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T0565-2005水泥混凝土抗冻性试验方法（快冻法）

关键字: T0565-2005水泥混凝土抗冻性试验方法（快冻法）日期: 2021-6-6 10:56:53 点击 12381 次

JTG 3420-2020《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》---- 5 硬化水泥混凝土性能试验/5.4 耐久性/T0565-2005水泥混凝土抗冻性试验方法（快冻法）

T0565-2005水泥混凝土抗冻性试验方法（快冻法）

1 目的、适用范围和引用标准
本方法规定了快冻法测定水泥混凝土抗冻性的试验方法。
本方法适用于以动弹性模量、质量损失率和相对耐久性指数作为评定指标的水泥混凝土抗冻性试验。
引用标准：
水泥混凝土动弹性模量试验方法（共振仪法）（T0564）
水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法（T0551）
2 仪具与材料
2.1 快速冻融试验装置：能使试件固定在水中不动，依靠热交换液体的温度变化而连续、自动进行冻融的装置；满载运行时冻融箱内各点温度的极差不得超过2℃。
2.2 试件盒：橡胶盒（也可用不锈钢板制成），净截面尺寸为110mm×110mm，高500mm。
2.3 动弹性模量测定仪：共振法频率测量范围100Hz～20kHz，其他指标应符合T0564的规定。
2.4 台秤：量程不小于20kg，感量不大于10g。
2.5 热电偶电位差计：能测量试件中心温度，测量范围负20～20℃，允许偏差为±0.5℃。
3 试样制备
3.1 试样制备应符合T0551的规定。采用100mm×100mm×400mm的棱柱体混凝土试件，每组3根，在试验过程中可连续使用。除制作冻融试件外，尚应制备中心可插入热电偶电位差计测温的同样形状、尺寸的标准试件，其抗冻性能应高于冻融试件。
3.2 现场切割的试件，其尺寸也为100mm×100mm×400mm。
4 试验步骤
4.1 应按T0551的规定进行试件的制作和养护。试验龄期如无特殊要求一般为28d。在规定龄期的前4d，将试件放在20℃±2℃的水中浸泡，水面至少高出试件20mm（对水中养护的试件，到达规定龄期后，可直接用于试验），浸泡4d后进行冻融试验。
4.2 浸泡完毕，取出试件，用湿布擦去表面水分。应按T0564的要求测量横向基频，并称其质量，作为评定抗冻性的起始值，并作必要的外观描述。
4.3 将试件（含测温试件）放入橡胶试件盒中，加入清水，使其没过试件顶面约1～3mm（如采用金属试件盒，则应在试件的侧面与底部垫放适当宽度与厚度的橡胶板或多根直径3mm的电线，用于分离试件和底部）。将装有试件的试件盒放入冻融试验箱的试件架中。
4.4 按规定进行冻融循环试验，应符合下列要求：
（1）每次冻融循环应在2~5h完成，其中用于融化的时间不得小于整个冻融时间的1/4。
（2）在冻结和融化终了时，试件中心温度应分别控制在负18℃±2℃和5℃±2℃。中心温度应以测温标准试件实测温度为准。
（3）在试验箱内，各个位置上的每个试件从3℃降至负16℃所用的时间不得少于整个受冻时间的1/2，每个试件从负16℃升至3℃所用的时间也不得少于整个融化时间的1/2，试件内外温差不宜超过28℃。
（4）冻和融之间的转换时间不应超过10min。
4.5 通常每隔25次冻融循环对试件进行一次横向基频的测试并称重，也可根据试件抗冻性高低来确定测试的间隔次数。测试时，小心将试件从试件盒中取出，冲洗干净，擦去表面水，进行称重及横向基频的测定，并必要的外观描述。测试完毕后，将试件调头重新装入试件盒中，注入清水，继续试验。试件在测试过程中，应防止失水，待测试件须用湿布覆盖。
4.6 如果试验因故中断，应将试件在受冻状态下保存在原试验箱内。如果达不到此要求，试件处在融解状态下的时间不宜超过两个循环。
4.7 冻融试验到达下列两种情况的任何一种时，即可停止试验。
（1）试件的相对动弹性模量下降至60%以下；
（2）试件的质量损失率达5%。
5 结果计算
5.1 相对动弹性模量，按式（T0565-1）计算：
    f²_n
P=-------   （T 0565-1）
      F₀²
式中： P——经n次冻融循环后试件的相对动弹性模量（%）；
f_n ——冻融n次循环后试件的横向基频（Hz）；
f₀ ——试验前的试件横向基频（Hz）。
以3 个试件的算术平均值为试验结果，计算结果精度至0.1%。
5.2 质量变化率，按式（T 0565-2）计算：
     m₀-m_n
W_n=-----------   （T 0565-2）
        m₀
式中：W_n——经n次冻融循环后的试件质量变化率（%）；
m₀ ——试件冻融试验前的试件质量（kg）；
m_n ——n 次冻融循环后的试件质量（kg）。
以3个试件的平均值为试验结果，结果计算精确至0.1%。
5.3 相对耐久性指数，按式（T 0565-3）计算：
        P×N
K_n=------------- （T 0565-3）
         300
式中： K_n ——经n次冻融循环后的试件相对耐久性指数（%）；
N ——达到本方法4.7规定的冻融循环次数；
P——经n次冻融循环后3 个试件的相对动弹模量平均值（%）。
结果计算精确至0.1%。
5.4 当P 大于60%或质量损失率达5%时的冻融循环次数n，即为试件的最大抗冻循环次数。
5.5 冻融循环结束时试件的弯拉强度：当试件外观完整时，可按T 0558 的规定进行弯拉强度试验。
6 试验报告
试验报告应包括下列内容：
（1）要求检测的项目名称、执行标准；
（2）原材料的品种、规格和产地；
（3）仪器设备的名称、型号及编号；
（4）环境温度和湿度；
（5）试件的质量变化率、最大抗冻循环次数和相对耐久性指数；
（6）冻融循环结束时试件的弯拉强度；
（7）要说明的其他内容。

条文说明

   本方法参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082—2009）与ASTM C 666-97编制。ASTM C 666-97中提出两种方法：在水中快冻（A法）和在空气快冻（B法），无论A法还是B法均要求在水中融化。相对于方法，ASTM C 671中提出每两周冻融循环一次的方法，在试验期间测定试件的线性膨胀，直到试件达到临界膨胀点或达到规定循环次数。由于混凝土面板在接缝处水分聚集，所以在使用10~15年内会因冻融循环在接缝处产生耐久性裂缝（D裂缝）。在《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082—2009）中还有一个抗冻试验方法，称之为慢冻法，它要求试件在负15℃~负20℃条件下保持不小于4h（试件尺寸为150mm×150mm×150mm或100mm×100mm×100mm），然后在水中融化不小于4h。慢冻法定义混凝土同时满足强度损失率不超过25%，重量损失率不超过5%的最大循环次数为混凝土抗冻强度等级，而在快冻法中没有这个概念。
   本方法参考美国材料试验协会ASTM C 666-97标准，将试件融化终了的中心温度定为5℃±2℃，同时试件从融到冻、从冻到融所用时间也相应地规定为：从3℃降至负16℃所用时间不得少于整个受冻时间的1/2，试件从负16℃升到3℃所用的时间不得少于整个融化时间的1/2。
   有时在试验结束后，试件没有明显的剥落现象，但由于多次循环，试件有许多微裂纹，将进一步吸入水分，所以可能导致试件质量增加而非减少。为此，本方法将质量损失率Wn改为质量变化率Wn′。
   由于需要对试件进行无损检测，因此引入动态弹性模量来评价动融循环对试件的影响。但现有试验表明，动态弹性模量和试件的弯拉强度相关性较差，所以本方法提出冻融循环结束时试件的弯拉强度作为备选指标。

关键字：T0565-2005水泥混凝土抗冻性试验方法（快冻法）
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