普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法.docx
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普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法
普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法
第一章 总则
第1.0.1条为了在确定混凝土性能特征值,检查或控制现浇混凝土工程或预制构件的质量时,有一个统一的混凝土长期性能和耐久性试验方法,特制订本标准。
第二章 试件的制作及养护
第2.0.1条本试验方法标准中规定的长期性能和耐久性试验用试件,除抗渗、疲劳试验以外均以3块为一组。
制作每组长期性能及耐久性试验的试件及其相应的对比所用的拌合物应根据不同要求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。
70毫米的混凝土,宜用震动台振实,大于70毫米的宜用捣棒人工捣实。
检验现浇混凝土工程和预制构件质量的混凝土,试件的成型方法应与实际施工采用的方法相同。
棱柱体试件宜采用卧式成型,埋有钢筋的试件在灌注混凝土及捣实时应特别注意钢筋和试模之间的混凝土能保持灌注密实及捣实良好。
用离心法、压浆法、真空作业法及喷射法等特殊方法成型的混凝土,其试件的制作应按相应的规定进行。
100毫米不超过0.05毫米,组装后各相邻面的不垂直度不应超过±0.5度。
在制作试件前应将试模清擦干净,并应涂以脱模剂。
0.5毫米。
保持同条件养护。
试验需要进行自然放置并晾干的试件应放置在干燥通风的室内,每块试件之间至少留有10~20毫米的间隙。
第三章 抗冻性能试验
第一节慢冻法
第3.1.1条本方法适用于检验以混凝土试件所能经受的冻融循环次数为指标的抗冻标号。
试件尺寸(毫米)
骨料最大料径(毫米)
100×100×100
150×150×150
200×200×200
30
40
60
每次试验所需的试件组数应符合表3.1.2—2的规定,每组试件应为3块。
设计抗冻标号
D25
D50
D100
D150
D200
D250
D300
检查强度时的冻融循环次数
25
50
50及100
100及150
150及200
200及250
250及300
鉴定28天强度所需试件组数
1
1
1
1
1
1
1
冻融试件组数
1
2
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
第3.1.3条慢冻法混凝土抗冻性能试验所用设备应符合下列规定:
一、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。
二、融解水槽装有试件后能使水温保持在15~20°的范围以内。
二、框篮用钢筋焊成,其尺寸应与所装的试件相适应。
四、案秤称量10公斤,感量为5克。
五、压力试验机精度至少为±2%,其量程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%。
试验机上、下压板及试件之间可各垫以钢垫板,钢垫板两承压面均应机械加工。
与试件接触的压板或垫板的尺寸应大于试件承压面,其不平度应为每100毫米不超过0.02毫米。
一、如无特殊要求,试件应在28天龄期时进行冻融试验。
试验前4天应把冻融试件从养护地点取出,进行外观检查,随后放在15~20℃水中浸泡,浸泡时水面至少应高出试件顶面20毫米,冻融试件浸泡4天后进行冻融试验。
对比试件则应保留在标准养护室内,直到完成冻融循环后,与抗冻试件同时试压。
二、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)内,框篮应架空,试件与框篮接触处应垫以垫条,并保证至少留有20毫米的空隙,框篮中各试件之间至少保持50毫米的空隙。
三、抗冻试验冻结时温度应保持在-15~20℃。
试件在箱内温度到达-2℃时放入,装完试件如温度有较大升高,则以温度重新降至-15℃时起算冻结时间。
每次从装完试件到重新降至-15℃所需的时间不应超过2小时。
冷冻箱(室)内温度均以其中心处温度为准。
四、每次循环中试件的冻结时间应按其尺寸而定,对100×100×100毫米及150×150×150毫米试件的冻结时间不应小于4小时,对
200×200×200毫米试件不应小于6小时。
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。
五、冻结试验结束后,试件即可取出并应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20毫米,试件在水中融化的时间不应小于4小时。
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。
六、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。
八、在冻融过程中,如因故需中断试验,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。
式中:
△fc—N次冻融循环后的混凝土强度损失率,以3个试件的平均值计算(%);
fco—对比试件的抗压强度平均值(兆帕);
fcn—经N次冻融循环后的三个试件抗压强度平均值(兆帕);
混凝土试件冻融后的重量损失率可按下式计算:
式中:
△ωn—N次冻融循环后的重量损失率,以3个试件的平均值计算(%);
Go—冻融循环试验前的试件重量(公斤);
Gn—N次冻融循环后的试件重量(公斤);
混凝土的抗冻标号,以同时满足强度损失率不超过25%,重我不量损失率不超过5%时的最大循环次数来表示。
第二节快冻法
第3.2.1条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的混凝土。
400毫米的棱柱体试件。
混凝土试件每组3块,在试验过程中可连续使用,除制作冻融试件外,尚应制备同样形状尺寸,中心埋有热电偶的测温试件,制作测温试件所用混凝土的抗冻性能应高于冻融试件。
2℃。
二、试件盒由1~2毫米厚的钢板制成。
其净截面尺寸应为110×110毫米,高度应比试件高出50~100毫米。
试件底部垫起后盒内水面应至少能高出试件顶面5毫米。
三、案秤称量10公斤感量5克,或称量20公斤,感量10克。
四、动弹性模量测定仪共振法或敲击法动弹性模量测定仪。
五、热电偶、电位差计能在20~2℃范围内测定试件中心温度。
测量精度不低于±0.5℃。
一、如无特殊规定,试件应在28天龄期时开始冻融试验。
冻融试验前四天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顶面20毫米,试件浸泡4天后进行冻融试验。
二、浸泡完毕后,取出试件,用湿布擦除表面水分,称重,并按本标准第四章的规定测定其横向基频的初始值。
三、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5毫米左右。
四、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。
五、冻融循环过程应符合下列要求:
1.每次冻融循环应在2~4小时内完成,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-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10分钟。
六、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重量损失。
横向基频的测量方法及步骤应按本标准第四章的规定执行。
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,以免水伤损失。
七、为保证试件在冷液中冻结时温度稳定均衡,当有一部份试件停冻取出时,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。
八、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;
式中:
p—经N次冻融循环后试件的相对动弹性模量,以3个试件的平均值计算(%);
fn—N次冻融循环后试件的横向基频(赫);
fo—冻融循环试验前测得的试件横向基频初始值(赫)。
2.相对动弹性模量下降到60%以下;
3.重量损失率达5%。
混凝土试件冻融后的重量损失率应按下式计算:
式中:
△Wn—N次冻融循环后试件的重量损失率,以3个试件的平均值计算(%);
Go—冻融循环试验前的试件重量(公斤);
Gn—N次冻融循环后的试件重量(公斤)。
混凝土耐快速冰融循环次数应以同时满足相对动弹性模量值不小于60%和重量损失率不超过5%时的最大循环次数来表示。
混凝土耐久性系数应按下式计算:
Kn=P×N/100……(3.2.5—3)
式中:
Kn—混凝土耐久性系数;
P—经N次冻融循环后试件的相对动弹性模量。
第四章 动弹性模量试验
第4.0.1条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。
100毫米的棱柱体试件,其高宽比一般为3~5。
一、混凝土动弹性模量测定仪—有以下两种形式:
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100~20000赫,输出功率应能激励试件使产生受迫振动,以便能用共振的原理定出试件的基频振动频率(基频)。
图4.0.3共振法混凝土动弹性模量测定基本原理示意图
1.振荡器2.频率计3.放大器4.激振换能器5.接收换能器6.放大器7.电表8.示波器
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100~20000赫,输出功率也应使能激励试件产生受迫振动;
2.敲击法混凝土动弹性模量测定仪
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应为30~30000赫
二、试件支承体硬橡胶韧型支座或约20毫米厚的软泡沫塑料垫。
三、案秤称量10公斤,感量5克;或称量20公斤,感量10克。
一、测定试件的重量和尺寸。
试件重量的测量精度应在±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。
1.激振换能器2.接收换能器3.软泡沫塑料垫4.试件(测量时试件成型面朝上)
图4.0.2—2敲击法测量动弹性模量示意图
敲击方向及位置
接收方向和位置
三、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,这时所显示的激振频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端部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。
四、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:
f—试件横向振动时的基振频率(赫)
T—试件基频振动周期(微秒),取6个连续测值的平均值。
式中:
Ed—混凝土动弹性模量(兆帕);
s—正方形截面试件的边长(毫米);
L—试件的长度(毫米);
W—试件的重量(公斤);
f—试件横向振动时的基振频率(赫);
K—试件尺寸修正系数:
L/a=3时,K=1.68
L/a=4时,K=1.40
L/a=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100兆帕(1000公斤力/平方厘米)。
第五章 抗渗性能试验
第5.0.1条本方法适用于测定硬化后混凝土的抗渗标号
175毫米,底面直径为185毫米,高度为150毫米的圆台体或直径与高度均为150毫米的圆柱体试件(视抗渗设备要求而定)。
抗渗试件以6个为一组。
试件成型后24小时拆模,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28天龄期进行试验,如有特殊要求,可在其它龄期进行。
一、混凝土抗渗仪应能使水压按规定的制度稳定地作用在试件上的装置。
二、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。
一、试件养护至试验前一天取出,将表面晾干,然后在其侧面涂一层熔化的密封材料,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。
二、试验从水压为0.1兆帕(1公斤力/平方厘米)开始。
以后每隔8小时增加水压0.1兆帕(1公斤力/平方厘米),并且要随时注意观察试件端面的渗水情况。
三、当6个试件中有3个试件端面呈有渗水现象时,即可停止试验,记下当时的水压。
四、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。
式中:
S——抗渗标号;
H——6个试件中3个渗水时的水压力(兆帕)。
第六章 收缩试验
第6.0.1条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。
515毫米的棱柱体试件为标准试件,它适用于骨料最大粒径不超过30毫米的混凝土。
混凝土骨料最大粒径大于30毫米时可采用截面为150×150毫米(骨料最大粒径不超过40毫米)或截面为200×200毫米(骨料最大粒径不超过60毫米)的棱柱体试件。
采用混凝土收缩仪时应用外形为100×100×515毫米
图6.0.2收缩测头
a预埋测头b后埋测头
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测面的轴线上。
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。
如无特殊规定,试件应带模养护1~2天(视当时混凝土实际强度而定)。
拆模后应立即粘或埋好测头或测钉,送至温度为20±3℃,湿度为90%以上的标准养护室养护。
一、变形测量装置可以有以下两种形式:
1.混凝土收缩仪测量标距为540毫米,装有精度为0.01毫米的百分表或测微器;
2.其它形式的变形测量仪表其测量标距不应小于100毫米及骨料最大粒径的3倍。
并至少能达到相对变形为20×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作的标准杆以便在测量前及测量过程中校核仪表的读数。
二、恒温恒湿室能使室温保持在20±2℃相对湿度保持在60±5%。
一、测定代表某一混凝土收缩性能的特征值时,试件应在3天龄期(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形读数:
1、3、7、14、28、45、60、90、120、150、180天(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4个小时,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。
二、测量前应先用标准杆校正仪表的零点,并应在半天的测定过程中至少再复核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±0.01毫米,调零后应重新测定。
三、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。
四、试件在恒温恒湿室内应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(毫米),每个试件之间应至少留有30毫米的间隙。
五、需要测定混凝土自缩值的试件,在3天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腊封,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腊反复封堵严实。
采用腊封时至少应涂腊3次,每次涂腊前应用浸腊的纱布或腊纸包缠严实,腊封完毕后应套以塑料袋加以保护。
自缩试验期间,试件应无重量变化,如在180天试验间隔期内重量变化超过10克,该试件的试验结果无效。
式中:
εst——试验期为t天的混凝土收缩值,t从测定初始长度时算起;
Lb——试件的测量标距,用混凝土收缩仪测定时应等于两测头内侧的距离,即等于混凝土试件的长度(不计测头凸出部份)减去2倍测头埋入深度(毫米);
Lo——试件长度的初始读数(毫米);
Lb——试件在试验期为t时测得的长度读数(毫米)。
作为相互比较的混凝土收缩值为不密封试件于3天龄期自标准养护室移入恒温恒湿室中放置180天所测得的收缩值。
取3个试件值的算术平均值作为该混凝土的收缩值,计算精确到10×。
第七章 受压徐变试验
第7.0.1条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。
徐变试验试件尺寸选用 表7.0.2
试件最小边长(毫米)
骨料最大粒径(毫米)
100
150
200
30
40
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。
采用外装式变形测量装置时,徐变试验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。
如无特殊要求,试件拆模后应立即送入标准养护室养护到7天龄期(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28天龄期时加荷。
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,并分别在龄期为7、14、28、90天时加荷。
如需确定在具体使用条件下的混凝土徐变值,则应根据具体情况确定试件的养护及试验制度。
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件一并养护。
第7.0.3条混凝土徐变试验所用设备应符合下列规定
二、加荷装置包括加荷架、千斤顶及测力装置。
加荷架由接长杆及顶板组成,用以承受加荷时的反力。
加荷时加荷架与徐变仪丝杆顶部相连。
千斤顶一般起重千斤顶,其吨位应大于所要求的试验荷载。
测力装置标准第(压力环)或其它形式的压力测定装置,其测量精度应达到所加荷载的2%,其量程应能使试验压力值不小于全量程的20%,也不大于全量程的80%。
三、变形测量装置可采用外装的带接长杆的千分表,差动式应变计或移动式的接触式引伸仪,它应能保证所测量的应变值至少具有20×的精度。
四、恒温恒湿室能使室温保持在20±2℃,相对湿度保持在60±5%。
图8.0.3徐变仪
1.螺母2.上压板3.丝杆4.件试5.球绞6.垫板7.定心8.下压板9.弹簧10.底盘11.球绞
一、试验前应充分作好准备工作,需要粘贴测头或测点的应在一天以前粘好,仪表安装好后应仔细检查,不得有任何松动或异常现象。
加荷用的千斤顶、测力计等也应予以检查。
二、把同条件养护的棱柱体抗压强度试件取出,试压,取得混凝土的棱柱体抗压强度。
三、把徐变试件放在徐变仪的下压板上,此时试件、加荷千斤顶,测力计及徐变仪的轴线应重合。
再次检查变形测量仪表的调零情况,记下初始读数。
四、试件放好后,开始加荷。
如无特殊要求,试验时取徐变应力为所测得的棱柱体抗压强度的40%。
如果采用外装仪表或接触式引伸仪,用千斤顶先加压至徐变应力的20%进行对中。
此时,两侧的变形相差应小于其平均值的10%,如超出此值,应松开千斤顶,重新调整后,再加荷到徐变应力的20%,检查对中的情况。
对中完毕后,应立即继续加荷直到徐变应力,读出两边的变形值。
此时,两边变形的平均值即为在徐变荷载下的初始变形值。
从对中完毕到测初始变形值之间的加荷及测量时间不得超过一分钟。
拧紧承力螺杆上端的螺帽,放松千斤顶,观察两边变形值的变化情况。
此时,试件两侧的读数相差应不超过平均值的10%,否则应予以调整,调整应在试件持荷的情况下进行,调整过程中所产生的变形增值应计入徐变变形之中。
再加荷到徐变应力,检查两侧变形读数,其总和与加荷前读数相比,误差不应超过2%。
否则应予以补足。
五、按下列试验周期(由试件加荷时起算)测定混凝土试件的变形值:
1、3、7、14、28、45、60、90、120、150、180、360天。
在测读变形读数的同时应测定同条件放置收缩试件的收缩值。
六、试件受压后应定期检查荷载的保持情况,一般在7、28、60、90天各校核一次,如荷载变化大于2%,应予以补足。
式中:
εct——加荷t天后的混凝土徐变值;
△Lt——加荷t天后混凝土的总变形值(毫米);
△Lo——加荷时测得的混凝土初始变形值(毫米);
Lb—