T 0565—2005 水泥混凝土抗凍性試驗方法(快凍法)
1 目的、適用范圍和引用標(biāo)準(zhǔn)
本方法規(guī)定了快凍法測定水泥混凝土抗凍性的試驗方法。
本方法適用于以動彈性模量、質(zhì)量損失率和相對耐久性指數(shù)作為評定指標(biāo)的水泥混凝土抗凍性試驗。
引用標(biāo)準(zhǔn):
水泥混凝土動彈性模量試驗方法(共振儀法) (T 0564)
水泥混凝土試件制作與硬化水泥混凝土現(xiàn)場取樣方法 (T 0551)
2 儀具與材料
2.1 快速凍融試驗裝置:能使試件固定在水中不動,依靠熱交換液體的溫度變化而連續(xù)、自動進行凍融的裝置;滿載運行時凍融箱內(nèi)各點溫度的極差不得超過 2℃。
2.2 試件盒:橡膠盒(也可用不銹鋼板制成),凈截面尺寸為 110mm×110mm ,高 500mm。
2.3 動彈性模量測定儀:共振法頻率測量范圍 100Hz~20kHz,其他指標(biāo)應(yīng)符合 T 0564的規(guī)定。
2.4 臺秤:量程不小于 20kg,感量不大于 10g。
2.5 熱電偶電位差計:能測量試件中心溫度,測量范圍負(fù) 20~20℃,允許偏差為±0.5 ℃。
3 試樣制備
3.1 試樣制備應(yīng)符合T 0551 的規(guī)定。采用100mm×100mm×400mm 的棱柱體混凝土試件, 每組 3 根,在試驗過程中可連續(xù)使用。除制作凍融試件外,尚應(yīng)制備中心可插入熱電偶電位差計測溫的同樣形狀、尺寸的標(biāo)準(zhǔn)試件,其抗凍性能應(yīng)高于凍融試件。
3.2 現(xiàn)場切割的試件,其尺寸也為 100mm×100mm×400mm 。
4 試驗步驟
4.1 應(yīng)按 T 0551 的規(guī)定進行試件的制作和養(yǎng)護。試驗齡期如無特殊要求一般為 28d。在規(guī)定齡期的前 4d,將試件放在 20℃±2 ℃的水中浸泡,水面至少高出試件 20mm(對水中養(yǎng)護的試件,到達(dá)規(guī)定齡期后,可直接用于試驗),浸泡 4d 后進行凍融試驗。
4.2 浸泡完畢,取出試件,用濕布擦去表面水分。應(yīng)按 T 0564 的要求測量橫向基頻, 并稱其質(zhì)量,作為評定抗凍性的起始值,并作必要的外觀描述。
4.3 將試件(含測溫試件)放入橡膠試件盒中,加入清水,使其沒過試件頂面約 1~3mm(如采用金屬試件盒,則應(yīng)在試件的側(cè)面與底部墊放適當(dāng)寬度與厚度的橡膠板或多根直徑3mm 的電線,用于分離試件和底部)。將裝有試件的試件盒放入凍融試驗箱的試件架中。
4.4 按規(guī)定進行凍融循環(huán)試驗,應(yīng)符合下列要求:
(1) 每次凍融循環(huán)應(yīng)在 2~5h 完成,其中用于融化的時間不得小于整個凍融時間的 1/4。
(2) 在凍結(jié)和融化終了時,試件中心溫度應(yīng)分別控制在負(fù) 18℃±2 ℃和 5℃±2 ℃。中心溫度應(yīng)以測溫標(biāo)準(zhǔn)試件實測溫度為準(zhǔn)。
(3) 在試驗箱內(nèi),各個位置上的每個試件從 3℃降至負(fù) 16℃所用的時間不得少于整個受凍時間的 1/2,每個試件從負(fù) 16℃升至 3℃所用的時間也不得少于整個融化時間的 1/2, 試件內(nèi)外溫差不宜超過 28℃。
(4) 凍和融之間的轉(zhuǎn)換時間不應(yīng)超過 10min。
4.5 通常每隔 25 次凍融循環(huán)對試件進行一次橫向基頻的測試并稱重,也可根據(jù)試件抗凍性高低來確定測試的間隔次數(shù)。測試時,小心將試件從試件盒中取出,沖洗干凈,擦去表面水,進行稱重及橫向基頻的測定,并必要的外觀描述。測試完畢后,將試件調(diào)頭重新裝入試件盒中,注入清水,繼續(xù)試驗。試件在測試過程中,應(yīng)防止失水,待測試件須用濕布覆蓋。
4.6 如果試驗因故中斷,應(yīng)將試件在受凍狀態(tài)下保存在原試驗箱內(nèi)。如果達(dá)不到此要求, 試件處在融解狀態(tài)下的時間不宜超過兩個循環(huán)。
4.7 凍融試驗到達(dá)下列兩種情況的任何一種時,即可停止試驗。
(1) 試件的相對動彈性模量下降至 60%以下;
(2) 試件的質(zhì)量損失率達(dá) 5%。
5 結(jié)果計算
5.1 相對動彈性模量,按式(T 0565-1)計算:
(T 0565-1)
式中: P ——經(jīng) n 次凍融循環(huán)后試件的相對動彈性模量(%);
fn ——凍融 n 次循環(huán)后試件的橫向基頻(Hz);
f0 ——試驗前的試件橫向基頻(Hz)。
以 3 個試件的算術(shù)平均值為試驗結(jié)果,計算結(jié)果精度至 0.1%。
5.2 質(zhì)量變化率,按式(T 0565-2)計算:
(T 0565-2)
式中:
Wn ——經(jīng) n 次凍融循環(huán)后的試件質(zhì)量變化率(%);
m0 ——試件凍融試驗前的試件質(zhì)量(kg);
mn ——n 次凍融循環(huán)后的試件質(zhì)量(kg)。
以 3 個試件的平均值為試驗結(jié)果,結(jié)果計算精確至 0.1%。
5.3 相對耐久性指數(shù),按式(T 0565-3)計算:
(T 0565-3)
式中:
Kn ——經(jīng) n 次凍融循環(huán)后的試件相對耐久性指數(shù)(%);
N ——達(dá)到本方法 4.7 規(guī)定的凍融循環(huán)次數(shù);
P ——經(jīng) n 次凍融循環(huán)后 3 個試件的相對動彈模量平均值(%)。
結(jié)果計算精確至 0.1%。
5.4 當(dāng) P 大于 60%或質(zhì)量損失率達(dá) 5%時的凍融循環(huán)次數(shù) n,即為試件的最大抗凍循環(huán)次數(shù)。
5.5 凍融循環(huán)結(jié)束時試件的彎拉強度:當(dāng)試件外觀完整時,可按 T 0558 的規(guī)定進行彎拉強度試驗。
6 試驗報告
試驗報告應(yīng)包括下列內(nèi)容:
(1) 要求檢測的項目名稱、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn);
(2) 原材料的品種、規(guī)格和產(chǎn)地;
(3) 儀器設(shè)備的名稱、型號及編號;
(4) 環(huán)境溫度和濕度;
(5) 試件的質(zhì)量變化率、最大抗凍循環(huán)次數(shù)和相對耐久性指數(shù);
(6) 凍融循環(huán)結(jié)束時試件的彎拉強度;
(7) 要說明的其他內(nèi)容。
條文說明
本方法參照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50082—2009)與 ASTM C 666-97 編制。ASTM C 666-97 中提出兩種方法:在水中快凍(A 法)和在空氣快凍(B 法),無論 A 法還是 B 法均要求在水中融化。相對于方法,ASTM C 671 中提出每兩周凍融循環(huán)一次的方法,在試驗期間測定試件的線性膨脹,直到試件達(dá)到臨界膨脹點或達(dá)到規(guī)定循環(huán)次數(shù)。由于混凝土面板在接縫處水分聚集,所以在使用 10~15 年內(nèi)會因凍融循環(huán)在接縫處產(chǎn)生耐久性裂縫(D 裂縫)。在《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50082—2009)中還有一個抗凍試驗方法,稱之為慢凍法,它要求試件在負(fù) 15℃~ 負(fù) 20℃條件下保持不小于 4h(試件尺寸為 150mm×150 mm×150mm 或 100mm×100 mm×100mm ),然后在水中融化不小于 4h。慢凍法定義混凝土同時滿足強度損失率不超過 25%,重量損失率不超過 5%的最大循環(huán)次數(shù)為混凝土抗凍強度等級,而在快凍法中沒有這個概念。
本方法參考美國材料試驗協(xié)會 ASTM C 666-97 標(biāo)準(zhǔn),將試件融化終了的中心溫度定為 5℃±2 ℃,同時試件從融到凍、從凍到融所用時間也相應(yīng)地規(guī)定為:從 3℃降至負(fù) 16℃所用時間不得少于整個受凍時間的1/2,試件從負(fù) 16℃升到 3℃所用的時間不得少于整個融化時間的 1/2。
有時在試驗結(jié)束后,試件沒有明顯的剝落現(xiàn)象,但由于多次循環(huán),試件有許多微裂紋,將進一步吸入水分,所以可能導(dǎo)致試件質(zhì)量增加而非減少。為此,本方法將質(zhì)量損失率 Wn 改為質(zhì)量變化率 Wn′。
由于需要對試件進行無損檢測,因此引入動態(tài)彈性模量來評價動融循環(huán)對試件的影響。但現(xiàn)有試驗表明,動態(tài)彈性模量和試件的彎拉強度相關(guān)性較差,所以本方法提出凍融循環(huán)結(jié)束時試件的彎拉強度作為備選指標(biāo)。