Tiêu chuẩn sơn kết cấu thép TCVN 8790:2011 áp dụng cho các loại sơn và hệ sơn được sử dụng để bảo vệ kết cấu thép. Trong điều kiện khí hậu tự nhiên, dưới tác động thường xuyên của môi trường ăn mòn ở các mức độ khác nhau.
TCVN 8790:2011 được chuyển đổi từ 22TCN 253-98 theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2008 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.
Tiêu chuẩn sơn kết cấu thép do Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải biên soạn. Bộ Giao thông Vận tải đề nghị, Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định. Do Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
1. Phân loại sơn theo Tiêu chuẩn sơn kết cấu thép
1.1. Sơn khô trong không khí
Lớp màng đóng rắn do dung môi hữu cơ hoặc dung môi nước bay hơi. Và phản ứng của chất tạo màng với oxy trong không khí.
Hệ chất tạo màng điển hình là:
- Alkyt.
- Uretan alkyt.
- Chất tạo màng este epoxy
Thời gian khô phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có nhiệt độ và sự đối lưu của không khí. Phản ứng với oxy có thể diễn ra ở nhiệt độ thấp đến 0oC. Mặc dù ở nhiệt độ thấp này tốc độ phản ứng xảy ra chậm hơn rất nhiều.
1.2. Sơn một thành phần
Sơn kết cấu thép 1 thành phần có thể là hệ sơn dung môi hoặc sơn nước
Sơn dung môi hữu cơ
Màng sơn khô do sự bay hơi của dung môi. Quá trình này là thuận nghịch, tức là, màng sơn khô vẫn hòa tan được trong dung môi ban đầu của nó. Các chất tạo màng điển hình là:
- Cao su clo hóa.
- Chất tạo màng acrylic các loại.
- Bitum.
Thời gian khô phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có nhiệt độ. Phản ứng với oxy có thể diễn ra ở nhiệt độ thấp tới 0oC. Mặc dù ở nhiệt độ thấp này tốc độ phản ứng xảy ra chậm hơn rất nhiều.
Sơn dung môi nước
Trong loại sơn này, chất tạo màng được phân tán trong nước. Màng sơn đóng rắn do sự bay hơi của nước và sự hình thành màng của chất tạo màng đã được phân tán.
Quá trình này không thuận nghịch, tức là màng sơn không thể tan trong nước sau khi đã khô. Các chất tạo màng điển hình là:
- Nhựa acrylic dạng phân tán.
- Nhựa vinylic dạng phân tán.
- Nhựa polyuretan dạng phân tán.
Thời gian khô sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có sự đối lưu của không khí, độ ẩm tương đối và nhiệt độ. Quá trình khô có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp đến +3oC, mặc dù ở nhiệt độ thấp, nó xảy ra chậm hơn rất nhiều.
1.3. Sơn hai thành phần
Nói chung, loại sơn này chứa hai thành phần: thành phần cơ sở và tác nhân đóng rắn.
Màng sơn khô hóa học do sự bay hơi của dung môi (nếu có) và phản ứng hóa học giữa thành phần cơ sở và tác nhân đóng rắn.
Sơn epoxy
* Thành phần cơ sở.
Các loại chất tạo màng trong thành phần cơ sở là các polyme có trong nhóm epoxy – nhóm phản ứng với các chất đóng rắn thích hợp.
Các chất tạo màng điển hình là:
- Epoxy.
- Epoxy vinylic, epoxy acrylic.
- Tổ hợp epoxy (ví dụ chất tạo màng hydro cacbon epoxy. Hoặc chất tạo màng pek than đá epoxy).
Có thể là hệ sơn dung môi hoặc sơn nước.
Sơn epoxy bị phấn hóa khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Nếu cầu phải duy trì màu sắc hoặc độ bóng thì lớp phủ ngoài cùng. Nên sử dụng polyuretan béo hoặc một dạng sơn khô vật lý phù hợp.
* Các tác nhân đóng rắn.
Polyamin, polyamit hoặc các dẫn xuất của chúng được sử dụng phổ biến nhất.
Polyamit thích hợp nhất cho sơn lót do khả năng thấm ướt tốt. Và tạo ra lớp phủ có khả năng chịu hóa chất tốt hơn.
Quá trình đóng rắn không đòi hỏi phải tiếp xúc với không khí. Tuy nhiên thời gian khô phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Trong đó có sự đối lưu của không khí và nhiệt độ. Phản ứng đóng rắn có thể diễn ra ở nhiệt độ thấp đến +5oC.
Sơn polyuretan
* Thành phần cơ sở.
Chất tạo màng là polyme chứa nhóm hydroxyl là nhóm phản ứng với các tác nhân đóng rắn phù hợp. Trong công thức có thể chứa dung môi hoặc không chứa dung môi.
Các chất tạo màng điển hình là:
- Polyeste.
- Acrylat.
- Polyete.
* Tác nhân đóng rắn:
Các polyizoxyanat thơm hoặc béo thường được sử dụng phổ biến nhất. Các màng sơn được đóng rắn bởi polyizoxyanat béo có tính chất giữ màu sắc. Và độ bóng rất tốt nếu kết hợp với một thành phần cơ sở phù hợp. Tác nhân đóng rắn polyizoxyanat thơm tạo màng sơn khô nhanh hơn. Nhưng lại kém thích hợp đối với sơn ngoài trời do có xu hướng phấn hóa và mất màu nhanh hơn.
Quá trình đóng rắn không đòi hỏi phải tiếp xúc với không khí. Tuy nhiên, thời gian khô phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có sự đối lưu của không khí và nhiệt độ. Phản ứng đóng rắn có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp đến 0oC hoặc thấp hơn. Nhưng độ ẩm cần được ưu tiên duy trì trong phạm vi mà nhà sản xuất sơn đã kiến nghị. Để đảm bảo lớp phủ không chứa bọt và bị rỗ li ti.
Sơn đóng rắn bằng hơi nước
Màng sơn khô do dung môi bay hơi. Màng sơn được tạo thành bằng phản ứng giữa chất tạo màng với hơi nước trong không khí.
Các loại chất tạo màng điển hình là:
- Polyuretan (1 thành phần).
- Alkyl silicat.
- Etyl silicat (2 thành phần).
- Etyl silicat (1 thành phần).
Thời gian khô phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, độ ấm không khí và chiều dày màng sơn.
Phản ứng đóng rắn có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp đến 0oC hoặc thấp hơn, miễn là trong không khí vẫn còn chứa hơi nước. Độ ẩm càng thấp, thì sự đóng rắn càng chậm. Điều quan trọng là những chỉ dẫn của nhà sản xuất liên quan đến các giới hạn về độ ẩm và chiều dày màng sơn khô, màng sơn ướt phải được tuân thủ, nhằm tránh bị bọt, rỗ li ti và bong tách màng sơn.
2. Tuổi thọ theo tiêu chuẩn sơn kết cấu thép
Tuổi thọ của một hệ sơn bảo vệ theo Tiêu chuẩn sơn kết cấu thép phụ thuộc vào một số yếu tố, như:
- Loại hệ sơn.
- Thiết kế kết cấu.
- Điều kiện mặt nền trước khi chuẩn bị.
- Mức độ chuẩn bị bề mặt.
- Tiêu chuẩn áp dụng.
- Điều kiện thi công.
- Điều kiện tiếp xúc của sơn sau khi tạo màng.
Điều kiện của hệ sơn được áp dụng có thể được đánh giá theo tiêu chuẩn ISO 4628-1 đến ISO 4628-6.
Trên cơ sở đó, độ bền được đưa ra trong phần này với 3 khoảng:
- Thấp (L): 2 đến 5 năm
- Trung bình (M): 5 đến 15 năm
- Cao (H): trên 15 năm.
Khoảng độ bền lâu (tuổi thọ) không phải là thời gian bảo hành. Độ bền là một thông số xem xét về kỹ thuật giúp cho chủ đầu tư thiết lập một chương trình bảo trì.
Thời gian bảo hành là một thông số xem xét có tính pháp lý được thỏa thuận trong hợp đồng. Thông thường, thời gian bảo hành ngắn hơn khoảng thời gian của độ bền. Không có một qui tắc nào kết nối hai khoảng thời gian này.
3. Thuật ngữ và định nghĩa Tiêu chuẩn sơn kết cấu thép TCVN 8790:2011
3.1. Sơn (Paint or coating)
Một loại vật liệu phủ có màu sắc, thường ở dạng lỏng, bột nhão hay bột, khi quét, lăn hay phun lên bề mặt có thể tạo thành màng phủ, có tính chất bảo vệ chống ăn mòn, trang trí hay các tính chất cụ thể khác theo yêu cầu của công trình.
3.2. Hệ sơn bảo vệ (paint system)
Tập hợp các lớp phủ bằng vật liệu sơn hay sản phẩm liên quan được thi công lên các bề mặt thép tạo thành màng phủ bảo vệ chống ăn mòn.
3.3. Sơn lót (primer coating)
Lớp sơn tiếp xúc trực tiếp với bề mặt được sơn.
3.4. Sơn trung gian (intermediate coating)
Lớp sơn nằm giữa lớp sơn lót và lớp sơn phủ bên ngoài.
3.5. Sơn phủ (top coats)
Lớp sơn ngoài cùng của một hệ sơn, được thiết kế để bảo vệ các lớp sơn bên dưới khỏi ảnh hưởng của môi trường, góp phần bảo vệ chống ăn mòn tổng thể của cả hệ và đem lại màu sắc cần thiết.
3.6. Chiều dày màng sơn khô (Dry film thickness)
Chiều dày lớp sơn còn lại trên bề mặt khi đã khô hoàn toàn.
3.7. Thời gian làm việc (pot life)
Khoảng thời gian tối đa mà sơn nhiều thành phần còn sử dụng được sau khi các thành phần đã được trộn với nhau.
4. Chuẩn bị bề mặt và vật liệu trước khi sơn
4.1. Vật liệu và bảo quản vật liệu
Các vật liệu cần thử nghiệm theo các phương pháp thử tương ứng. Việc lấy mẫu và xử lý mẫu tiếp theo đó phải phù hợp với quy định trong Tiêu chuẩn sơn kết cấu thép TCVN 8790:2011.
Nhà sản xuất sơn cần phải ghi rõ thời hạn sử dụng của vật liệu trên từng sản phẩm cụ thể. Vật liệu sơn phủ phải được bảo quản ở nhiệt độ trong khoảng từ 3oC đến 40oC. Trừ khi có các quy định khác được đưa ra theo chỉ dẫn của nhà sản xuất. Riêng đối với vật liệu sơn phủ hệ nước có thể bị đông cứng khi bảo quản ở nhiệt độ thấp dưới 3 oC.
Vật liệu sơn phủ và các loại vật liệu khác liên quan (dung môi, chất đóng rắn…) Đều phải được bảo quản ở nơi thông thoáng, tránh xa nguồn gây cháy.
Thùng đựng sản phẩm phải đảm bảo kín trong quá trình bảo quản. Các thùng đã dùng một phần phải được đậy kín và đánh dấu cẩn thận. Chúng có thể được sử dụng tiếp nếu không có chỉ dẫn trong dữ liệu kỹ thuật của nhà sản xuất sơn.
4.2. Chuẩn bị bề mặt trước khi thi công sơn
Quá trình chuẩn bị bề mặt là quá trình làm sạch các chất bẩn. Như muối hòa tan, gỉ, dầu mỡ, nước, bụi bẩn, vảy cán thép, lớp sơn cũ bám lỏng lẻo, sinh vật bám bẩn, … Ra khỏi bề mặt thép với mục đích tạo độ nhám cho bề mặt thép và tăng khả năng bám dính của màng sơn.
Độ gỉ của bề mặt thép được phân thành 4 cấp như sau:
- Cấp A: Bề mặt thép đã chớm gỉ nhưng rất ít, tạo nên màu vàng nhạt trên mặt thép.
- Cấp B: Bề mặt thép đã bắt đầu bị gỉ đốm và xuất hiện gỉ móng, tạo nên màu vàng sẫm có vết đốm trên bề mặt thép.
- Cấp C: Bề mặt thép đã có vảy gỉ, có thể bong được, tạo nên vài vết lõm nhỏ có thể nhìn được bằng mắt thường.
- Cấp D: Bề mặt thép đã có nhiều vảy gỉ, xuất hiện nhiều vết lõm nhỏ có thể thấy được dễ dàng bằng mắt thường.
Đối với diện tích bị nhiễm bẩn lớn, phải dùng phương pháp vật lý để phá vỡ trạng thái nhiễm bẩn. Sau đó dùng chất làm sạch bằng nhũ tương là tốt nhất. Và cuối cùng phun rửa bằng nước sạch.
Nếu bề mặt bị nhiễm muối hòa tan do môi trường ô nhiễm hay được hình thành từ thép bị gỉ. Phải tiến hành rửa bề mặt thép bằng nước áp suất cao (áp suất nước ≥ 810,60 kPa). Sau đó dùng khí khô để thổi khô bề mặt thép trước khi tiến hành các phương pháp làm sạch bề mặt khác.
4.3. Các phương pháp làm sạch bề mặt
- Làm sạch bằng phương pháp thủ công: bao gồm sử dụng bàn chải thép, máy mài hoặc các loại bàn chải khác.
- Làm sạch bằng chất mài mòn khô: được thực hiện bằng cách phun chất mài mòn với áp lực cao lên bề mặt thép. Thường dùng cát làm chất mài mòn khô. Có thể thay thế cát bằng kim loại hoặc những chất khác như bi thép, đá mạt, xỉ kim loại, hạt mài kim loại.
- Làm sạch bằng chất mài mòn ướt: phun nước ở áp suất cao đưa thêm chất mài mòn (như cát) vào nước. Phù hợp với bề mặt thép bị nhiễm bẩn do các muối hòa tan.
5. Điều kiện thi công sơn theo Tiêu chuẩn sơn kết cấu thép TCVN 8790:2011
Đơn vị thi công sơn: Đơn vị thi công sử dụng sơn theo yêu cầu của thiết kế và chỉ dẫn kỹ thuật của nhà chế tạo sơn cho từng công trình cầu thép. Cần bố trí các cán bộ có chuyên môn về sơn để theo dõi giám sát chất lượng sơn cho công trình từ khi bắt đầu đến khi kết thúc.
Bề mặt nền: Mỗi hệ sơn bảo vệ có một yêu cầu chuẩn bị bề mặt phù hợp, sự chuẩn bị này phụ thuộc vào điều kiện ban đầu. Những yêu cầu tương ứng phải được quy định trong yêu cầu kỹ thuật sơn và phải có khả năng đạt được điều đó.
Chuẩn bị thi công sơn: Trước khi thi công sơn phải kiểm tra chất lượng bề mặt thép đã làm sạch và tư vấn giám sát đồng ý mới được tiến hành thi công sơn. Thi công sơn tốt nhất bằng súng phun sơn dưới áp lực của khí nén, áp lực khí cho một đầu súng khoảng 303,98 kPa.
Khi thi công sơn cần tuân thủ các điều kiện sau
+ Khu vực phun sơn không có bụi bẩn, mặt bằng thoáng khí và cách ly hoàn toàn nguồn lửa.
+ Bề mặt thép đã được làm sạch theo yêu cầu;
+ Thời tiết khô ráo, nhiệt độ ngoài trời không nên quá 35oC, độ ẩm không quá 85%.
+ Không sơn khi thời tiết sắp có mưa hoặc mưa đã hết nhưng không khí còn ẩm ướt.
+ Không sơn khi có gió mạnh.
+ Thiết bị phun sơn cần đạt chỉ tiêu kỹ thuật về độ sạch của khí nén và áp lực khí.
+ Công nhân thi công sơn cần được huấn luyện về nghiệp vụ sơn và quy trình thi công sơn cầu thép.
Sau khi sơn xong toàn bộ số lớp sơn chống gỉ cần nghiệm thu đầy đủ các chỉ tiêu kỹ thuật quy định tại Tiêu chuẩn sơn kết cấu thép (độ bám dính, tổng chiều dày các lớp sơn trên mặt thép). Sau đó mới chuyển sang sơn lớp sơn phủ.
6. Thi công sơn theo tiêu chuẩn sơn kết cấu thép TCVN 8790:2011
6.1. Các phương pháp thi công sơn
Phương pháp quét: Phương pháp này áp dụng riêng cho các góc, đầu bulông và các góc, các vùng khó tiếp cận để thi công bằng phương pháp khác. Vật liệu sơn có độ nhớt vừa phải.
Phương pháp lăn: Các vật liệu sơn có độ nhớt cao và phải có tính chất làm phẳng tốt mới phù hợp với phương pháp này. Loại và cỡ của rulô phải phù hợp với kích thước của dầm thép. Thông thường không nên sử dụng phương pháp lăn cho sơn lót chống ăn mòn.
Phương pháp phun: Các phương pháp phun sau đây sử dụng phổ biến:
- Phun thông thường ở điều kiện không khí có áp suất thấp
- Phun trong điều kiện không có không khí
- Phun trong điều kiện không khí yếu
- Phun tĩnh điện
6.2. Quy trình thi công sơn
Việc thi công sơn hệ dung môi và hệ nước có thể thực hiện bằng các phương pháp khác nhau: phương pháp quét, phương pháp lăn, phương pháp phun.
Tất cả các vật liệu sơn trên đều ở trạng thái bao bì nguyên bản, có đủ ký mã hiệu hàng hóa, nhà sản xuất, ngày tháng xuất xưởng. Và kèm theo các phiếu kiểm tra đạt yêu cầu kỹ thuật quy định theo Tiêu chuẩn sơn kết cấu thép . Cũng như hướng dẫn của nhà sản xuất sơn.
Các trường hợp được phép dùng chổi quét sơn
- Mặt thép bị rỗ, nhiều điểm lồi lõm khác nhau
- Các vị trí có mối hàn, các góc cạnh của dầm thép
- Các vùng nối ghép của nhiều bản thép…
- Khi thi công các loại sơn hệ một cấu tử có độ nhớt vừa phải (như sơn dầu), hoặc các loại sơn hệ hai cấu tử (như sơn epoxy).
Những vị trí như trên phải dùng chổi quét sơn, quét và miết mạnh tay ngay từ lớp sơn chống gỉ đầu tiên lên mặt thép sao cho sơn được lấp kín các khe hở, sau đó mới tiến hành sơn theo thứ tự từng lớp một.
Thi công sơn bằng con lăn
Thi công sơn bằng con lăn chỉ sử dụng ở bề mặt bằng phẳng khi đã tiến hành sơn lớp sơn lót trước khi cần sơn thêm nhiều lớp để đạt độ dày cần thiết. Tuyệt đối không thi công sơn bằng con lăn ở những vị trí góc cạnh, những vị trí có tán đinh bulông.
Phương pháp phun
- Phương pháp phun dọc ngang: đầu tiên phun dọc một lần, sau đó lại phun ngang một lần (hoặc ngược lại) làm cho màng sơn bằng phẳng, đẹp.
- Phương pháp phun dọc song song: dòng phun lần sau nằm lên một nửa dòng phun lần trước, phun một lần bằng hai lần, nâng cao hiệu suất lao động (thường dùng cho bề mặt lớn).
Trước khi thi công, cần phun thử lên tấm thử nhỏ, kiểm tra trạng thái hạt sơn và độ bằng phẳng của màng sơn. Nếu có khuyết tật, cần điều chỉnh áp suất và độ nhớt sơn. Sau khi kiểm tra đạt yêu cầu, mới bắt đầu phun chính thức.
Trước khi phun mỗi lớp sơn, toàn bộ các lỗ rỗ trên bề mặt phải được quét kỹ bằng chổi để điền đầy sơn vào những vị trí này.
Mỗi lớp phun không nên quá dày vì khi bề mặt khô nhưng bên trong chưa khô, hơi nước, dung môi còn lại làm giãn màng sơn, tạo nên các lỗ châm kim.
7. Giám sát thi công sơn
7.1. Khái quát
Việc thi công sơn phải được giám sát trong tất cả các giai đoạn. Việc giám sát phải được thực hiện bởi những người có kinh nghiệm và năng lực chuyên môn phù hợp. Nhà thầu phải tự chịu trách nhiệm thực hiện công việc giám sát này. Khi sử dụng những vật liệu sơn phủ mà nhà thầu chưa từng sử dụng, nhà thầu phải xin ý kiến tư vấn của nhà sản xuất các vật liệu sơn phủ đó.
Mức độ giám sát sẽ phụ thuộc vào loại và tầm quan trọng của dự án, độ khó của công việc và điều kiện địa hình, phụ thuộc vào loại lớp phủ và tuổi thọ phục vụ dự kiến. Việc giám sát này đòi hỏi kiến thức và kinh nghiệm về kỹ thuật phù hợp.
7.2. Thiết bị kiểm tra và thí nghiệm
Nhà thầu phải có các thiết bị kiểm tra trong tình trạng hoạt động tốt để tự kiểm tra chất lượng công việc, bao gồm: ẩm kế, nhiệt kế, thiết bị đo chiều dày màng sơn, máy đo độ bám dính.
Thiết bị phải kèm theo chỉ dẫn sử dụng của nhà sản xuất.
Thiết bị sử dụng phải được kiểm định đúng thời hạn và đạt độ chính xác theo yêu cầu kỹ thuật của các chỉ tiêu cần kiểm tra.
7.3. Kiểm tra lớp sơn phủ
Sau khi thi công sơn, cần tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu sau:
|
Tên chỉ tiêu |
Phương pháp thử |
| 1. Ngoại quan (độ đồng đều, màu sắc và các khuyết tật như nếp nhăn, hốc, bọt khí, sự bong tróc, nứt…) |
Bằng mắt |
| 2. Chiều dày màng sơn khô |
ISO 2808 |
| 3. Độ bám dính |
TCVN 2097-1993 |
