Quy định về xi măng - phương pháp thử - xác định độ nở autoclave

1. Khái quát về xi măng – phương pháp thử - xác định độ nở autoclave

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8877:2011 là kết quả của quá trình nghiên cứu sâu rộng, được xây dựng dựa trên sự tham khảo chi tiết đến Tiêu chuẩn ASTM C151-09, cụ thể là Phương pháp thử Autoclave Expansion của xi măng. Bằng cách này, tiêu chuẩn TCVN 8877:2011 không chỉ là một tài liệu quy định về việc đánh giá độ nở autoclave của xi măng trong ngữ cảnh nghiên cứu và phát triển. Quá trình hình thành tiêu chuẩn này không chỉ là sự chuyển giao thông tin từ Tiêu chuẩn ASTM C151-09 mà còn là quá trình tối ưu hóa và điều chỉnh để đáp ứng môi trường và điều kiện cụ thể của Việt Nam. Bằng cách này, TCVN 8877:2011 không chỉ áp dụng một cách có hiệu quả mà còn đảm bảo tính thích ứng và khả năng ứng dụng cao trong ngữ cảnh quốc gia.

Tiêu chuẩn này không chỉ là công cụ hữu ích cho ngành xây dựng và vật liệu xây dựng, mà còn là một nguồn thông tin quý báu cho cộng đồng nghiên cứu và các chuyên gia trong lĩnh vực xi măng. Đồng thời, nó cũng góp phần thúc đẩy sự đồng bộ hóa trong việc đánh giá chất lượng xi măng, đảm bảo sự nhất quán và tin cậy trong cả quá trình sản xuất và sử dụng sản phẩm xi măng tại Việt Nam.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8877:2011 được biên soạn bởi đội ngũ chuyên gia từ Viện Vật liệu Xây dựng – Bộ Xây dựng. Đây không chỉ là một tài liệu quy định thông thường, mà còn là kết quả của sự hợp tác chặt chẽ giữa Bộ Xây dựng và Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định – Bộ Khoa học và Công nghệ. Sự chấp thuận và công bố của Bộ Khoa học và Công nghệ đặt nền tảng vững chắc cho sự uy tín và độ tin cậy của tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn TCVN 8877:2011 không chỉ là một bộ quy tắc, mà là sự hiện thân của sự đoàn kết trong ngành và cam kết với chất lượng. Qua việc định rõ phương pháp thử độ nở autoclave của xi măng, tiêu chuẩn này tạo ra một khung cảnh chi tiết và chính xác về quy trình đánh giá chất lượng, từ việc lựa chọn mẫu đến quy trình thử nghiệm. Sự liên kết giữa các cơ quan chức năng trong quá trình biên soạn và công bố tiêu chuẩn này không chỉ là một bước quan trọng về pháp lý, mà còn là sự cam kết toàn diện đối với sự phát triển bền vững của ngành xây dựng. TCVN 8877:2011 không chỉ là một văn bản kỹ thuật, mà là một cột mốc quan trọng đánh dấu sự tiến bộ và sự thống nhất trong việc đảm bảo chất lượng xi măng tại Việt Nam.

2. Thiết bị autoclave hiện nay được quy định như thế nào?

Theo quy định tại Mục 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8877:2011 thì yêu cầu kỹ thuật cho thiết bị autoclave là một bảng tỷ mỉ và chi tiết, đảm bảo sự hoạt động chính xác và an toàn của nó. Thiết bị này bao gồm một bình chịu áp suất hơi nước cao, áp kế, nhiệt kế, van an toàn và van thoát khí, tất cả đều được thiết kế để đáp ứng những tiêu chí khắt khe nhất.

- Áp kế có đường kính 115 mm và thang chia từ 0 MPa đến 4 MPa, với mỗi vạch chia không quá 0,03 MPa, đặt ra một tiêu chí chính xác và đồng đều trong đo lường áp suất. Sự chính xác cao được đảm bảo, với sai số không vượt quá 0,02 MPa ở áp suất làm việc 2 MPa, tạo ra sự tin cậy trong quá trình đo đạc.

- Tốc độ nâng nhiệt được đặt ra một cách cụ thể, đảm bảo rằng áp suất đạt 2 MPa trong khoảng thời gian từ 45 đến 75 phút kể từ khi bắt đầu gia nhiệt. Điều này không chỉ là một yêu cầu về hiệu suất mà còn là về an toàn và ổn định trong quá trình vận hành.

- Quan trọng hơn nữa, tính an toàn của thiết bị được thể hiện thông qua việc tự động ngắt khi áp suất vượt quá (2,4 ± 0,12) MPa. Bộ khống chế tự động tiếp theo cần duy trì áp suất ở (2 ± 0,07) MPa trong ít nhất 3 giờ, với áp suất và nhiệt độ được đồng bộ trên đồng hồ đo là (2 ± 0,07) MPa và (216 ± 2) oC.

- Cuối cùng, thiết bị autoclave phải thiết kế để áp suất giảm từ 2 MPa xuống dưới 0,07 MPa trong vòng 1 giờ 30 phút sau khi tắt nguồn cung cấp nhiệt, đảm bảo quá trình giảm áp an toàn và hiệu quả. Những tiêu chí này không chỉ là yêu cầu kỹ thuật, mà còn là cam kết mạnh mẽ đối với chất lượng và an toàn của thiết bị autoclave.

* Ghi chú về an toàn:

Tiêu chuẩn này không chỉ là một bản hướng dẫn mà còn là một tài liệu châm biếm, đặt ra những quan tâm chặt chẽ về an toàn và tạo điều kiện cho sự kết hợp thông minh với những vấn đề liên quan đến an toàn. Trách nhiệm của người sử dụng không chỉ là đơn thuần việc áp dụng tiêu chuẩn mà còn là việc thiết lập một môi trường an toàn, kiểm tra các điều kiện và xác định áp dụng những quy định hạn chế trước khi đưa thiết bị vào sử dụng.

- Áp kế được thiết kế với giới hạn đo là 4 MPa. Việc giữ cho giới hạn này không quá nhỏ hoặc quá lớn không chỉ là một yêu cầu kỹ thuật mà còn là một biện pháp an toàn quan trọng. Kích thước này được thiết lập để đảm bảo an toàn cho người vận hành, đồng thời đánh giá độ chính xác trong quá trình đo áp suất.​

- Việc sử dụng nhiệt kế để kiểm tra áp kế là một biện pháp an toàn thông minh. Quá trình này không chỉ giúp phát hiện sự hư hỏng của áp kế mà còn đảm bảo rằng nó hoạt động chính xác trong suốt quá trình vận hành. Sự đồng bộ giữa áp kế và nhiệt kế là một khía cạnh quan trọng đối với an toàn và độ tin cậy.

​- Bảo đảm rằng bộ khống chế tự động được duy trì liên tục trong suốt thời gian làm việc là một yếu tố không thể phủ nhận trong việc đảm bảo an toàn. Điều này đặt ra một tiêu chí cao về tính ổn định và khả năng tự động điều chỉnh, giữ cho áp suất ổn định ở mức an toàn trong mọi điều kiện làm việc.

+ Van an toàn, vốn được đặt ở giá trị áp suất 2,3 MPa, không chỉ là một thành phần cần thiết mà còn là nguồn tự tin về an toàn. Quy trình kiểm tra định kỳ, được thực hiện hai lần mỗi năm theo hướng dẫn của nhà sản xuất, hoặc khi cần thiết, là bảo đảm rằng van này luôn đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn cho người sử dụng. Điều này là một khía cạnh quan trọng của sự đảm bảo an toàn và tin cậy của thiết bị.

- Trong quá trình kết thúc thí nghiệm và mở nắp thiết bị, người thí nghiệm phải tuân thủ các biện pháp an toàn một cách chặt chẽ. Việc đeo găng tay chịu nhiệt và hướng luồng khí nóng thoát ra phía trước không chỉ là một yêu cầu quan trọng mà còn là biện pháp bảo vệ hiệu quả để tránh bất kỳ nguy cơ bỏng nào có thể xảy ra. Sự chú ý đến chi tiết nhỏ như này là quan trọng để bảo vệ người thí nghiệm và đảm bảo môi trường làm việc an toàn.

- Lưu ý rằng đối với áp kế của thiết bị, sau khi ngừng hoạt động, kim áp kế không nhất thiết phải chỉ số “0”. Điều này không chỉ là một yêu cầu kỹ thuật mà còn là biện pháp an toàn quan trọng. Bởi vì trong thiết bị có thể vẫn tồn tại áp suất đáng kể sau khi dừng hoạt động, và việc giữ kim áp kế không chỉ số “0” giúp ngăn chặn nguy cơ gây nguy hiểm từ áp suất không mong muốn.

3. Quy trình tiến hành xác định độ nở autoclave được thực hiện thế nào?

Dựa trên Mục 7 của Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8877:2011, quá trình xác định độ nở autoclave được tiến hành theo các bước chi tiết sau đây, mỗi bước được thực hiện với sự cẩn trọng và độ chính xác:

* Chuẩn bị khuôn mẫu: Chuẩn bị khuôn mẫu theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6068:2004, đảm bảo rằng quy trình này được thực hiện theo các hướng dẫn chính xác và chuẩn mực.

* Xác định nước tiêu chuẩn:

- Cân 650 g xi măng với độ chính xác đến 1 g. Đong 162 ml nước bằng ống đong và đổ vào cối trộn. Đổ xi măng vào nước một cách cẩn thận để tránh thất thoát nước hoặc xi măng. Đợi khoảng 30 giây để xi măng ngấm nước. Trộn mẫu với tốc độ thấp (140 ± 5) r/min trong 30 giây. Dừng trộn mẫu trong 15 giây để vét hồ xung quanh và đáy cối. Khởi động lại máy và cho chạy với tốc độ cao (285 ± 10) r/min trong 60 giây.

- Làm mẫu thành dạng hình cầu bằng tay. Tung mẫu từ bàn tay này sang bàn tay kia 6 lần với khoảng cách giữa hai bàn tay là khoảng 150 mm.

- Đưa mẫu vào khâu, loại bỏ phần thừa và làm phẳng bề mặt của mẫu là một bước quan trọng trong quy trình xác định độ nở autoclave, theo hướng dẫn tại Mục 7 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8877:2011.

- Tiếp theo, gắn kim to vào dụng cụ Vicat, hạ kim to chạm nhẹ vào bề mặt đỉnh của khâu và điều chỉnh kim chỉ về số "0" phía trên của thang vạch chia. Việc này đòi hỏi sự chính xác và tinh tế để đảm bảo đo lường chính xác độ nở của mẫu.

- Nhấc kim to lên và chuẩn bị vận hành: sau khi gạt phẳng mặt hồ, chuyển khâu và tấm đế sang dụng cụ Vicat ở vị trí đúng tâm dưới kim to. Hạ kim to từ từ cho đến khi nó tiếp xúc với mặt hồ. Giữ ở vị trí này trong khoảng 1 đến 2 giây để tránh gia tốc không mong muốn của bộ phận chuyển động.

- Tiếp theo, thả nhanh bộ phận chuyển động để kim to lún thẳng đứng vào trung tâm của hồ. Quan sát và đọc số trên thang vạch chia khi kim to ngừng lún, hoặc đọc tại thời điểm 30 giây sau khi thả kim to, tùy thuộc vào sự xảy ra sớm hơn. Điều này là quy trình chính xác và tinh tế, đồng thời đảm bảo độ chính xác và tin cậy trong việc đo lường độ nở autoclave của mẫu.

- Ghi lại số đọc là bước quan trọng, biểu thị khoảng cách giữa đầu kim to và bề mặt thoáng của hồ trong quá trình xác định độ nở autoclave, theo hướng dẫn chi tiết tại Mục 7 của Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8877:2011. Các chỉ số này không chỉ là con số, mà là dấu hiệu của sự chính xác và sự tinh tế trong quy trình đo lường.

- Đồng thời, ghi lại lượng nước của hồ tính theo phần trăm khối lượng xi măng là bước quan trọng để xác định mối liên quan giữa thành phần nước và độ nở của mẫu. Quy trình này không chỉ là việc thu thập dữ liệu, mà còn là quyết định yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của mẫu.

- Không quên làm sạch kim to sau mỗi lần thử lún là một thói quen quan trọng để đảm bảo tính chính xác và nhất quán trong quy trình đo lường. Việc này không chỉ giữ cho dữ liệu không bị ảnh hưởng bởi các dư thừa mẫu trước đó mà còn đảm bảo độ chính xác của mỗi phép đo.

- Tiếp theo, quy trình lặp lại phép thử với hồ có lượng nước khác nhau là một cách tổng hợp để xác định mức độ ảnh hưởng của nước đối với độ nở autoclave. Khi kim to cắm vào trong hồ ở khoảng (10 ± 1) mm, ghi lại lượng nước của hồ này với độ chính xác đến 0,5%. Đây được coi là lượng nước tiêu chuẩn của hồ, đưa ra một khung cảnh chi tiết về tương quan giữa lượng nước và độ nở.

- Hồ xi măng, sau khi đã xác định được lượng nước tiêu chuẩn, trở thành nguyên liệu cơ bản để tạo mẫu thử, làm nổi bật vai trò quan trọng của quá trình này trong quy trình xác định độ nở autoclave của xi măng.

* Chế tạo và duy trì mẫu:

- Số lượng thanh mẫu thử: Trước hết, quy trình chế tạo mẫu bắt đầu với việc tạo ít nhất một thanh mẫu, nền tảng quan trọng để tiến hành các thử nghiệm và đánh giá độ nở autoclave của xi măng.

- Tạo thanh mẫu thử: Khi đã trộn xong mẫu (hoặc đã xác định nước tiêu chuẩn của xi măng), quá trình tạo thanh mẫu thử bắt đầu. Lấy hồ xi măng và chú ý đến đồng nhất hóa mẫu bằng cách đặt nó vào khuôn theo hai lớp bằng nhau. Mỗi lớp được lèn chặt, áp dụng áp lực bằng cách ấn ngón tay cái hoặc ngón tay trỏ vào hồ ở các góc, xung quanh đầu đo và dọc theo mặt khuôn để đảm bảo sự đồng đều và chắc chắn của mẫu. Lớp thứ hai được thực hiện tương tự, và phần thừa được cắt bỏ một cách tinh tế bằng cách sử dụng công cụ bay mỏng, sau đó làm phẳng mặt. Lưu ý rằng trong suốt quá trình này, người thí nghiệm cần đeo găng tay cao su để đảm bảo an toàn.

- Bảo dưỡng mẫu: Ngay sau khi tạo mẫu, đặt khuôn có mẫu vào phòng dưỡng ẩm ít nhất 20 giờ. Nếu cần tháo khuôn trước 24 giờ, thanh mẫu sẽ được để trong phòng dưỡng ẩm trong thời gian là 24 giờ, với sự chính xác được giữ nguyên trong khoảng thời gian ± 30 phút. Điều này đảm bảo mẫu phát triển đầy đủ và đồng đều, tạo điều kiện lý tưởng để thực hiện các thử nghiệm về độ nở autoclave một cách chính xác và đáng tin cậy.

* Quy trình thực hiện:

- Lấy mẫu và đo chênh lệch chiều dài: Tại khoảng thời gian 24 giờ ± 30 phút, mẫu được lấy ra khỏi phòng dưỡng ẩm để tiến hành đo chênh lệch chiều dài theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6068:2004. Kết quả của quá trình này, được ghi lại dưới dạng giá trị Δlo, là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự biến động của thanh mẫu sau giai đoạn dưỡng ẩm.

- Chuẩn bị mẫu cho autoclave: Sau khi xác định Δlo, thanh mẫu được đặt vào thiết bị autoclave ở nhiệt độ phòng trên giá đỡ, đảm bảo rằng toàn bộ bề mặt mẫu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong không gian autoclave.

- Điều kiện hóa autoclave: Thiết bị autoclave được chắc chắn chứa đủ lượng nước có nhiệt độ ban đầu trong khoảng từ 20 oC đến 28 oC. Để duy trì môi trường hơi nước bão hòa suốt thời gian chưng áp, lượng nước thêm vào thiết bị thường chiếm khoảng từ 7% đến 10% thể tích của bình, tạo ra một điều kiện lý tưởng để tiến hành quá trình chưng áp và đánh giá độ nở autoclave của mẫu xi măng.

- Quá trình điều khiển autoclave:

+ Mở van thoát khí của autoclave trong giai đoạn gia nhiệt, đến khi hơi nước bắt đầu thoát ra, tạo điều kiện cho sự ổn định của quá trình. Đóng van và tăng nhiệt độ của autoclave với tốc độ sao cho đạt được áp suất 2 MPa trong khoảng thời gian từ 45 đến 75 phút kể từ khi bắt đầu gia nhiệt. Duy trì áp suất ổn định ở mức (2 ± 0,07) MPa trong thời gian 3 giờ, tạo điều kiện lý tưởng cho quá trình chưng áp.

+ Sau 3 giờ, tắt nguồn gia nhiệt và làm nguội autoclave để áp suất giảm xuống dưới 0,07 MPa trong vòng 1 giờ 30 phút. Hạ áp suất bằng cách mở van thoát khí một phần cho đến khi áp suất xấp xỉ áp suất khí quyển. Mở nắp autoclave và lấy mẫu ra, ngâm mẫu trong nước có nhiệt độ lớn hơn 90 oC, tạo điều kiện lý tưởng cho quá trình chuẩn bị mẫu cho bước đo tiếp theo.

+ Sử dụng nước lạnh để bổ sung và làm nguội nước xung quanh các thanh mẫu, giảm nhiệt độ xuống còn (27 ± 2) oC trong khoảng 15 phút. Tiếp theo, giữ mẫu trong nước ở nhiệt độ này thêm 15 phút để đảm bảo sự ổn định. Sau đó, vớt mẫu ra và làm khô đầu đo mà không làm khô mẫu, tiến hành đo chênh lệch chiều dài theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6068:2004, ghi lại giá trị Δl1. Đây là bước quan trọng để đánh giá độ nở autoclave của mẫu xi măng và thu thập dữ liệu chính xác và đáng tin cậy.

Ngoài ra, có thể tham khảo: Thuật ngữ về bê tông, xi măng, xây dựng A - Z. Còn khúc mắc, liên hệ 1900.6162 hoặc gửi email tới: lienhe@luatminhkhue.vn để được hỗ trợ. Xin cảm ơn.