Tiêu chuẩn TCVN 13934:2024 về 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

• Số hiệu: TCVN13934:2024
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2024

Hình 1 - Mô hình bình thí nghiệm điện hóa

4.2  Máy đo điện hóa

Có thể duy trì một điện thế nhất định dao động trong phạm vi 1 mV trên một dải rộng các dòng điện áp dụng. Đối với loại và kích thước của mẫu thử tiêu chuẩn được cung cấp, máy đo phải có dải điện thế từ - 0,6 V đến 1,6 V và dải đầu ra của dòng anốt từ 1,0 μA đến 10^5 μA. Ngoài ra, còn có khả năng làm thay đổi điện thế ở tốc độ quét không đổi và đo được dòng điện.

4.3  Thiết bị có thể ghi lại sự biến động của điện thế và dòng điện.

4.4  Giá đỡ điện cực

Điện cực phụ trợ và điện cực làm việc được gắn trên một giá đỡ (Hình 2). Giá đỡ điện cực làm việc cần dài hơn so với giá giữ điện cực phụ trợ. Miếng đệm TFE-fluorocarbon có tác dụng tránh rò rỉ nhờ áp lực nén vào điện cực. (Áp lực quá lớn có thể gây ra tắc nghẽn điện cực hoặc vỡ giá đỡ thủy tinh, áp lực quá thấp có thể gây ra rò rỉ và sau đó ăn mòn theo đường rò rỉ đấy làm ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm).

4.5  Điện cực làm việc

Được làm từ thép các bon C1215 có chiều dài 12,7 mm và đường kính 9,5 mm.

CHÚ THÍCH 4: Nếu sử dụng điện cực khác với các dạng được mô tả ở trên, ví dụ như dạng tấm phẳng, cần chú ý không được để xuất hiện các vết nứt, vì điều này có thể dẫn đến sai lệch kết quả.

...

...

...

CHÚ DẪN:

1) Nút miệng

4)

Thanh gắn điện cực

2) Miếng đệm

5)

Miếng đệm nén TFE-Fluorocarbon

3) Giá đỡ điện cực

6)

...

...

...

Hình 2 - Giá đỡ điện cực

4.6  Điện cực đối

Hai thanh graphite hoặc lưới Platin-Niobi hoặc lưới Platin

4.7  Điện cực so sánh

Thường là điện cực Calomen bão hòa với tốc độ rò rỉ được kiểm soát khoảng 3 μL/h.

5  Vật liệu và hóa chất

5.1  Xi măng Pooc lăng theo TCVN 2682 :2020 (với hàm lượng C₃A từ 6 % đến 10 %).

5.2  Giấy lọc có kích thước lỗ 1,1 μm.

5.3  Que khuấy Polytetrafluoroetylen (PTFE).

...

...

...

5.5  Natri clorua, theo TCVN 9639:2013.

5.6  Canxi hydroxit.

5.7  Các phụ gia thử nghiệm.

5.8  Khí nén không chứa carbon dioxit.[1]

6  Cách tiến hành

6.1  Chuẩn bị hồ xi măng bao gồm 1000 g nước và 200 g xi măng. Trộn kỹ, khuấy đều trong 60 min và lọc bằng giấy lọc.

Thêm một lượng phụ gia với tỉ lệ như trong bê tông. Khi sử dụng phụ gia để giảm nước, lượng nước 35 mL giảm đi từ 1000 mL ban đầu (còn lại 965 mL) tương đương với 5 L nước giảm đi cho 1 m3 bê tông. Với các liều lượng phụ gia khác cũng được tính toán dựa trên tỷ lệ này.

6.2  Lọc lại bằng giấy lọc và thêm dung dịch canxi hydroxit 4 g/L và khuấy thêm 30 min nữa.

6.3  Chuẩn bị bình điện hóa tiêu chuẩn theo 5.1 và đổ đầy vào bình 900 ml dung dịch hồ xi măng đã được lọc ở 7.2. Sục khí không chứa CO₂ vào bình điện hóa. Tốc độ dòng khí không chứa CO₂ không nhỏ hơn 300 mL/min.

...

...

...

6.4.1  Tẩy sạch dầu mỡ thanh thép bằng sóng siêu âm trong hexan trong 2 min. Nếu không có bể siêu âm, ngâm thanh thép trong hexan và lau khô.

6.4.2  Mài ướt thanh thép bằng giấy nhám có độ nhám 600 và rửa sạch bằng nước khử ion.

6.4.3  Thực hiện lại các bước theo 6.4.1 để đảm bảo thanh thép khô hoàn toàn trước khi lắp vào giá đỡ.

CHÚ THÍCH 5: Quá trình này loại bỏ dầu máy và chất ức chế có thể bám trên bề mặt thanh thép do quá trình đóng gói.

6.5  Vừa sục khí không chứa CO₂ vào bình thí nghiệm vừa cho các điện cực vào dung dịch thử trong vòng 24 h.

6.5.1  Thêm NaCl vào dung dịch lọc thu được trong 7.3 (đã được sục khí không chứa CO₂ trong 24 h), để thu được dung dịch có nồng độ NaCl 0,5 M hoặc 1 M. Tiếp tục khuấy và sục khí không chứa CO₂ thêm 4 h. Sau 4 h, dừng khuấy và tiếp tục sục khí thêm 20 h nữa.

6.5.2  Đo điện thế mạch hở.

6.5.3  Đo điện trở phân cực (R_p) bằng cách ghi lại đường cong phân cực thế điện động ở tốc độ quét 0,167mV/s, từ -20 mV đến +20 mV so với điện thế mạch hở.

6.5.4  Vẽ đồ thị đường cong điện trở phân cực là đồ thị tuyến tính giữa điện thế và dòng điện theo ASTM G3.

...

...

...

Hình 3 - Đồ thị phân cực tuyến tính giả thiết

6.5.5  Xác định điện trở phân cực R_p, là hệ số góc của tiếp tuyến đường cong điện trở phân cực tại i = 0 như mô tả trong ASTM G59. Tốc độ ăn mòn được biểu thị bằng 1/R_p đơn vị là μS/cm^2.

CHÚ THÍCH 6: Ví dụ về đường cong điện trở phân cực được trình bày trong Hình A1.4.

7  Kết quả thí nghiệm

7.1  Phụ gia được coi là chất ức chế ăn mòn theo tiêu chuẩn này nếu giá trị trung bình log₁₀(1/R_p) bằng 1 hoặc nhỏ hơn giá trị trung bình của mẫu chỉ sử dụng clorua.

7.2  Nếu phụ gia không làm giảm giá trị trung bình của 1/R_p xuống một bậc độ lớn thì cần có phương pháp thử khác để xác định xem đó có phải là chất ức chế hay không.

7.3  Phụ gia được coi là chất ăn mòn nếu làm tăng một bậc độ lớn giá trị trung bình của 1/R_p so với hồ xi măng không chứa clorua hoặc chất ức chế.

CHÚ THÍCH 7: Sự thay đổi một bậc độ lớn của 1/R_p chính là sự thay đổi 1 đơn vị của log₁₀(1/R_p). Giá trị logarit rất có ích trong việc so sánh tốc độ ăn mòn vì tốc độ ăn mòn của các mẫu khác nhau hoặc điều kiện khác nhau dẫn đến kết quả độ lớn của 1/R_p khác nhau.

8  Báo cáo thử nghiệm

...

...

...

8.1.1  Giá trị điện thế mạch hở (OCP) so với SCE (điện cực Calomen - điện cực tham chiếu).

8.1.2  Tốc độ ăn mòn 1/R_p, đơn vị μS/cm^2

9  Độ chụm và độ chệch

9.1  Độ chụm

Độ chụm sau đây dựa trên tổng hợp độ chụm ước tính.

9.1.1  Chương trình thử nghiệm liên phòng

Một nghiên cứu liên phòng thử nghiệm với phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép trong bê tông đã được thực hiện vào năm 2001. Mỗi phòng trong số sáu phòng thí nghiệm đã thử nghiệm hai mẫu được lấy ngẫu nhiên trong số bốn vật liệu (hai loại dung dịch natri clorua 0,5 M và 1,0 M, một mẫu có và một mẫu không có 35 mL/L dung dịch canxi nitrit hàm lượng 30 %). Phương pháp nghiên cứu theo ASTM E691.

9.1.2  Độ chụm một người thử nghiệm

Độ lệch chuẩn của kết quả thí nghiệm do một người làm thí nghiệm đơn lẻ đối với hàm logarit cơ số 10 là 0,36. Do đó, các giá trị log₁₀(1/R_p) của hai thử nghiệm được tiến hành bởi cùng một người không được chênh lệch lớn hơn 1,0.

...

...

...

Độ lệch chuẩn liên phòng của lôgarit cơ số 10 của một kết quả thử nghiệm đơn lẻ là 0,44. Do đó, các giá trị log₁₀(1/R_p) của hai phép thử được tiến hành đúng quy trình trong các phòng thí nghiệm khác nhau không được chênh lệch lớn hơn 1,24.

CHÚ THÍCH 9: Những số liệu này tương ứng với các giới hạn (1s) và (2ds) theo ASTM C670

9.2  Độ chệch

Chưa có tài liệu thông tin phù hợp để xác định độ chệch của tiêu chuẩn này, chưa có thông báo về độ chệch đã được xác định.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Tính toán độ chụm

A.1  Thông tin về độ chụm của kết quả thí nghiệm theo tiêu chuẩn này được lấy từ một nghiên cứu liên phòng với hai mẫu thử cho mỗi nồng độ mol. Thống kê và phân tích dữ liệu được thực hiện trên phần mềm phân tích dữ liệu liên phòng theo ASTM E691 và kết quả đo 1/R_p được trình bày trên Bảng A của tiêu chuẩn này. Giá trị độ lặp lại (S_r, r) và độ tái lập (S_R, R) là cho logarit cơ số 10 của 1/R_p. Trong đó, S_r, r, S_R, R được định nghĩa là:

...

...

...

r = giới hạn lặp lại 95% trong phòng thí nghiệm [log(μS/cm^2] (2ds),

S_R = độ lệch chuẩn tái lập [log(μS/cm^2] (1s),

R = giới hạn tái lập 95% giữa các phòng thí nghiệm [log(μS/cm^2] (2ds).

A.2  Nghiên cứu này đáp ứng yêu cầu tối thiểu để xác định độ chụm theo ASTM E691 về số lượng phòng thí nghiệm, vật liệu và phép thử (Bảng A .1)

Bảng A.1  Phân tích thống kê của phần mềm

Phân tích dữ liệu liên phòng về ăn mòn điện hóa E691

Số lượng phòng thí nghiệm, vật liệu, số thí nghiệm trong nghiên cứu DOES đạt được yêu cầu tối thiểu đối với xác định độ chụm quy định trong E691

Nghiên cứu này

...

...

...

Số phòng thí nghiệm

6

6

Số lượng vật liệu

4

3

Số lượng thí nghiệm

2

2

...

...

...

Độ chụm và độ tái lập của Log₁₀(1/R_p) đối với mỗi vật liệu

Độ chụm, đặc trưng bởi độ lặp lại (S_r, r) và độ tái lập (S_R, R) được xác định cho mỗi loại vật liệu

Vật liệu

Trung bình

S_r

S_R

r

R

Log₁₀(μS/cm^2)

...

...

...

1,65

0,38

0,59

1,05

1,64

0,5M NaCl + Ca(NO₂)₂

0,42

0,34

0,4

...

...

...

1,11

1,0M NaCl

1,66

0,17

0,23

0,49

0,66

1,0M NaCl + Ca(NO₂)₂

0,49

...

...

...

0,43

1,20

1,20

Độ chụm và độ tái lập của Log₁₀(1/R_p) tất cả các vật liệu

Trung bình

S_r

S_R

r

...

...

...

Log₁₀(μS/cm^2)

1,06

0,36

0,44

1,00

1,24

Trong đó:

...

...

...

R = 95% giới hạn độ lặp lại (trong phòng thí nghiệm)

S_R = độ lệch chuẩn tái lập

R = 95% giới hạn độ tái lập (giữa các phòng thí nghiệm)

A.3  Hình A.1 là đồ thị của r và R với [log₁₀(1 /R_p) +1]. Do phần mềm phân tích dữ liệu ASTM không nhận số âm nên người ta đã thêm 1 đơn vị vào giá trị log₁₀(1/R_p). Thêm một hằng số vào các giá trị thì không làm thay đổi độ lệch ước tính. Tuy nhiên, sẽ làm thay đổi giá trị trung bình tính toán. Trong bảng A.1, các giá trị trung bình đã được hiệu chỉnh trừ đi 1 đơn vị so với số liệu thu được từ phần mềm. Trên Hình A.1, giá trị trung bình không được hiệu chỉnh. Không có dấu hiệu cho thấy độ chụm thay đổi một cách có hệ thống với mức trung bình. Do đó, các ước tính tổng hợp về độ chụm được xác định phải có giá trị trong phạm vi 1/R_p trong nghiên cứu liên phòng thử nghiệm.

A.4  Thống kê tính nhất quán cho log₁₀(1/R_p) theo phòng thí nghiệm và theo vật liệu được trình bày trên Hình A.2 và Hình A.3 tương ứng. Thống kê h kiểm tra tính nhất quán của các kết quả thử nghiệm từ phòng thí nghiệm đến phòng thí nghiệm. Thống kê k kiểm tra tính nhất quán của độ chụm trong phòng từ phòng thí nghiệm đến phòng thí nghiệm. Trong đồ thị này, trục hoành là giá trị giới hạn của h và k ở mức ý nghĩa thống kê 0,5%. Có một vài điểm vượt quá giá trị giới hạn đối với h hoặc k trên mỗi đồ thị. Do đó, dữ liệu có vẻ nhất quán với phân tích này.

Hình A.1  r và R so với trung bình của vật liệu

Phân tích: Log₁₀(1/R_p) + 1

...

...

...

Phân tích: Log₁₀(1/R_p) + 1

Hình A.3  Thống kê nhất quán với vật liệu

Phân tích: Log₁₀(1/R_p) + 1

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

...

...

...

4  Thiết bị và dụng cụ

5  Vật liệu và hóa chất

6  Cách tiến hành

7  Kết quả thí nghiệm

8  Báo cáo thử nghiệm

9  Độ chụm và độ chệch

Phụ lục A (Tham khảo) Tính toán độ chụm

[1] Có thể sử dụng máy tạo khí không chứa CO₂ (thường được sử dụng cho thiết bị FT-IR)