CN109115673A - 一种用于公路混凝土桥梁养护材料抗盐冻性能试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于公路混凝土桥梁养护材料抗盐冻性试验方法，高低温交变气候试验箱内部盛有防冻液，并设置有一个不锈钢试模，不锈钢试模内部安装在六个圆柱形的橡胶模具，每个橡胶模具内部安装有一个砼或砂浆试件，砼或砂浆试件上端设置有不锈钢卡箍，不锈钢卡箍上方盛有质量分数3.5%的盐溶液，砼或砂浆试件的尺寸为Φ100mm*50mm，优点是可以客观的评价用于公路混凝土桥梁养护材料的抗盐冻性能。
Description
技术领域
本发明属于公路桥梁养护材料（养护材料指修补用的混凝土、砂浆和涂层类材料）性能测试的技术领域，涉及一种用于公路混凝土桥梁养护材料抗盐冻性能试验装置。
背景技术
当今混凝土破坏的主要原因为钢筋锈蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境下的物理化学作用。混凝土的盐冻破坏一般是指在有冻融循环的条件下，由氯盐引起的混凝土剥蚀破坏。根据辽宁省气象资料统计结果，寒冷地区有害冻融次数可以达到85次/年～103次/年。此地区在役15年以上的公路桥梁各构件混凝土受到不同程度盐冻破坏，严重的可使混凝土膨胀开裂，钢筋锈蚀。根据该类桥梁耐久性病害的破坏程度，需使用修补混凝土、砂浆或涂层类材料进行修复。
盐冻破坏的根本原因是冻融循环过程产生的结冰压力和干湿循环作用产生的结晶压力，最终导致混凝土破坏。现有的试验方法多针对的冻融循环作用进行测试，忽略了干湿循环作用。此外，大多数砂浆类养护材料的抗盐冻性能评价都参照混凝土的检验方法，未能客观的评价该材料的抗盐冻性能。
目前还没有一个合适的试验方法对于此类养护材料的抗盐冻性能进行评价，本发明提供了一个抗盐冻试验测试装置对公路桥梁养护材料的抗盐性能进行测试。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明在高低温交变的湿热条件下，模拟了实际环境下混凝土桥梁的盐冻破坏过程。
为达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案是：一种用于公路混凝土桥梁养护材料抗盐冻性试验装置，包括高低温交变气候试验箱，其技术要点是：高低温交变气候试验箱内设置有一个不锈钢试模，不锈钢试模内部盛有防冻液，不锈钢试模内部安装在六个圆柱形的橡胶模具，每个橡胶模具内部安装有一个砼或砂浆试件，砼或砂浆试件上端设置有不锈钢卡箍，不锈钢卡箍上方盛有质量分数3.5%的盐溶液，砼或砂浆试件的尺寸为Φ100mm*50mm的圆柱体。
本发明的有益效果是：通过设定的冻融和干湿循环机制以及除冰盐溶液腐蚀介质，很好的模拟了公路混凝土桥梁所处的腐蚀环境；通过高低温交变气候试验箱以及本发明的试验装置，实现了盐冻冻融和干湿循环对混凝土或砂浆试件的共同作用；通过试件外观、质量损失率和冻融、干湿循环次数三个试验结果可以客观的评价用于公路混凝土桥梁养护材料的抗盐冻性能。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
附图标记如下：
1、高低温交变气候试验箱 2、不锈钢试模 3、防冻液 4、质量分数3.5%的盐溶液5、砼或砂浆试件 6、不锈钢卡箍 7、橡胶模具。
具体实施方式
如图1所示，本发明涉及一种用于公路混凝土桥梁养护材料抗盐冻性试验装置，包括高低温交变气候试验箱，其中：高低温交变气候试验箱1内部盛有防冻液3，并设置有一个不锈钢试模2，不锈钢试模内部安装在六个圆柱形的橡胶模具7，每个橡胶模具内部安装有一个砼或砂浆试件5，砼或砂浆试件上端设置有不锈钢卡箍6，不锈钢卡箍上方盛有质量分数3.5%的盐溶液4，砼或砂浆试件的尺寸为Φ100mm*50mm的圆柱体。
进一步地，不锈钢试模2试件尺寸长宽高分别为500mm*300mm*300mm；橡胶模具7尺寸为Φ110mm*210mm；不锈钢卡箍6尺寸为Φ115mm*25mm；砼或砂浆试件5尺寸为Φ100mm*50mm的圆柱体；防冻液3高度200mm;质量分数3.5%的盐溶液高度3mm。
进一步地，外部试验环境满足下列要求：温度（20±2）℃，相对湿度（65±5）%。
防冻融循环制度为：-25℃～+20℃，-25℃持续时间两小时，+20℃持续时间两小时，一次冻融循环时间在四小时内完成。干湿循环制度为40℃，湿度65%，风速不小于5m/s。风干2h,填入3mm高的3.5%除冰盐溶液浸泡2h.一次干湿循环在四小时内完成。一个完整冻融和干湿循环的机制为先冻融循环30次，然后干湿循环10次。五个完整机制的冻融和干湿循环后结束试验。
盐溶液为质量分数为3.5%，使用除冰盐配制而成。
混凝土和砂浆试件在21d龄期时在水中浸泡至28d龄期，涂层试件需在混凝土基体试件28d龄期时进行涂刷，然后在水中浸泡7d然后进行抗盐冻试验。
具体方法如下：
步骤1）测试的混凝土配合比按照修补混凝土配合比进行制作、砂浆配合比按照修补砂浆配合比进行制作，涂层产品按照推荐底漆、面漆和中间漆的涂刷量进行涂刷，每组试件六个。
步骤2）试验前将高低温交变气候试验箱1升温至+20℃保持30min；同时将装有防冻液3的不锈钢试模2放入高低温放入高低温交变气候试验箱1中，防冻液高度,为200mm，整个试验过程要保证防冻液的液面高度高于盐溶液的液面高度。
步骤3）试验前将试件烘干至恒重，并记录初始值 ，然后将试件放入水中浸泡7d,然后取出进行试验。
步骤4）砼或砂浆试件5装入橡胶模具7中，拧紧不锈钢卡箍6，放入不锈钢试模2前用清水测试砼或砂浆试件5与橡胶模具7是否卡紧，不发生渗漏后，将质量分数3.5%的盐溶液4倒入橡胶模具7中，保持高度3mm,然后盖紧。
步骤5）开始进行一个完整机制的冻融和干湿循环：-25℃～+20℃，-25℃持续时间两小时，+20℃持续时间两小时，一次冻融循环时间在四小时内完成。干湿循环制度为：40℃，湿度65%，风速不小于5m/s。风干2h,填入3mm高的3.5%除冰盐溶液浸泡2h；一次干湿循环在四小时内完成；一个完整的冻融和干湿循环的机制为先冻融循环30次，干湿循环10次。
步骤6）每完成一个机制的冻融和干湿循环试验，将砼或砂浆试件洗净，烘干至恒重，测试试件质量，精确至0.01g；N次冻融干湿循环后，单个砼或砂浆试件质量损失率应按下式（式1）进行计算：
（1）
式中：
——N次冻融和干湿循环后第i个砼或砂浆试件的质量损失率（%），精确至0.01；
——冻融和干湿循环前第i个砼或砂浆试件试件的质量（g）
——N次冻融和干湿循环后，第i个砼或砂浆试件的质量（g）。
每组砼或砂浆试件的平均质量损失率应该以六组试件的质量损失率试验结果的算式平均值为最终测定值。当某个试验结果出现负值，应该剔除；如果六个测定值中有一个超过平均值的10%，应以剩下五个的平均数为结果。如果有三组试件的测定值超过平均值的10%，本组试验结果作废。
步骤7）其中混凝土试验有下列情况之一可以停止试验：
1、完成5个机制的冻融和干湿循环；
2、试件的质量损失率超过3%。
步骤8）砂浆试验有下列情况之一可以停止试验：
1、完成3个机制的冻融和干湿循环；
2、试件的质量损失率超过3%。
步骤9）涂层试验中有下列情况之一可以停止试验：
1、涂层表面出现气泡、开裂、剥落、粉化、可停止试验；
2、完成3个机制的冻融和干湿循环。
步骤10）混凝土或砂浆抗盐冻性能的评价：
1、表面外观：轻微剥落、中度剥落（有些骨料暴露）、严重剥落（出现贯穿裂缝，骨料暴露）；
2完成的冻融和干湿循环机制次数；
3试件冻融循环后的质量损失率。
步骤11）涂层抗盐冻性能的评价：
1表面外观：出现气泡、开裂、剥落、粉化；
2受检混凝土与基准混凝土质量损失率比值。质量损失率按照式（1）进行计算，冻融质量损失比按照公式（2）进行计算，试验结果精确至1%。
（2）
式中：
——受检涂层试件与基准混凝土试件质量损失比，%。
——受检混凝土的冻融循环质量损失率，%。
Δm2——基准混凝土的冻融循环质量损失率，%。
Claims (4)
1.一种用于公路混凝土桥梁养护材料抗盐冻性试验装置，包括高低温交变气候试验箱，其特征在于：高低温交变气候试验箱内设置有一个不锈钢试模，不锈钢试模内部盛有防冻液，不锈钢试模内部安装在六个圆柱形的橡胶模具，每个橡胶模具内部安装有一个砼或砂浆试件，砼或砂浆试件上端设置有不锈钢卡箍，不锈钢卡箍上方盛有质量分数3.5%的盐溶液，砼或砂浆试件的尺寸为Φ100mm*50mm的圆柱体。
2.根据权利要求1所述的一种用于公路混凝土桥梁养护材料抗盐冻性试验装置，其特征在于：不锈钢试模试件尺寸长宽高分别为500mm*300mm*300mm，橡胶模具尺寸为Φ110mm*210mm，不锈钢卡箍尺寸为Φ115mm*25mm，防冻液的高度为200mm，质量分数3.5%的盐溶液的高度为3mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于公路混凝土桥梁养护材料抗盐冻性试验装置，其特征在于：外部试验环境要求为：温度（20±2）℃，相对湿度（65±5）%。
4.一种用于公路混凝土桥梁养护材料抗盐冻性试验方法，包括如下步骤：
步骤一：所需的砼或砂浆试件，按照修补混凝土或砂浆配合比进行制作，在所用的不锈钢试模中放入橡胶模具，每个高低温交变气候试验箱中的一个不锈钢试模为一组，每组六个橡胶模具；
步骤二：试验前将高低温交变气候试验箱升温至+20℃保持30min，同时将装有防冻液的不锈钢试模放入高低温交变气候试验箱中，防冻液高度200mm；整个试验过程防冻液的液面高度始终高于盐溶液的液面高度；
步骤三：试验前将砼或砂浆试件烘干至恒重，并记录初始值，然后将试件放入水中浸泡7d,然后取出进行试验；
步骤四：将砼或砂浆试件装入橡胶模具中，砼或砂浆试件上方安装卡箍，拧紧不锈钢卡箍，放入不锈钢试模前用清水测试砼或砂浆试件与橡胶模具是否卡紧，不发生渗漏后，将质量分数3.5%的盐溶液倒入橡胶模具中，保持高度为3mm，然后盖紧；
步骤五：开始进行一个完整机制的冻融和干湿循环：高低温交变气候试验箱的温度范围设置在-25℃～+20℃，-25℃持续时间两小时，+20℃持续时间两小时，一次冻融循环时间在四小时内完成，干湿循环制度为40℃，湿度65%，风速不小于5m/s，风干2h，填入3mm高的3.5%除冰盐溶液浸泡2h，一次干湿循环在四小时内完成，一个完整的冻融和干湿循环的机制为先冻融循环30次，干湿循环10次；
步骤六：每完成一个机制的冻融和干湿循环试验，将试件洗净，烘干至恒重，测试试件质量，精确至0.01g。
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