混凝土試件動融循環(huán)試驗(yàn)方法

一、前言：

混凝土作為現(xiàn)代建筑工程中廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)材料，其耐久性直接關(guān)系到各類基礎(chǔ)設(shè)施的安全與使用壽命。在眾多影響混凝土耐久性的因素中，凍融循環(huán)是極為關(guān)鍵的一個。由于混凝土在使用過程中常常暴露于自然環(huán)境，在寒冷地區(qū)，反復(fù)的凍融作用會使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一系列物理和化學(xué)變化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低，進(jìn)而危及整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。它用于模擬混凝土在自然條件下經(jīng)受凍融循環(huán)過程的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，能夠在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中精確控制溫度、濕度、水循環(huán)等關(guān)鍵試驗(yàn)條件，通過對混凝土試件進(jìn)行反復(fù)的凍融處理，并實(shí)時監(jiān)測其各項(xiàng)性能指標(biāo)的變化。

二、試驗(yàn)設(shè)備：

采用混凝土動融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)，具備精準(zhǔn)控溫與穩(wěn)定的振動功能，控溫范圍在 -20℃至 20℃之間，溫度波動度不超過±0.5℃，振動頻率可在 5Hz 至 10Hz 調(diào)節(jié)，振幅為±1mm，能滿足試驗(yàn)對溫度與振動的嚴(yán)苛要求。

三、試件制備：

依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制作混凝土試件，尺寸為 100mm×100mm×400mm 的棱柱體試件。成型后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù) 28 天，確保其強(qiáng)度與性能達(dá)到試驗(yàn)基準(zhǔn)要求，養(yǎng)護(hù)溫度 20℃±2℃，相對濕度 95%以上。

四、試驗(yàn)步驟：

1. 初始數(shù)據(jù)記錄：試驗(yàn)前測量試件的質(zhì)量、尺寸、初始動彈模量等數(shù)據(jù)。

2. 安裝試件：將養(yǎng)護(hù)好的試件小心安裝在試驗(yàn)機(jī)的試件架上，確保固定牢固且受力均勻，避免因安裝不當(dāng)影響試驗(yàn)結(jié)果。

3. 動融循環(huán)設(shè)置：設(shè)置動融循環(huán)參數(shù)，一次動融循環(huán)包括先降溫至 -18℃并保持 4 小時，接著在該溫度下以 8Hz 頻率振動 30 分鐘；隨后升溫至 5℃，保持 4 小時，同樣在該溫度下振動 30 分鐘，如此為一個完整循環(huán)。

4. 性能檢測：每經(jīng)過 5 次動融循環(huán)，對試件進(jìn)行質(zhì)量損失測量、動彈模量檢測以及外觀檢查（觀察是否有裂縫、剝落等現(xiàn)象）。動彈模量采用動彈模量測試儀進(jìn)行無損檢測，通過對比試驗(yàn)前后動彈模量的變化評估混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷程度。質(zhì)量損失測量精確到 0.01g，以衡量試件表面材料的剝蝕情況。外觀檢查則詳細(xì)記錄裂縫的長度、寬度、深度以及剝落面積等信息。

四、數(shù)據(jù)處理與分析

根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，繪制試件質(zhì)量損失率隨動融循環(huán)次數(shù)的變化曲線、動彈模量隨動融循環(huán)次數(shù)的衰減曲線等，通過數(shù)據(jù)擬合與分析，建立混凝土動融循環(huán)性能劣化模型，從而深入研究混凝土在動融循環(huán)作用下的耐久性規(guī)律，為混凝土結(jié)構(gòu)在寒冷且有振動環(huán)境下的設(shè)計(jì)與壽命預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)。例如，采用線性回歸分析質(zhì)量損失率與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系，以指數(shù)函數(shù)擬合動彈模量的衰減過程等數(shù)學(xué)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與模型構(gòu)建。

例如，假設(shè)初始質(zhì)量為 2500g，第 5 次循環(huán)后質(zhì)量為 2480g，初始動彈模量為 40GPa，第 5 次循環(huán)后動彈模量為 38GPa，則質(zhì)量損失為 2500 - 2480 = 20g，質(zhì)量損失率為 (20 / 2500)×100 = 0.8%，動彈模量變化率為 [((40 - 38)/40)×100] = 5%。外觀描述可能為“表面出現(xiàn)少量細(xì)微裂縫，無明顯剝落”。 你可以按照這樣的方式將每次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)填入表格，然后繪制質(zhì)量損失率 - 循環(huán)次數(shù)曲線、動彈模量變化率 - 循環(huán)次數(shù)曲線等，直觀地分析混凝土試件在動融循環(huán)過程中的性能變化趨勢。