TCVN 13934:2024: Phương pháp xác định khả năng ức chế ăn mòn thép trong bê tông của phụ gia bằng điện trở phân cực trong nước chiết hồ xi măng

TCVN 13934:2024 là một tiêu chuẩn quốc gia quan trọng trong ngành xây dựng, quy định phương pháp xác định khả năng ức chế ăn mòn thép trong bê tông của phụ gia bằng điện trở phân cực trong nước chiết hồ xi măng. Được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn quốc tế ASTM G180-21, tiêu chuẩn này được biên soạn bởi Viện Vật liệu xây dựng, thuộc Bộ Xây dựng, và được thẩm định bởi Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng, sau đó công bố bởi Bộ Khoa học và Công nghệ.

Xem & Tải về TCVN 13934:2024

Phạm vi áp dụng và mục tiêu

Tiêu chuẩn TCVN 13934:2024 quy định phương pháp xác định khả năng ức chế ăn mòn thép trong bê tông của phụ gia bằng điện trở phân cực trong nước chiết hồ xi măng. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong ngành xây dựng để đánh giá hiệu quả của các chất phụ gia nhằm giảm tốc độ ăn mòn thép trong môi trường bê tông chứa clorua. Đặc biệt, tiêu chuẩn này không áp dụng cho nhũ tương và không sử dụng để dự đoán tính năng tại hiện trường.

Mục tiêu chính của tiêu chuẩn này là cung cấp một phương pháp khoa học, chuẩn xác để đánh giá các phụ gia ức chế ăn mòn, từ đó hỗ trợ các nhà thầu, kỹ sư và nhà quản lý dự án trong việc lựa chọn và sử dụng các phụ gia phù hợp. Việc áp dụng đúng tiêu chuẩn này sẽ giúp kéo dài tuổi thọ của các công trình bê tông cốt thép, đặc biệt là ở những khu vực có điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Tài liệu viện dẫn

Tiêu chuẩn TCVN 13934:2024 tham khảo nhiều tài liệu quốc gia và quốc tế quan trọng, đảm bảo tính toàn diện và đầy đủ của phương pháp thử nghiệm. Các tài liệu viện dẫn bao gồm:

1. TCVN 2682:2020 - Xi măng Poóc lăng, quy định các yêu cầu kỹ thuật đối với xi măng được sử dụng trong phương pháp thử.
2. TCVN 6067:2018 - Xi măng Poóc lăng bền sulfat, cung cấp thông tin về loại xi măng phù hợp cho các môi trường có độ ăn mòn cao.
3. TCVN 9639:2013 - Muối tinh (Natri Clorua), được sử dụng trong các dung dịch thử nghiệm để tạo môi trường ăn mòn.
4. ASTM C670 - Hướng dẫn chuẩn bị công bố độ chụm và độ chệch cho các phương pháp thử đối với vật liệu xây dựng.
5. ASTM E691 - Hướng dẫn thực hiện một nghiên cứu liên phòng thí nghiệm để xác định độ chính xác của một phương pháp thử.
6. ASTM G3 - Các quy ước áp dụng cho các phép đo điện hóa trong thí nghiệm ăn mòn.
7. ASTM G5 - Phương pháp thử nghiệm tham khảo để thực hiện phép đo điện hóa phân cực dương.
8. ASTM G59 - Phương pháp thử nghiệm để thực hiện phép đo trở kháng phân cực điện thế động.
9. ASTM G193 - Thuật ngữ và viết tắt liên quan đến ăn mòn.

Định nghĩa và thuật ngữ

Để đảm bảo tính rõ ràng và chính xác trong phương pháp thử nghiệm, TCVN 13934:2024 sử dụng các định nghĩa và thuật ngữ chuyên môn, bao gồm:

1. Điện trở phân cực (Polarization resistance): Độ dốc của đường cong điện thế - mật độ dòng điện ở điện thế mà tại đó xảy ra ăn mòn.
2. Điện cực làm việc (Working electrode): Điện cực thử nghiệm hoặc mẫu thử trong bình điện phân.
3. Điện cực phụ trợ (Auxiliary electrodes): Điện cực trong bình điện phân được sử dụng để chuyển dòng điện đến hoặc đi từ một điện cực.
4. Điện cực tham chiếu (Reference electrodes): Điện cực có điện thế ổn định và có thể tái tạo được sử dụng để đo điện thế khác với thế điện cực.
5. Đường cong phân cực (Polarization curve): Biểu đồ của mật độ dòng điện đối với thế điện cực khi nhúng điện cực trong dung dịch điện phân.
6. Điện thế mạch hở (Open-circuit potential): Điện thế của bề mặt ăn mòn trong dung dịch điện phân được đo trong điều kiện mạch hở so với điện cực tham chiếu.

Thiết bị và dụng cụ

TCVN 13934:2024 quy định rõ các thiết bị và dụng cụ cần thiết để thực hiện phương pháp thử nghiệm:

1. Bình thí nghiệm điện hóa: Là bình chứa dung dịch thí nghiệm có cấu tạo để giữ các bộ phận như điện cực làm việc, điện cực đối, điện cực so sánh và nhiệt kế. Bình thí nghiệm phải được làm từ vật liệu không bị ăn mòn và không làm bẩn dung dịch thí nghiệm.
2. Máy đo điện hóa: Có khả năng duy trì một điện thế nhất định dao động trong phạm vi 1 mV trên một dải rộng các dòng điện áp dụng. Máy đo phải có dải điện thế từ -0.6 V đến 1.6 V và dải đầu ra của dòng anốt từ 10 μA đến 105 μA.
3. Thiết bị ghi lại sự biến động của điện thế và dòng điện.
4. Giá đỡ điện cực: Điện cực phụ trợ và điện cực làm việc được gắn trên giá đỡ.
5. Điện cực làm việc: Được làm từ thép các bon C1215, có chiều dài 127 mm và đường kính 9.5 mm.
6. Điện cực đối: Thường là thanh graphite hoặc lưới Platin-Niobi hoặc lưới Platin.
7. Điện cực so sánh: Thường là điện cực Calomen bão hòa, có tốc độ rò rỉ được kiểm soát khoảng 3 μL/h.

Vật liệu và hóa chất

Các vật liệu và hóa chất được sử dụng trong phương pháp thử nghiệm bao gồm:

1. Xi măng Poóc lăng theo TCVN 2682:2020, với hàm lượng C3A từ 6% đến 10%.
2. Giấy lọc có kích thước lỗ 11 μm.
3. Que khuấy Polytetrafluoroetylen (PTFE).
4. Thanh thép C1215 tròn có diện tích tiếp xúc với dung dịch là 51 cm².
5. Natri clorua (NaCl) theo TCVN 9639:2013.
6. Canxi hydroxit (Ca(OH)2).
7. Phụ gia thử nghiệm.
8. Khí nén không chứa carbon dioxide (CO2).

Quy trình thực hiện thử nghiệm

Quy trình thực hiện thử nghiệm theo TCVN 13934:2024 bao gồm các bước:

1. Chuẩn bị hồ xi măng: Trộn 1000 g nước với 200 g xi măng Poóc lăng, lọc bằng giấy lọc và thêm phụ gia với tỉ lệ như trong bê tông.
2. Chuẩn bị bình điện hóa: Đổ đầy 900 ml dung dịch hồ xi măng đã lọc vào bình điện hóa, sục khí không chứa CO2 với tốc độ dòng khí không nhỏ hơn 300 mL/min.
3. Chuẩn bị thanh thép: Tẩy sạch dầu mỡ, mài ướt và rửa sạch thanh thép C1215.
4. Thực hiện thử nghiệm: Lắp điện cực làm việc, điện cực đối và điện cực tham chiếu vào bình điện hóa, thêm NaCl vào dung dịch để đạt nồng độ 0.5 M hoặc 1 M, khuấy và sục khí thêm 24 giờ.
5. Đo điện thế mạch hở và điện trở phân cực: Đo điện thế mạch hở, ghi lại đường cong phân cực thế điện động và tính toán điện trở phân cực (Rp).
6. Phân tích kết quả: Điện trở phân cực được tính toán là hệ số góc của tiếp tuyến đường cong phân cực tại i = 0. Tốc độ ăn mòn được biểu thị bằng 1/Rp với đơn vị μS/cm².

Kết quả và báo cáo thử nghiệm

Kết quả thử nghiệm giúp đánh giá khả năng ức chế ăn mòn của phụ gia:

• Phụ gia được coi là chất ức chế ăn mòn nếu giá trị log10(1/Rp) bằng 1 hoặc nhỏ hơn giá trị trung bình của mẫu chỉ sử dụng clorua.
• Nếu phụ gia không làm giảm giá trị trung bình của 1/Rp xuống một bậc độ lớn, cần có phương pháp thử khác để xác định khả năng ức chế.
• Phụ gia được coi là chất ăn mòn nếu làm tăng một bậc độ lớn giá trị trung bình của 1/Rp so với hồ xi măng không chứa clorua.

Báo cáo thử nghiệm cần ghi lại giá trị điện thế mạch hở, tốc độ ăn mòn và các giá trị log10(1/Rp) của các mẫu thử nghiệm. Thông tin về điều kiện thử nghiệm như nhiệt độ, thời gian thử nghiệm và nồng độ các dung dịch cũng cần được ghi rõ.

Độ chụm và độ chệch

Tiêu chuẩn quy định các yêu cầu về độ chụm và độ chệch để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả thử nghiệm. Độ chụm và độ chệch được đánh giá thông qua các nghiên cứu liên phòng, với độ lệch chuẩn của kết quả thử nghiệm do một người thực hiện là 0.36 và độ chụm liên phòng là 0.44.

Phụ lục A

Phụ lục A cung cấp thông tin chi tiết về tính toán độ chụm, bao gồm các thống kê và phân tích dữ liệu liên phòng. Phụ lục này giúp đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả thử nghiệm, hỗ trợ trong việc đánh giá và đảm bảo tính nhất quán của phương pháp thử nghiệm.

Kết luận

TCVN 13934:2024 là một tiêu chuẩn quan trọng, cung cấp phương pháp khoa học và chính xác để đánh giá khả năng ức chế ăn mòn thép trong bê tông của phụ gia. Việc áp dụng tiêu chuẩn này giúp đảm bảo chất lượng và độ bền của các công trình xây dựng, đồng thời hỗ trợ trong việc phát triển và lựa chọn các phụ gia ức chế ăn mòn hiệu quả. Với các quy định chi tiết về phương pháp thử nghiệm, thiết bị, dụng cụ và vật liệu, TCVN 13934:2024 đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và nâng cao tuổi thọ của các công trình bê tông cốt thép.

Hệ Thống Pháp Luật Việt Nam