第十二章混凝土长期性能和耐久性能.docx
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第十二章混凝土长期性能和耐久性能
12普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法（GBJ82-85）
12.1混凝土试件的制作及养护
12.1.1混凝土长期性能和耐久性能试验应以三个试件为一组。
每组试件所用的拌合物根据不同要求应从同一盘搅拌或同一车运送的混凝土中取出，或在试验室用机械或人工单独拌制。
用以检验现浇混凝土工程或预制构件质量的试件分组及取样原则，应按现行《钢筋混凝土工程施工及验收规范》及其它有关规定执行。
12.1.2试验室拌制的混凝土制作试件时，其材料用量应以重量计，称量的精度为：
水泥、水和外加剂均为±0.5%；骨料为±1%。
12.1.3所有试件应在取样后立即制作，确定混凝土设计特征值、强度等级或进行材料性能研究时，试件的成型方法应根据混凝土的稠度而定。
坍落度不大于70mm的混凝土，宜用振动台振实；大于70mm的混凝土宜用捣棒人工捣实。
检验现浇混凝土工程和预制构件质量的混凝土，试件成型方法应与实际施工采用的方法相同。
12.1.4制作试件用的试模应符合《混凝土试模》（JGJ3019）中技术要求的规定。
制作试件前应将试模清擦干净并在其内壁涂上一层矿物油脂或其它脱膜剂。
12.1.5采用振动台成型时，应将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿试模内壁略加插捣并使混凝土拌合物高出试模上口。
振动时应防止试模在震动台上自由跳动。
振动应持续到混凝土表面出浆为止，刮除多余的混凝土，并用抹刀抹平。
试验室用震动台的振动频率应为50±3Hz，空载时振幅约为0.5mm。
12.1.6人工插捣时，混凝土拌合物应分两层装入试模，每层的装料厚度大致相等。
插捣用的钢制捣用棒长为600mm，直径为16mm，端部应磨圆。
插捣应按螺旋方向从边缘向中心均匀进行，插捣底层时，捣棒应达到试模表面；插捣上层时，捣棒应穿入下层深度为20～30mm，插捣时捣棒应保持垂直，不得倾斜，并用抹刀沿试模内壁插入数次，每层插捣次数应根据试件的截面而定，一般每100cm截面积不应少于12次。
插完后，刮除多余的混凝土，并用抹刀抹平。
12.1.7按各试验方法的具体规定，长期性能及耐久性能试验的试件有标准养护、构件同条件养护及自然养护等几种形式。
12.1.8采用标准养护的试件成型后应覆盖表面，以防止水分蒸发，并应在温度为20±5℃情况下静置一昼夜至两昼夜，然后编号折模。
拆模后的试件应立即放在温度为20±3℃，湿度为90%以上的标准养护室中养护。
在标准养护室内试件应放在架上，彼此间隔为10～20mm，并应避免用水直接冲淋试件。
当无标准养护室时，混凝土试件可在温度为20±3℃的不流动水中养护。
水的pH值不应小于7。
12.1.9同条件养护的试件成型后应覆盖表面。
试件的拆模时间可与实际构件的拆模时间相同，拆模后，试件仍需保持同条件养护。
表12-1混凝土长期性能和耐久性试件制作数量及要求
序号
试验项目
试件规格（mm）
制作数量组（块）
骨料最大粒径（mm）
1
抗冻性试验
（抗冻标号测定）
100×100×100
150×150×150
200×200×200
5（15）
5（15）
5（15）
30
40
60
2
抗冻性试验
（耐久性指标测定）
100×100×400
1（3）
30
3
动弹性模量试验
100×100×400
1（3）
30
4
抗渗性试验
175×185×150
1（6）
5
收缩试验
100×100×515
1（3）
30
6
受压徐变试验
100×100×400
4（12）
30
7
碳化试验
100×100×300
1（3）
30
8
抗压疲劳强度试验
100×100×300
150×150×450
1（9）
1（9）
30
40
9
混凝土中钢筋锈蚀试验
100×100×300
1（3）
30
12.2混凝土抗渗性能试验
12.2.1本方法适用于测定硬化后混凝土的抗渗等级。
12.2.2试件要求：
抗渗性能试验应用顶面直径175mm，底面直径为185mm，高度为150mm的圆台体或直径与高度为150mm的圆柱体试件（视抗渗设备要求而定）；抗渗试件以六个为一组；试件成型后24h拆模，用钢丝刷刷去两端面水泥浆膜，然后送入标准养护室养护；试件一般养护至28d龄期进行试验，如有特殊要求，可在其它龄期进行。
12.2.3试验设备符合下列规定
12.2.3.1混凝土渗透仪—应能使水压按规定的制度稳定地作用在试件上的装置；
12.3.3.2加压装置—螺旋或其它形式，其压力以能把试件压入试件套内为宜。
12.2.4混凝土抗渗性能试验应按下列步骤进行
12.2.4.1试件养护至试验前1d取出，将表面晾干，然后装上专用密封套或封腊。
随即在螺旋或其它加压装置上，将试件压入经烘箱预热过的试件套中，稍冷却后，即可解除压力、连同试件套装在抗渗仪上进行试验。
12.2.4.2试验从水压为0.1MPa开始。
以后每隔8h增加水压0.1MPa，并且要随时注意观察试件端面的渗水情况。
12.2.4.3当六个试件中有三个试件端面呈压力水渗透现象或试验水压已达到试验要求而仍不足三个试件端面渗透时，即可停止试验，记下当时的水压。
12.2.4.4在试验过程中，如发现水从试件周边渗出，则应停止试验，重新密封。
12.2.5混凝土的抗渗等级以每组六个试件中四个试件未出现渗水时的最大水压力计算，其计算式为：
P=10H－1
式中P—抗渗等级；
H—六个试件中三个渗水时的水压力，MPa。
12.3混凝土抗冻性能试验———慢冻法
12.3.1适用范围：
测定以一定试验条件下混凝土试件所能经受的冻融循环次数为指标的抗冻等级。
12.3.2慢冻法所用试验设备：
1）冷冻箱（室）：
装有试件后能使箱（室）内温度保持在－15~－20℃的范围以内。
2）融解水槽：
装有试件后能使水温保持在15~20℃的范围以内。
3）框篮：
用钢筋焊成，其尺寸应与所装的试件相适应。
4）案秤：
称量10kg，感量5g。
5）压力试验机：
精度不低于±1%，应能使试件的预期破坏荷载值不小于全量程的20%，也不大于全量程的80%。
12.3.3试件制备
1）混凝土抗冻等级试件尺寸应根据混凝土的最大粒径，按表12－1选定。
2）每次试验组数如表12－2，每组为三块。
表12-2慢冻法试验所需试件组数
设计抗冻等级
D25
D50
D100
D150
D200
D250
D300
检验强度时的冻溶循环次数
25
50
50及100
100及150
150及200
200及250
250及300
鉴定28d强度试件组数
1
1
1
1
1
1
1
冻溶试件组数
1
1
2
2
2
2
2
对比试件组数
1
1
2
2
2
2
2
总计试件组数
3
3
5
5
5
5
5
12.3.4试验步骤
1）如无特殊要求，试件应在28d龄期时进行冻融试验。
试验前4d应把试件从养护地点取出，做好外观检查，随后放在15~20℃水中浸泡（包括测温试件），浸泡时水面至少应高出试件顶面20mm，试件浸泡4d后进行冻融试验。
2）浸泡完毕后，取出试件，用湿布擦除表面水分，称重，按编号置入框篮后即可放入冷冻箱（室）开始冻融试验。
在箱（室）中，框篮应架空，试件与框篮接触处应垫以垫条，保证试件周围至少留有20mm空隙，以利于冷空气流通。
3）抗冻试验冻结时温度应保持在－15℃到－20℃。
试件在箱内温度到达－20℃时放入，装完试件如温度有较大升高，则应以温度重新降至－15℃时起算冻结时间。
每次以装完试件到重新降至－15℃所需的时间应不超过2h。
冷冻箱（室）内温度以其中心处温度为准。
4）每次循环中试件的冻结时间应按其尺寸而定，对100×100×100（mm）及150×150×150（mm）试件的冻结时间不应小于4h，对200×200×200（mm）试件不应小于6h。
如果在冷冻箱（室）内同时进行不同规格尺寸试件的冻结试验，其冻结时间应按最
大尺寸试件计。
5）冻结时间结束后，试件即可取出并立即放入能使水温保持在15~20℃的水槽中进行融化。
此时，槽中水面应至少高出试件表面20mm，试件在水中融化的时间不应小于4h。
融化完毕即为该次冻融循环结束，取出试件送入冷冻箱（室）进行下一次循环试验。
6）应经常对冻融试件进行外观检查。
发现有严重破坏时应进行称重，如试件的平均失重率超过5%，即可停止其冻融循环试验。
7）混凝土试件达到表12-2规定的冻融循环次数后，即应进行抗压强度试验。
抗压试验前应称重并进行外观检查，详细记录试件表面破损、裂缝及边角缺损情况。
如果试件表面破损严重，则应用石膏找平后再进行试压。
8）在冻融过程中，如因故中断试验，为避免失水和影响强度，应将冻融试件移入标准养护室保存，直至恢复冻融试验为止。
此时应将故障原因及暂停时间在试验结果中注明。
12.3.5试验结果计算
混凝土冻融试验后应按下式计算其强度损失率：
%
式中
—n次冻融循环后混凝土强度损失率，以3个试件平均值计算（%）；
—对比试件的抗压强度平均值（MPa）；
—经n次冻融循环后的三个试件抗压强度平均值（MPa）。
混凝土试件冻融后的质量损失率可按下式计算：
%
式中
—n次冻融后的质量损失率，以3个试件的平均值计算（%）；
—冻融循环试验前的试件质量（kg）；
—（次冻融循环后的试件质量（kg）。
混凝土的抗冻等级，以同时满足强度损失率不超过25%，质量损失率不超过5%时
的最大循环次数来表示。
12.4混凝土抗冻性能试验———快冻法
12.4.1适用范围：
本方法适用于在水中经快速冻融来测定混凝土的抗冻性能。
快冻法抗冻性能的指标可用能经受快速冻融循环的次数或耐久性系数来表示。
本方法特别适用于抗冻性要求高及高性能混凝土。
12.4.2试验设备
1）快速冻融装置：
能使试件静置在水中不动，依靠热交换液体的温度变化而连续、自动地按照本方法试验步骤第5条要求进行的冻融装置。
满载运转时冻融箱内各点温度的极差不得超过2℃。
2）试件盒：
由1~2mm厚的钢板制成。
其净截面尺寸应为110×110mm，高度应比试件高出50~100mm。
试件底部垫起后盒内水面应至少能高出试件顶面5mm。
3）案秤：
称量10kg，感量5g，或称量20，感量10g。
4）动弹性模量测定仪：
共振法或敲击法动弹性模量测定仪。
5）热电偶、电位差计：
能在#$%&#$’范围内测定中心温度。
测量精度不低于±0.5℃。
12.4.3试验步骤
1）如无特殊规定，试件应在#+,龄期时开始冻融试验。
冻融试验前4d应把试件从养护地点取出，进行外观检查，然后在温度为-15~20℃的水中浸泡（包括测温试件）。
浸泡时水面至少应高出试件水面20mm，试件浸泡4d后进行冻融试验。
2）浸泡完毕后，取出试件，用湿布擦除表面水分，称重，并按本标准动弹性模量试验的规定测定其横向基频的初始值。
3）将试件放入试件盒内，为了使试件受温均衡，并消除试件周围因水分结冰引起的附加压力，试件的侧面与底部应垫放适当宽度与厚度的橡胶板，在整个试验过程中，盒内水位高度应始终保持高出试件顶面5mm左右。
4）把试件盒放入冻融箱内。
其中装有测温试件的试件盒应放在冻融箱的中心位置，此时即可开始冻融循环。
5）冻融循环过程应符合下列要求：
①每次冻融循环应在2~4h内完成，其中用于融化的时间不得少于整个冻融时间的1/4。
②在冻结和融化终了时，试件中心温度应分别控制在-17±2℃和8±2℃。
③每块试件从6℃降至-15℃所用的时间不得少于冻结时间的1/2。
每块试件从-15℃升至6℃所用的时间也不得少于整个融化时间的1/2，试件内外的温差不宜超过28℃。
④冻和融之间的转换时间不宜超过10min。
6）试件一般应每隔25次循环作一次横向基频测量，测量前应将试件表面浮渣清
洗干净，擦去表面积水，并检查其外部损伤及质量损失。
横向基频的测量方法及步骤应
按动弹性模量试验的规定执行。
测完后，应即把试件掉一个头重新装入试件盒内。
试件的测量、称量及外观检查应尽量迅速，以免水份损失。
7）为保证试件在冷液中冻结时温度稳定均衡，当有一部分试件停冻取出时，应另用试件填充空位。
如冻融循环因故中断，试件应保持在冻结状态下，并最好能将试件保存在原容器内
用冰块围住。
如无这一可能，则应将试件在潮湿状态下用防水材料包裹，加以密封，并
存放在-17±2℃的冷冻室或冰箱中。
试件处在融解状态下的时间不宜超过两个循环。
特殊情况下，超过两个循环周期的
次数，在整个试验过程中只允许1~2次。
8）冻融到达以下3种情况之一即可停止试验：
①已达到300次循环；
②相对动弹性模量下降到60%以下；
③质量损失率达5%。
12.4.4试验结果的计算
1）混凝土试件的相对动弹性模量：
P=
%
式中P—经n次冻融循环后试件的相对动弹性模量，以三个试件的平均值计算（%）；
—n次冻融循环后试件的横向基频（Hz）；
—冻融循环试验前测得的试件横向基频初始值（Hz）。
2）混凝土试件冻融后的质量损失率：
式中
—n次冻融循环后试件的质量损失率，以3个试件的平均值计算（%）；
G
—冻融循环试验前的试件质量（kg）；
C
—n次冻融循环后的试件质量（kg）。
3）混凝土耐快速冻融循环次数应以同时满足相对动弹性模量值达到60%和质量
损失率不超过5%时的最大循环次数来表示。
4）混凝土耐久性系数应按下式计算：
K
=P×n/300
式中K
—混凝土耐久性系数；
n—达到本节试验步骤要求时的冻融循环次数；
P—经n次冻融循环后试件的相对动弹性模量。
12.5混凝土的动弹性模量试验
12.5.1适用范围：
本方法适用于测定混凝土的动弹性模量，以检验混凝土在经受冻融或其它侵蚀作用后遭受破坏的程度，并以此来评定它们的耐久性能。
12.5.2试件制备
本试验采用截面为100×100（mm）的棱柱体试件，其高宽比一般为3~5。
12.5.3试验设备
1）混凝土动弹性模量测定仪
①共振法混凝土动弹性模量测定仪（简称共振仪）：
输出频率可调范围为100~20000Hz，输出功率应能激励试件产生受迫振动，以便能
用共振的原理定出试件的基频振动频率（基频）。
在无专用仪器的情况下，可用通用仪器进行组合。
通用仪器组合后，其输出频率的可调范围应与所测试件尺寸、容重及混凝土品种相匹配，一般为100~20000Hz，输出功率也应能激励试件产生受迫振动。
②敲击法混凝土动弹性模测定仪：
应能从试件受敲击后的复杂振动状态中析出基频振动，并通过计数显示系统显示出试件基频振动周期。
仪器相应的频率测量范围为30~30000Hz。
2）试件支承体：
硬橡胶韧型支座或约20mm厚的软泡沫塑料垫。
3）案秤：
称量10kg，感量5kg；或称量20kg，感量10g。
12.5.4试验步骤
1）测定试件的质量和尺寸。
试件质量的测量精度应在±0.5%以内，尺寸的测量精度应在±1%以内。
每个试件的长度和截面尺寸均取3个部位测量的平均值。
2）将试件安放在支承体上，并定出换能器或敲击及接收点的位置。
以共振法测量试件的横向基频振动频率时，共支承和换能器的安装位置应符合要求。
3）用共振法测量混凝土动弹性模量时，先调整共振仪的激振功率和接收增益旋钮至适当位置，变换激振频率，同时注意观察指示电表的指针偏转，当指针偏转为最大时，即表示试件达到共振状态，这时所显示的激振率即为试件的基频振动频率。
每一测量应重复测读两次以上，如两次连续测值之差不超过0.5%，取这两个测值的平均值作为该试件的测试结果。
采用以示波器作显示的仪器时，示波器的图形调成一个正圆时的频率即为共振频率。
当仪器同时具有指示电表和示波器时，以电表指针达最大值时的频率作为共振率。
在测试过程中，如发现两个以上峰值时，宜采用以下方法测出其真实的共振峰：
①将输出功率固定，反复调整仪器输出频率，从指示电表上比较幅值的大小，幅值最大者为真实的共振峰。
②把接收换能器移至距离部0.224倍试件长处，此时如指示电表示值为零，即为真实的共振峰值。
4）用敲击法测量混凝土动弹性模量时，用击锤激振。
敲击时敲击力的大小以能激起试件振动为度，击锤下落后应任其自由弹起，此时即可从仪器数码管中读出试件的基频振动周期，试件的基频振动频率应按下式计算：
式中
—试件横向振动时的基振频率（Hz）；
T—试件基频振动周期（
），取6个连续测值的平均值。
12.5.5试验结果计算
混凝土动弹性模量按下式计算：
E
=9.46×10
式中E
—混凝土的动弹性模量（MPa）；
—正方形截面试件的边长（mm）；
L—试件的长度（mm）；
W—试件质量（kg）；
—试件横向振动时的基振频率（Hz）；
:
K—试件尺寸修正系数：
L/
=3时，K=1.68
L/
=4时，K=1.40
L/
=5时，K=1.26
混凝土动弹性模量以3个试件的平均值作为试验结果，计算精确到100MPa。
12.6收缩试验
12.6.1本方法适用于测定混凝土试件在规定的温湿度条件下，不受外力作用所引起的长度变化，即收缩。
本方法也可用以测定在其它条件下混凝土的收缩与膨胀。
12.6.2试件制备
1）测定混凝土收缩时以100mm×100mm×515mm的棱柱体试件为标准试件，它适用于集料最大粒径不超过30mm的混凝土。
混凝土骨料最大粒径大于300mm时可采用截面为150×150mm（骨料最大粒径不超
40mm）或截面200×200mm（骨料最大粒径不超过60mm）的棱柱体试件。
2）采用混凝土收缩仪时应用外形为100×100×515mm的棱柱体标准试件。
试件两端应预埋测头或留有埋设测头的凹槽。
测头应由不锈钢或其它不锈的材料制成。
3）非标准试件采用接触式引伸仪时，所用试件的长度应至少比仪器的测量标距长出一个截面边长。
测钉应粘贴在试件两侧面的轴线上。
4）使用混凝土收缩仪时，制作试件的试模应具有能固定测头或预留凹槽的端板。
使用接触式引伸仪时，可用一般棱柱体试模制作试件。
试件成型时如用机油作隔离剂，则所用机油的粘度不应过大，以免阻碍以后试件的湿度交换，影响测值。
5）如无特殊规定，试件应带模养护1~2d（视当时混凝土实际强度而定）。
拆模后应立即粘或埋好测头测钉，送至温度为20±2℃，湿度为95%以上的标准养护室养护。
12.6.3试验设备
12.6.3.1变形测量装置，可以有以下两种形式：
1）卧式混凝土收缩仪—测量标距为540mm，配备精度为0.01mm的百分表或测微器；
2）其他形式的变形测量仪表：
其测量标距不应小于100mm及骨料最大粒径为3倍。
并至少能达到相对变形为20×10
的测量精度。
测量混凝土变形的装置应具有殷钢或石英玻璃制成的标准杆以便在测量前及测量过
程中校核仪表读数。
12.6.3.2恒温恒湿室—能使室温度保护在20±2℃，相对湿度保持在（60±5）%。
12.6.4试验步骤
1）测定代表某一混凝土收缩性能的特征值时，试件应在3d龄期（从搅拌混凝土加水时算起）从标准养护室取出并立即移入恒温恒湿室测定其初始长度，此后至少应按以下规定的时间间隔测量其变化读数。
1、3、7、14、28、45、60、90、120、180、d（从移入恒温恒湿室内算起）。
测定混凝土在某一具体条件下的相对收缩值时（包括在徐变试验时的混凝土收缩变
形测定）应按要求的条件安排试验，对非标准养护试件如需移入恒温恒湿室进行试验,应先在该室内预置4h，再测其初始值，以使它们具有同样的温度基准。
测量时并应记下试件的初始干湿状态。
2）测量前应先用标准杆校正仪表的零点，并应在半天的测记过程中至少再复核1~2次（其中一次在全部试件测读完后）。
如复核时发现零点与原值的偏差超过±0.01mm,则应调零后重新测定。
3）试件每次在收缩仪上放置的位置、方向均应保持一致。
为此，试件上应标明相应的记号。
试件在放置及取出时应轻稳仔细，勿使碰撞表架及表杆，如发生碰撞，则应取下试件，重新以标准杆复核零点。
用接触式引伸仪测定时，也应注意使每次测量时试件与仪表保持同样的方向性。
每
次读数应重复3次。
4）试件在恒温恒湿室内放置在不吸水的搁架上，底面架空，其总支承面积不应大于100乘试件截面边长（mm），每个试件之间应至少留有30mm的间隙。
5）需要测定混凝土自缩值的试件，每3d龄期时从标准养护室取出后应立即密封处理，密封处理可采用金属套或蜡封，采用金属套时试件装入后应盖严焊死，不得留有任何能使内外湿度交换的缝隙。
外露测头的周围也应用石蜡反复封堵严实。
采用蜡封时至少应涂蜡3次，每次涂蜡前应用浸蜡的纱布或蜡纸包缠严实，蜡封完毕后应套以塑料袋加以保护。
自缩试验期间，试件应无质量变化，如在180d试验间隔期内质量变化超过10g，该试件的试验结果无效。
12.6.5试验结果计算
1）混凝土收缩值按下式计算：
L0—Lt
εst=
Lb
式中εst—试验期为t（d）的混凝土收缩值，t从测定初始长度算起；
Lb—试件的测量标距，mm；
Lo—试件长度的初始读数，mm；
Lt—试件在试验期为t时测得的长度读数，mm。
2）作为相互比较的混凝土收缩值为不密封试件于3d龄期自标准养护室移入恒温恒湿室中放置180d所测的收缩值。
试验结果取3个试件测值的算术平均值作为该混凝土的收缩值，计算精确到10×10－6。
12.7混凝土受压徐变试验
12.7.1本方法适用于测定混凝土试件在长期恒定轴向压力作用下的变形性能。
12.7.2试件制备
1）徐变试验应采用棱柱体试件，每组3块。
试件的截面尺寸应根据混凝土中骨料的最大料径按表12-3选用。
表12-3徐变试验试件尺寸选用表
试件最小边长（mm）
骨料最大粒径（mm）
100
30
150
40
200
60
试件的长度至少应比拟采用的测量标距长出一个截面边长。
2）采用外装式测量装置时，徐变试件两侧面应有安装测量仪表的测头，测头宜采用埋入式，在对粘结的工艺及材料确有把握时允许采用胶粘。
采用内埋式应变测量装置时，应注意使测头埋设在试件中部并保持其轴线与试件长轴一致。
采用埋入式测头时，试模的侧壁应具有能在成型时使测头定位的装置。
3）如无特殊要求，试件拆模后应立即送入标准养护室养护到7d龄期（自混凝土
搅拌加水开始起算）。
然后移入恒温恒湿室待试。
作对比或检验混凝土的徐变性能时，试件应在28d龄期时加荷。
4）当研究某一混凝土的徐变特性时，应至少制备4组徐变试件，并分别龄期为7、14、28、90d时加荷。
如需确定在具体使用条件下混凝土徐变值，则应根据具体情况确定试件的养护及试
验制度。
5）制作徐变试件时应同时制作相应的棱柱体抗压试件及收缩试件以供确定试验荷载大小及测定收缩之用，收缩试件应与徐变试件相同，并装有与徐变试件相同的测量装置。
抗压试件及收缩试件应随徐变试样一并养护。
12.7.3试验设备
1）徐变仪：
它包括上、下压板，弹簧持荷装置以及2~3根承力丝杆。
弹簧及丝杆的数量、尺寸应按徐变仪所要求的试验吨位而定。
在试验荷载下，丝杆的拉应力一般不应大于材料屈服点的30%，弹簧的工作压力不应超过允许极限荷载的80%，且工作时弹簧的压缩变形也不得小于20mm，以使它具有足够的调整能力。
有条件时也可采用两
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