GẠCH GỐM ỐP, LÁT - PHƯƠNG PHÁP THỬ
PHẦN 17: XÁC ĐỊNH HỆ SỐ MA SÁT
Ceramic floor and wall tiles - Test method - Part 17: Determination of coefficient of friction
Lời nói đầu
TCVN 6415-17:2016 thay thế TCVN 6415-17:2005.
Bộ tiêu chuẩn TCVN 6415-1÷18:2016 Gạch gốm ốp, lát - Phương pháp thử, bao gồm các phần sau:
- TCVN 6415-1:2016 (ISO 10545-1:2014) Phần 1: Lấy mẫu và nghiệm thu sản phẩm;
- TCVN 6415-2:2016 (ISO 10545-2:1995) Phần 2: Xác định kích thước và chất lượng bề mặt;
- TCVN 6415-3:2016 (ISO 10545-3:1995) Phần 3: Xác định độ hút nước, độ xốp biểu kiến, khối lượng riêng tương đối và khối lượng thể tích;
- TCVN 6415-4:2016 (ISO 10545-4:2014) Phần 4: Xác định độ bền uốn và lực uốn gãy;
- TCVN 6415-5:2016 (ISO 10545-5:1996) Phần 5: Xác định độ bền va đập bằng cách đo hệ số phản hồi;
- TCVN 6415-6:2016 (ISO 10545-6:2010) Phần 6: Xác định độ bền mài mòn sâu đối với gạch không phủ men;
- TCVN 6415-7:2016 (ISO 10545-7:1996) Phần 7: Xác định độ bền mài mòn bề mặt đối với gạch phủ men;
- TCVN 6415-8:2016 (ISO 10545-8:2014) Phần 8: Xác định hệ số giãn nở nhiệt dài;
- TCVN 6415-9:2016 (ISO 10545-9:2013) Phần 9: Xác định độ bền sốc nhiệt;
- TCVN 6415-10:2016 (ISO 10545-10:1995) Phần 10: Xác định hệ số giãn nở ẩm;
- TCVN 6415-11:2016 (ISO 10545-11:1994) Phần 11: Xác định độ bền rạn men đối với gạch men;
- TCVN 6415-12:2016 (ISO 10545-12:1995) Phần 12: Xác định độ bền băng giá;
- TCVN 6415-13:2016 (ISO 10545-13:1995) Phần 13: Xác định độ bền hóa học;
- TCVN 6415-14:2016 (ISO 10545-14:2015) Phần 14: Xác định độ bền chống bám bẩn;
- TCVN 6415-15:2016 (ISO 10545-15:1995) Phần 15: Xác định độ thôi chì và cadimi của gạch phủ men;
- TCVN 6415-16:2016 (ISO 10545-16:2010) Phần 16: Xác định sự khác biệt nhỏ về màu;
- TCVN 6415-17:2016 Phần 17: Xác định hệ số ma sát
- TCVN 6415-18:2016 (EN 101:1991) Phần 18: Xác định độ cứng bề mặt theo thang Mohs.
TCVN 6415-17:2016 do Viện Vật liệu xây dựng - Bộ 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.
GẠCH GỐM ỐP, LÁT - PHƯƠNG PHÁP THỬ - PHẦN 17: XÁC ĐỊNH HỆ SỐ MA SÁT
Ceramic floor and wall tiles - Test method - Part 17: Determination of coefficient of friction
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp động và tĩnh, xác định hệ số ma sát của bề mặt gạch gốm ốp, lát phủ men và không phủ men.
Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:
2.1
Hệ số ma sát (Coefficient of friction)
Tỷ số của lực tiếp tuyến với tải trọng thẳng đứng lên con trượt. Với một số phương pháp tỷ số này tương đương với tiếp tuyến của góc giữa sàn nghiêng và đường nằm ngang.
2.2
Góc tới hạn (Critical angle)
Góc tạo bởi mặt phẳng nền và mặt phẳng sàn nghiêng, nơi người thao tác thử nghiệm bước đi trên đó để thực hiện phép thử.
Hệ số ma sát động được đo bằng con trượt di chuyển với tốc độ đều trên một bề mặt nằm ngang (Phương pháp A). Hệ số ma sát tĩnh được đo bằng lực cần thiết để di chuyển một con trượt từ một vị trí tĩnh trên một bề mặt nằm ngang (Phương pháp B).
Góc tới hạn động được xác định theo độ dốc điều chỉnh thích hợp của một sàn bôi trơn, nơi người thao tác thử nghiệm bước đi trên đó để thực hiện theo phép thử (Phương pháp C).
4.1 Phương pháp A: Con trượt động
Phương pháp này sử dụng thiết bị di động trên bề mặt gạch thử nghiệm. Sử dụng đế ma sát bằng cao su 4S dưới một tải trọng cố định để đo hệ số ma sát khô và ướt.
Phụ lục A mô tả chi tiết cách tiến hành theo phương pháp này.
CHÚ THÍCH: Có thể áp dụng phương pháp này trong phòng thí nghiệm hoặc trên nền thực tế.
4.2 Phương pháp B: Con trượt tĩnh
Phương pháp này sử dụng cụm con trượt được bịt cao su 4S làm bề mặt tiếp xúc.
Đồng hồ đo lực kéo được sử dụng để xác định lực nằm ngang tối đa cần thiết để khởi động sự dịch chuyển giữa con trượt và bề mặt gạch ở cả điều kiện khô và ướt.
Phụ lục B mô tả chi tiết cách tiến hành theo phương pháp này.
CHÚ THÍCH: Có thể áp dụng phương pháp này trong phòng thí nghiệm hoặc trên nền thực tế.
4.3 Phương pháp C: Sàn nghiêng
Một người ở tư thế đứng thẳng đi lại trên một tấm sàn thử nghiệm gạch gốm ốp, lát có kích thước (1000 x 500) mm. Độ dốc diện tích thử nghiệm được tăng đều từ phương nằm ngang cho đến khi đạt một góc mà người đứng thử nghiệm khó có thể di chuyển. Diện tích thử nghiệm được bôi một lớp dầu. Góc nghiêng của tấm sàn thử nghiệm gạch được xác định.
Phụ lục C mô tả chi tiết cách tiến hành theo phương pháp này.
Sử dụng viên gạch khô, sạch và đại diện, với số lượng thích hợp cho từng phương pháp thử.
Quy trình thực hiện phép thử trong từng phụ lục tương ứng.
Đối với Phương pháp A (4.1) và B (4.2) cần xác định hệ số ma sát khô và ướt.
Phương pháp C (4.3) cần xác định góc tới hạn với dầu bôi trơn.
Trong báo cáo thử nghiệm bao gồm ít nhất các thông tin sau:
a) viện dẫn tiêu chuẩn này;
b) mô tả mẫu thử;
c) phương pháp thử nghiệm;
d) hệ số ma sát động khô và ướt trung bình, đối với Phương pháp A;
e) hệ số ma sát tĩnh khô và ướt trung bình, đối với Phương pháp B;
f) góc tới hạn trung bình, đối với Phương pháp C.
Phương pháp A - Con trượt động
A.1.1 Thiết bị, dụng cụ
A.1.1.1 Thiết bị, với cơ cấu thể hiện trên các Hình A.1 và Hình A.2. Thiết bị gồm khung có bánh xe tự động, chạy với vận tốc 17 mm/s. Con trượt cao su 4S đường kính 9 mm được gắn với một trục cho phép di động thẳng đứng phù hợp với các thay đổi của nền nhà. Quả cân khối lượng 200 g, tạo một lực thẳng đứng đều. Cụm con trượt/quả cân được treo bằng hai lò xo lá song song có độ võng do sức kéo ma sát của con trượt đã gia tải được đo bằng một máy biến năng trực tuyến có độ nhạy 800 mV/V/mm và độ chính xác 0,3 %. Công suất máy biến năng được hiển thị trực tiếp trên đồng hồ chỉ thị ma sát (COF), được gắn vào máy ghi biểu đồ hoặc được tích hợp điện tử để đo giá trị hệ số ma sát (COF) trung bình trên đường thử.
A.1.1.2 Tủ sấy, làm việc ở nhiệt độ (110 ± 5) °C.
A.1.2 Vật liệu
A.1.2.1 Giấy carbua silic, cỡ hạt 400; Vải ráp loại FF.
A.1.2.2 Chổi phủi bụi (lông mềm).
A.1.2.3 Nước cất hoặc nước khử ion.
A.1.2.4 Chất thấm ướt
A.1.2.5 Bình phun bơm tay.
A.1.2.6 Dung dịch tẩy rửa nhẹ.
A.1.2.7 Khăn, bọt biển hoặc giấy thấm.
A.1.2.8 Cao su 4S, độ cứng IRD 96 ± 2.
A.1.2.9 Dao để cắt các con trượt
A.1.2.10 Keo dán.
Số lượng mẫu thử cần đủ để tạo một lối đi rộng 1 m. Đặt các viên gạch càng sát nhau càng tốt (khít mạch) để tạo một lối đi thử nghiệm bằng phẳng. Rửa kỹ các viên gạch bằng dung dịch tẩy rửa nhẹ và làm khô trước khi đặt vào thiết bị thử.
A.3.1 Chuẩn bị con trượt
Cắt một con trượt đường kính 9 mm từ tấm cao su 4S và dùng keo gắn vào giá đỡ con trượt, đặt tờ giấy carbua silic cỡ hạt 400 lên một mặt phẳng rồi sát nhẹ các con trượt cho đến khi hết sạch các hạt bóng. Tiếp theo gõ nhẹ giá đỡ con trượt và cọ sát lại bề mặt con trượt để tạo một góc nhỏ (khoảng 12 °) từ phương nằm ngang tại một mép. Khi giá đỡ được dựng đứng thì ít nhất một nửa diện tích bề mặt con trượt sẽ nằm ngang nhưng diện tích còn lại sẽ xiên góc để có một cạnh cao tối đa 1 mm (Hình A.3).
A.3.2 Hiệu chuẩn thiết bị
Chỉnh đồng hồ biến năng trực tuyến về zero mà không cần dùng lực tiếp tuyến. Sau đó đặt đồng hồ cân bằng, bằng cách treo một tải trọng hiệu chuẩn bằng tải trọng thẳng đứng (200 g) lên con trượt và hướng theo lực ma sát (Hình A.1).
A.3.3 Cách tiến hành (Phương pháp khô)
Rửa sạch rồi làm khô từng viên gạch thử. Xếp các viên gạch liền nhau theo điều A.2. Chải sạch các mảnh vụn.
Sau khi lồng cụm con trượt vào thiết bị thì bật cơ cấu dẫn động để thiết bị chạy 1 m trên bề mặt thử nghiệm. Phải tác động theo chiều ngang hai hướng riêng rẽ, lau con trượt bằng vải ráp trước mỗi lần đo.
Ghi lại các giá trị hệ số ma sát (COF) trên đồng hồ đo ít nhất 3 lần dọc theo đường thử hoặc thu nhận vết dọc theo đường thử bằng một máy ghi biểu đồ.
A.3.4 Cách tiến hành (Phương pháp ướt)
Lặp lại cách tiến hành (A.3.3), nhưng trước hết phải làm ướt bề mặt bằng một dung dịch gồm nước và chất thấm ướt (3 giọt, chất thấm ướt trong 250 mL nước cất) và thử lặp lại trên bề mặt ướt.
Nếu đã ghi các giá trị ở đồng hồ đo thì tính hệ số ma sát (COF) trung bình cho từng lần chạy và hệ số ma sát (COF) trung bình của cả hai lần chạy.
Nếu máy ghi biểu đồ đã vẽ đường hành trình thì tính hệ số ma sát (COF) trung bình cho từng lần chạy và hệ số ma sát (COF) trung bình của cả hai lần chạy.
Báo cáo cả hệ số ma sát (COF) trung bình ướt và khô của mỗi hành trình thử riêng rẽ, cũng như hệ số ma sát (COF) trung bình ướt và khô của tất cả các hành trình.
Hình A.1 - Mô tả cơ cấu thiết bị
Hình A.2 - Mô tả sự chuyển động của con trượt
Hình A.3 - Hướng con trượt chuyển động
Phương pháp B - Con trượt tĩnh
B.1.1 Thiết bị, dụng cụ
Hệ thống đo lực cần thiết để khởi động con trượt trên bề mặt viên gạch thử nghiệm (Hình B.1).
B.1.1.1 Đồng hồ đo lực kéo, loại nằm ngang, có khả năng đo mức gia tải 0,25 kg.
B.1.1.2 Quả cân 4,5 kg.
B.1.1.3 Cao su 4S, độ cứng IRD 96 ± 2.
B.1.2.4 Cụm con trượt, bao gồm một mảnh cao su 4S kích thước (75 x 75 x 3) mm gắn với một mảnh gỗ dán kích thước (200 x 200 x 20) mm có lỗ đính khuy đóng ở mép để lắp đồng hồ đo lực.
B.1.2.5 Bề mặt làm việc bằng phẳng, để thí nghiệm tại phòng thí nghiệm, với điểm dừng có độ nghiêng thấp để gạch không trượt.
B.1.2.6 Tủ sấy, có bộ phận điều khiển và khống chế nhiệt độ đến (110 ± 5) °C.
B.1.2 Vật liệu
B.1.2.1 Kính nổi, dày 25 mm, hai mảnh, mảnh từ (150 x 150) mm trở lên và mảnh (100 x 100) mm.
B.1.2.2 Bột carbua silic, cỡ hạt 200.
B.1.2.3 Giấy carbua silic, cỡ hạt 400 ướt/khô; vải ráp loại FF.
B.1.2.4 Chổi phủi bụi (lông mềm).
B.1.2.5 Nước cất hoặc nước khử ion.
B.1.2.6 Chất thấm ướt
B.1.2.7 Bình phun bơm tay.
B.1.2.8 Dung dịch tẩy rửa nhẹ.
B.1.2.9 Khăn, bọt biển hoặc giấy thấm.
Các mẫu thử cần có diện tích bằng hoặc lớn hơn (100 x 100) mm. Khi thử những viên gạch nhỏ thì phải ghép chúng sát nhau thành một bề mặt phù hợp. Rửa sạch các viên gạch bằng dung dịch tẩy rửa nhẹ, tráng nước và để khô.
B.3.1 Chuẩn bị con trượt
Đặt một mảnh giấy carbua silic cỡ hạt 400 lên trên bề mặt phẳng và sát nhẹ con trượt cao su 4S bằng cách đẩy cụm con trượt tiến lui 4 lần trong một khoảng cách 100 mm. Lặp lại theo một góc 90°. Việc chuẩn bị bề mặt mẫu thử được thực hiện theo chu trình trên. Rửa sạch các mảnh vụn. Lặp lại chu trình cho đến khi hết sạch các hạt bóng.
B.3.2 Chuẩn bị bề mặt hiệu chuẩn bằng thủy tinh mài
Đặt một mảnh kính lớn lên một mặt phẳng sao cho kính được cố định. Cho 2 g bột mài carbua silic và vài giọt nước lên mảnh kính. Dùng mảnh kính 100 mm làm dụng cụ mài. Mài xoay tròn cho đến khi mảnh kính mờ đồng đều trên toàn bộ bề mặt của nó. Có thể sử dụng thêm bột mài mới và nước để hoàn thành quá trình, nếu cần.
Làm sạch bề mặt (150 x 150) mm của kính mài mờ bằng dung dịch tẩy rửa, rồi để khô tự nhiên.
Đặt cụm đế lên bề mặt hiệu chuẩn đã được định vị. Chèn bề mặt hiệu chuẩn hoặc lực kế hoặc chèn cả hai khi cần, để đưa trục bu lông của cụm đế và trục của lực kế vào cùng mặt phẳng nằm ngang. Định tâm quả cân 4,5 kg lên cụm trượt. Xác định lực cần thiết để khởi động cụm trượt. Ghi lại giá trị lực đã đọc. Kéo tất cả 4 lần, mỗi lần kéo sau vuông góc với lần kéo trước.
Tính toán:
Hệ số ma sát COF được tính theo công thức sau:
= Hệ số ma sát hiệu chuẩn (COF) (B1)
trong đó:
Rd là tổng 4 giá trị kéo ghi trên đồng hồ, tính bằng kilôgram (kg);
N là số lần kéo (4);
W là khối lượng cụm đế tính bằng kilôgram (kg), cộng với quả cân 4,5 kg.
Khi cao su 4S được mài tốt thì lực kéo đồng đều và cho kết quả có hệ số ma sát hiệu chuẩn COF là 0,75 ± 0,05.
Việc hiệu chuẩn phải được lặp lại trước và sau khi thử từng nhóm 3 mẫu và ghi lại kết quả. Nếu COF chênh lệch giữa các kết quả trước và sau khi thử lớn hơn ± 0,5 thì phải làm lại toàn bộ thí nghiệm. Người thao tác hiệu chuẩn thiết bị và người thao tác thử nghiệm trước và sau 3 viên gạch mẫu, cùng phải đảm bảo mức độ tin cậy cao về tính nhất quán.
B.3.3 Cách tiến hành (Phương pháp khô)
Làm sạch, rửa và sấy khô từng mẫu thử. Xếp các viên mẫu liền nhau, chải sạch các mảnh vụn.
Đặt cụm đế lên bề mặt hiệu chuẩn đã được định vị. Chèn bề mặt hiệu chuẩn hoặc lực kế hoặc chèn cả hai khi cần, để đưa trục bu lông của cụm đế và trục của lực kế vào cùng mặt phẳng nằm ngang. Định tâm quả cân 4,5 kg lên cụm đế. Sử dụng lực kế, xác định lực cần thiết để khởi động cụm trượt. Ghi lại giá trị lực đã đọc trên lực kế.
Kéo 4 lần, lần kéo sau vuông góc với lần kéo trước trên từng diện tích của ba bề mặt hoặc ba mẫu thử để cuối cùng có được 12 giá trị đọc cần thiết cho việc tính hệ số ma sát tĩnh.
Ghi lại tất cả các giá trị đọc.
Kiểm tra bề mặt cao su 4S sau khi thử từng mẫu hoặc diện tích thử. Nếu bề mặt trở nên bóng hoặc có vết xước thì thực hiện lại quy trình thử theo hướng dẫn B.3.1.
B.3.4 Cách tiến hành (Phương pháp ướt)
Lặp lại quy trình theo (B.3.3), nhưng phải làm ướt bề mặt bằng một dung dịch gồm nước và chất thấm ướt (3 giọt chất thấm ướt trong 250 mL nước cất) rồi thực hiện quy trình thử với bề mặt ướt.
Hệ số ma sát tĩnh trung bình của các bề mặt thử nghiệm, được tính như sau: Phương pháp khô:
Fd = giá trị trung bình (Rd/NW) (B.2)
Phương pháp ướt:
Fw = giá trị trung bình (Rw/NW) (B3)
trong đó:
Fd là hệ số ma sát cho bề mặt khô;
Fw là hệ số ma sát cho bề mặt ướt;
Rd là tổng 4 giá trị lực kéo khô, tính bằng kilôgram (kg);
Rw là tổng 4 giá trị lực kéo ướt, tính bằng kilôgram (kg);
N là số lần kéo;
W là tổng khối lượng cụm đế, tính bằng kilôgram (kg), cộng với quả cân 4,5 kg.
Báo cáo kết quả phải thể hiện các hệ số ma sát riêng lẻ cũng như hệ số ma sát trung bình cho cả phương pháp khô và phương pháp ướt.
Hình B.1- Mô tả phương pháp thử con trượt tĩnh
Phương pháp C - Sàn thao tác nghiêng
Sàn thao tác nghiêng có thiết bị an toàn
Thiết bị thử nghiệm (Hình C.1) là một sàn thăng bằng và không xoắn, rộng 600 mm, dài 2000 mm có thể điều chỉnh theo chiều dọc các độ dốc từ 0° đến 45°. Tốc độ nâng của bộ dẫn động cho tốc độ nghiêng góc của sàn thao tác đạt tối đa 1º/s, vì thế cần ít nhất 45 s để điều chỉnh góc tối đa 45°. Người thử nghiệm kiểm soát hành trình nâng liên tục theo từng 0,5°. Đồng hồ đo góc gắn trên dụng cụ thử nghiệm cho biết độ nghiêng của sàn so với mặt phẳng nằm ngang, chính xác đến (0,5 ± 0,2)°.
Để an toàn cho người thử nghiệm, bố trí lan can dọc theo các cạnh của thiết bị thử nghiệm. Ngoài ra, người thử nghiệm sẽ được bảo vệ không bị rơi bằng một thiết bị an toàn, cho phép đi lại tự do trên diện tích thử nghiệm.
CHÚ THÍCH: Chi tiết về thử nghiệm theo phương pháp sàn thao tác nghiêng, tham khảo DIN 51130.
Cần có đủ gạch đại diện, đảm bảo khô sạch để phủ kín diện tích bề mặt thử nghiệm, kích thước (1000 x 500) mm.
Kích thước thử nghiệm khoảng (1000 x 500) mm, mẫu gạch được lát trên sàn thao tác chắc chắn và không xoắn.
Đối với bề mặt mẫu thử có profile hoặc kết cấu định hướng thì phải lát chúng trên sàn thao tác theo hướng vuông góc của profile hoặc kết cấu đó.
Đối với bề mặt mẫu thử hình chữ nhật không có profile hoặc kết cấu định hướng thì phải lát chúng trên sàn thao tác sao cho cạnh dài nhất dọc theo hướng bước đi. Các mạch giữa các viên mẫu phải được bít đầy bằng vữa gồm một phần xi măng và ba phần cốt liệu. Đối với gạch nhóm B theo TCVN 7321 thì phải dùng cỡ hạt cốt liệu từ 0 đến 0,05 mm. Đối với gạch nhóm A theo TCVN 7321 thì phải dùng cỡ hạt cốt liệu từ 0 đến 1 mm. Chiều rộng mạch được quy định trong Bảng C.1. Bề mặt thử nghiệm phải đảm bảo sạch, khô và không có khuyết tật.
Cần hai người có dáng đi bình thường để thực hiện thử nghiệm.
Những người thử nghiệm đi giày bảo hộ có đế làm bằng cao su nitrin, có độ cứng Shore A 73 ± 5 theo ISO 868, có kiểu dáng đi tương tự Hình C.2.
Sử dụng dầu động cơ SAE, độ nhớt 10W30 để bôi trơn. Dầu phải được bảo quản trong bình kín để tránh thay đổi độ nhớt.
Giày dép, chất bôi trơn và mẫu gạch thử nghiệm đều được đặt trong phòng thí nghiệm có nhiệt độ (27 ± 2) °C.
Trước khi thử, quét đều (100 ± 1) mL dầu lên bề mặt nền thử nghiệm. Đế giày thí nghiệm cũng phải được quét loại dầu đó.
Người thử nghiệm theo tư thế thẳng đứng, hướng mặt về phía xuống dốc, đi tiến đi lui trên bề mặt thử nghiệm với các bước dài bằng nửa chiếc giày. Bề mặt thử nghiệm phải nghiêng so với mặt phẳng ngang ở tốc độ xấp xỉ 1°/s. Góc giới hạn mà người thử nghiệm có khả năng bước an toàn (góc tới hạn) sẽ được xác định bằng cách lặp đi lặp lại việc tăng giảm xung quanh góc tới hạn này.
Góc tới hạn của bề mặt thử nghiệm, bắt đầu từ mặt phẳng ngang, được xác định ba lần.
Chất bôi trơn phải được quét đều lên bề mặt thử nghiệm trước khi tiến hành các bước đi thử nghiệm lần hai và lần ba.
Người thử nghiệm thứ hai lặp lại đúng quy trình thử nghiệm mô tả trên.
Tính giá trị trung bình từ tổng các góc tới hạn mà hai người thử nghiệm đạt, ghi báo cáo kết quả trên. Đồng thời, góc tới hạn của từng lần thử riêng lẻ nếu trong C.7 cũng phải được báo cáo.
Bảng C.1 - Chiều rộng mạch của diện tích thử nghiệm
Kích thước tính bằng milimét
| Nhóm gạch | Kích thước gạch | Chiều rộng mạch |
| A | Tất cả các kích thước | 8 |
| B | < 100 x 100 | 2 |
|
| 100 x 100 | 3 |
|
| 150 x 100 | 3 |
|
| 100 x 200 | 3 |
|
| 200 x 200 | 3 |
|
| Gạch có ít nhất một cạnh dài hơn 200 | 5 |
Kích thước tính bằng milimet
Hình C.1 - Máy thử nghiệm (sàn nghiêng) kèm thiết bị an toàn
Hình C.2 - Đế cao su