Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6530-3:1999 là một phần quan trọng trong hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật về vật liệu chịu lửa tại Việt Nam. Văn bản này quy định chi tiết phương pháp xác định các chỉ tiêu vật lý cơ bản bao gồm khối lượng thể tích, độ hút nước, độ xốp biểu kiến và độ xốp thực của vật liệu chịu lửa định hình. Dưới đây là phần tóm tắt chuyên sâu và chi tiết nội dung từ Điều 1 đến Điều 4 của tiêu chuẩn này.
- Điều 1: Phạm vi áp dụngĐiều khoản này xác định rõ giới hạn và đối tượng áp dụng của phương pháp thử, cụ thể:
- Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định khối lượng thể tích, độ hút nước, độ xốp biểu kiến và độ xốp thực của các loại vật liệu chịu lửa định hình có độ xốp biểu kiến không lớn hơn 45%.
- Phương pháp này áp dụng cho các sản phẩm chịu lửa nhóm kiềm tính, nhóm silic, nhóm aluminosilicat (như sa mốt, cao nhôm) và các loại vật liệu chịu lửa đặc chắc khác.
- Tiêu chuẩn không áp dụng cho các loại vật liệu chịu lửa có cấu trúc xốp cách nhiệt (độ xốp lớn hơn 45%) hoặc các vật liệu chịu lửa bị hòa tan, biến tính khi tiếp xúc với nước hoặc chất lỏng thấm bão hòa.
Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách chính xác, cần phối hợp sử dụng các tài liệu viện dẫn liên quan sau đây:
- TCVN 6530-1:1999: Vật liệu chịu lửa - Phương pháp thử - Phần 1: Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thử. Đây là cơ sở để đảm bảo tính đại diện của mẫu trước khi tiến hành đo đạc các chỉ tiêu vật lý.
- TCVN 6530-2:1999: Vật liệu chịu lửa - Phương pháp thử - Phần 2: Xác định khối lượng riêng. Chỉ số khối lượng riêng thu được từ phần này là tham số bắt buộc để tính toán độ xốp thực của vật liệu tại Phần 3.
Tiêu chuẩn đưa ra các định nghĩa khoa học chuẩn xác cho các khái niệm cốt lõi nhằm thống nhất cách hiểu và tính toán:
- Khối lượng thể tích (Bulk density): Là tỷ số giữa khối lượng của mẫu thử khô và thể tích toàn bộ của nó (bao gồm cả thể tích phần đặc, thể tích các lỗ xốp hở và lỗ xốp kín). Đơn vị tính thường dùng là gam trên centimet khối (g/cm³).
- Độ hút nước (Water absorption): Là tỷ lệ phần trăm giữa khối lượng nước hấp thụ vào các lỗ xốp hở của mẫu thử bão hòa nước so với khối lượng của mẫu thử khô.
- Độ xốp biểu kiến (Apparent porosity): Là tỷ số giữa thể tích của các lỗ xốp hở trong mẫu thử và thể tích toàn bộ của mẫu thử đó, được biểu thị bằng phần trăm (%).
- Độ xốp thực (True porosity): Là tỷ số giữa tổng thể tích của tất cả các lỗ xốp (bao gồm cả lỗ xốp hở và lỗ xốp kín) trong mẫu thử và thể tích toàn bộ của mẫu thử đó, được biểu thị bằng phần trăm (%).
- Lỗ xốp hở: Là những lỗ xốp thông với môi trường bên ngoài, cho phép chất lỏng (nước) thấm vào khi tiến hành bão hòa mẫu thử.
- Lỗ xốp kín: Là những lỗ xốp nằm hoàn toàn bên trong lòng vật liệu, không thông với môi trường ngoài và không thể thấm chất lỏng dưới các điều kiện thử nghiệm thông thường.
Nguyên lý xác định các chỉ tiêu vật lý trong tiêu chuẩn dựa trên phương pháp cân thủy tĩnh và bão hòa chất lỏng dưới áp suất giảm (hút chân không) hoặc phương pháp luộc sôi:
- Sấy khô mẫu: Mẫu thử được sấy khô ở nhiệt độ quy định (từ 110 độ C đến 115 độ C) đến khối lượng không đổi để xác định khối lượng khô chính xác của mẫu.
- Bão hòa chất lỏng: Tiến hành đuổi hết không khí trong các lỗ xốp hở của mẫu thử bằng cách đặt mẫu trong bình hút chân không, sau đó cho nước (hoặc chất lỏng thích hợp khác) ngập mẫu để chất lỏng điền đầy hoàn toàn vào các lỗ xốp hở. Phương pháp luộc sôi cũng có thể được áp dụng trong các điều kiện tiêu chuẩn tương đương.
- Cân thủy tĩnh: Xác định khối lượng của mẫu thử đã bão hòa nước khi cân trong lòng nước (khối lượng cân thủy tĩnh). Phép đo này giúp xác định thể tích biểu kiến của mẫu dựa trên lực đẩy Archimedes.
- Cân ngoài không khí: Xác định khối lượng của mẫu thử đã bão hòa nước khi cân ngoài không khí (sau khi đã lau sạch màng nước bám trên bề mặt mẫu bằng khăn ẩm).
- Tính toán kết quả: Sử dụng các giá trị khối lượng thu được (khối lượng khô, khối lượng bão hòa trong nước, khối lượng bão hòa ngoài không khí) kết hợp với khối lượng riêng của vật liệu (đã xác định theo TCVN 6530-2) để tính toán ra khối lượng thể tích, độ hút nước, độ xốp biểu kiến và độ xốp thực theo các công thức toán học quy định.
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 6530-3 : 1999
VẬT LIỆU CHỊU LỬA - PHƯƠNG PHÁP THỬ
PHẦN 3: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH, ĐỘ HÚT NƯỚC, ĐỘ XỐP BIỂU KIẾN VÀ ĐỘ XỐP THỰC
Refractories - Methods of test
Part 3: Determination of bulk density, water absorption, apparent porosity and true porosity
1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định khối lượng thể tích, độ hút nước, độ xốp biểu kiến và độ xốp thực cho các loại sản phẩm và nguyên liệu chịu lửa.
2. Tiêu chuẩn trích dẫn
TCVN 6530-2 : 1999 Vật liệu chịu lửa - Phương pháp thử - Phần 2: Xác định khối lượng riêng.
3. Nguyên tắc
Cân mẫu thử khô, mẫu thử thấm bão hòa chất lỏng và mẫu thử ngâm trong chất lỏng (cân thủy tĩnh). Từ các giá trị trên, tính toán kết quả theo định luật Acsimet.
4. Thiết bị, dụng cụ
4.1. Cân kỹ thuật, chính xác 0,01 g, có bộ phận cân thủy tĩnh (Hình 1).
4.2. Thiết bị hút chân không, có khả năng giảm áp suất xuống nhỏ hơn hoặc bằng 0,25 at và đồng hồ đo áp suất.
4.3. Nhiệt kế có vạch chia từ 0 đến 100 oC.
4.4. Tủ sấy có bộ phận điều chỉnh nhiệt độ.
Hình 1 - Cân thủy tĩnh
4.5. Chất lỏng, với các vật liệu không có phản ứng với nước thì chất lỏng sử dụng là nước. Các vật liệu có phản ứng với nước thì chất lỏng sử dụng thích hợp là dầu hỏa.
4.6. Bình hút ẩm.
4.7. Bút lông.
5. Chuẩn bị mẫu thử
5.1. Mẫu thử được cắt từ viên mẫu theo hình hộp chữ nhật hoặc trụ tròn. Thể tích mẫu thử từ 50 cm3 đến 200 cm3. Tỷ lệ giữa kích thước mẫu lớn nhất và nhỏ nhất không lớn hơn 2 : 1.
5.2. Loại bỏ các mẫu có vết nứt.
5.3. Làm sạch bề mặt mẫu bằng bút lông hoặc khí nén.
6. Tiến hành thử
6.1. Xác định khối lượng khô của mẫu thử, m1
Sấy khô mẫu thử ở nhiệt độ 110 oC ± 5 oC đến khối lượng không đổi. Kiểm tra bằng cách cân lặp lại 2 giờ một lần trong quá trình sấy đến khi chênh lệch khối lượng giữa hai lần cân liên tiếp không lớn hơn 0,1 %. Trước khi cân phải đặt mẫu thử vào bình hút ẩm đến khi nhiệt độ mẫu hạ tới nhiệt độ phòng. Cân mẫu chính xác đến 0,01 g, được m1.
6.2. Xác định khối lượng mẫu thử bão hòa chất lỏng, m2
Đặt mẫu thử vào bình rồi rót chất lỏng vào bình sao cho mức chất lỏng cao hơn mẫu thử 20 mm. Nối bình với thiết bị hút chân không. Giảm áp suất bình xuống nhỏ hơn hoặc bằng 0,25 at trong thời gian 30 phút. Tắt thiết bị hút chân không và mở bình, chờ thêm 30 phút cho chất lỏng thấm dần vào tất cả các lỗ rỗng hở.
Trường hợp không có thiết bị hút chân không thì dùng phương pháp đun sôi để thấm chất lỏng vào mẫu. Việc này phải ghi vào báo cáo thí nghiệm.
Đặt mẫu vào thùng đun có lưới thép ở đáy, đổ nước cất vào thùng đun sao cho mức chất lỏng cao hơn mặt mẫu ít nhất 20 mm. Đun mẫu trong thời gian 3 giờ tính từ lúc nước sôi. Trong khi đun chú ý duy trì mức nước không bị thay đổi. Sau đó giữ mẫu trong thùng và làm nguội đến nhiệt độ phòng.
Lấy mẫu ra khỏi chất lỏng và ngay lúc đó dùng giấy thấm hoặc khăn bão hòa chất lỏng loại bỏ các giọt chất lỏng và màng chất lỏng bám trên bề mặt mẫu mà không lấy đi phần chất lỏng trong các lỗ rỗng.
Lập tức cân mẫu trong không khí với độ chính xác 0,01 g, được m2 (chú ý sao cho sự bay hơi của chất lỏng không dẫn đến việc giảm khối lượng khi cân).
6.3. Xác định khối lượng tương đối của mẫu thử trong chất lỏng (cân thủy tĩnh), m3
Treo mẫu thử vào điểm treo của một bên quang cân bằng dây đồng mảnh (Hình 1), cân mẫu khi nó được nhúng hoàn toàn trong chất lỏng, chính xác đến 0,01 g, được m3. Bình chất lỏng có ống chảy tràn. Trước khi cân, phải lấy thăng bằng cân cùng với dây treo nhúng trong bình chứa chất lỏng.
Đo nhiệt độ chất lỏng khi cân.
7. Kết quả thử
7.1. Độ hút nước (W), tính bằng phần trăm khối lượng, theo công thức sau:
7.2. Độ xốp biểu kiến (Xbk), tính bằng phần trăm thể tích, theo công thức:
7.3. Khối lượng thể tích (g), tính bằng gam trên centimet khối, theo công thức:
x rlỏng
7.4. Độ xốp thực (Xt), tính bằng phần trăm thể tích, theo công thức:
trong các công thức từ 7.1 đến 7.4,
m1 là khối lượng khô của mẫu thử, tính bằng gam;
m2 là khối lượng mẫu thử bão hoà chất lỏng, tính bằng gam;
m3 là khối lượng mẫu thử trong chất lỏng, tính bằng gam;
rlỏng là khối lượng riêng của chất lỏng, tính bằng gam trên centimet khối;
rt là khối lượng riêng của mẫu, tính bằng gam trên centimet khối, theo TCVN 6530-2 :1999.
7.6. Sai lệch giữa các kết quả thử song song của một lô sản phẩm không vượt quá giá trị quy định trên Bảng 1.
Bảng 1 - Sai lệch cho phép giữa các kết quả thử
| Tên chỉ tiêu | Mức sai lệch tuyệt đối |
| Độ hút nước, % Độ xốp biểu kiến, % Khối lượng thể tích, g/cm3 Độ xốp thực, % | 0,30 0,50 0,02 0,50 |
8. Báo cáo kết quả
Nội dung của báo cáo thử nghiệm bao gồm:
- tên phòng thí nghiệm;
- tên khách hàng;
- tên sản phẩm;
- kết quả thử nghiệm, trình bày theo Bảng 2;
- ngày, tháng tiến hành thử;
- người thí nghiệm.
Bảng 2 - Kết quả xác định khối lượng thể tích, độ hút nước, độ xốp biểu kiến và độ xốp thực của vật liệu chịu lửa
| TT | Khối lượng mẫu thử khô cân trong không khí m1,g | Khối lượng mẫu thử bão hòa chất lỏng cân trong không khí m2,g | Khối lượng mẫu thử bão hòa chất lỏng cân trong chất lỏng m3,g | Khối lượng riêng của vật liệu thử
rt, g/cm3 | Kết quả | ||||
| Độ hút nước
W, % | Độ xốp biểu kiến
Xbk,% | Khối lượng thể tích
g, g/cm3 | Độ xốp thực
Xt, % | Ghi chú | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 1 Luật Tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật 2006
- 2 Nghị định 127/2007/NĐ-CP Hướng dẫn Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật
- 3 Quyết định 2921/QĐ-BKHCN năm 2008 công bố tiêu chuẩn quốc gia do Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành
- 4 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 178:1986 về vật liệu chịu lửa - phương pháp xác định độ hút nước, độ xốp và khối lượng thể tích
- 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6533:1999 về Vật liệu chịu lửa Alumosilicat - Phương pháp phân tích hoá học
- 6 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8255:2009 về Vật liệu chịu lửa - Gạch Manhêdi
- 7 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6530-2:1999 về Vật liệu chịu lửa - Phương pháp thử - Phần 2: Xác định khối lượng riêng
- 8 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6530-3:2016 về Vật liệu chịu lửa - Phương pháp thử - Phần 3: Xác định khối lượng thể tích, độ xốp biểu kiến, độ hút nước, độ xốp thực của vật liệu chịu lửa định hình sít đặc