水泥膠砂抗凍性試驗方法

 Test method for determining frost resistance of cement mortar

1 范圍

本文件規(guī)定了水泥膠砂抗凍性試驗方法的方法概要、儀器設(shè)備、材料、試驗室條件、試體成型、試體 養(yǎng)護、抗凍性能檢測、試驗結(jié)果的處理、抗凍性能參數(shù)計算和檢測方法允許偏差。

本文件適用于水凍水融條件下通用硅酸鹽水泥抗凍性能的檢測。

2 規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文 件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于 本文件。

GB175   通用硅酸鹽水泥

GB/T  17671 水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法 )

GB/T 50082 普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準

JC/T 243 混凝土抗凍試驗設(shè)備

JC/T 681 行星式水泥膠砂攪拌機

JC/T 682 水泥膠砂試體成型振實臺

JC/T 723 水泥膠砂振動臺

JC/T 726 水泥膠砂試模

JC/T 960 水泥膠砂強度自動壓力試驗機

3  術(shù)語和定義

GB/T 50082界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

動彈性模量  dynamic modulus of elasticity

動力荷載條件下材料彈性變形階段應(yīng)力和應(yīng)變間的比例系數(shù)。

3.2

相對動彈性模量  relative dynamic modulus of elasticity

共振法檢測計算得出的凍融前后試件動彈性模量之比，通常用試件的基頻振動頻率平方比百分數(shù)表示。

4  方法概要

按 GB/T17671 方法平行成型兩組40 mm×40mm×160mm水泥膠砂試體，在標準條件下養(yǎng)護至一定齡期后，通過檢測凍融循環(huán)前后試體的強度損失率、質(zhì)量損失率以及相對動彈性模量，以表征水泥抗凍性能。

5 儀器設(shè)備

5.1 水泥膠砂攪拌機

應(yīng)符合 JC/T 681 的規(guī)定。

5.2   振實臺

應(yīng)符合 JC/T 682 的規(guī)定。

5.3 振動臺

應(yīng)符合JC/T723 的規(guī)定。

5.4 試模

應(yīng)符合 JC/T726 的規(guī)定。

5.5 天平

應(yīng)符合 GB/T17671 的規(guī)定。

5.6 壓力試驗機

應(yīng)符合 JC/T 960 的規(guī)定。

5.7 溫度傳感器

溫度傳感器(包括熱電偶、電位差計等)應(yīng)在-20℃~20℃范圍內(nèi)測定試體中心溫度，且測量精度應(yīng)為±0.5℃。

5.8 快速循環(huán)試驗機

應(yīng)符合JC/T243的規(guī)定。試驗機中心與任何一個對角線兩端應(yīng)分別設(shè)有溫度傳感器，設(shè)備運行時凍融箱內(nèi)防凍液各點溫度極差應(yīng)不超過2℃。

5.9 試體盒

試體盒應(yīng)為具有彈性的橡膠材料制成的長方形試盒，外形規(guī)格尺寸宜為55 mm×55mm× 220mm,試體盒內(nèi)表面應(yīng)有半徑為3 mm 的半圓形橡膠凸起，試體盒底部有橡皮墊層。試體盒規(guī)格尺寸見圖1

 單位為毫米

a) 俯視圖                                               b)  側(cè)視圖

圖 1 試體盒示意圖

5.10  共振法動測定儀

應(yīng)符合GB/T  50082 的規(guī)定。

6 材料

標準砂和試驗用水，均應(yīng)符合GB/T  17671 的規(guī)定。

7 試驗室條件

試驗室溫度、濕度要求，應(yīng)符合GB/T  17671 的規(guī)定。

8 試體成型

水泥膠砂質(zhì)量配比按GB/T17671  的規(guī)定，每鍋膠砂成型3條試體，平行成型2組，每組6條。其 中，摻火山灰質(zhì)混合材料的普通硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水 泥成型水灰比為0.50,且膠砂流動度應(yīng)不小于180mm; 當(dāng)流動度小于180mm時應(yīng)按 GB175 中有關(guān)規(guī)定進行相應(yīng)調(diào)整。

9 試體養(yǎng)護

水泥試體養(yǎng)護按 GB/T17671   有關(guān)規(guī)定進行，養(yǎng)護齡期為28d 。高摻量混合材(≥50%)水泥，經(jīng)與 客戶協(xié)商，養(yǎng)護齡期可至90d, 且應(yīng)在檢測報告中予以注明。

10 抗凍性能檢測

10.1  凍融前應(yīng)先制作基準試體。即按本文件第7章和第8章要求制備相同規(guī)格的水泥膠砂試體，并 將溫度傳感器埋于試體中心處?；鶞试圀w抗凍能力高于待測凍融試體，且25次凍融后試體無明顯損壞?；鶞试圀w凍融介質(zhì)宜為飲用水。

10.2 試體按第8章要求養(yǎng)護至規(guī)定齡期后，取一組試體按GB/T   17671 有關(guān)要求檢測凍融前水泥膠砂強度(e₀);另一組試體進行凍融試驗。

10.3 凍融試驗開始前先擦去待測試體表面水分，并準確稱量試體質(zhì)量(m₀) 精確至一位小數(shù)。同時， 按GB/T 50082方法的有關(guān)規(guī)定檢測試體橫向基頻振動頻率初始值(f₀), 并記錄試體外觀情況。

10.4 將水泥膠砂試體放入試體盒中，注入飲用水并沒過試體頂面3mm～5mm。然后，將其放入凍融試驗機試體架中進行凍融試驗。每次凍融循環(huán)應(yīng)在2 h～4h 內(nèi)完成，且融化和凍結(jié)時間均應(yīng)不低于1h, 凍結(jié)和融化時試體中心溫度分別控制在-18℃±2℃和5℃±2℃。每次凍融過程中，試體從3℃降至-16℃所用時間不應(yīng)少于凍結(jié)時間的1/2,試體從-16℃升至3℃所用時間也不應(yīng)少于整個融化時間1/2。凍融循環(huán)次數(shù)宜為25次，也可根據(jù)需要適當(dāng)增加凍融次數(shù)，但應(yīng)在檢測報告中予以注明。每次凍融試驗中由于外因中止凍融試驗的次數(shù)不應(yīng)超過1次。

10.5 凍融試驗完成后取出試體擦去表面水分，檢測凍融后試體質(zhì)量(m_i)  及試體橫向基頻振動頻率 (f_i),記錄試體外觀情況；并按GB/T17671檢測凍融后水泥膠砂強度(e_i)。 檢測過程中應(yīng)防止試件失水，待測試件需用濕布覆蓋。

10.6 按公式(1)～公式(3)計算試體凍融前后相對動彈性模量、強度損失率和質(zhì)量損失率，以表征水泥 抗凍性能。

11 試驗結(jié)果的處理

11.1 基頻振動頻率

每個試體的基頻振動頻率應(yīng)平行進行兩次檢測，且兩次檢測結(jié)果應(yīng)不超過平均值的0.5%,并以兩 次結(jié)果的平均值作為該試體的基頻振動頻率。

11.2 抗壓強度

抗壓強度以每組3個試體6個檢測值的平均值作為檢測結(jié)果。檢測值的剔除與處理，按 GB/T  17671的有關(guān)規(guī)定進行。

12  抗凍性能參數(shù)計算

12.1 相對動彈性模量

水泥試體相對動彈性模量按公式(1)計算，計算結(jié)果精確至小數(shù)點后一位：

                  (1)

式中：

P    ——i次凍融循環(huán)后水泥試體相對動彈性模量，%;

—— 凍融循環(huán)前試體橫向基頻振動頻率初始值，單位為赫茲(Hz);

—— i次凍融循環(huán)后試體橫向基頻振動頻率，單位為赫茲(Hz)。

水泥試體相對動彈性模量以每組3個試體檢測值的平均值作為最終檢測結(jié)果。當(dāng)3個試體相對動 彈性模量中最大值或最小值與平均值之差超出平均值15%時，應(yīng)將其剔除后以余下檢測值的平均值作為檢測結(jié)果。當(dāng)最大值和最小值與平均值之差均超出平均值15%時，則以中間值作為檢測結(jié)果。

12.2 強度損失率

水泥試體強度損失率按公式(2)計算，計算結(jié)果精確至小數(shù)點后一位：

               …………………… (2)

式中：

S —— i 次凍融循環(huán)后水泥試體強度損失率，%;

e₀ —— 凍融循環(huán)前水泥試體抗壓強度，單位為兆帕(MPa);

e_i—— i 次凍融循環(huán)后水泥試體抗壓強度，單位為兆帕(MPa)。

12.3  質(zhì)量損失率

水泥試體質(zhì)量損失率按公式(3)計算，計算結(jié)果精確至小數(shù)點后一位：

                (3)

式中：

ω——i 次凍融循環(huán)后水泥試體質(zhì)量損失率，%;

m₀—— 凍融循環(huán)前試體質(zhì)量，單位為克(g);

m_i—— i次凍融循環(huán)后試體質(zhì)量，單位為克(g)。

水泥試體質(zhì)量損失率以每組3個試體的質(zhì)量損失率的平均值作為最終檢測結(jié)果。當(dāng)檢測值中出現(xiàn)  負值時，應(yīng)將其取零后以余下2個檢測結(jié)果取平均值計算。當(dāng)3個檢測值中有一個超出平均值1%時， 應(yīng)剔除此值后以余下2個檢測結(jié)果平均值作為檢測結(jié)果；當(dāng)3個檢測值中有2個超過平均值1%時，則取中間值作為檢測結(jié)果。

13 檢測方法允許偏差

13.1 重復(fù)性

同一樣品由同一試驗室、同一操作人員、相同設(shè)備檢測的水泥抗壓強度損失率允許偏差應(yīng)不超 過 5 % 。

13.2 再現(xiàn)性

同一樣品由不同試驗室、不同人員、不同設(shè)備檢測的水泥抗壓強度損失率允許偏差應(yīng)不超過7%。