混凝土试件动融循环试验方法

混凝土试件动融循环试验方法

一、前言：

混凝土作为现代建筑工程中广泛应用的基础材料，其耐久性直接关系到各类基础设施的安全与使用寿命。在众多影响混凝土耐久性的因素中，冻融循环是极为关键的一个。由于混凝土在使用过程中常常暴露于自然环境，在寒冷地区，反复的冻融作用会使混凝土内部产生一系列物理和化学变化，导致结构破坏、强度降低，进而危及整个建筑结构的稳定性。它用于模拟混凝土在自然条件下经受冻融循环过程的实验设备，能够在实验室环境中精确控制温度、湿度、水循环等关键试验条件，通过对混凝土试件进行反复的冻融处理，并实时监测其各项性能指标的变化。

二、试验设备：

采用混凝土动融循环试验机，具备精准控温与稳定的振动功能，控温范围在 -20℃至 20℃之间，温度波动度不超过±0.5℃，振动频率可在 5Hz 至 10Hz 调节，振幅为±1mm，能满足试验对温度与振动的严苛要求。

三、试件制备：

依据相关标准制作混凝土试件，尺寸为 100mm×100mm×400mm 的棱柱体试件。成型后在标准养护室养护 28 天，确保其强度与性能达到试验基准要求，养护温度 20℃±2℃，相对湿度 95%以上。

四、试验步骤：

1. 初始数据记录：试验前测量试件的质量、尺寸、初始动弹模量等数据。

2. 安装试件：将养护好的试件小心安装在试验机的试件架上，确保固定牢固且受力均匀，避免因安装不当影响试验结果。

3. 动融循环设置：设置动融循环参数，一次动融循环包括先降温至 -18℃并保持 4 小时，接着在该温度下以 8Hz 频率振动 30 分钟；随后升温至 5℃，保持 4 小时，同样在该温度下振动 30 分钟，如此为一个完整循环。

4. 性能检测：每经过 5 次动融循环，对试件进行质量损失测量、动弹模量检测以及外观检查（观察是否有裂缝、剥落等现象）。动弹模量采用动弹模量测试仪进行无损检测，通过对比试验前后动弹模量的变化评估混凝土内部结构损伤程度。质量损失测量精确到 0.01g，以衡量试件表面材料的剥蚀情况。外观检查则详细记录裂缝的长度、宽度、深度以及剥落面积等信息。

四、数据处理与分析

根据记录的数据，绘制试件质量损失率随动融循环次数的变化曲线、动弹模量随动融循环次数的衰减曲线等，通过数据拟合与分析，建立混凝土动融循环性能劣化模型，从而深入研究混凝土在动融循环作用下的耐久性规律，为混凝土结构在寒冷且有振动环境下的设计与寿命预测提供科学依据。例如，采用线性回归分析质量损失率与循环次数的关系，以指数函数拟合动弹模量的衰减过程等数学方法进行数据处理与模型构建。

例如，假设初始质量为 2500g，第 5 次循环后质量为 2480g，初始动弹模量为 40GPa，第 5 次循环后动弹模量为 38GPa，则质量损失为 2500 - 2480 = 20g，质量损失率为 (20 / 2500)×100 = 0.8%，动弹模量变化率为 [((40 - 38)/40)×100] = 5%。外观描述可能为“表面出现少量细微裂缝，无明显剥落"。 你可以按照这样的方式将每次试验的数据填入表格，然后绘制质量损失率 - 循环次数曲线、动弹模量变化率 - 循环次数曲线等，直观地分析混凝土试件在动融循环过程中的性能变化趋势。