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T0565-2005水泥混凝土抗凍性試驗方法（快凍法）
T0565-2005水泥混凝土抗凍性試驗方法（快凍法）
1 目的、適用范圍和引用標準
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、質量損失率和相對耐久性指數(shù)作為評定指標的水泥混凝土抗凍性試驗。
引用標準：
水泥混凝土動彈性模量試驗方法（共振儀法）（T0564）
水泥混凝土試件制作與硬化水泥混凝土現(xiàn)場取樣方法（T0551）
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，其他指標應符合T0564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20～20℃，允許偏差為±0.5℃。
3 試樣制備
3.1 試樣制備應符合T0551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、尺寸的標準試件，其抗凍性能應高于凍融試件。
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 應按T0551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。應按T0564的要求測量橫向基頻，并稱其質量，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，則應在試件的側面與底部墊放適當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，應符合下列要求：
（1）每次凍融循環(huán)應在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）在凍結和融化終了時，試件中心溫度應分別控制在負18℃±2℃和5℃±2℃。中心溫度應以測溫標準試件實測溫度為準。
（3）在試驗箱內，各個位置上的每個試件從3℃降至負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，試件內外溫差不宜超過28℃。
（4）凍和融之間的轉換時間不應超過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，應將試件在受凍狀態(tài)下保存在原試驗箱內。如果達不到此要求，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）試件的質量損失率達5%。
5 結果計算
5.1 相對動彈性模量，按式（T0565-1）計算：?
? f2n
P=------- （T 0565-1）
F02
式中： P——經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 個試件的算術平均值為試驗結果，計算結果精度至0.1%。
5.2 質量變化率，按式（T 0565-2）計算：
? m0-mn
Wn=----------- （T 0565-2）
m0
式中：Wn——經n次凍融循環(huán)后的試件質量變化率（%）；
m0 ——試件凍融試驗前的試件質量（kg）；
mn ——n 次凍融循環(huán)后的試件質量（kg）。
以3個試件的平均值為試驗結果，結果計算精確至0.1%。
5.3 相對耐久性指數(shù)，按式（T 0565-3）計算：
P×N
Kn=-------------? （T 0565-3）
300
式中： Kn ——經n次凍融循環(huán)后的試件相對耐久性指數(shù)（%）；
N ——達到本方法4.7規(guī)定的凍融循環(huán)次數(shù)；
P——經n次凍融循環(huán)后3 個試件的相對動彈模量平均值（%）。
結果計算精確至0.1%。
5.4 當P 大于60%或質量損失率達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)結束時試件的彎拉強度：當試件外觀完整時，可按T 0558 的規(guī)定進行彎拉強度試驗。
6 試驗報告
試驗報告應包括下列內容：
（1）要求檢測的項目名稱、執(zhí)行標準；
（2）原材料的品種、規(guī)格和產地；
（3）儀器設備的名稱、型號及編號；
（4）環(huán)境溫度和濕度；
（5）試件的質量變化率、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)結束時試件的彎拉強度；
（7）要說明的其他內容。
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準》（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，直到試件達到臨界膨脹點或達到規(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年內會因凍融循環(huán)在接縫處產生耐久性裂縫（D裂縫）。在《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》（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15℃~負20℃條件下保持不小于4h（試件尺寸為150mm×150mm×150mm或100mm×100mm×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標準，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地規(guī)定為：從3℃降至負16℃所用時間不得少于整個受凍時間的1/2，試件從負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，所以可能導致試件質量增加而非減少。為此，本方法將質量損失率Wn改為質量變化率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性較差，所以本方法提出凍融循環(huán)結束時試件的彎拉強度作為備選指標。