Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 388:2007 do Bộ Xây dựng ban hành quy định chi tiết về phương pháp xác định độ cứng của màng sơn và màng phủ bằng thiết bị con lắc. Đây là một trong những tiêu chuẩn kỹ thuật quan trọng nhằm đánh giá chất lượng, độ bền cơ học của các loại sơn và lớp phủ bảo vệ sử dụng trong ngành xây dựng và công nghiệp.
- Phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn
- Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định độ cứng của màng phủ (sơn, vecni hoặc các sản phẩm liên quan) bằng cách đo thời gian giảm dao động của con lắc.
- Phương pháp này áp dụng đối với các màng phủ đơn lẻ hoặc hệ thống màng phủ nhiều lớp trên các bề mặt vật liệu phẳng, cứng.
- Tiêu chuẩn quy định hai loại con lắc kiểm tra thông dụng là con lắc König và con lắc Persoz. Cả hai phương pháp đều dựa trên nguyên lý giảm chấn nhưng có sự khác biệt về thông số kỹ thuật và phạm vi đo cụ thể.
- Nguyên lý của phương pháp thử
- Nguyên lý hoạt động dựa trên việc đặt một con lắc có hai viên bi thép tiếp xúc trực tiếp với bề mặt màng phủ cần thử nghiệm.
- Khi con lắc dao động, các viên bi thép sẽ ép lên bề mặt màng phủ. Sự biến dạng đàn hồi hoặc biến dạng dẻo của màng phủ dưới tác động của lực ép từ con lắc sẽ làm tiêu hao năng lượng dao động.
- Độ cứng của màng phủ được xác định gián tiếp thông qua thời gian giảm biên độ dao động của con lắc từ một góc xác định này đến một góc xác định khác (thời gian giảm chấn càng dài thì màng phủ càng cứng).
- Thiết bị và dụng cụ thử nghiệm chính
- Con lắc König: Có khối lượng khoảng 200g, đường kính hai viên bi tiếp xúc là 5mm, biên độ dao động giảm từ 6 độ xuống còn 3 độ. Thời gian giảm chấn trên tấm kính chuẩn là 250 giây (sai số cho phép trong khoảng quy định).
- Con lắc Persoz: Có khối lượng khoảng 500g, đường kính hai viên bi tiếp xúc là 8mm, biên độ dao động giảm từ 12 độ xuống còn 4 độ. Thời gian giảm chấn trên tấm kính chuẩn là 430 giây.
- Hộp bảo vệ chống gió: Thiết bị đo phải được đặt trong một hộp kín bằng kính hoặc vật liệu trong suốt để tránh ảnh hưởng của luồng không khí bên ngoài làm sai lệch kết quả dao động của con lắc.
- Tấm kính chuẩn: Sử dụng tấm kính phẳng, nhẵn để hiệu chuẩn thiết bị trước khi tiến hành đo thực tế trên mẫu.
- Quy trình chuẩn bị mẫu thử
- Mẫu thử phải được chuẩn bị trên các tấm nền phẳng, nhẵn và có độ cứng cao (thường là tấm kính hoặc tấm kim loại phẳng).
- Quá trình gia công màng phủ lên tấm nền phải tuân thủ đúng độ dày thiết kế và phương pháp phủ quy định cho từng loại sơn.
- Mẫu sau khi phủ phải được làm khô, sấy hoặc lưu hóa hoàn toàn trong điều kiện môi trường tiêu chuẩn (nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát chặt chẽ) trước khi đưa vào thử nghiệm.
- Quy trình tiến hành thử nghiệm chi tiết
- Hiệu chuẩn thiết bị: Trước khi đo, tiến hành làm sạch tấm kính chuẩn và hai viên bi của con lắc bằng dung môi thích hợp. Đặt tấm kính chuẩn lên bệ đỡ, điều chỉnh con lắc về vị trí cân bằng và tiến hành đo thời gian giảm chấn để đảm bảo thiết bị hoạt động chính xác theo thông số kỹ thuật của con lắc König hoặc Persoz.
- Đo mẫu thử: Đặt tấm mẫu thử đã chuẩn bị lên bệ đỡ của thiết bị một cách chắc chắn, đảm bảo bề mặt màng phủ nằm ngang hoàn toàn.
- Hạ nhẹ nhàng hai viên bi của con lắc tiếp xúc với bề mặt màng phủ.
- Lệch con lắc đi một góc ban đầu theo quy định (6 độ đối với König và 12 độ đối với Persoz) và giữ cố định bằng cơ cấu giữ.
- Thả con lắc tự do và bắt đầu bấm giờ (hoặc kích hoạt bộ đếm tự động).
- Ghi lại thời gian (tính bằng giây) để biên độ dao động giảm xuống góc giới hạn dưới (3 độ đối với König và 4 độ đối với Persoz).
- Tiến hành đo ít nhất 3 vị trí khác nhau trên cùng một tấm mẫu thử để lấy giá trị trung bình.
- Cách tính toán và biểu thị kết quả
- Kết quả độ cứng con lắc được biểu thị bằng thời gian giảm chấn trung bình tính bằng giây (s).
- Trong một số trường hợp, độ cứng có thể được biểu thị dưới dạng tỷ số giữa thời gian giảm chấn trên màng phủ so với thời gian giảm chấn trên tấm kính chuẩn.
- Nếu sai lệch giữa các lần đo vượt quá giới hạn cho phép của tiêu chuẩn, phải tiến hành đo lại trên mẫu mới.
- Nội dung báo cáo thử nghiệm
- Thông tin chi tiết về sản phẩm sơn được thử nghiệm (tên, nhà sản xuất, số lô).
- Phương pháp chuẩn bị mẫu, loại tấm nền, độ dày màng phủ khô và điều kiện sấy/lưu hóa mẫu.
- Loại thiết bị con lắc sử dụng (König hay Persoz).
- Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của phòng thử nghiệm trong suốt quá trình đo.
- Kết quả đo trung bình và các sai lệch (nếu có).
- Bất kỳ hiện tượng bất thường nào quan sát được trong quá trình thử nghiệm.
SƠN - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG CỦA MÀNG PHỦ BẰNG THIẾT BỊ CON LẮC
Paínts - Method for Hardness Determination of Coatings by Pendulum Tests
LỜI NÓI ĐẦU
Tiêu chuẩn TCXDVN 388 : 2007 Sơn - Phương pháp xác định độ cứng của màng phủ bằng thiết bị con lắc thay thế cho TCVN 2098 : 1993.
TCVN 388 : 2007 do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng đề nghị, Bộ Xây dựng ban hành.
Tiêu chuẩn này được xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩn ISO 1522 : 1998.
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định độ cứng của màng phủ khô bằng dao động con lắc, áp dụng được cho các loại sơn và vecni.
TCVN 2094 : 1993 Sơn - Phương pháp gia công màng.
TCVN 2096 : 1993 Sơn - Phương pháp xác định độ khô và thời gian khô .
TCXDVN 352 : 2005 Sơn – Phương pháp xác định chiều dày màng sơn khô.
Phương pháp thử này dựa trên cơ sở xác định tỷ số giữa thời gian dao động của con lắc trên bề mặt màng sơn cần thử với thời gian dao động của con lắc trên tấm kính chuẩn. Tỷ số càng nhỏ thì độ cứng càng thấp và ngược lại.
4.1 Thiết bị thử
Thiết bị xác định độ cứng màng sơn gồm các bộ phận sau :
4.1.1 Con lắc : Có hai loại con lắc K và P
4.1.1.1 Con lắc K ( Konig Pendulum )
Con lắc K dùng thí nghiệm màng phủ sơn có “độ cứng tương đối “cao , lớn hơn 0,5.
Con lắc K là một khung thép có hình tam giác nhọn. Hai viên bi thép được gắn vào thanh ngang, có đường kính (5 ± 0,005) mm. Khoảng cách 2 viên bi là (30 ± 0,2) mm. Độ cứng Rockwell (HRC) của viên bi là ( 63+3). Đối trọng được gắn vuông góc trên thanh ngang dùng để làm thăng bằng con lắc. Chu kỳ dao động của con lắc trên tấm kính chuẩn ( không có sơn) là (1,4 ± 0,02 ) s. Thời gian dao động tắt dần của con lắc từ góc 6º đến 3º là (250 ± 10) s, tương đương từ 172 đến 185 dao động (xem hình 1).
Tổng khối lượng của con lắc (200 ± 0,2) g. Khoảng cách từ viên bi tới đầu nhọn của con lắc là (400 ± 0,2) mm.
Kích thước tính bằng mm
Hình 1 – Con lắc K
4.1.1.2 Con lắc P ( Persoz Pendulum)
Con lắc P nên dùng thí nghiệm cho màng phủ sơn có “ độ cứng tương đối” thấp, nhỏ hơn 0,5.
Con lắc P là một khung thép có hình chữ nhật , phía dưới nối với thanh thép có đầu nhọn. Mặt dưới thanh ngang lắp 2 viên bi thép làm điểm tựa, đường kính viên bi (8 ± 0,005 ) mm . Khoảng cách giữa 2 viên bi (50 ± 1) mm. Độ cứng Rockwell (HRC) của viên bi là ( 59±1).Trên tấm kính chuẩn, chu kỳ dao động của con lắc là (1 ± 0,05) s.Thời gian dao động tắt dần của con lắc từ góc 12º đến 4º là (430 ± 10) s.
Tổng khối lượng của con lắc (500 ± 0,1) g. Trọng tâm của con lắc đặt cách mặt phẳng điểm tựa (60 ± 0,1) mm, khoảng cách từ viên bi tới đầu mũi nhọn của con lắc là (400 ± 0,2) mm (xem hình 2)
Kích thước tính bằng mm
Hình 2 – Con lắc P
4.1.2 Thang chia độ
Thang chia độ có vạch chia độ dùng để đọc dao động của con lắc từ góc 6º đến 3º ( đối với con lắc K ) hay từ góc 12º đến 4º ( đối với con lắc P ), đặt ở phía trước của trụ đỡ. Điểm trung tâm của thang chia độ là điểm nghỉ của con lắc.Thang chia độ có thể di chuyển theo đường nằm ngang và được khóa chốt ở vị trí 0. Thang chia độ có thể gắn thêm một tấm gương để dễ quan sát, có sẵn vạch chia độ 0º,3º,6º và 0º,4º,12º.
4.1.3 Đồng hồ đếm tự động
Dùng đo thời gian dao động tắt dần của con lắc, được nối với thang đo bằng dây dẫn có bộ phận cảm biến ghi nhãn K hoặc P.
4.1.4 Khung thiết bị và trụ đỡ (Bệ đỡ)
- Trụ đỡ làm bằng thép dùng để đỡ mẫu thử và con lắc, gồm một thanh thẳng đứng gắn với mặt phẳng ngang có kích thước 95 mm x 110 mm , dầy 10 mm. Trụ đỡ đồng thời là điểm tựa giữ con lắc trên mặt phẳng và con lắc không bị rung khi dao động tự do trên mẫu thử.
- Các bộ phận của thiết bị thử được đặt trong khung hình hộp, có đế bằng gang và xung quanh là các tấm nhựa trong suốt gắn với nhau bằng các ốc vít, có lắp 2 cửa nhỏ hình tròn để đặt mẫu thử và con lắc.
Thiết bị thử được đặt trong phòng thí nghiệm được chỉnh thăng bằng, tránh xa các nguồn chấn động và gió lùa.
4.1.5 Tấm kính chuẩn
Đồng bộ theo máy, là tấm kính phẳng, bóng , có kích thước 100 mm x 100 mm , dầy 5 mm. Dùng để hiệu chuẩn thiết bị.
4.2 Dụng cụ gia công màng phủ
Gồm súng phun sơn, chổi quét sơn hoặc lô lăn sơn…
5 Chuẩn bị mẫu và điều kiện thử
5.1 Chuẩn bị 2 tấm kính có kích thước 100 mm x100 mm x 5 mm.
5.2 Chuẩn bị vật liệu sơn và dụng cụ gia công màng phủ .
5.3 Tiến hành gia công màng phủ một lớp hay nhiều lớp theo quy định của từng loại sơn.
Quy trình gia công tuân theo TCVN 2094: 1993.
5.4 Để mẫu sơn đạt độ khô cấp II theo TCVN 2096 : 1993.
5.5 Chiều dày màng sơn khô xác định theo TCXDVN 352: 2005.
Trước khi thử, mẫu thử được đặt ở trong phòng có nhiệt độ ( 27± 2 )ºC và độ ẩm tương đối ( 70 ± 5) % từ 16 h đến 24 h.
6.1 Hiệu chuẩn thiết bị
Tiến hành hiệu chuẩn thiết bị theo phụ lục A đối với con lắc K và theo phụ lục B đối với con lắc P.
6.2 Tiến hành đo
6.2.1 Đặt mẫu thử lên bệ đỡ, bề mặt màng phủ ở trên. Kẹp chặt mẫu thử bằng dụng cụ tay nâng ở ngoài bệ đỡ.
6.2.2 Đặt nhẹ con lắc lên trên bề mặt tấm mẫu đã sơn sao cho hai viên bi tiếp xúc với bề mặt màng sơn. Chệch hướng con lắc đến góc 6º ( đối với con lắc K ) hoặc góc 12º (đối với con lắc P ) bằng bộ phận điều khiển bên ngoài.
6.2.3 Cố định con lắc bằng khóa ghim ở đầu dây mềm nối ở ngoài thiết bị, nhẹ nhàng rời tay khỏi bộ phận điều khiển con lắc, mở khóa ghim chốt đồng thời bật công tắc đồng hồ đo.
6.2.4 Ghi thời gian dao động của con lắc từ góc 6º đến 3º đối với con lắc K hay từ góc 12º đến 4º đối với con lắc P.
6.3 Biểu thị kết quả :
Tiến hành xác định trên 3 vị trí khác nhau của mỗi mẫu thử. Ghi kết quả của mỗi lần thử và trung bình của cả 3 lần thử.
Độ cứng (X) của màng sơn được tính theo công thức: X = 
Trong đó : t là thời gian dao động tắt dần của con lắc trên mẫu thử, tính bằng giây.
t1 là thời gian dao động của con lắc trên mẫu kính chuẩn, tính bằng giây.
Kết quả thử lấy đến 2 số sau dấu phảy.
Chênh lệch kết quả trung bình giữa hai mẫu thử không quá 3% đối với con lắc P và 8% đối với con lắc K. Nếu sai số phảI tiến hành làm lại.
Trong báo cáo kết quả cần có những thông tin sau :
a) Kí hiệu mẫu, ngày, tháng, năm lấy mẫu thử ;
b) Những thông tin cần thiết cho sản phẩm cần thử.
c) Tiêu chuẩn thử nghiệm (số hiệu tiêu chuẩn này);
d) Loại con lắc dùng để thử ( con lắc K hoặc P );
e) Tên đơn vị thử nghiệm; Ngày tháng năm thử nghiệm;
f) Chiều dày màng sơn khô, theo mục 5.5;
g) Kết quả thử nghiệm xác định độ cứng màng sơn theo mục 6.3;
A.1 Kiểm tra độ phẳng của con lắc và bệ đỡ mẫu :
A 1.1 Đặt tấm kính chuẩn lên bệ đỡ mẫu và nhẹ nhàng nâng con lắc K lên trên bề mặt tấm kính. Kẹp chặt tấm mẫu bằng tay nâng ở ngoàI thiết bị , để cho con lắc dao động tự do.
A 1.2 Chỉnh độ bằng phẳng của bệ đỡ mẫu bằng các ốc vít ở nền bệ máy và dụng cụ giọt nước.
A 1.3 Lau sạch tấm kính mẫu bằng khăn lau mềm, được làm ẩm bằng dung môi phù hợp.
A 1.4 Lau sạch 2 viên bi làm điểm tựa bằng khăn lau mềm, làm ẩm bằng dung môi phù hợp. Đặt nhẹ nhàng con lắc lên trên mẫu tấm kính chuẩn.
A 1.5 Kiểm tra vị trí của đầu nhọn con lắc trùng với vị trí 0 của thang đo.
A. 2 Kiểm tra thời gian dao động của con lắc trên tấm kính chuẩn :
A 2.1 Chệch hướng con lắc đến góc 6º bằng dụng cụ nối ở ngoài bệ đỡ mẫu, rời tay khỏi con lắc đồng thời bật công tắc thiết bị đếm dao động.
A 2.2 Xác định thời gian cho 100 dao động của con lắc là (140 ± 2) s.
A 2.3 Nếu thời gian ít hơn, hạ bớt đối trọng xuống. Tiếp tục điều chỉnh cho đến khi thu được thời gian dao động của con lắc phù hợp quy định trên.
A.3 Kiểm tra thời gian dao động tắt dần của con lắc trên tấm kính chuẩn :
A 3.1 Chệch hướng con lắc đến góc 6º, rời tay khỏi nó đồng thời bật công tắc thiết bị đếm dao động hay đồng hồ bấm giây.
A 3.2 Thời gian xác định cho dao động tắt dần của con lắc từ góc 6º đến 3º là ( 250 ± 10 ) s. Tương đương từ 172 đến 185 dao động.
B 1 Kiểm tra độ phẳng của bệ đỡ mẫu và con lắc :
B 1.1 Đặt mẫu tấm kính bóng lên trên bệ đỡ mẫu và nhẹ nhàng đặt con lắc P lên trên tấm kính mẫu. Cho con lắc dao động tự do.
B 1.2 Chỉnh độ bằng phẳng của bệ mẫu bằng các ốc vít ở nền bệ máy và dụng cụ giọt nước.
B 1.3 Lau sạch tấm kính mẫu bằng khăn lau mềm , được làm ẩm bằng dung môi phù hợp.
B 1.4 Lau sạch 2 viên bi làm điểm tựa bằng khăn lau mềm, được làm ẩm bằng dung môi phù hợp.
B 1.5 Nhẹ nhàng đặt con lắc lên trên mẫu tấm kính chuẩn. Kiểm tra vị trí đầu nhọn của con lắc phải trùng khít vị trí 0 của thang đo.
B 2 Kiểm tra thời gian dao động của con lắc trên tấm kính chuẩn :
B 2.1 Chệch hướng con lắc P đến góc 12º bằng dụng cụ nối ở ngoài bệ máy, rời tay khỏi con lắc đồng thời bật công tắc thiết bị đếm dao động .
B 2.2 Xác định thời gian cho 100 dao động của con lắc là ( 100 ± 1) s.
B 2.3 Nếu không đạt được giá trị này, lau lại tấm kính chuẩn và 2 viên bi của con lắc. Kiểm tra lại độ phẳng của bệ đỡ mẫu và lặp lại thí nghiệm ở mục B 2.2. Nếu giá trị không chấp nhận được cần phải chỉnh lại thang đo của thiết bị , bộ phận tế bào quang điện và đầu nhọn của con lắc.
B 3 Kiểm tra dao động tắt dần của con lắc trên tấm kính chuẩn:
B 3.1 Chệch hướng con lắc đến góc 12º, rời tay khỏi nó đồng thời bật công tắc của thiết bị đếm dao động.
B 3.2 Xác định thời gian cho dao động của con lắc từ góc 12º đến 4º là ( 430 ± 10 ) s. Tương đương (430 ± 10 ) dao động con lắc.
B 3.3 Nếu giá trị này không đạt được, lặp lại thí nghiệm và kiểm tra lại thiết bị theo mục B 2.3.
- 1 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 352:2005 về sơn - phương pháp không phá hủy xác định chiều dày màng sơn khô do Bộ Xây dựng ban hành
- 2 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2094:1993 về sơn - phương pháp gia công màng
- 3 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2096:1993 về sơn - phương pháp xác định độ khô và thời gian khô
- 1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2091:1993 về sơn - phương pháp xác định độ mịn
- 2 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2092:1993 về sơn - phương pháp xác định thời gian chảy (độ nhớt quy ước) bằng phễu chảy
- 3 Tiêu chuẩn ngành 64TCN 36:1985 về sơn chống rỉ sắt
- 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7892:2008 (ASTM D 1613 - 06) về Dung môi dễ bay hơi và hoá chất trung gian dùng cho sơn, vecni, sơn bóng và các sản phẩm liên quan - Phương pháp xác định độ axit
- 1 Quyết định 09/2007/QĐ-BXD ban hành TCXDVN 388:2007 "Sơn - Phương pháp xác định độ cứng của màng phủ bằng thiết bị con lắc" do Bộ trưởng Bộ Xây dựng ban hành
- 2 Quyết định 212/QĐ-BXD năm 2013 hủy bỏ Tiêu chuẩn ngành Xây dựng do Bộ trưởng Bộ Xây dựng ban hành
- 3 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 352:2005 về sơn - phương pháp không phá hủy xác định chiều dày màng sơn khô do Bộ Xây dựng ban hành
- 4 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2091:1993 về sơn - phương pháp xác định độ mịn
- 5 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2092:1993 về sơn - phương pháp xác định thời gian chảy (độ nhớt quy ước) bằng phễu chảy
- 6 Tiêu chuẩn ngành 64TCN 36:1985 về sơn chống rỉ sắt
- 7 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2094:1993 về sơn - phương pháp gia công màng
- 8 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2096:1993 về sơn - phương pháp xác định độ khô và thời gian khô
- 9 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2098:1993 về sơn - phương pháp xác định độ cứng của màng
- 10 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7892:2008 (ASTM D 1613 - 06) về Dung môi dễ bay hơi và hoá chất trung gian dùng cho sơn, vecni, sơn bóng và các sản phẩm liên quan - Phương pháp xác định độ axit