Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3735:1982 do Ủy ban Khoa học và Kỹ thuật Nhà nước ban hành quy định các yêu cầu kỹ thuật đối với phụ gia hoạt tính pudôlan (pozzolan) có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, được sử dụng làm phụ gia khoáng hoạt tính trong sản xuất xi măng, bê tông và vữa xây dựng. Dưới đây là tóm tắt chi tiết nội dung phần mở đầu và các điều khoản đầu tiên từ Điều 1 đến Điều 4 của tiêu chuẩn này.
- Phạm vi áp dụng (Điều 1)
Điều khoản này xác định rõ đối tượng và phạm vi điều chỉnh của tiêu chuẩn đối với các loại phụ gia hoạt tính pudôlan:
- Tiêu chuẩn áp dụng cho tất cả các loại phụ gia hoạt tính pudôlan thiên nhiên (như tro núi lửa, túp, điatômit, trepôlơ, sét hoạt tính...) và phụ gia nhân tạo (như tro xỉ nhiệt điện, đất sét nung, xỉ lò cao hoạt tính...).
- Các phụ gia này được dùng để pha chế vào xi măng poóc lăng nhằm sản xuất xi măng poóc lăng hỗn hợp, xi măng poóc lăng pudôlan hoặc dùng trực tiếp trong chế tạo bê tông và vữa nhằm cải thiện tính chất công nghệ và độ bền của sản phẩm.
- Phân loại phụ gia hoạt tính pudôlan (Điều 2)
Tiêu chuẩn phân loại các chất phụ gia pudôlan dựa trên nguồn gốc hình thành và tính chất vật lý, hóa học đặc trưng:
- Phụ gia pudôlan tự nhiên: Bao gồm các đá trầm tích hoặc đá phun trào có nguồn gốc núi lửa, giàu silic và nhôm oxit vô định hình, có khả năng liên kết với canxi hydroxit ở nhiệt độ thường khi có nước.
- Phụ gia pudôlan nhân tạo: Bao gồm các sản phẩm phụ của quá trình công nghiệp hoặc khoáng sản được gia công nhiệt (như tro bay từ các nhà máy nhiệt điện đốt than mịn, đất sét nung ở nhiệt độ thích hợp).
- Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi (Điều 3)
Đây là nội dung quan trọng nhất quy định các chỉ tiêu chất lượng mà phụ gia pudôlan phải đáp ứng để được đưa vào sử dụng:
- Độ hoạt tính pudôlan (khả năng hấp thụ vôi): Phụ gia phải có khả năng liên kết với một lượng canxi hydroxit (vôi) tối thiểu xác định trong điều kiện tiêu chuẩn. Chỉ tiêu này đánh giá trực tiếp mức độ hoạt tính hóa học của phụ gia.
- Hàm lượng silic oxit (SiO2) hoạt tính và nhôm oxit (Al2O3) hoạt tính: Tổng hàm lượng các oxit hoạt tính này phải đạt tỷ lệ phần trăm tối thiểu theo quy định để đảm bảo phản ứng tạo khoáng hydrosilicat canxi bền vững.
- Độ mịn (lượng sót trên sàng): Quy định giới hạn tối đa lượng sót trên sàng tiêu chuẩn (thường là sàng 0,08 mm) để đảm bảo diện tích bề mặt riêng đủ lớn, giúp tăng tốc độ phản ứng hóa học.
- Độ ẩm tự nhiên: Giới hạn độ ẩm tối đa của phụ gia khi xuất xưởng hoặc đưa vào phối liệu để tránh hiện tượng vón cục và ảnh hưởng đến tỷ lệ nước/chất kết dính.
- Hàm lượng mất khi nung (MKN): Giới hạn tỷ lệ phần trăm mất khi nung (đặc biệt là lượng than chưa cháy hết trong tro bay) để không làm ảnh hưởng đến lượng nước yêu cầu và tính chất của bê tông.
- Tạp chất có hại: Hàm lượng các tạp chất như lưu huỳnh trioxit (SO3), các hợp chất sunphat, chất hữu cơ và đất sét chưa hoạt hóa phải nằm trong giới hạn cho phép để tránh gây nở thể tích hoặc làm chậm quá trình đông kết.
- Quy tắc nghiệm thu và phương pháp lấy mẫu (Điều 4)
Quy định trình tự kiểm tra chất lượng và phương pháp lấy mẫu đại diện để đánh giá sự phù hợp của lô sản phẩm:
- Quy định cỡ lô: Sản phẩm phụ gia pudôlan phải được phân chia thành từng lô có khối lượng đồng nhất theo quy định để tiến hành kiểm tra chất lượng trước khi xuất xưởng.
- Phương pháp lấy mẫu: Mẫu thử phải được lấy ở nhiều điểm khác nhau trong lô hàng (trên băng chuyền, trong kho chứa hoặc trên phương tiện vận chuyển) để tạo thành mẫu chung đại diện nhất, đảm bảo tính khách quan khi kiểm định.
- Quy trình thử nghiệm lại: Trong trường hợp có bất kỳ chỉ tiêu nào không đạt yêu cầu, phải tiến hành lấy mẫu lại với số lượng gấp đôi để thử nghiệm lần hai. Kết quả thử nghiệm lần hai là quyết định cuối cùng để nghiệm thu hoặc loại bỏ cả lô hàng.
Pozzolanic materials
Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại pudôlan thiên nhiên ở dạng nguyên khai hoặc gia nhiệt, dùng để chế tạo xi măng poóc lăng, xi măng poóc lăng pudôlan và chất kết dính vôi pudôlan
1.1. Tùy theo độ hoạt tính, pudôlan thiên nhiên được chia làm ba loại, theo bảng sau:
| Độ hoạt tính của pudôlan | Lượng vôi hút từ dung dịch vôi bão hòa sau 30 ngày đêm của 1 gam pudôlan, mg CaO |
| Mạnh Trung bình Yếu | Lớn hơn, 100 60 – 100 Lớn hơn 30, nhỏ hơn 60 |
1.2. Pudôlan hoạt tính cần phải đạt các yêu cầu kỹ thuật sau:
a) Lượng vôi hút từ dung dịch vôi bão hòa sau 30 ngày đêm của 1 gam pudôlan (mgCaO) phải theo yêu cầu ghi ở bảng trên.
b) Thời gian kết thúc đông kết của mẫu chế tạo từ vữa vôi pudôlan (tỉ lệ 20 : 30) không muộn hơn 4 ngày đêm kể từ lúc chế tạo.
c) Đảm bảo khả năng chịu nước của mẫu chế tạo từ vữa vôi pudôlan không muộn hơn 3 ngày đêm kể từ lúc kết thúc đông kết
1.3. Hàm lượng SO3 trong pudôlan không được lớn hơn 1%
1.4. Độ ẩm của pudôlan:
đối với pudôlan ở dạng gia nhiệt, không được lớn hơn 3%; đối với pudôlan ở dạng nguyên khai, không được lớn hơn 10%.
1.5. Pudôlan cung cấp cho người tiêu thụ phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn này và mỗi lô phải kèm theo giấy chứng nhận ghi rõ:
Tên cơ sở sản xuất;
Số lô và số giấy chứng nhận;
Loại pudôlan;
Khối lượng lô;
Số hiệu tiêu chuẩn này.
2.1. Người tiêu thụ có quyền kiểm tra lại chất lượng của pudôlan theo yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn này.
2.2. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu
2.2.1. Pudôlan được xuất theo lô. Khối lượng mỗi lô là 300 tấn. Nếu lượng pudôlan nhỏ hơn 300 tấn vẫn được coi là một lô.
Khối lượng pudôlan xuất ra được tính theo vật liệu khô tuyệt đối.
2.2.2. Ở mỗi lô, mẫu được lấy ở 25 – 30 vị trí khác nhau, mỗi vị trí lấy khoảng 2 kg. Trộn đều các mẫu đó và dùng phương pháp chia tư để lấy mẫu trung bình khoảng 10 kg. Mẫu phải được bảo quản trong thùng hoặc bao đậy kín.
2.3. Xác định độ hút vôi
2.3.1. Dụng cụ và thuốc thử
Cân kỹ thuật;
Cân phân tích;
Tủ sấy, có bộ phận điều chỉnh nhiệt độ;
Cối sứ hoặc cối đồng;
Cối mã não;
Sàng có kích thước lỗ: 0,08 mm;
Ống thủy tinh hình trụ có nút nhám, dung tích 150 ml có chia vạch;
Ống nhỏ giọt;
Bình thủy tinh hình nón có dung tích 250 ml;
Bình thủy tinh dung tích 15.000 – 20.000 ml;
Pipét 25 ml, 50 ml và 100 ml;
Buret 25 ml, 50 ml;
Phễu thủy tinh;
Bình hút ẩm;
Dung dịch axit clohydric tỉ trọng 1,19;
Dung dịch axit clohydric chuẩn N/10 (hoặc N/20);
Ôxyt canxi nguyên chất;
Kiềm (NaOH);
Metyl da cam;
Giấy lọc;
Nước cất;
2.3.2. Chuẩn bị mẫu thử
Lấy mẫu pudôlan đã được chuẩn bị theo mục 2.2.2 đem dập thành cục có kích thước nhỏ hơn 1 cm. Sau đó lấy 50 ÷ 100g đem sấy ở nhiệt độ 105 ÷ 110 oC trong khoảng 2 giờ đến khối lượng không đổi rồi đem nghiền mịn trong cối sứ lấy ra khoảng 10 g và tiếp tục nghiền thật mịn trong cối mã não cho đến khi toàn bộ mẫu đều lọt qua sàng có kích thước lỗ 0,08 mm. Sau đó sấy mẫu ở nhiệt độ 105 ÷ 110oC đến khối lượng không đổi và bảo quản trong bình hút ẩm.
2.3.3. Tiến hành thử
Thí nghiệm phải được tiến hành trong phòng có nhiệt độ 27 ± 2oC theo TCVN 1966 – 77.
Cân 2g pudôlan đã được chuẩn bị theo mục 2.3.2 bằng cân phân tích rồi đổ cho ống thủy tinh hình trụ có nút nhám đã được rửa sạch, sấy khô. Dùng pipét hút 100 ml dung dịch vôi bão hòa cho vào ống thủy tinh có mẫu (dung dịch vôi bão hòa: xem phụ lục) đậy nút lại và lắc mạnh trong một phút để toàn bộ mẫu được thấm ướt bằng dung dịch vôi. Để yên sau 24 giờ lại lắc một lần nữa khoảng một phút. Lần chuẩn dung dịch vôi đầu tiên được tiến hành sau 48 giờ. Trước tiên dùng pipét hút ra 50 ml dung dịch (chú ý không được làm vẩn đục dung dịch trong ống) cho vào bình thủy tinh hình nón có dung tích 250 ml, và thêm vào đó một hai giọt chỉ thị metyl da cam rồi chuẩn bằng dung dịch HCl 0,05N cho đến khi dung dịch bắt đầu chuyển từ màu vàng sang màu hồng nhạt thì thôi.
Sau đó dùng pipét hút 50 ml dung dịch vôi bão hòa bổ sung vào ống thủy tinh có mẫu thử ban đầu và lại lắc khoảng một phút.
Để yên dung dịch sau 24 giờ lại nhắc lại một lần nữa khoảng một phút.
Cứ sau 48 giờ kể từ lúc cho thêm dung dịch vôi bão hòa, dùng pipét hút ra 50 ml dung dịch và chuẩn bằng dung dịch HCl 0,05N như lần thứ nhất.
Thí nghiệm được lặp lại như vậy cho đến khi có tổng số lần chuẩn là 15 lần (trong 720 giờ thí nghiệm).
Nếu thể tích mẫu chứa trong ống thủy tinh hình trụ nở mạnh quá, gây trở ngại cho việc hút dung dịch thì lượng mẫu thí nghiệm, có thể giảm một nửa (lấy 1 g).
2.3.4. Tính toán kết quả thử
2.3.4.1. Kết quả thí nghiệm được ghi theo mẫu sau:
- Tên pudôlan: …..
- Độ chuẩn (tít) của dung dịch HCl theo mg CaO:……….
- Hàm lượng CaO trong 50 ml dung dịch vôi bão hòa:……..
| Số lần chuẩn | Ngày tháng chuẩn | Lượng dung dịch HCl 0,05N tiêu tốn để chuẩn 50ml dung dịch (ml) | Lượng CaO còn lại trong 50 ml dung dịch (mg) | Lượng CaO trong 50ml dung dịch vôi bão hòa thêm vào (mg) | Lượng CaO trong 50ml dung dịch sau khi thêm dung dịch vôi (mg) | Lượng CaO do 1g pudôlan hấp thụ được sau 2 ngày đêm (mg) | Độ nở thể tích của mẫu thử |
| (1) | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) | (7) | (8) |
| 1 |
| V | a | y | b | c |
|
| 2 |
| V1 | a1 | y1 | b1 | c1 |
|
| 3 |
| V2 | a2 | y2 | b2 | c2 |
|
| 4 |
| V3 | a3 | y3 | b3 | c3 |
|
| - |
|
| - | - | - | - |
|
| - |
|
| - | - | - | - |
|
| - |
|
| - | - | - | - |
|
| 15 |
| V14 | a14 | y14 | b14 | c14 |
|
2.3.4.2. Lượng CaO còn lại trong 50 ml dung dịch tính bằng mg (a) theo công thức:
a = VT
trong đó:
V – thể tích dung dịch HCl 0,05 tiêu tốn khi chuẩn 50 ml dung dịch vôi (ml);
T – độ chuẩn (tít) của dung dịch tính theo CaO.
2.3.4.3. Lượng CaO trong 50 ml dung dịch sau khi thêm dung dịch vôi, tính bằng mg (b) theo công thức:
b = 
trong đó: y – lượng CaO trong 50 ml dung dịch vôi bão hòa dùng để thí nghiệm, tính bằng mg.
2.3.4.4. Lượng CaO do 1 g pudôlan hấp thụ sau 2 ngày đêm, tính bằng mg (c) theo công thức:
c = y – a
c1 = b – a1
c2 = b1 – a2
……………
C14 = b13 – a14
2.4. Xác định thời gian kết thúc đông kết và độ chịu cứng.
2.4.1. Dụng cụ
- Bộ dụng cụ kim Vika;
- Kim Vika có đường kính 3 ÷ 0,05 mm;
- Các bộ phận khác theo TCVN 140 - 64;
- Thùng dưỡng ẩm có độ ẩm lớn hơn 90 %.
2.4.2. Chuẩn bị mẫu
a) Pudôlan: lấy khoảng 2 kg của mẫu trung bình đã được chuẩn bị như mục 2.2.2 đem sấy ở nhiệt độ 105 ÷ 110oC trong 2 giờ, rồi nghiền mịn, cho đến khi lượng lọt qua sàng có kích thước lỗ 0,08 mm không được nhỏ hơn 90% tính theo khối lượng, mẫu đã sàng được giữ trong thùng hoặc bao, đậy kín để thử.
b) Vôi: dùng loại 1, theo TCVN 2231 – 77. Vôi phải được hydrat hóa toàn bộ trước khi thí nghiệm.
Hỗn hợp vôi pudôlan được trộn đều với tỷ lệ: = 
tính theo khối lượng và được bảo quản cẩn thận trong thùng kín để thử.
2.4.3. Tiến hành thử
Cân 2kg hỗn hợp vôi – pudôlan đã được chuẩn bị sẵn như mục 2.4.2 bằng cân kỹ thuật.
a) Xác định lượng nước tiêu chuẩn của vữa vôi – pudôlan theo điều 18, 19, 20 của TCVN 140 – 64.
b) Chế tạo vữa tiêu chuẩn: dùng lượng nước tiêu chuẩn ở mục a để chế tạo vữa tiêu chuẩn. Đổ vữa tiêu chuẩn đầy vào hai khâu vika và đập ba cái với độ cao 3 cm. Dùng dao gạt phẳng bề mặt vữa, đậy kín mẫu bằng tấm kính rồi đặt vào thùng dưỡng ẩm, có độ ẩm lớn hơn 90%.
c) Xác định thời gian kết thúc đông kết của hỗn hợp vôi pudôlan. Sau 10 giờ (kể từ lúc đổ nước vào mẫu) lấy ra một khâu để xác định thời gian kết thúc đông kết.
Thời gian kết thúc đông kết được xác định bằng dụng cụ Vika, cứ sau 2 giờ xác định một lần. Thời gian kết thúc đông kết tính từ lúc đổ nước vào mẫu trộn đến lúc kim Vika không lún xuống mặt mẫu nữa. Trong quá trình theo dõi thời gian đông kết mẫu được đặt trong thùng dưỡng ẩm.
d) Xác định độ chịu nước của hỗn hợp vôi pudôlan: khi mẫu đã kết thúc đông kết, lấy khâu còn lại ra khỏi thùng dưỡng ẩm. Tháo mẫu ra khỏi khâu, ngâm mẫu vào nước ngọt, mức nước phải ngập trên mặt mẫu từ 2 – 3 cm.
Nếu sau 3 ngày đêm ngâm trong nước ngọt mẫu không bị vữa ra, vẫn giữ nguyên hình dáng, ấn ngón tay lên mặt mẫu không bị lún thì mẫu pudôlan được coi như đạt độ chịu nước.
2.5. Xác định hàm lượng SO3: Theo TCVN 141 – 64, nhưng khác là lượng mẫu phân tích lấy từ 0,2 ÷ 0,5 g và phải được nung chảy.
2.6. Xác định độ ẩm: theo TCVN 141-64, nhưng khác là lượng mẫu thí nghiệm phải lấy 1 kg.
3.1. Pudôlan phải được vận chuyển và bảo quản cẩn thận tránh tiếp xúc với nước.
Phương pháp pha chế dung dịch Ca(OH)2 bão hòa
Dùng cân kỹ thuật cân 50g CaO nguyên chất cho vào bình thủy tinh có dung tích 15 ÷ 20 lít. Rót nước cất vào khoảng 3/4 bình đậy nút cao su lại và lắc mạnh để cho CaO tan nhanh, sau đó mỗi ngày lắc 2 – 3 lần. Sau 48 giờ mở nút cao su ra, dùng giấy lọc (loại thường) lọc lấy một lượng nhỏ dung dịch Ca(OH)2 , dùng pipét hút ra 50 ml dung dịch, cho vào bình thủy tinh hình nón có dung tích 250 ml và chuẩn bằng dung dịch HCl 0,05N cho đến khi bắt đầu chuyển từ màu vàng sang màu hồng nhạt thì thôi. Nếu nồng độ dung dịch Ca(OH)2 sang một bình thủy tinh khác. Đậy kín dùng để thí nghiệm dần.
Nếu nồng độ dung dịch Ca(OH)2 chưa đạt thì phải cho thêm CaO vào và lắc mạnh. Sau 48 giờ tiến hành lọc và xác định lại nồng độ dung dịch.
Chú ý: Cứ sau 48 giờ lại chuẩn dung dịch Ca(OH)2 một lần để xác định nồng độ của dung dịch vôi thí nghiệm.
- 1 Quyết định 203-QĐ năm 1982 ban hành một tiêu chuẩn Nhà nước về Phụ giá hoạt tính pudôlan do Chủ nhiệm Ủy ban Khoa học và Kỹ thuật Nhà nước ban hành
- 2 Quyết định 2919/QĐ-BKHCN năm 2008 công bố tiêu chuẩn quốc gia do Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành
- 3 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCVN 395:2007 về phụ gia khoáng cho bê tông đầm lăn do Bộ Xây dựng ban hành
- 4 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1966:1977 về khí hậu chuẩn dùng trong đo lường và thử nghiệm
- 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10302:2014 về Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng