Xi măng và bê tông là vật liệu chiếm tỷ trọng lớn nhất trong các loại vật liệu xây dựng. Trong giai đoạn từ 2000 đến 2020 tốc độ phát triển của ngành công nghiệp xi măng và bê tông rất lớn. Cùng với sự tăng trưởng về sản lượng, các sản phẩm xi măng và bê tông ngày càng đa dạng, yêu cầu kỹ thuật ngày càng cao. Mặt khác, do sự hội nhập của nước ta với thế giới ngày càng sâu, rộng nên việc soát xét và ban hành các tiêu chuẩn tương xứng với sự phát triển của ngành, đáp ứng nhu cầu hội nhập ngày càng trở nên cấp thiết. Trước đây, ở nước ta, việc xây dựng tiêu chuẩn xi măng và bê tông chủ yếu theo hệ thống tiêu chuẩn của Liên Xô.
Trong giai 2004 – 2009 Viện Vật liệu xây dựng đã được Bộ Xây dựng giao xây dựng mới và soát xét nhiều tiêu chuẩn về xi măng và bê tông theo hướng hội nhập. Bài viết này trình bày những vấn đề cơ bản của công tác soát xét và xây dựng tiêu chuẩn của Viện Vật liệu xây dựng đối với sản phẩm xi măng và bê tông trong giai đoạn nêu trên.
1. Các tiêu chuẩn trong lĩnh vực xi măng
1.1 Các tiêu chuẩn hiện hành và những bất cập
1.1.1. Các tiêu chuẩn cho xi măng ban hành trước 2004 bao gồm:
1. Tiêu chuẩn thuật ngữ và định nghĩa TCVN 5438 – 1991
2. Tiêu chuẩn xi măng và phân loại TCVN5439- 1991
3. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng TCVN 2682: 1999 – Yêu cầu kỹ thuật
4. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng TCVN 6260: 1997 – Yêu cầu kỹ thuật
5. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng bền sunfat TCVN 6067: 1995– Yêu cầu kỹ thuật
6. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng ít toả nhiệt TCVN 6069:1995– Yêu cầu kỹ thuật
7. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng trắng TCVN 5691:2000– Yêu cầu kỹ thuật
8. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng puzolan TCVN 4033:1995– Yêu cầu kỹ thuật
9. Tiêu chuẩn xỉ lò cao dùng trong sản xuất xi măng TCVN 4315:1995 – Yêu cầu kỹ thuật.
10. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng xỉ TCVN 4316: 1995 – Yêu cầu kỹ thuật
11. Xi măng poóc lăng đùng để sản xuất tấm sóng amiăng xi măng TCXD 167: 1989 – Yêu cầu kỹ thuật
12. Thạch cao dùng để sản xuất xi măng TCXD 168: 1989 – Yêu cầu kỹ thuật
13. Đá bazan dùng làm phụ gia cho xi măng TCXD 208: 1998 – Yêu cầu kỹ thuật
14. Quy phạm sử dụng hợp lý xi măng trong xây dựng TCXD 65: 1989.
15. Tiêu chuẩn xi măng – phương pháp phân tích hóa học TCVN141:1998
16. Tiêu chuẩn Cát tiêu chuẩn để thử xi măng TCVN 139:1991
17. Tiêu chuẩn cát ISO để xác định cường độ của xi măng TCVN 6227:1996.
18. Tiêu chuẩn xi măng phương pháp xác định độ mịn TCVN 4030:2001
19. Tiêu chuẩn xi măng phương pháp xác định độ bền TCVN 6016:1995
20. Tiêu chuẩn xi măng phương pháp xác định thời gian đông kết và độ ổn định thể tích TCVN 6017:1995.
21. Tiêu chuẩn xi măng phương pháp xác định độ nở sunfat TCVN 6068:1995
22. Tiêu chuẩn xi măng phương pháp xác định nhiệt thuỷ hoá TCVN 6070: 1995
23. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng hỗn hợp – phương pháp xác định hàm lượng phụ gia khoáng TCXDVN 308: 2003
24. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng – phương pháp phân tích hoá học TCVN 141:1998
25. Tiêu chuẩn clinker xi măng poóc lăng thương phẩm TCVN 7024:2002
1.1.2. Những bất cập của hệ thống tiêu chuẩn xi măng ban hành trước năm 2004:
- Bất cập thứ nhất: Về số lượng và mức của các tiêu chuẩn mang nội dung thiếu, thừa, không phù hợp với thực tế.
VD1: Tiêu chuẩn TCVN 6067:1995 quy định xi măng bền sunfat cao có hàm lượng khoáng C3A < 5% và đo độ nở sunfat xác định theo TCVN 6068:1995 < 0,04%. Tuy nhiên đối với xi măng poóc lăng có pha phụ gia có thể có thành phần khoáng tính toán từ thành phần hoá học đạt hàm lượng C3A < 5% và độ nở sunfat < 0,04%. Tuy nhiên, thực tế cho thấy các mẫu xi măng đó khi ngâm trong môi trường sunfat có sự suy giảm cường độ mạnh. Mặt khác, rất nhiều mẫu xi măng pha phụ gia mặc dù không thoả mãn chỉ tiêu hàm lượng C3A <5%, và độ nở sunfat xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6068:1995 > 0,04% nhưng cường độ hầu như không bị suy giảm trong môi trường sunfat.
VD2: Tương tự xi măng poóc lăng bền sunfat, trên thị trường xây dựng xuất hiện xi măng poóc lăng ít toả nhiệt có sử dụng phụ gia. Tiêu chuẩn TCVN 6069:1995 quy định xi măng toả nhiệt trung bình có tổng hàm lượng C3S + C3A < 58%, C3A< 8%. Tuy nhiên xi măng có pha phụ gia luôn thoả mãn yêu cầu thành phần khoáng của tiêu chuẩn. Nhưng thực tế khi xác định nhiệt thuỷ hoá của chủng loại xi măng này không thoả mãn, hoặc không xác định được nhiệt thuỷ hoá của nó theo tiêu chuẩn TCVN 6070:1995.
- Bất cập thứ hai: Về phương pháp thử.
Một vài phương pháp thử không còn phù hợp với các chủng loại xi măng có tính năng giống nhau, nhưng được chế tạo theo các phương pháp khác nhau.
VD1: Phương pháp xác định nhiệt thuỷ hoá trong xi măng poóc lăng theo tiêu chuẩn TCVN 6070:1995 chỉ xác định được nhiệt thuỷ hoá cho xi măng poóc lăng không pha phụ gia. Đối với xi măng poóc lăng có phụ gia, đặc biệt là xi măng sử dụng phụ gia xỉ lò cao thì phương pháp xác định nhiệt thuỷ hoá theo tiêu chuẩn TCVN 6070:1995 không chính xác, sai số lớn.
VD2: Phương pháp phân tích thành phần hoá học của xi măng poóc lăng theo tiêu chuẩn TCVN 141:1998, nếu hàm lượng ôxit Al2O3 và Fe2O3 được xác định bằng phương pháp chuẩn độ liên tiếp luôn xảy ra hiện tượng lẫn màu và đòi hỏi người cán bộ phân tích phải có tay nghề và kinh nghiệm.
- Bất cập thứ ba: Bất cập do thiếu các tiêu chuẩn về yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử, do đa dạng hoá chủng loại xi măng, và phụ gia khoáng sử dụng trong công nghiệp xi măng. Trước kia hàm lượng phụ gia pha vào xi măng với tỷ lệ thấp thì nay có thể lên tới tối đa 70% (xi măng - xỉ). Sự phát triển của các chủng loại xi măng này đòi hỏi các yêu cầu kỹ thuật cho nó.
VD1: Trước kia xỉ lò cao sử dụng làm phụ gia trong sản xuất xi măng theo tiêu chuẩn TCVN 4015:1995 chỉ đơn thuần quy định thành phần hoá học. Thực tế cho thấy, xỉ lò cao được hoạt hoá hoặc không hoạt hóa đều có thành phần hoá học tương tự nhau. Nhưng hoạt tính của chúng đối với quá trình thuỷ hoá của xi măng khác nhau. Do vậy, cần có chỉ tiêu quy định chất lượng cho xỉ lò cao.
VD2: Tiêu chuẩn TCVN 6068:1995 không thể sử dụng để đánh giá xi măng poóc lăng hỗn hợp có bền sunfat hay không. Vì xi măng poóc lăng hỗn hợp đã sử dụng lượng phụ gia làm thay đổi thành phần của xi măng. Để xác định xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sunfat cần xây dựng phương pháp thử mới.
Có rất nhiều bất cập trong hệ thống tiêu chuẩn cũ không thể trích dẫn hết được trong nội dung của bài viết này.
1.2. Thực hiện soát xét và xây dựng mới các tiêu chuẩn xi măng trong giai đoạn 2004 – 2009.
Đứng trước những bất cập của các tiêu chuẩn được ban hành trước năm 2004, Bộ Xây dựng đã giao cho Viện Vật liệu xây dựng sửa đổi, bổ sung và xây dựng mới các tiêu chuẩn trong giai đoạn 2004 - 2009.
1.2.1. Sửa đổi các tiêu chuẩn đã ban hành.
Để hội nhập với hệ thống tiêu chuẩn quốc tế, trong quá trình xây dựng, sửa đổi, bổ sung tiêu chuẩn của nước ta được định hướng theo hệ thống tiêu chuẩn ISO và tiêu chuẩn ASTM của Mỹ. Trong giai đoạn này đã có 11 tiêu chuẩn được sửa đổi, bổ sung gồm các tiêu chuẩn sau đây:
1. Tiêu chuẩn thuật ngữ và định nghĩa TCVN 5438 – 2004.
2. Tiêu chuẩn xi măng và phân loại TCVN 5439- 2004.
3. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng TCVN 2682: 2008 – Yêu cầu kỹ thuật
4. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng TCVN 6260: 2008 – Yêu cầu kỹ thuật
5.Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng bền sunfat TCVN 6067: 2004– Yêu cầu kỹ thuật
6. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng ít toả nhiệt TCVN 6069:2007– Yêu cầu kỹ thuật
7. Tiêu chuẩn xỉ lò cao dùng trong sản xuất xi măng TCVN 4315:2007 – Yêu cầu kỹ thuật.
8. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng xỉ TCVN 4316: 2007 – Yêu cầu kỹ thuật
9. Tiêu chuẩn xi măng – phương pháp phân tích hóa học TCVN141:2008
10. Tiêu chuẩn xi măng phương pháp xác định độ nở sunfat TCVN 6068: 2004
11. Tiêu chuẩn xi măng phương pháp xác định nhiệt thuỷ hoá TCVN 6070: 2005.
Nội dung của các tiêu chuẩn trên đã được bổ sung và sửa đổi so với tiêu chuẩn cũ. Các tiêu chuẩn này đã khắc phục được các bất cập nêu trong mục 1.1.2 trên đây.
VD1: Tiêu chuẩn xỉ lò cao dùng trong sản xuất xi măng TCVN 4315:2007 – Yêu cầu kỹ thuật được bổ sung ngoài quy định thành phần hoá học, được quy định thêm chỉ số hoạt tính cường độ.
VD2: Tiêu chuẩn xi măng phương pháp xác định nhiệt thuỷ hoá TCVN 6070: 2005 bổ sung thêm phần xác định nhiệt thuỷ hoá của mẫu xi măng có pha phụ gia có hàm lượng mất khi nung không xác định được bằng phương pháp thông thường.
Bên cạnh các tiêu chuẩn cũ được sửa đổi, bổ sung thì một số các tiêu chuẩn mới cũng được ban hành
1.2.2. Biên soạn các tiêu chuẩn mới
Nhờ đạt trình độ khoa học kỹ thuật cao, chất lượng xi măng hiện nay tiến xa so với xi măng cách đây 20 và 30 năm. Cường độ xi măng, độ mịn đã không còn là mối lo ngại cho công nghệ sản xuất xi măng. Xi măng trước kia chỉ đơn thuần là clinker xi măng nghiền mịn với thạch cao, thì xi măng ngày nay là hỗn hợp của các cấu tử gồm: clinker xi măng poóc lăng, thạch cao, phụ gia khoáng, phụ gia trợ nghiền,....Chính thành phần phức hợp đó của xi măng làm cho tính chất của chúng một phần nào đó không còn phù hợp hoặc thiếu các yêu cầu kỹ thuật cho các chủng loại xi măng này. Để kiểm soát được chất lượng sản phẩm xi măng sản xuất trong nước cũng như nhập khẩu, cần có tiêu chuẩn về phương pháp thử và yêu cầu kỹ thuật nên Bộ Xây dựng đã giao xây dựng các tiêu chuẩn mới được ban hành trong giai đoạn 2004 -2009.
1. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sunfat – TCVN 7711:2007.
2. Tiêu chuẩn phương pháp xác định sự thay đổi chiều dài của thanh vữa trong dung dịch sunfat TCVN 7713 - 2007
3. Tiêu chuẩn xi măng poóc lăng hỗn hợp ít toả nhiệt TCVN 7712: 2007
4. Tiêu chuẩn xi măng alumin TCVN 7569: 2007.
5. Tiêu chuẩn xi măng xây trát TCXDVN 324: 2004
6. Tiêu chuẩn hoạt độ phóng xạ tự nhiên của vật liệu xây dựng - mức an toàn trong sử dụng và phương pháp thử TCXDVN 397:2007.
Năm 2009 sẽ có thêm các tiêu chuẩn mới được biên soạn đó là:
1. Quy chuẩn sử dụng xi măng
2. Hướng dẫn sử dụng xi măng trong các công trình xây dựng
3. Tiêu chuẩn phương pháp xác định độ nở autoclave
4. Tiêu chuẩn xi măng nở - yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử
5. Tiêu chuẩn phụ gia công nghệ để sản xuất xi măng
Nội dung các tiêu chuẩn mới nêu trên được biên soạn theo hệ thống tiêu chuẩn ASTM và ISO.
VD: Tiêu chuẩn TCVN 7711:2007 và TCVN 7712:2007 được biên soạn theo nội dung của tiêu chuẩn ASTM C 1157 nhưng các mức quy định trong tiêu chuẩn phù hợp với thực tế vật liệu và phương pháp thử theo ISO.
Tiêu chuẩn TCVN 7713:2007 được biên soạn hoàn toàn theo tiêu chuẩn ASTM C1012.
2. Các tiêu chuẩn trong lĩnh vực bê tôngHệ thống tiêu chuẩn cho lĩnh vực bê tông của nước ta được nhiều cơ quan biên soạn. Từ những năm 1975 tiêu chuẩn trong lĩnh vực bê tông chủ yếu do Viện Khoa học Xây dựng biên soạn.
Trong bài viết này tóm tắt các tiêu chuẩn lĩnh vực bê tông do Viện Vật liệu xây dựng biên soạn và sửa đổi. Bộ Xây dựng giao cho Viện Vật liệu xây dựng biên soạn tiêu chuẩn:
1. TCVN 3121:2003 Vữa xây dựng - Phương pháp thử
2. TCVN 4314:2003 Vữa xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật
3. TCXDVN 316: 2004 và TCXDVN 317:2004 - Blôc bê tông nhẹ yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.
4. TCXDVN 337:2005 Vữa và bê tông chịu axit.
5. TCXD 395: 2007 Phụ gia khoáng cho bê tông đầm lăn
Các tiêu chuẩn này đã có hiệu lực cho đến nay, đóng góp vai trò quan trọng trong việc sử dụng và quản lý chất lượng chủng loại vữa và bê tông này.
Trong những năm tới, các chủng loại vữa, bê tông mới ra đời thì việc xây dựng tiêu chuẩn phù hợp để sử dụng và quản lý nó là rất cần thiết.
3. Kết luậnHệ thống tiêu chuẩn về xi măng và bê tông của nước ta hằng năm được hoàn thiện, bổ sung nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu thực tế. Các tiêu chuẩn về xi măng và bê tông đều được xem xét sửa đổi bổ sung sao cho phù hợp với các nhu cầu và tiến bộ của khoa học. Đồng thời, xây dựng các tiêu chuẩn mới về yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử phù hợp nhất để kiểm soát xi măng và bê tông trên thị trường nhằm định hướng cho nhà sản xuất.
Các tiêu chuẩn xi măng và bê tông những năm tới vẫn được định hướng theo hệ thống tiêu chuẩn ISO và ASTM là chính.