T 0855—2024 無機結合料穩(wěn)定材料溫縮試驗方法
1 適用范圍
本方法適用于測定無機結合料穩(wěn)定材料的溫縮系數(shù)。
2 儀器設備
2.1 游標卡尺。
2.2 高低溫交變試驗箱：可控制升降溫速率和具有保溫功能、保濕功能，具有可編程控制降溫功能。箱內控溫精度為±0.5℃,控濕精度為±2.5%。
2.3 傳感器法
2.3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：包括位移傳感器和數(shù)據(jù)采集儀，位移傳感器精度應不大于 0.1μm。位移傳感器采集系統(tǒng)如圖T 0854-2所示。
2.3.2 收縮儀：收縮儀宜為殷鋼制，否則要安裝標準塊，標定收縮儀在溫度收縮下的 變形。
2.3.3 支腳：采用薄的有機玻璃片，如載波片。
2.3.4 光滑玻璃棒。
2.4 應變片法
2.4.1 靜態(tài)電阻應變儀：具有相對固定的靈敏系數(shù)；提供應變信號采集和記錄。
2.4.2 應變片：阻值為1200,標距為100mm 的箔式電阻應變片。
2.4.3 應變膠：502膠。
2.4.4 手持式電動砂輪磨光機，粗砂紙、細砂紙。
2.4.5 電烙鐵、焊錫、連接導線、細塑料套管、膠布。
2.4.6 溫度補償標準件：采用陶瓷材質的片狀或塊狀材料。
3 試件制備和養(yǎng)護
3.1 根據(jù)混合料粒徑的大小，選擇不同尺寸的試件：小梁，50mm×50mm×200mm, 適 用于細粒材料；中梁，100mm×100mm×400mm, 適用于中粒材料①;大梁，150mm×150mm×550mm,適用于粗粒材料。
注①:由于大梁試件的成型難度較大，在試驗室不具備成型條件時，中梁試件的最大公稱粒徑可放寬到26.5mm。
3.2 為保證試驗結果的可靠性和準確性，每組試件的數(shù)量要求為：同一配比的混合料 3個試件為一組，測定材料的收縮變形。
3.3 按照本規(guī)程T-0844 方法制備試件。
3.4 按照本規(guī)程T0845 標準養(yǎng)生方法進行養(yǎng)生，一般齡期為7d 。養(yǎng)生齡期的最后1d,試件飽水24h。
3.5 溫縮試驗的溫度確定需根據(jù)材料所在環(huán)境的溫度要求和試驗目的確定?？刹捎?/span> 的溫度范圍是-25～60℃。
4 試驗步驟
4.1 傳感器法
4.1.1 養(yǎng)生結束后，將試件放入105℃±1℃的烘箱中烘10～12h 至恒重。烘干后 將試件放到干燥通風處至常溫。
4.1.2 試驗前用游標卡尺測量試件的初始長度，長度測量應選取3個不同位置各測 量1次，取3次測量的平均值。
4.1.3 在收縮儀的底面放上涂有潤滑劑的玻璃棒。
4.1.4 對試件的端部進行打磨處理或直接在端部貼上支腳(薄的玻璃片)。
4.1.5 將試件的光面朝下，安放到收縮儀上，裝置位移傳感器。
4.1.6 設定高低溫交變濕熱試驗箱的控溫程序，包括溫縮試驗的溫度以及降溫速率 (0.5℃/min) 、 保溫時間(3h)。
4.1.7 將試件放入高低溫交變試驗箱中，啟動數(shù)據(jù)采集程序，采集頻率為5min。
4.1.8 試驗從高溫開始，逐級降溫，并測定試件相應的收縮量。每個試件一般測定 5~6個溫度級別，每個級別的溫度差一般為10℃。按照降溫速率的要求，當溫度降到設定的級位時，保溫3h。
4.2 應變片法
4.2.1 將達到齡期的試件放入溫度為105℃±1℃的烘箱中烘10～12h 至恒重。
4.2.2 試件表面處理
1 對于表面較平整且相對較致密的試件，可在試件兩側面表面中心位置比應變片面 積稍大的范圍內用砂紙磨平或用電動砂輪輕輕磨平，并用電吹風吹掉表面浮灰。
2 對于表面粗糙的試件來說，在烘干前應在兩個對應側面上預定的貼片區(qū)用相應的結合料漿(水泥穩(wěn)定類用水泥漿，二灰穩(wěn)定類用二灰漿)涂抹一層，試件烘干后需要對涂 層進行打磨，打磨至涂層能夠填充試件表面的孔隙或坑槽，但不得獨立成層。
4.2.3 粘貼應變片
(1)用鉛筆和直尺畫出試件兩側的長和寬方向的中軸線，供貼應變片參照。取出兩 個電阻應變片，分別在底面涂上應變膠，并立即粘于試件兩側表面，壓上聚四氟乙烯薄膜， 并排去應變片與試件之間的氣泡，應變片在長和寬兩個方向上均應位于試件中軸線上。
(2)溫度補償片表面平整，不需要表面處理。應變片粘貼方法同上，一組待測試件共 用一個溫度補償標準件。
4.2.4 電線連接
應變片粘貼完畢且應變膠固化后可連線。試件上的兩個電阻應變片采用單臂串聯(lián)的方法(圖T 0855-1)。為防止應變片相鄰兩引線接觸短路，宜在引線端部套上細的塑料 導管。并把端部引線用膠布固定在試件上。連線時各導線的端頭用電烙鐵焊接。
溫度補償片上的兩個應變片采用相同的連接方法。當所有試件和溫度補償片上的 應變片連接完畢后，分別將各自的引線接入靜態(tài)應變儀。電線和應變片的連接方式參 考應變儀的說明書。
圖T 0855-1 應變片粘貼
4.2.5 高低溫交變試驗箱溫度變化的設定同傳感器法。
4.2.6 將連接好的試件和溫度補償片十同放入最高溫度已經設定好的高低溫交 變環(huán)境箱中，試件可橫向臥式放置，底面最好墊置可滾動的光圓鋼筋。也可將試件 豎向放置，關好箱門。啟動環(huán)境溫度控制程序，平衡應變儀各測試通道，開始讀數(shù)并記錄 應變值。
4.2.7 人工讀數(shù)應在恒溫段的最后5min內完成。采用計算機控制自動讀數(shù)時，應 與試驗箱控溫程序相協(xié)調。
5 計算
5.1 傳感器法 溫縮應變：
εi=δi/l (T 0855-1)
溫縮系數(shù)：
(T 0855-2)
總溫縮系數(shù)：
(T 0855-3)
式中：δi——第i 個溫度下的溫縮位移變形(mm);
l——試件的初始長度(mm);
Ti—— 溫度控制程序設定的第i 個溫度區(qū)間(℃);
T?——溫度控制程序設定的第1個溫度區(qū)間(℃);
Tn——溫度控制程序設定的最后1個溫度區(qū)間(℃);
εi——第i 個溫度下的平均收縮應變(με);
αti——第i個溫度區(qū)間單位溫度變化下材料的溫縮系數(shù)(με/℃);
αt——總溫縮系數(shù)。
5.2 應變片法
溫縮系數(shù)：
(T 0855-4)
總溫縮系數(shù)：
(T 0855-5)
式中：βsi——為溫度補償標準件在第i 個溫度區(qū)間的線膨脹系數(shù)。
6 結果整理
6.1 溫縮系數(shù)保留4位有效數(shù)字。
6.2 每種混合料進行3個樣本的試驗，當3個試件的極差與3個試件的平均值的比值 不超過30%時，為有效試驗，取平均值作為這種混合料的溫度收縮系數(shù)，否則重新進行試驗。
7 報告
試驗報告應包括以下內容：
(1)集料的顆粒組成；
(2)水泥的種類和強度等級，或石灰的有效鈣和氧化鎂含量；
(3)無機結合料類型和劑量；
(4)最佳含水率和最大干密度及其確定方法；
(5)試件干密度或壓實度；
(6)環(huán)境溫度和濕度；
(7)試件平均溫度收縮系數(shù)；
(8)要說明的其他內容。
8 記錄
本試驗的記錄格式見表T 0855-1。
表T 0855-1 無機結合料溫度收縮試驗記錄表
工程名稱 試件標準長度
路段范圍 試件標準質量
材料名稱 試樣編號
最大粒徑
溫度級別 (℃) | 記錄時間 (min) | 溫縮位移變形 (mm) | 溫縮應變 (με) | 溫縮系數(shù) (μ?/℃) | 總溫縮系數(shù) (με/℃) |
試驗： 校核： 試驗日期：
條文說明
測定無機結合料穩(wěn)定材料的溫度收縮系數(shù)一般需要在含水率不變(干燥)情況下進行。如在非控濕條件下，測定溫度和失水的共同收縮，測試方法同干燥情況，但同時需要增加試件測試試件的失水率，將失水收縮系數(shù)計入。
試件養(yǎng)生時，養(yǎng)生齡期一般為7d, 養(yǎng)生齡期最后1d, 試件飽水24h, 對于二灰穩(wěn)定類材料，由于其強度增長較慢，養(yǎng)生齡期可根據(jù)實際需要延長至14d, 養(yǎng)生齡期最后1d, 試件飽水24h。
傳感器法可采用LVDT 位移傳感器測量試件的收縮變形，將室內成型的梁式試件放 置在收縮儀上，在收縮儀的兩端安置LVDT 位移傳感器，當溫度變化時，試件的整體收縮會引起傳感器的響應，并通過傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動記錄應變值。應變片法是用電阻 應變片測量試件的收縮變形。電阻應變片法的原理是將電阻應變片粘貼在被測試件的表面上，當試件受力變形時，金屬電阻絲承受拉伸或壓縮變形的同時，電阻也將發(fā)生變化。 在一定的應變范圍內，電阻絲的電阻改變率與應變成正比。在測試溫度發(fā)生變化后，應變 片電阻絲的電阻也隨溫度變化而改變。若不加處理，測得的應變將包含溫度變化的影響。 不能真實反應構件因受載荷引起的應變。
傳感器法的金屬基座應同試件一起放入高低溫交變試驗箱，金屬基座必須采用溫度 收縮系數(shù)小的材料，需要用殷鋼特制，或者采用預知變形的材料制作。如果材料的溫縮應 變不明確，就應采用溫縮變形小的溫度補償片對收縮儀進行標定。應變片法溫度補償?shù)?/span> 目的是要測試應變片電阻因溫度引起的誤差。
溫度補償片一般采用陶瓷片，由于種類繁多，且對試驗結果有重要影響，宜統(tǒng)一選用 人工合成無機硅酸鹽材料，其熱膨脹系數(shù)比無機結合料穩(wěn)定類基層材料得收縮系數(shù)小一 個數(shù)量級，可滿足要求。
應變片法的操作相對比較復雜，對試樣結果影響的因素較多，為了使各種影響最小化，需要對其使用的材料進行統(tǒng)一。電阻應變片統(tǒng)一采用于箔式應變片，溫度補償片統(tǒng)一用人工合成的無機硅酸鹽材料的補償片，應變膠粘劑統(tǒng)一采用502膠，連接電纜線采用用屏蔽線。
應變片法中，為了提高測試的精度，通常在補償片和試件上分別用兩個電阻應變片串聯(lián)使用。
應變片法中，試件的表面處理過程中，最為理想的狀況是水泥僅僅用來填充表面的凹陷，而不單獨形成一層。因此處理過的表面也應打磨至能夠看到露出的粗骨料。
應變片的粘貼是應變測量中非常關鍵的步驟之一，這一工作的好壞，直接影響膠的粘接質量，乃至測量精度，如果貼片不嚴格，技術不熟練，即使使用最好的應變片也無濟于事。應變片應沿長度方向粘貼在試件表面的正中部，粘貼過程中，在應變片粘貼范圍內越薄越好，注意不要讓應變片的兩個引出接線膠粘在一起，以免短路。應變片粘貼完成后，為防止試件搬動過程中由于電線的帶動而扯斷應變片的引線，需要用細繩或細鐵絲將電線牢固的捆綁在試件表面。
應變片的引線產生的熱輸出是導致測量不穩(wěn)定的重要原因，導線應力求在種類、規(guī)格、長度和引線路徑上一致。因此應將相同導線拉齊綁扎成束，沿干燥、溫度較恒定的路徑引至恒溫箱中，之后再用電烙鐵連接
另外為了保證測試精度，應變片法測試過程中還需注意以下幾點：應保證所有連線牢 固可靠，一般采用焊錫焊牢。為了提高確定精度系統(tǒng)應預熱30分鐘。系統(tǒng)必須接地，如 果系統(tǒng)接地不好，將會產生一定的漂移，穩(wěn)定度也將受到影響。每通道各測點所有電阻應 變片的對外接線均應盡量短，長度也應相等。應避免將儀器置于強電場中。靜態(tài)應變儀 必須放在合適的位置上使用，切勿將其傾斜或倒置使用。輸入、輸出雙絞線應盡量避免靠 近電力線、變壓器及其他干擾源。
