郑西铁路高性能混凝土耐久性试验方法

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1、郑西铁路高性能混凝土耐郑西铁路高性能混凝土耐久性检验方法久性检验方法一、客运专线高性能混凝土耐久性指标一、客运专线高性能混凝土耐久性指标 电通量、抗冻性、抗裂性、抗渗性、耐蚀性、电通量、抗冻性、抗裂性、抗渗性、耐蚀性、耐磨性、抗碱耐磨性、抗碱骨料反应性能等。骨料反应性能等。1.混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土抵抗冻融破坏的能力。混凝土的抗冻性是指混凝土抵抗冻融破坏的能力。混凝土冻融破坏主要有冻胀开裂和表面剥蚀两种表混凝土冻融破坏主要有冻胀开裂和表面剥蚀两种表现形式。现形式。2.混凝土产生冻融破坏的条件。混凝土产生冻融破坏的条件。混凝土与水接触混凝土与水接触 存在冻融循环交替

2、作用的环境条件存在冻融循环交替作用的环境条件二、混凝土抗冻性的检验要点3.影响抗冻性的主要因素影响抗冻性的主要因素拌合物的含气量拌合物的含气量 适当引入微小气泡可以明显改善混凝土的抗冻性，能够改适当引入微小气泡可以明显改善混凝土的抗冻性，能够改善混凝土的拌合物性能，减少泌水，从而减少毛细管道的善混凝土的拌合物性能，减少泌水，从而减少毛细管道的形成，并对毛细管孔道起到截断作用。另外，对冻融破坏形成，并对毛细管孔道起到截断作用。另外，对冻融破坏时产生的静水压力起到缓冲作用。时产生的静水压力起到缓冲作用。外加剂的品质对混凝土抗冻性有直接影响，品质优良的外外加剂的品质对混凝土抗冻性有直接影响，品质优良

3、的外加剂引入的气孔数量足够、孔径小、分布均匀、稳定性好，加剂引入的气孔数量足够、孔径小、分布均匀、稳定性好，能够大幅度提高混凝土的抗冻性。能够大幅度提高混凝土的抗冻性。骨料的品质骨料的品质骨料对抗冻性能的影响主要为骨料的吸水率。骨料吸水率越骨料对抗冻性能的影响主要为骨料的吸水率。骨料吸水率越大，混凝土抗冻性能越低。另外，骨料的坚固性、风化程大，混凝土抗冻性能越低。另外，骨料的坚固性、风化程度、含泥量等对抗冻性也有一定的影响。度、含泥量等对抗冻性也有一定的影响。水泥的品种、矿物掺合料的品种以及掺量对混凝土的抗冻水泥的品种、矿物掺合料的品种以及掺量对混凝土的抗冻性也有一定的影响。性也有一定的影响。

4、4.混凝土抗冻性的试验方法。混凝土抗冻性的试验方法。混凝土的抗冻性试验方法目前有四种混凝土的抗冻性试验方法目前有四种：快速冻融法（快速冻融法（DF）；）；慢冻法；慢冻法；临界膨胀试验法；临界膨胀试验法；临界水饱和法；临界水饱和法；目前铁路客运专线采用的方法为普通混凝土长期性能和耐目前铁路客运专线采用的方法为普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法（久性能试验方法（GBJ82-85）规定的快速法。）规定的快速法。5.混凝土抗冻性能快速法混凝土抗冻性能快速法试验采用试验采用100100400毫米的棱柱体混凝土试件。试件每组毫米的棱柱体混凝土试件。试件每组3块。块。5.1快冻法测定混凝土抗冻性能试验所用

5、设备要求快冻法测定混凝土抗冻性能试验所用设备要求n快速冻融装置快速冻融装置 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、自动地按照要求进行冻融的装置。满载运转时，冻融箱内化而连续、自动地按照要求进行冻融的装置。满载运转时，冻融箱内各点温度的极差不得超过各点温度的极差不得超过2。n试件盒试件盒 其净截面尺寸应为其净截面尺寸应为110110mm，高度应比试件高出，高度应比试件高出50100mm。试件底部垫起后盒内水面应至少高出试件顶面。试件底部垫起后盒内水面应至少高出试件顶面5mm。动弹性模量测定仪动弹性模量测定仪n热电偶热电偶5.2试验过

6、程试验过程n按有关规定进行试样的成型与养护方法进行。自然养护混凝土试件，按有关规定进行试样的成型与养护方法进行。自然养护混凝土试件，标准养护标准养护56d龄期后试验，蒸养混凝土为蒸养脱模后再标准养护至龄期后试验，蒸养混凝土为蒸养脱模后再标准养护至56d试验。试验。n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，然后在温度为度为1520水中浸泡（包括测温试件），达到饱水目的。浸泡时水水中浸泡（包括测温试件），达到饱水目的。浸泡时水面至少应高出试件顶面面至少应高出试件顶面20mm，试件浸泡，试件浸泡4天后进行冻融试验。天后进行冻融试

7、验。n浸泡完毕后，取出试件，用湿布擦除表面水分、称重，并浸泡完毕后，取出试件，用湿布擦除表面水分、称重，并测定其横向基频的初始值。测定其横向基频的初始值。n式中：式中：Ed混凝土动弹性模量（混凝土动弹性模量（MPa）；）；n a正方形截面试件的边长（正方形截面试件的边长（mm）；）；n L试件的长度（试件的长度（mm）；）；n W试件的重量（试件的重量（kg）；）；n f试件横向振动时的基振频率（试件横向振动时的基振频率（Hz）；）；n K试件尺寸修正系数，取试件尺寸修正系数，取1.40n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将试件放入试件盒内，为了使试件受温均衡，并消除

8、试件周围因水分结冰引起的负加压力，试件的侧面与底部应垫放适当宽度与厚度的橡结冰引起的负加压力，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。左右。n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。中心位置。此时即可开始冻融循环。n冻融循环过程应符合下列要求：冻融循环过程应符合下列要求：n每次冻融循环应在每次冻融循环应在24h内完成，其中用于融化的时间不得小于整个内完成，其

9、中用于融化的时间不得小于整个冻融时间的冻融时间的1/4。n在冻结和融化终了时，试件中心温度应分别控制在在冻结和融化终了时，试件中心温度应分别控制在-172和和82。n每块试件从每块试件从6降至降至-15所用的时间不得少于冻结时间的所用的时间不得少于冻结时间的1/2，试件，试件内外温差不宜超过内外温差不宜超过28。n冻和融之间的转换时间不宜超过冻和融之间的转换时间不宜超过10min。n试件一般应每隔试件一般应每隔25次循环对试件作一次横向基频测量，测量前应将试次循环对试件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。件表面浮渣清洗干净，擦去表面积水

10、，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动弹性模量试验方法进行。测完后，横向基频的测量方法及步骤应按动弹性模量试验方法进行。测完后，立即把试件立即把试件掉头掉头重新装入试件盒内。试件的测量、称量及外观检查应重新装入试件盒内。试件的测量、称量及外观检查应尽量迅速，以免水分损失。尽量迅速，以免水分损失。n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。时，应另用试件填充空位。n如冻融循环因故中断，试件应保持在如冻融循环因故中断，试件应保持在冻结冻结状态下，并最好能将试件保状态下，并最好

11、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，并存放在用防水材料包裹，加以密封，并存放在-172的冷冻室或冰箱中。的冷冻室或冰箱中。n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个循环周期的次数，在整个试验过程中只允许12次。次。n冻融到达以下冻融到达以下3种情况之一即可停止试验：种情况之一即可停止试验：n已达到已达到300次循环；次循环；n相对动弹性模量下降到相对动弹性

12、模量下降到60%以下；以下；n 重量损失率达重量损失率达5%n按公式计算混凝土试件的相对动弹性模量按公式计算混凝土试件的相对动弹性模量n式中：式中：P经经N次冻融循环后试件的相对动弹性模量，以次冻融循环后试件的相对动弹性模量，以3个试件的平均值计个试件的平均值计算算(%)；nfnN次冻融循环后试件的横向基频（赫）；次冻融循环后试件的横向基频（赫）；nf0冻融循环试验前测得的试件横向基频初始值（赫）。冻融循环试验前测得的试件横向基频初始值（赫）。n混凝土试件冻融后的重量损失率应按下式计算混凝土试件冻融后的重量损失率应按下式计算 n式中：式中：WnN次冻融循环后试件的重量损失率，以次冻融循环后试件

13、的重量损失率，以3个试件的平均值计算个试件的平均值计算（%）；）；nGo冻融循环试验前的试件重量（冻融循环试验前的试件重量（kg）；）；nGnN次冻融循环后的试件重量（次冻融循环后的试件重量（kg）。）。n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%和重量和重量损失率不超过损失率不超过5%时的最大循环次数来表示。时的最大循环次数来表示。n混凝土耐久性系数应按下式计算：混凝土耐久性系数应按下式计算：nKn=PN/300 n 式中：式中：Kn混凝土耐久性系数；混凝土耐久性系数；n N达到要求时的冻融循环次数；达到要求时的

14、冻融循环次数；n P经经N次冻融循环后的相对动弹性模量。次冻融循环后的相对动弹性模量。三三.混凝土抗渗性能检验混凝土抗渗性能检验1.混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性 混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土抵抗压力水渗透的能力。2.抗渗性能试验采用顶面直径为抗渗性能试验采用顶面直径为175mm，底面直径为，底面直径为185mm，高度为，高度为150mm的的圆台体。抗渗试件以圆台体。抗渗试件以6个为一组。拆模后用钢丝刷刷去两端面水泥浆膜，按规个为一组。拆模后用钢丝刷刷去两端面水泥浆膜，按规定养护至试验龄期。定养护至试验龄期。3.混凝土抗渗性能试验应按下列步骤进行混凝土抗渗性能试验应按下列步骤进行试件养护至

15、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，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。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。试验从水压为试验从水压为0.1MPa开始。以后，每隔开始。以后，每隔8小时增加水压小时增加水压0.1MPa，并且要随时，并且要随时注意观察试件端面的渗水情况。注意观察试件端面的渗水情况。当当6个试件中有个试件中有3个试件端面呈有渗

16、水现象时，即可停止试验，记下当时的水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。压。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。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。4.抗渗性判定抗渗性判定混凝土的抗渗标号以每组混凝土的抗渗标号以每组6个试件中个试件中4个试件未出现渗水时的最大水压力个试件未出现渗水时的最大水压力计算，其计算式为：计算，其计算式为：S=10H-1 式中：式中：S抗渗标号；抗渗标号；H6个试件中个试件中3个渗水时的水压力个渗水时的水压力(MPa)。注：配合比选定时，抗渗等级提高两个等级。注：配合比选定时，抗渗等级提高两个等级。

17、四四.混凝土抗裂性能检验混凝土抗裂性能检验 采用圆环约束试件法进行试验。采用圆环约束试件法进行试验。本方法通过考察受约束的混凝土圆环试件在规定的养护本方法通过考察受约束的混凝土圆环试件在规定的养护条件下的开裂趋势来评价混凝土的抗裂性。本方法也可用条件下的开裂趋势来评价混凝土的抗裂性。本方法也可用于评价影响混凝土开裂趋势的各种变量，如不同的水泥品于评价影响混凝土开裂趋势的各种变量，如不同的水泥品种、掺合料、外加剂及其掺量和水灰比（水胶比）等。种、掺合料、外加剂及其掺量和水灰比（水胶比）等。1 试件制备试件制备 试件标准模具，包括内环、外环和底座。浇筑成的试件试件标准模具，包括内环、外环和底座。浇

18、筑成的试件尺寸为：内径尺寸为：内径305mm，外径，外径425mm，厚度，厚度60mm，高度，高度100mm。每组圆环试件至少浇注。每组圆环试件至少浇注3个。经振动成型后养护个。经振动成型后养护一定时间，拆去外模，在试件顶面涂刷保水层。将试件连一定时间，拆去外模，在试件顶面涂刷保水层。将试件连同模具内环一起移入规定温湿度的环境中。同模具内环一起移入规定温湿度的环境中。2 试验试验 试验前可在试件外侧面粘贴应变片，用来记录试件收缩时受到模具内环约束试验前可在试件外侧面粘贴应变片，用来记录试件收缩时受到模具内环约束而产生的拉应变，并监测试件出现开裂的时间。定时观测试件顶面和外侧面的而产生的拉应变，并监测试件出现开裂的时间。定时观测试件顶面和外侧面的开裂情况和裂缝宽度。开裂情况和裂缝宽度。3 试件抗裂性能的评价准则为：试件抗裂性能的评价准则为：混凝土抗裂性能以试件侧面的开裂程度进行判定，试件侧面裂缝宽度越小，混凝土抗裂性能以试件侧面的开裂程度进行判定，试件侧面裂缝宽度越小，开裂出现的时间越晚，混凝土的抗裂性能越好。开裂出现的时间越晚，混凝土的抗裂性能越好。图D.0.1 混凝土环装置的模具示意图n张 勇 n杨富民 n王宝江