuẩn;

2. Đuôi phễu;

3. Nắp đóng mở;

4. Ống đong.

3.7.3. Tính kết quả thử:

Khối lượng thể tích của xi măng r _x tính bằng kg/l chính xác tới 10 g/l theo công thức:

Trong đó :

G₁- Khối lượng ống đong, kg;

G₂- Khối lượng ống đong đựng đầy xi măng, kg;

V - Thể tích ống đong V = 1 lit.

Thí nghiệm phải làm hai lần với hai mẫu xi măng. Khối lượng thể tích của xi măng là giá trị trung bình của hai kết quả thử.

3.8. Xác định nhiệt thủy hoá của xi măng.

Phương pháp chuẩn được làm theo tiêu chuẩn TCVN 6070 - 1995.

Phương pháp xác định gần đúng nhiệt thủy hoá theo thành phần khoáng và hoá của xi măng được tiến hành như dưới đây:

Nhiệt thủy hoá của xi măng được xác định theo công thức:

q_x = a_nC₃S + b_nC₂S + c_nC₃A + d_nC₄AF ;

Trong đó:

q_x - Nhiệt thủy hoá của xi măng ở tuổi n ngày, cal/g;

a_n, b_n, c_n,d_n - Hệ số phát nhiệt của các khoáng xi măng C₃S, C₂S ,C₃A, C₄AF ghi ở bảng 3.1;

C₃S, C₂S ,C₃A, C₄AF - Hàm lượng các thành phần khoáng của xi măng, %.

Các thành phần khoáng của xi măng được xác định bằng phương pháp thạch học, biểu đồ nhiệt, biểu đồ rơn gen hoặc tính theo các thành phần hoá của xi măng như đã nêu trong Phụ lục B của tiêu chuẩn này.

Bảng 3.1. Hệ số phát nhiệt của các khoáng xi măng.

3.9. Xác định tính chống ăn mòn của xi măng.

3.9.1. Thiết bị thử:

Máy uốn mẫu (hình 3.2.);

Khuôn và lõi (hình 3.3.);

Rây có 64 lỗ/cm²;

Cân chính xác tới 0,1 g;

Bay chảo để trộn vữa.

Hình 3.3. Khuôn và lõi.

Hình 3.2. Máy uốn mẫu.

a) khuôn;

b) lõi.

3.9.2. Chế tạo mẫu và dung dịch ăn mòn.

3.9.2.1. Chế tạo vữa.

Dùng mẫu lăng trụ nhỏ có kích thước1x1x3 cm, chế tạo bằng vữa xi măng - cát tiêu chuẩn với tỉ lệ 1: 3,5 theo khối lượng. Hỗn hợp vữa được chế tạo như sau: Rây xi măng qua rây có 64 lỗ/cm², cân lấy 20g xi măng và 70g cát có độ chính xác tới 0,1g, đổ tất cả vào chảo, trộn kỹ hỗn hợp xi măng - cát bằng bay trong một phút, sau đó gạt thành hốc tròn ở giữa, rồi đổ khoảng 8 á 10 cm³ nước vào (đong chính xác tới 0,05 cm³). Sau khi xi măng ngấm nước, trộn mạnh trong 3 phút.

Đặt khuôn lên hai thanh thép tiết diện 15x15 mm, đặt lõi vào khuôn, rồi đẩy lõi xuống sát mặt bàn, sau đó đổ vữa lên trên lõi (chiều cao của vữa bằng 15 mm) như hình 3.4.

Hình 3.4. Khuôn chế tạo mẫu vữa.

1. Khuôn;

2. Vữa;

3. Lõi;

4. Thanh thép đỡ khuôn.

Gạt vữa bám trên mặt khuôn và để một tấm thép hình tròn trên mặt khuôn, dùng tay áp chặt giữ tấm thép và lật ngược khuôn lên, rồi đặt toàn bộ khuôn dưới máy ép như hình 3.5. Lực ép bằng 300 daN trong 5 giây. Sau khi ép, nhấc khuôn ra khỏi giá đỡ theo phương thẳng đứng, không vặn vẹo. Quan sát vết còn lại trên mặt tấm lót.

Hỗn hợp vữa xi măng - cát phải có độ dẻo, sao cho trên mặt của tấm lót có vết ướt, nhưng không hình thành một lớp nước.

Nếu không có vết ướt như vậy, phải chế tạo vữa xi măng - cát có độ dẻo khác bằng cách tăng hoặc giảm một lượng nước bằng 0,45 g (0,5%). Cứ làm như vậy cho đến khi có được vết ướt nói trên.

3.9.2.2. Đúc mẫu để thử.

Để chế tạo mẫu, trộn mẻ trộn khoảng 270g hỗn hợp khô (60g xi măng và 210g cát). Trong quá trình đúc mẫu phải phủ vữa chưa dùng tới bằng giẻ ẩm. Sau khi ép như nêu trong Điều 3.9.2.1, đặt hai thanh thép tiết diện 10x10 mm song song và cách nhau 2 á 3 cm lên trên mặt bàn hoặc tấm kim loại phẳng, lật ngược khuôn, đặt đáy của lõi lồi ra khỏi khuôn vào giữa hai thanh thép, rồi ấn khuôn sát dầm như trong hình 3.6.

Gạt vữa thừa rồi miết mặt bằng dao, sau đó vừa giữ khuôn, vừa bỏ hai thanh thép kê dưới đi, khẽ ấn lõi xuống mặt bàn, để vữa trồi lên mặt khuôn 0,5 cm. Đặt tấm kính có kích thước 2,5 x 4 cm lên mặt vữa nhô lên khỏi khuôn, lật nghiêng khuôn một cách nhẹ nhàng và lấy mẫu vữa lên tấm kính. Khuôn và lõi sau mỗi lần tạo mẫu đều phải lau sạch và bôi dầu máy. 

 3.9.2.3. Chế tạo dung dịch ăn mòn.

Nếu dung dịch ăn mòn là nước tự nhiên, thì lấy mẫu nước đó.

Nếu là dung dịch tự tạo, phải có thành phần và nồng độ muối giống nước thiên nhiên; nước sử dụng làm dung dịch phải là nước uống được.

Khi tính lượng muối để chế tạo dung dịch, cần phải tính đến lượng nước kết hợp trong muối để tính ra lượng muối khan.

Đối với các loại muối hút nước (CaCl₂ và MgCl₂) để bớt sai số, phải dùng chúng ở dạng dung dịch đặc và pha chúng vào dung dịch ăn mòn với liều lượng ứng với nồng độ của chúng theo quan hệ nồng độ và tỉ trọng. Tỉ trọng của dung dịch được xác định bằng tỉ trọng kế hoặc dùng phương pháp cân.

3.9.3. Tiến hành thử.

Chế tạo 12 mẫu lăng trụ nhỏ như trên để ngâm trong mỗi dung dịch ăn mòn, 12 mẫu ngâm trong nước uống được và 12 mẫu để thử sau một thời gian cứng rắn nào đó tuỳ theo yêu cầu. Như vậy, từ mỗi loại xi măng phải chế tạo 12 (n+2) mẫu lăng trụ, khi đó có n dung dịch ăn mòn.

Ngoài số mẫu bắt buộc nói trên, nên chế tạo thêm từ mỗi loại xi măng thí nghiệm 18 mẫu để ngâm trong mỗi dung dịch ăn mòn, 18 mẫu ngâm trong nước uống được. Như vậy tổng cộng phải đúc thêm 18 (n+1) mẫu để thí nghiệm chúng ở các tuổi trung gian.

Ngâm mẫu trong dung dịch đựng trong bình hút ẩm đậy kín. Mẫu đặt trên giá (giá làm bằng vật liệu không bị ăn mòn) và cách nhau ít nhất 0,5 cm. Lúc đầu rải lên mặt giá một lớp cát thạch anh có kích thước hạt từ 0,75 á 1,0 mm. Khi trong bình hút ẩm có nhiều giá, thì mỗi giá phải gác lên những tấm đệm có chiều cao 3 á 4 cm và các tấm đệm này đặt ở trên giá bên dưới. Các tấm đệm phải làm bằng vật liệu không bị ăn mòn.

Việc ngâm mẫu, cũng như việc chế tạo mẫu và giữ mẫu trong môi trường phải được tiến hành trong phòng có nhiệt độ 27 ± 2⁰C.

Số lượng mẫu trong bình phải tính sao cho mỗi mẫu tương ứng với 100 cm³ dung dịch. Nước trên bình phải cao hơn mặt mẫu đặt ở giá trên cùng 1 á 2 cm.

Sau khi ngâm 1, 2 và 4 tháng phải thay dung dịch mới. Khi ngâm mẫu trong dung dịch có tính axit mạnh, hàng ngày phải kiểm tra độ axit của dung dịch bằng cách chuẩn kiềm hoặc xác định độ pH và thay đổi dung dịch luôn để độ axit của dung dịch không bị giảm.

Khi ngâm mẫu trong nước uống được, cứ 2 tháng phải thay nước một lần và mỗi mẫu tương ứng với 50 cm³ nước.

Sau khi kết thúc thời gian đông cứng ban đầu, tiến hành thử uốn 6 mẫu lăng trụ ứng với mỗi môi trường ăn mòn và trong nước uống được.

Sáu mẫu còn lại ở mỗi môi trường được thử uốn sau 6 tháng.

Khi có đúc mẫu phụ, nên thử chúng ở tuổi trung gian như 1, 2 và 4 tháng ngâm trong các môi trường ăn mòn và trong nước uống được. ở mỗi tuổi cũng thử uốn 6 mẫu.

Trước khi thử lấy mẫu ra khỏi dung dịch hoặc nước uống được, đặt lên tờ giấy thấm, rồi đem thử ngay, không đợi mẫu khô. Mẫu đặt lên máy uốn sao cho mẫu bị uốn theo mặt phẳng thẳng góc với phương ép mẫu khi chế tạo. Lực uốn được tạo nên bởi một đòn bẩy dài 10 cm ở một đầu có treo một thùng nhỏ để đựng bi rơi. Khối lượng của thùng phải không lớn hơn 60g, đáy bên trong là một hình nón, đỉnh quay xuống phía dưới. Khi mẫu gãy, thùng rơi xuống và bi ngừng chảy. Cửa mở để bi rơi phải điều chỉnh sao cho chỉ có 20g bi rơi xuống thùng trong 1 giây. Dùng đối trọng điều chỉnh cánh tay đòn của máy ở vị trí cân bằng nằm ngang; khi đó không móc thùng vào cánh tay đòn. Tốc độ uốn tương ứng với 20g bi rơi trong 1 giây. Khi mẫu gãy, cân thùng và bi chính xác đến 1g.

3.9.4. Tính kết quả thử.

Cường độ uốn của mẫu được tính theo công thức:

Trong đó:

P - lực uốn, daN;

S - Diện tích chịu lực của mẫu, cm²;

60 - Hệ số cánh tay đòn.

Sau khi thử 6 mẫu đối với mỗi môi trường ngâm mẫu làm như sau:

Bỏ qua 1/3 số mẫu có cường độ nhỏ nhất, rồi tính trung bình cộng các kết quả còn lại.

Hệ số bền chống ăn mòn (K_b) là tỉ số giữa giá trị trung bình của cường độ uốn mẫu ngâm 6 tháng trong môi trường ăn mòn và mẫu ngâm 6 tháng trong nước uống được, chế tạo bằng cùng một loại xi măng (không kể thời gian cứng rắn ban đầu). Hệ số K_b được tính chính xác đến 0,01.

Chú thích: Kết quả thử các mẫu làm thêm dùng để vẽ đường cong, biểu thị sự thay đổi cường độ uốn mẫu theo thời gian ngâm mẫu trong dung dịch ăn mòn và trong nước uống được.

3.9.5. Biên bản thử:

Trong biên bản cần ghi rõ:

Loại xi măng;

Thành phần, nồng độ từng dung dịch;

Thời gian ngâm mẫu trong từng dung dịch;

Cường độ uốn trung bình;

Hệ số bền chống ăn mòn K_b.

3.10. Xác định độ nở của xi măng bền sunfat.

Làm theo tiêu chuẩn TCVN 6068 - 1995./.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Xác định nhanh cường độ xi măng trên mẫu 2x2x2cm

Phương pháp này không dùng để xác định mác xi măng, mà chỉ dự đoán cường độ xi măng ở tuổi 28 ngày. Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, chỉ sử dụng tham khảo.

A.1. Thiết bị thử.

Cân có sức cân 2000g;

Dụng cụ trộn hồ xi măng (bay, chảo);

Khuôn 6 lỗ với kích thước 2x2x2 cm bằng kim loại;

Que đầm bằng thép có đường kính 3 - 4 mm;

Thùng chưng mẫu thử theo tiêu chuẩn TCVN 4031 - 1985;

Bàn dằn và khâu hình côn theo tiêu chuẩn TCVN 4032 - 1985;

Bếp điện hay bếp dầu;

Máy nén 5 tấn.

A.2. Tiến hành thử.

Xác định độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng theo tiêu chuẩn TCVN 4031 - 1985, rồi đúc mẫu thử như sau: Cân 400g xi măng và đong lượng nước ứng với độ dẻo tiêu chuẩn. Đổ xi măng vào chảo và moi một hốc ở giữa, đổ nước vào hốc và dùng bay vun xi măng vào nước để nước thấm vào xi măng trong 30 giây. Sau đó dùng bay trộn nhẹ, rồi xát mạnh theo chiều chéo góc. Thời gian trộn và xát là 5 phút kể từ lúc đổ nước vào xi măng. Nếu trộn bằng máy, thì phải theo đúng chỉ dẫn của máy.

Lấy hai khuôn rồi đổ hồ xi măng vào từng lỗ khuôn. Đầm mẫu bằng que đầm rồi đặt khuôn lên bàn dằn và dằn 25 lần. Dùng dao đã lau ẩm gạt hồ bằng mặt khuôn rồi đặt khuôn trên giá của thùng dưỡng hộ ẩm (dưới có nước) và đậy kín. Nhiệt độ trong thùng đảm bảo bằng 27 ± 2⁰C và độ ẩm trên mẫu là 95 - 100%. Giữ mẫu trong thùng 20 giờ.

Chưng hơi mẫu thử như sau: Sau khi giữ mẫu trong thùng dưỡng hộ ẩm phải lấy một khuôn 6 mẫu đặt trên giá của thùng chưng ra, rồi đem hấp trong 4 giờ trên nước sôi. Sau đó để nguội khuôn trong thùng chưng 1 giờ, rồi nhấc khuôn ra và tháo khuôn. Thời gian từ lúc bắt đầu đun nước đến lúc sôi không chậm quá 30 - 40 phút. Đo lại kích thước và cân từng mẫu, rồi nén trên máy nén 5 tấn để xác định cường độ nén của mẫu đã chưng hơi.

Sáu mẫu ở trong khuôn còn lại được giữ ở thùng dưỡng hộ ở nhiệt độ 27 ± 2 ⁰C cũng được thử nén.

A.3. Tính kết quả thử.

Cường độ nén sau 1 ngày đêm của mẫu đã chưng hơi R_ch và mẫu bảo dưỡng tự nhiên R₀ là giá trị trung bình cộng của 4 trong 6 mẫu cùng loại có trị số cao nhất. Tính hệ số hiệu quả chưng hơi xi măng theo công thức: h =

Cường độ của mẫu thử xi măng sau 28 ngày được bảo dưỡng trong môi trường tiêu chuẩn được tính theo công thức:

R₂₈ = K. R_ch

Trong đó K là hệ số được tra trong bảng A.3.1 dưới đây:

Bảng A.3.1 : Hệ số K

Ghi chú:

Để đạt được độ chính xác cao hơn trong thí nghiệm với từng loại xi măng dùng, nên làm thí nghiệm một số lần theo phương pháp này và đối chiếu với phương pháp chuẩn để hiệu chỉnh hệ số K cho phù hợp hơn với loại xi măng dùng.

Nếu sau khi chưng hấp, mẫu có hiện tượng nở hoặc nứt mặt, thì không dùng phương pháp này để thí nghiệm loại xi măng đó./.

Phụ lục B

(Tham khảo)

Xác định thành phần khoáng của xi măng từ thành phần hoá

Thành phần hoá của xi măng được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 141 - 1986 và biểu thị bằng phần trăm khối lượng của clinke xi măng.

Tính hệ số bão hoà vôi theo công thức:

Trong đó:

CaO - Tổng hàm lượng CaO có trong clinke, %;

CaO_td - Hàm lượng CaO tự do có trong clinke, %;

SiO₂ - Tổng hàm lượng SiO₂ có trong clinke, %;

SiO_2td - Hàm lượng SiO₂ tự do có trong clinke, %;

Al₂O₃ - Hàm lượng Al₂O₃ có trong clinke, %;

SO₃ - Hàm lượng SO₃ được tính từ hàm lượng CaSO₄.2H₂O, %.

Tính hệ số nhôm:

 Tính hàm lượng C₃S và C₂S theo các công thức:

% C₃S = 3,8 SiO₂ ( 3K_bh - 2 ) %

% C₂S = 8,6 SiO₂ ( 1 - K_bh ) %

Khi P ³ 0,64, tính hàm lượng C₄AF và C₃A theo công thức:

% C₄AF = 3,04 Fe₂O₃ %

% C₃A = 2,65 (Al₂O₃ - 0,64 Fe₂O₃ ) %

Khi P < 0,64, tính hàm lượng C₄AF và C₃A theo công thức:

% C₄AF = 4,77 Al₂O₃ %

% C₃A = 1,7 (Fe₂O₃ - 1,57 Al₂O₃ ) %

Hàm lượng canxi sunfat tính theo công thức:

% CaSO₄ = 1,7 SO₃ %./.