TCVN 13862:2023 về xác định ảnh hưởng phụ gia hoá học đến ăn mòn cốt thép bê tông
Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13862:2023 về phụ gia hoá học cho bê tông – xác định ảnh hưởng của phụ gia hoá học đến ăn mòn cốt thép bê tông do Bộ Khoa học và Công nghệ công bố, cung cấp phương tiện đáng tin cậy để dự đoán các đặc tính ức chế hoặc ăn mòn của phụ gia được sử dụng trong bê tông.
Tiêu chuẩn hữu dụng cho các nghiên cứu phát triển chất ức chế ăn mòn sử dụng trong bê tông, được sử dụng ở nhiều nơi với sự đồng thuận cao giữa quá trình ăn mòn đo được bằng phương pháp này và ăn mòn phá hủy trên thép trong bê tông. Tiêu chuẩn có thể không xếp hạng đúng tính năng của các chất ức chế ăn mòn khác nhau, đặc biệt là khi chiều dày lớp bê tông bao phủ trên thép nhỏ hơn 40 mm hoặc tỷ lệ nước trên xi măng của hỗn hợp bê tông lớn hơn 0,45.
Tiêu chuẩn này được sử dụng để đánh giá các vật liệu dùng để ức chế sự ăn mòn cốt thép trong bê tông gây ra bởi clorua. Tiêu chuẩn cũng có thể được sử dụng để đánh giá độ ăn mòn cốt thép của phụ gia trong môi trường clorua.
Theo đó, việc chuẩn bị mẫu thử nên dùng bàn chải kim loại hoặc thổi cát để làm sạch thanh cốt thép cho đến khi gần với dạng kim loại trắng (phương pháp làm sạch theo TCVN 8790 về sơn bảo vệ kết cấu thép – quy trình thi công và nghiệm thu), sau đó ngâm trong dung môi hexan và để khô trong không khí. Trong trường hợp thanh cốt thép bị gỉ quá nhiều nên tẩy sơ bộ bằng dung dịch axit sulfuric 10% trong khoảng 10 min đến 15 min, sau đó rửa sạch bằng nước trước khi cọ bằng bàn chải. Sử dụng cùng một phương pháp để làm sạch tất cả thanh cốt thép trong quá trình thử nghiệm.
Khoan và tạo ren trong ở một đầu của thanh cốt thép, sau đó gắn bu lông và hai đai ốc làm bằng thép không gỉ (5.3 và 5.4) rồi quấn băng dính cách điện vào mỗi đầu thanh cốt thép sao cho phần không quấn băng còn lại ở giữa thanh cốt thép dài 200 mm. Dùng ống neoprene dài 90 mm bọc lấy phần băng dính cách điện ở mỗi đầu của các thanh cốt thép và phần chiều dài của ống nhô ra từ các đầu thanh được điền đầy bằng epoxy hai thành phần.
Xác định ảnh hưởng của phụ gia hoá học đến ăn mòn cốt thép bê tông theo tiêu chuẩn giúp công trình đảm bảo chất lượng, độ bền cao. (Ảnh minh họa)
Yêu cầu mẫu thử phải có kích thước (280 × 150 × 115) mm. Đặt hai thanh cốt thép cách bề mặt đáy 25 mm và một thanh cốt thép ở phía trên sao cho khoảng cách từ đỉnh của thanh cốt thép đến bề mặt trên của mẫu thừ bằng hai lần kích thước của hạt cốt liệu lớn nhất. Đặt các thanh cốt thép vào khuôn sao cho phần đầu của các thanh đã được bảo vệ nhô ra 40 mm so với cạnh của mẫu bê tông (giảm thiểu tác động của các gờ). Điều này sẽ làm lộ ra phần 200 mm của thanh cốt thép. Đặt các thanh có đường gân theo chiều dọc sao cho đường gân gần với mặt bên của dầm hơn, nghĩa là cả hai đường gân có cùng khoảng cách tới mặt trên hoặc bề mặt đáy của mẫu thử.
Việc chế tạo các mẫu bê tông (mẫu đối chứng và mẫu có sử dụng phụ gia thử nghiệm) theo TCVN 3105 về hỗn hợp bê tông và bê tông nặng từ cùng một nguồn vật liệu. Xác định hàm lượng bọt khí theo TCVN 3111 về hỗn hợp bê tông nặng – phương pháp xác định hàm lượng bọt khí. Tỷ lệ nước trên xi măng không được lớn hơn 0,5. Độ sụt không nhỏ hơn 50 mm (xác định theo TCVN 3106 về hỗn hợp bê tông nặng – phương pháp thử độ sụt). Đổ và đầm bê tông trong khuôn có chứa các thanh cốt thép theo TCVN 3105.
Các thông số bê tông được sử dụng trong thử nghiệm liên phòng yêu cầu hàm lượng xi măng (355 ± 3) kg/m3, tỷ lệ nước trên xi măng là 0,50 ± 0,01 (trong trường hợp cốt liệu bão hòa nước, khô bề mặt) và hàm lượng bọt khí (6 ± 1) %. Cấp phối bê tông theo TCVN 13863:2023.
Nên bổ sung phụ gia thử nghiệm theo hàm lượng khuyến cáo của nhà sản xuất. Có thể sử dụng thêm phụ gia giảm nước để đạt được độ sụt mong muốn. Ghi lại tên các phụ gia được sử dụng và nên sử dụng cùng một loại phụ gia trong tất cả các mẻ trộn ngoại trừ phụ gia dùng để thử nghiệm.
Cần phải đúc tối thiểu là ba mẫu bê tông. Thực hiện đúc cùng số lượng mẫu bê tông cho mỗi loại phụ gia được thử nghiệm và mẫu đối chứng. Lưu ý nên đúc số mẫu bê tông nhiều hơn. Sau khi đầm chặt, dùng bàn xoa bằng gỗ để hoàn thiện bề mặt mẫu. Mẫu thử sau khi tháo ra khỏi khuôn được bảo dưỡng 28 ngày trong phòng ẩm có nhiệt độ (27 ± 2) °C và độ ẩm tương đối 100 %.
Sau khi lấy mẫu thử ra khỏi phòng ẩm, dùng bàn chải kim loại cọ bề mật bê tông trên cùng của mẫu thử (bề mặt đã dùng bàn xoa gỗ). Để mẫu thử khô 14 ngày trong môi trường có độ ẩm tương đối 50 % trước khi phủ kín bốn mặt thẳng đứng bằng chất bịt kín gốc epoxy theo khuyến cáo của nhà sản xuất.
Đặt khung chặn nước bằng nhựa lên trên mẫu thử và có khoảng cách tới các mặt bên khoảng 13 mm để khung không kéo dài qua các phần đã được quấn băng dính điện của thanh cốt thép. Sử dụng silicon xảm khe để bịt kín xung quanh chân khung chặn nước và dùng chất bịt kín gốc epoxy phủ lên phần bề mặt trên còn lại phía ngoài khung chặn nước. Việc để mẫu khô sẽ làm cho môi trường clorua ban đầu có tác động khắc nghiệt hơn và tuân thủ chặt chẽ hơn các điều kiện của chương trình thử nghiệm liên phòng. Cần gắn dây điện nối điện trở với các thanh cực dương và thanh cực âm.
Cách tiến hành tiêu chuẩn này hướng dẫn, đặt từng mẫu thử trên hai giá đỡ không dẫn điện có chiều dày không nhỏ hơn 13 mm, điều này cho phép không khí được lưu thông phía dưới của hầu hết mẫu thử. Bắt đầu thử nghiệm sau khi mẫu thử được bảo dưỡng 28 ngày trong phòng có độ ẩm tương đối 100 % (phòng ẩm). Đổ dung dịch muối vào khung chặn nước đặt trên các mẫu thử và duy trì trong hai tuần ở (23 ± 3) °C. Thể tích dung dịch muối khoảng 400 mL và có chiều cao 40 mm. Sử dụng một nắp nhựa đậy khung chặn nước để giảm thiểu sự bay hơi. Duy trì độ ẩm tương đối xung quanh mẫu thử là (50 ± 5) %. Sau hai tuần, hút bỏ dung dịch và để khô các mẫu thử nghiệm trong hai tuần. Lặp lại chu trình này. Đo điện áp trên điện trở vào đầu tuần thứ hai sau khi đổ dung dịch muối bằng cách sử dụng vôn kế.
Sau khi tiến hành xong cần phải theo dõi dòng điện theo chu kỳ bốn tuần một lần cho đến khi dòng điện tích macrocell trung bình của các mẫu đối chứng là 150 C trở lên và có ít nhất một nửa số mẫu thử nghiệm cho thấy dòng điện tích macrocell bằng hoặc lớn hơn 150 C thì dừng thí nghiệm. Trong trường hợp phụ gia thử nghiệm có tính ăn mòn, kết thúc thử nghiệm đủ ba chu kỳ sau khi dòng điện tích macrocell trung bình đạt 75 C và có ít nhất một nửa số mẫu thử nghiệm có dòng điện tích macrocell trung bình đạt 75 C hoặc lớn hơn.
Kiểm tra thanh cốt thép khi kết thúc thử nghiệm bằng cách đập vỡ các mẫu thử và kiễm tra mức độ ăn mòn của thanh cốt thép, xác định diện tích bị ăn mòn và ghi lại phần trăm diện tích bị ăn mòn. Chụp ảnh các thanh cốt thép gia cường khi kết thúc thử nghiệm để ghi lại sự phá hủy do ăn mòn.
Xác định hàm lượng clorua hoà tan trong axít của bê tông ở chiều sâu tương đương vị trí thanh cốt thép trên theo TCVN 7572-15. Xác định hàm lượng clorua tan trong axít của mẫu bê tông được chế tạo để phân tích hàm lượng clorua nền theo TCVN 7572-15. Xác định hàm lượng clorua đã xâm nhập bằng cách lấy giá trị hàm lượng clorua tan trong axit của mẫu được chế tạo để phân tích hàm lượng clorua nền trừ đi giá trị hàm lượng clorua tan trong axit xác định.
Cuối cùng, việc báo cáo thử nghiệm phải bao gồm các thông tin đầy đủ về thành phần bê tông, hàm lượng bọt khí và độ sụt của bê tông được sử dụng trong các mẫu thử và mẫu đối chứng; biểu đồ của dòng điện ăn mòn và điện thế ăn mòn đối với từng viên mẫu bê tông theo thời gian; biểu đồ của dòng điện tích hợp trung bình cho từng điều kiện của bê tông theo thời gian; thời gian thép bị ăn mòn, được xem là thời gian để dòng điện đạt 10 μA và ít nhất một nửa số mẫu thử nghiệm có dòng điện macrocell lớn hơn 10 μA. Kết quả kiểm tra trực quan từng thanh cốt thép.
Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm tỷ lệ phần trăm bề mặt thép tiếp xúc ban đầu bị ăn mòn và có thể bổ sung số lượng và độ sâu của các hố ăn mòn nếu có, như mô tả trong ASTM G46; ảnh chụp các thanh khi kết thúc thử nghiệm (tùy chọn); hàm lượng clorua ở độ sâu thanh cối thép trên cùng tính từ bề mặt. Giá trị này là tổng hàm lượng clorua đã xâm nhập, như 9.3; tỷ số giữa tổng dòng điện tích của mẫu thử với mẫu đối chứng và thời gian kết thúc thử nghiệm.
An Dương