Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13559:2022 về Chất biến tính polyme dạng bột và dạng latex sử dụng trong vữa và bê tông xi măng - Phương pháp thử

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 13559:2022

CHẤT BIẾN TÍNH POLYWIE DẠNG BỘT VÀ DẠNG LATEX
SỬ DỤNG TRONG VỮA VÀ BÊ TÔNG XI MĂNG - PHƯƠNG PHÁP THỬ

Standard test methods for evaluating latex and powder polymer modifiers for use in hydraulic cement concrete and mortar

Lời nói đầu

TCVN 13559:2022 được biên soạn trên cơ sở tham khảo ASTM C1439-19 Standard test methods for evaluating latex and powder polymer modifiers for use in hydraulic cement concrete and mortar.

TCVN 13559:2022 do Viện Vật liệu xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

CHẤT BIẾN TÍNH POLYWIE DẠNG BỘT VÀ DẠNG LATEX
SỬ DỤNG TRONG VỮA VÀ BÊ TÔNG XI MĂNG - PHƯƠNG PHÁP THỬ

Standard test methods for evaluating latex and powder polymer modifiers for use in hydraulic cement concrete and mortar

1  Phạm vi áp dụng

1.1  Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp xác định ảnh hưởng của các chất biến tính polyme đến vữa hoặc bê tông xi măng đối chứng.

1.2  Hầu hết các phần trong tiêu chuẩn phương pháp thử này và các hướng dẫn thực hành đối với bê tông và vữa xi măng áp dụng cho công tác chuẩn bị và thử nghiệm các mẫu chế tạo từ chất biến tính bằng polyme. Tuy nhiên có một số trường hợp ngoại lệ, đáng chú ý là điều kiện bảo dưỡng, cần phải có các cách tiến hành đặc biệt để phát huy các tính chất sẵn có của chất biến tính polyme. Các phương pháp thử trong tiêu chuẩn bao gồm những ngoại lệ này.

1.3  Đối với các mẫu vữa và bê tông biến tính bằng polyme, các cách tiến hành trong tiêu chuẩn này thay thế cách tiến hành trong các phương pháp thử và hướng dẫn của tiêu chuẩn viện dẫn. Các phương pháp thử này không áp dụng cho bê tông và vữa khô, trộn sẵn.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết khi áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn có ghi năm công bố áp dụng thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả bản sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 2682, Xi măng poóc lăng - Yêu cầu kỹ thuật.

TCVN 3106, Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp thử độ sụt.

TCVN 3108, Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp xác định khối lượng thể tích.

TCVN 3111, Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp xác định hàm lượng bọt khí.

TCVN 4506:2012, Nước cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật.

TCVN 6227:1996, Cát tiêu chuẩn ISO để xác định cường độ của xi măng.

TCVN 7570:2006, Cột liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật.

TCVN 7572, Cột liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử.

TCVN 8826, Phụ gia hóa học cho bê tông.

TCVN 8876, Phương pháp thử - Xác định hàm lượng bọt khí trong vữa xi măng.

TCVN 9337, Bê tông nặng - Xác định độ thấm ion clo bằng phương pháp đo điện lượng.

TCVN 9338, Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp xác định thời gian đông kết.

TCVN 12300:2018, Phụ gia cuốn khí cho bê tông.

TCVN 13558:2022 (ASTM C1438), Chất biến tính polyme dạng bột và dạng latex sử dụng trong vữa và bê tông xi măng - Yêu cầu kỹ thuật.

ASTM C39/C39M, Test method for compressive strength of cylindrial concrete specimens (Phương pháp xác định cường độ chịu nén của mẫu bê tông hình trụ).

ASTM C109/C109M Test method for compressive strength of hydraulic cement mortars (Using 2 -in. or [50 mm] cube specimens) (Phương pháp xác định cường độ chịu nén của vữa xi măng (sử dụng viên mẫu lập phương 2 inch hoặc 50 mm).

ASTM C192/C192M, Practice for Making and Curing Concrete test specimens in the Laboratory (Hướng dẫn chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử bê tông trong phòng thí nghiệm).

ASTM C305, Practice for Mechanical mixing of Hydraulic cement Pastes and mortars of Plastic Consistency (Hướng dẫn trộn vữa và hồ vữa xi măng có độ quánh dẻo bằng máy).

ASTM C1404/C1404M, Test method for Bond strength of Adhesive systems used with concrete as measured by direct tension (withdrawn 2010) (Phương pháp xác định cường độ bám dính của hệ chất kết dính với bê tông bằng cách kéo trực tiếp (bản đã hủy 2010)).

ASTM C1437, Test method for Flow of Hydraulic cement mortar (Phương pháp xác định độ lưu động của vữa xi măng).

3  Ý nghĩa và sử dụng

3.1  Các phương pháp thử này được sử dụng nhằm cung cấp dữ liệu để so sánh với các yêu cầu kỹ thuật trong TCVN 13558:2022. Sử dụng các phương pháp chuẩn hóa để so sánh tính chất của các mẫu được chế tạo từ hỗn hợp vữa hoặc bê tông biến tính bằng polyme với các tính chất của mẫu được chế tạo từ mẫu đối chứng. Các phương pháp thử này không nhằm mục đích mô phỏng các điều kiện thực tế.

4  Vật liệu

4.1  Chất biến tính polyme

Loại chất biến tính polyme theo công bố của nhà cung cấp.

4.2  Chất chống tạo bọt

Loại chất chống tạo bọt được nhà cung cấp khuyên dùng, nếu chưa có trong chất biến tính polyme.

4.3  Xi măng

Xi măng poóc lăng đáp ứng TCVN 2682.

CHÚ THÍCH: Có thể cho phép dùng xi măng poóc lăng hỗn hợp để kiểm tra nhưng không dùng để từ chối.

4.4  Cốt liệu

Cốt liệu nhỏ và cốt liệu lớn cho bê tông phù hợp với TCVN 7570:2006; nếu cần trộn đều mỗi loại thành 1 lô riêng trước khi thử. Sử dụng cùng lô cho mẫu thử nghiệm và mẫu đối chứng.

4.5  Cát tiêu chuẩn

Cát cho hỗn hợp vữa là cát tiêu chuẩn nêu trong TCVN 6227:1996; nên trộn đều các lõ đơn với nhau trước khi thử. Sử dụng cùng lô cho cả hỗn hợp mẫu thử và đối chứng.

5  Cấp phối của hỗn hợp bê tông và vữa

5.1  Cấp phối của hỗn hợp bê tông

Trộn mẫu bê tông thử nghiệm và đối chứng với cấp phối tương ứng được tính cho 01 m3 bê tông.

5.1.1  Mẫu bê tông thử nghiệm

Trộn mẫu bê tông thử nghiệm theo các yêu cầu ở Bảng 1:

Bảng 1 - Thành phần phối liệu cho 01 m³ bê tông thử

5.1.2  Mẫu bê tông đối chứng

Trộn mẫu bê tông đối chứng theo các yêu cầu ở Bảng 2 dưới đây:

Bảng 2 - Thành phần phối liệu cho 1 m3 bê tông đối chứng

5.2  Cấp phối của hỗn hợp vữa

5.2.1  Mẫu vữa thử nghiệm

Trộn mẫu vữa thử nghiệm theo các yêu cầu ở Bảng 3 dưới đây:

Bảng 3 - Thành phần phối liệu cho mẫu vữa thử nghiệm

5.2.2  Mẫu vữa đối chứng

Trộn mẫu vữa đối chứng theo các yêu cầu ở Bảng 4 dưới đây:

Bảng 4 - Thành phần phối liệu cho mẫu vữa đối chứng

6  Cách tiến hành trộn mẫu

6.1  Quy định chung

Trộn bê tông và vữa bằng máy với mẻ trộn có lượng dư khoảng 10 % sau khi đúc mẫu thử và thử nghiệm hỗn hợp chưa đông kết.

6.2  Nhiệt độ

Ổn định các vật liệu đến nhiệt độ đồng nhất trước khi trộn như mô tả trong ASTM C192/C192M đối với bê tông và ASTM C109/C109M đối với vữa.

6.3  Chất biến tính polyme

Bảo quản chất biến tính polyme ở nơi khô ráo, trong túi chống ẩm. Trộn đều chất biến tính polyme trước khi sử dụng để đảm bảo sự đồng nhất.

6.4  Mẫu vữa và bê tông đối chứng

Chuẩn bị mẫu vữa hoặc bê tông đối chứng theo hướng dẫn trong ASTM C109/C109M hoặc ASTM C192/C192M tương ứng.

CHÚ THÍCH:

Đối với các mẻ trộn thăm dò nhằm xác định lượng nước và phụ gia cuốn khí để hỗn hợp chưa đóng rắn có các tính chất theo yêu cầu, thi cho phép bổ sung thêm nước và phụ gia cuốn khi và trộn lại. Khi bổ sung lần đầu, việc trộn lại được tiến hành theo quy trình đã quy định ở phần trước. Nếu độ sụt hoặc độ lưu động hoặc hàm lượng bọt khí vẫn thấp hơn yêu cầu thì tiếp tục bổ sung nước hoặc phụ gia cuốn khí và trộn lại. Khi đó, đối với mẫu vữa, trộn lại ở tốc độ chậm trong 30 s; Đối với mẫu bê tông, trộn lại trong 1 min. Cho phép trộn lại thường xuyên nếu cần thiết, kiểm soát thời gian từ lúc bắt đầu trộn đến lúc hoàn thành để không quá 30 min. Che đậy hỗn hợp để giảm thiểu sự bay hơi khi thực hiện các phép thử hỗn hợp vữa và hỗn hợp bê tông. Đây chỉ là các mẻ thử thăm dò và không được sử dụng cho thử nghiệm.

6.5  Mẫu vữa thử nghiệm

Trộn mẫu vữa thử nghiệm theo ASTM C305 với một số thay đổi dưới đây:

6.5.1  Đối với chất biến tính polyme dạng latex

6.5.1.1  Cho tất cả chất biến tính polyme (với chất chống tạo bọt theo yêu cầu) và nước trộn vào thùng.

6.5.1.2  Cho xi măng vào thùng trộn; bật máy trộn và trộn với tốc độ thấp [(140 ± 5) r/min] trong 30 s.

6.5.2  Đối với chất biến tính polyme dạng bột

6.5.2.1  Trong vòng 1 h trước khi trộn vữa, trộn đều tất cả chất biến tính polyme (với chất chống tạo bọt theo yêu cầu) và xi măng.

6.5.2.2  Cho nước vào thùng trộn

6.5.2.3  Cho hỗn hợp chất biến tính polyme và xi măng vào nước; bật máy trộn và trộn với tốc độ thấp [(140 ± 5) r/min] trong 30 s.

6.6  Mẫu bê tông thử nghiệm

Trộn bê tông thử theo ASTM C192/C192M với những thay đổi sau:

6.6.1  Đối với chất biến tính polyme dạng latex

Trước khi bật máy trộn, cho cốt liệu lớn, chất biến tính polyme và khoảng một nửa lượng nước vào thùng trộn. Quay máy trộn một vải vòng, sau đó cho cốt liệu nhỏ, xi măng và phần nước còn lại. Trộn bê tông trong 3 min, sau đó dừng 1 min và tiếp tục trộn thêm 1 min. Che phủ kín miệng thùng trộn khi dừng quay để tránh bay hơi. Chú ý bù lượng vữa còn dính lại trong máy trộn sau khi xả để đảm bảo chính xác các thành phần trong cấp phối của mẻ trộn khi thử nghiệm (xem Chú thích 2).

6.6.2  Đối với chất biến tính polyme dạng bột

Trộn đều hỗn hợp chất biến tính polyme (với chất chống tạo bọt theo yêu cầu) với xi măng và sử dụng hỗn hợp này khi trộn bê tông trong vòng 1 h. Trước khi bật máy trộn, cho cốt liệu lớn và khoảng một nửa lượng nước vào thùng trộn. Quay máy trộn một vài vòng, sau đỏ cho cốt liệu nhỏ, hỗn hợp chất biến tính, xi măng và phần nước còn lại vào thùng trộn. Trộn bê tông trong 3 min, sau đó dừng 1 min và tiếp tục trộn thêm 1 min. Che phủ kín miệng thùng trộn khi dừng quay để tránh bay hơi. Chú ý bù lượng vữa còn dính lại trong máy trộn sau khi xả để đảm bảo chính xác các thành phần trong cấp phối của mẻ trộn khi thử nghiệm (xem Chú thích 2).

CHÚ THÍCH 2:

Việc lấy hết tất cả vữa trong máy trộn là rất khó, để bù lại phần vữa này có thể sử dụng một trong những phương pháp dưới đây để đảm bảo các thành phần cuối đúng theo mẻ trộn:

(1) Trộn mẻ đệm: Ngay trước khi trộn mẻ để thử, máy trộn được trộn đệm bằng một mẻ trộn có thành phần tương đương gần nhất với mẻ trộn để thử. Vữa dính máy trộn sau khi xả có mục đích bù cho phần mất vữa từ mẻ trộn để thử.

(2) Trộn quá lượng vữa: Mẻ trộn để thử có thành phần sử dụng quá lượng vữa được xác lập trước để bù cho phần dính máy trộn. Trong trường hợp này, máy trộn được làm sạch trước khi trộn mẫu để thử.

7  Thử mẫu hỗn hợp vữa và hỗn hợp bê tông

7.1  Đối với bê tông

Các mẫu thử hỗn hợp bê tông theo các phương pháp sau:

7.1.1  Độ sụt Theo TCVN 3106.

7.1.2  Hàm lượng bọt khí

Theo TCVN 3111.

7.1.3  Khối lượng thể tích

Theo TCVN 3108.

7.1.4  Thời gian đông kết

Theo TCVN 9338.

7.2  Đối với vữa

Các mẫu thử của hỗn hợp vữa theo các phương pháp thử sau:

7.2.1  Độ lưu động

Theo ASTM C1437.

7.2.2  Khối lượng thể tích

Theo TCVN 8876.

7.2.3  Thời gian đông kết

Theo TCVN 9338.

7.2.4  Hàm lượng bọt khí

7.2.5  Mẫu vữa thử nghiệm

7.2.5.1  Xác định khối lượng của 400 mL mẫu vữa thử nghiệm

Sau khi xác định được lượng nước để mẫu vữa thử nghiệm đạt được độ lưu động trong khoảng (105 115) %, ngay lập tức xác định khối lượng thể tích của mẫu vữa thử nghiệm theo TCVN 8876.

7.2.5.2  Tính toán hàm lượng khí

Tính toán hàm lượng khí theo công thức (1) với giả thiết khối lượng riêng của xi măng pooclăng và cát là 3,15 và 2,65:

trong đó:

W_a - Khối lượng thể tích của mẫu vữa thử nghiệm, g/mL = W_t/400, với W_t là khối lượng tính bằng gram của 400 mL mẫu vữa thử nghiệm.

W_c - Khối lượng lý thuyết trên đơn vị thể tích, được tính trên cơ sở không có không khí theo công thức sau:

trong đó:

L - Khối lượng chất biến tính polyme (bao gồm cả nước), g/100 g xi măng;

S_L - Khối lượng riêng của chất biến tính polyme;

A - Khối lượng chất chống tạo bọt, g/100 g xi măng:

S_A - Khối lượng riêng của chất chống tạo bọt;

D - Khối lượng nước được cộng thêm vào, g/100 g xi măng.

7.2.6  Mẫu vữa đối chứng

7.2.6.1  Khối lượng của 400 mL mẫu vữa đối chứng

Sau khi xác định được lượng nước để mẫu đối chứng đạt độ lưu động trong khoảng (105 + 115) %, ngay lập tức xác định khối lượng của 400 mL mẫu vữa đối chứng theo TCVN 8876.

7.2.6.2  Tính toán hàm lượng khí

Tính toán hàm lượng khí theo công thức dưới đây với giả thiết khối lượng riêng của xi măng pooclăng và cát là 3.15 và 2,65:

trong đó:

W_a - Khối lượng thể tích của mẫu đối chứng, g/mL = Wt/400, với Wt là khối lượng tính bằng gram của 400 mL mẫu thử.

W_c - Khối lượng lý thuyết trên đơn vị thể tích, được tính trên cơ sở không có không khí theo công thức sau:

trong đó:

AE - Khối lượng phụ gia cuốn khí, g/100 g xi măng;

S_AE - Khối lượng riêng của phụ gia cuốn khí;

D - Khối lượng nước được cộng thêm vào, g/100 g xi măng.

8  Chuẩn bị mẫu thử

8.1 Chuẩn bị các mẫu thử từ ít nhất 3 mẻ trộn của hỗn hợp cần thử theo Điều 9 của tiêu chuẩn này. Mỗi phép thử cần 3 viên mẫu thử, riêng phép thử theo TCVN 9337 cần 2 viên mẫu thử. Hoàn thành việc chuẩn bị tất cả mẫu thử trong 3 ngày.

8.2  Kiểm tra mẫu thử

Kiểm tra từng mẫu thử bằng mắt thường trước khi thử. Không tiến hành thử các viên mẫu thử có hư hỏng rõ ràng. Kiểm tra bằng mắt tất cả các mẫu thử sau khi thử, loại bỏ các kết quả thử của các mẫu bị phát hiện có hư hỏng rõ ràng. Nếu có nhiều hơn một mẫu thử cho từng phép thử nhất định ở cùng tuổi nhất định có lỗi rõ ràng cả trước và sau thử, thì loại bỏ toàn bộ kết quả thử và thử nghiệm lại. Kết quả thử là giá trị trung bình của từng kết quả riêng lẻ của ba mẫu thử, hoặc trong trường hợp một mẫu thử hoặc một kết quả thử đã bị bỏ qua, giá trị trung bình của phép thử là kết quả của hai mẫu thử còn lại.

8.3  Bảo dưỡng

8.3.1  Mẫu vữa và bê tông đối chứng

Bảo dưỡng mẫu bê tông và vữa đối chứng theo ASTM C192/C192M và ASTM C109/C109M với điều kiện bảo quản trong điều kiện (27 ± 2) °C và độ ẩm tương đối (95 ± 5) % cho đến thời gian thử.

8.3.2  Mẫu vữa và bê tông thử nghiệm

Ngoại trừ khi có các yêu cầu cụ thể khác, ngay lập tức phủ mẫu vữa và bê tông biến tính polyme bằng màng polyetylen (có độ dày tối thiểu 0,1 mm) và bảo quản ở (27 ± 2) °C trong (24 ± 1) h. Bỏ lớp phủ polyetylen và bảo quản trong điều kiện (27 ± 2) °C và độ ẩm tương đối (95 ± 5) % cho đến thời gian thử.

9  Thử nghiệm mẫu bê tông và vữa đã đóng rắn

9.1  Bê tông

Các mẫu bê tông đã đóng rắn được thử theo các phương pháp sau.

9.1.1  Cường độ chịu nén

Theo ASTM C39/C39M.

9.1.2  Cường độ bám dính

Sử dụng phương pháp theo ASTM C1404/C1404M để chuẩn bị tổ hợp mẫu thử. Sau khi ống nối trên đã được dán vào ống nối dưới, sử dụng quy trình sau đây để hoàn thành tổ hợp mẫu thử.

9.1.2.1  Làm ẩm bề mặt cắt bằng nước. Bề mặt được làm ẩm đúng cách là khi không để bề mặt có màng nước.

CHÚ THÍCH 3: Khăn vải hoặc giấy được sử dụng để loại nước dư.

9.1.2.2  Đổ khoảng 50 mL hỗn hợp thử trên bề mặt cắt, ẩm và sử dụng bàn chải dàn đều lớp phủ trên bề mặt bê tông và bề mặt bên trong ống nối.

9.1.2.3  Điền đầy ống nối trên bằng 2 lớp như nhau, dùng que chọc đầm 25 lần cho mỗi lớp. Dùng bay gạt phẳng bề mặt và phủ màng polyetylen.

9.1.2.4  Ở từng tuổi ngày thử quy định, tiến hành thử mẫu hỗn hợp, tính toán cường độ bám dính khi kéo ở thời điểm phá hủy, ước tính tỷ lệ phần trăm của mỗi dạng phá hủy (nền, đường liên kết, hoặc lớp phủ), theo ASTM C1404/C1404M.

9.1.3  Độ thấm ion Clo

Theo TCVN 9337. Sử dụng các mẫu hình trụ.

9.2  Đối với vữa

Các mẫu thử vữa đã đóng rắn thử theo các phương pháp sau:

9.2.1  Cường độ chịu nén

Theo ASTM C109/C109M.

9.2.2  Cường độ bám dính

Theo ASTM C1404/C14C4M. Cách tiến hành tương tự như mô tả ở phần bê tông.

9.2.3  Độ thấm ion Clo

Theo TCVN 9337.

10  Tính kết quả

10.1 Tính toán hàm lượng nước, không bao gồm nước hấp thụ trong cốt liệu, của hỗn hợp thử nghiệm và hỗn hợp đối chứng. Tính cả lượng nước của chất biến tính polyme nếu sử dụng.

10.2 Tính hàm lượng lượng nước của mẫu bê tông thử nghiệm theo % so với mẫu bê tông đối chứng và mẫu vữa thử nghiệm theo % so với mẫu vữa đối chứng, theo công thức sau:

Trong đó:

WC_p = hàm lượng nước của mẫu vữa hoặc bê tông thử nghiệm theo % so với mẫu vữa hoặc bê tông đối chứng,

WC_t = hàm lượng nước của mẫu vữa hoặc bê tông thử nghiệm đã điều chỉnh để cốt liệu ở điều kiện bão hòa nước khô bề mặt, kg.

WC_r = hàm lượng nước của mẫu vữa hoặc bê tông đối chứng đã điều chỉnh để cốt liệu ở điều kiện bão hòa nước khô bề mặt, kg.

WC_t được tính theo công thức (6):

Trong đó:

WL = Khối lượng nước có trong latex, và

AW = Khối lượng nước được cho thêm vào trong hỗn hợp đã điều chỉnh để cốt liệu ở điều kiện bão hòa nước khô bề mặt, kg.

WL được tính theo công thức sau:

Với:

P = Hàm lượng polyme trong latex (%), xác định theo TCVN 8826 và

ML = Khối lượng của latex được cho vào hỗn hợp thử.

11  Báo cáo kết quả

11.1  Báo cáo kết quả với các nội dung sau:

11.1.1  Tên thương mại, tên nhà sản xuất, số lô, thành phần hóa học, lượng polyme, loại và lượng sử dụng của chất biến tính polyme, tên thương mại và hàm lượng chất phá bọt nếu có.

11.1.2  Tên và loại xi măng pooc lăng sử dụng.

11.1.3  Hàm lượng nước (theo %) của hỗn hợp thử so với hỗn hợp đối chứng.

11.1.4  Điều kiện bảo dưỡng và tuổi của mẫu thử nghiệm.

11.1.5  Đối với mẫu bê tông thử nghiệm:

Độ sụt, hàm lượng khí, khối lượng thể tích, thời gian đông kết, cường độ chịu nén, kích thước mẫu trụ cường độ chịu nén, cường độ bám dính, độ thấm clo theo giá trị đo được và phần trăm theo mẫu đối chứng.

11.1.6  Đối với mẫu vữa thử nghiệm:

Độ lưu động, hàm lượng khí, khối lượng thể tích, thời gian đông kết, cường độ chịu nén, cường độ bám dính, độ thẩm clo theo giá trị đo được và phần trăm theo mẫu đối chứng.