T0565-2005水泥混凝土抗凍性試驗(yàn)方法（快凍法）
 
1 目的、適用范圍和引用標(biāo)準(zhǔn)
  本方法規(guī)定了快凍法測定水泥混凝土抗凍性的試驗(yàn)方法。
  本方法適用于以動彈性模量、質(zhì)量損失率和相對耐久性指數(shù)作為評定指標(biāo)的水泥混凝土抗凍性試驗(yàn)。
  引用標(biāo)準(zhǔn)：
  水泥混凝土動彈性模量試驗(yàn)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(yàn)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(jìn)行凍融的裝置；滿載運(yùn)行時(shí)凍融箱內(nèi)各點(diǎn)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(biāo)應(yīng)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(jì)：能測量試件中心溫度，測量范圍負(fù)20～20℃，允許偏差為±0.5℃。
3 試樣制備
  3.1 試樣制備應(yīng)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(yàn)過程中可連續(xù)使用。除制作凍融試件外，尚應(yīng)制備中心可插入熱電偶電位差計(jì)測溫的同樣形狀、尺寸的標(biāo)準(zhǔn)試件，其抗凍性能應(yīng)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(yàn)步驟
  4.1 應(yīng)按T0551的規(guī)定進(jìn)行試件的制作和養(yǎng)護(hù)。試驗(yàn)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(hù)的試件，到達(dá)規(guī)定齡期后，可直接用于試驗(yàn)），浸泡4d后進(jìn)行凍融試驗(yàn)。
  4.2 浸泡完畢，取出試件，用濕布擦去表面水分。應(yīng)按T0564的要求測量橫向基頻，并稱其質(zhì)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(yīng)在試件的側(cè)面與底部墊放適當(dāng)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(yàn)箱的試件架中。
  4.4 按規(guī)定進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)，應(yīng)符合下列要求：
  （1）每次凍融循環(huán)應(yīng)在2~5h完成，其中用于融化的時(shí)間不得小于整個(gè)凍融時(shí)間的1/4。
  （2）在凍結(jié)和融化終了時(shí)，試件中心溫度應(yīng)分別控制在負(fù)18℃±2℃和5℃±2℃。中心溫度應(yīng)以測溫標(biāo)準(zhǔn)試件實(shí)測溫度為準(zhǔn)。
  （3）在試驗(yàn)箱內(nèi)，各個(gè)位置上的每個(gè)試件從3℃降至負(fù)16℃所用的時(shí)間不得少于整個(gè)受凍時(shí)間的1/2，每個(gè)試件從負(fù)16℃升至3℃所用的時(shí)間也不得少于整個(gè)融化時(shí)間的1/2，試件內(nèi)外溫差不宜超過28℃。
  （4）凍和融之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間不應(yīng)超過10min。
  4.5 通常每隔25次凍融循環(huán)對試件進(jìn)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(shí)，小心將試件從試件盒中取出，沖洗干凈，擦去表面水，進(jìn)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(diào)頭重新裝入試件盒中，注入清水，繼續(xù)試驗(yàn)。試件在測試過程中，應(yīng)防止失水，待測試件須用濕布覆蓋。
  4.6 如果試驗(yàn)因故中斷，應(yīng)將試件在受凍狀態(tài)下保存在原試驗(yàn)箱內(nèi)。如果達(dá)不到此要求，試件處在融解狀態(tài)下的時(shí)間不宜超過兩個(gè)循環(huán)。
  4.7 凍融試驗(yàn)到達(dá)下列兩種情況的任何一種時(shí)，即可停止試驗(yàn)。
  （1）試件的相對動彈性模量下降至60%以下；
  （2）試件的質(zhì)量損失率達(dá)5%。
5 結(jié)果計(jì)算
  5.1 相對動彈性模量，按式（T0565-1）計(jì)算：? 
?    f2n
  P=-------   （T 0565-1）
      F02 
  式中： P——經(jīng)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(yàn)前的試件橫向基頻（Hz）。
  以3 個(gè)試件的算術(shù)平均值為試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算結(jié)果精度至0.1%。
  5.2 質(zhì)量變化率，按式（T 0565-2）計(jì)算：
?     m0-mn
  Wn=-----------   （T 0565-2）
         m0
  式中：Wn——經(jīng)n次凍融循環(huán)后的試件質(zhì)量變化率（%）；
  m0 ——試件凍融試驗(yàn)前的試件質(zhì)量（kg）；
  mn ——n 次凍融循環(huán)后的試件質(zhì)量（kg）。
  以3個(gè)試件的平均值為試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果計(jì)算精確至0.1%。
  5.3 相對耐久性指數(shù)，按式（T 0565-3）計(jì)算： 
        P×N
  Kn=-------------? （T 0565-3）
         300
  式中： Kn ——經(jīng)n次凍融循環(huán)后的試件相對耐久性指數(shù)（%）；
  N ——達(dá)到本方法4.7規(guī)定的凍融循環(huán)次數(shù)；
  P——經(jīng)n次凍融循環(huán)后3 個(gè)試件的相對動彈模量平均值（%）。
  結(jié)果計(jì)算精確至0.1%。
  5.4 當(dāng)P 大于60%或質(zhì)量損失率達(dá)5%時(shí)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(jié)束時(shí)試件的彎拉強(qiáng)度：當(dāng)試件外觀完整時(shí)，可按T 0558 的規(guī)定進(jìn)行彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)。
6 試驗(yàn)報(bào)告
  試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容：
  （1）要求檢測的項(xiàng)目名稱、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；
  （2）原材料的品種、規(guī)格和產(chǎn)地；
  （3）儀器設(shè)備的名稱、型號及編號；
  （4）環(huán)境溫度和濕度；
  （5）試件的質(zhì)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(jié)束時(shí)試件的彎拉強(qiáng)度；
  （7）要說明的其他內(nèi)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(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（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(yàn)期間測定試件的線性膨脹，直到試件達(dá)到臨界膨脹點(diǎn)或達(dá)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(nèi)會因凍融循環(huán)在接縫處產(chǎn)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(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50082—2009）中還有一個(gè)抗凍試驗(yàn)方法，稱之為慢凍法，它要求試件在負(fù)15℃~負(fù)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(shí)滿足強(qiáng)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(qiáng)度等級，而在快凍法中沒有這個(gè)概念。
   本方法參考美國材料試驗(yàn)協(xié)會ASTM C 666-97標(biāo)準(zhǔn)，將試件融化終了的中心溫度定為5℃±2℃，同時(shí)試件從融到凍、從凍到融所用時(shí)間也相應(yīng)地規(guī)定為：從3℃降至負(fù)16℃所用時(shí)間不得少于整個(gè)受凍時(shí)間的1/2，試件從負(fù)16℃升到3℃所用的時(shí)間不得少于整個(gè)融化時(shí)間的1/2。
   有時(shí)在試驗(yàn)結(jié)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(jìn)一步吸入水分，所以可能導(dǎo)致試件質(zhì)量增加而非減少。為此，本方法將質(zhì)量損失率Wn改為質(zhì)量變化率Wn′。
   由于需要對試件進(jìn)行無損檢測，因此引入動態(tài)彈性模量來評價(jià)動融循環(huán)對試件的影響。但現(xiàn)有試驗(yàn)表明，動態(tài)彈性模量和試件的彎拉強(qiáng)度相關(guān)性較差，所以本方法提出凍融循環(huán)結(jié)束時(shí)試件的彎拉強(qiáng)度作為備選指標(biāo)。