早期开裂敏感性试验检测
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发布时间:2025-06-01 05:08:44 更新时间:2025-05-31 05:08:44
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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早期开裂是混凝土、砂浆、水泥基材料及其他一些建筑材料在硬化初期(通常指浇筑后几小时至几天内)由于各种因素(如塑性收缩、干燥收缩、温度应力、化学收缩等)作用而产生的裂缝现象。这类裂缝不仅影响结构的外观质量,更重要的是会显著降低材料的力学性能、长期耐久性(如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性),为有害介质侵入提供通道,最终影响结构的安全性和使用寿命。因此,评估材料抵抗早期开裂的能力——即早期开裂敏感性——对于材料质量控制、配合比优化、施工工艺选择以及确保工程长期性能至关重要。
早期开裂敏感性试验检测通过模拟材料在实际服役环境中可能面临的早期开裂条件(如约束状态、温湿度变化、风速等),采用标准化的方法定量或定性地评价其抵抗开裂的能力。这项检测是预测材料在实际应用中开裂风险、筛选低开裂风险材料、验证防裂措施有效性的关键手段。
早期开裂敏感性试验的核心检测项目通常包括:
1. 裂缝出现时间: 记录试件从浇筑完毕或特定养护条件开始后,第一条可见裂缝出现的时间点。此时间点越晚,通常表明材料抵抗早期应力(如塑性收缩)的能力越强。
2. 裂缝数量: 在规定观察期内(如24h, 48h, 72h),统计试件表面产生的裂缝总条数。裂缝数量是衡量开裂敏感性的直接指标之一。
3. 裂缝长度: 测量每一条裂缝的扩展长度(通常以毫米mm计),并常计算总裂缝长度或平均裂缝长度。
4. 裂缝宽度: 使用专用仪器测量裂缝的最大宽度(通常以微米μm计)。裂缝宽度是评估裂缝严重程度和潜在危害性的关键参数。
5. 开裂面积: 有时会计算或评估由裂缝形成的总开裂面积(平方毫米mm²),这综合反映了裂缝的长度和宽度。
6. 开裂指数/权重: 结合裂缝的数量、长度和宽度,通过特定的公式计算出一个综合评价指标(开裂指数、总开裂权重等),用于更全面地量化开裂程度和敏感性,便于不同材料或配比间的比较。
7. 裂缝发展速率: 在连续观测中,记录裂缝长度或宽度随时间的变化速率。
进行早期开裂敏感性试验常用的仪器设备包括:
1. 约束开裂试验装置:
* 平板式约束开裂试验架: 最常见的是依据标准(如GBT 50082-2009)设计的带约束钢筋的矩形或圆形金属模具(底板),四周有凸起的边框提供边缘约束,底板下方有钢制或塑料的“L”形或“工”字型肋条提供底部约束。模具尺寸常见600x600mm或800x800mm等。
* 圆环约束开裂试验装置: 由内环、外环和底座组成(如ASTM C1581)。内环或外环是钢制的,提供刚性约束,另一个环通常为塑料或轻质材料,允许试件自由收缩的参照。试件浇筑在环形空间内。通过观察内环或外环表面裂缝出现的时间、数量和宽度来评价。
2. 裂缝观测设备:
* 裂缝测宽仪/读数显微镜: 用于精确测量裂缝宽度,分辨率可达0.01mm或更高。
* 裂缝观测灯/放大镜: 辅助肉眼发现细小裂缝。
* 数码相机/数码显微镜: 用于定时拍照或录像记录裂缝发展过程,后期可进行图像分析测量。
3. 环境模拟与控制设备:
* 环境试验箱/室: 提供并精确控制试验所需的温度(如20±2°C, 38±2°C)、相对湿度(如50±5%, 60±5%)条件。某些试验要求在特定风速下进行(如GJT 50082-2009要求风速5m/s)。
* 风速计: 用于测量和校准试验区域的风速。
* 温湿度记录仪: 连续记录试验过程中的温湿度变化。
4. 数据采集与处理系统: 用于记录裂缝观测数据、照片/视频,并进行计算分析(如计算开裂指数)。
虽然具体步骤依不同标准有所差异,但典型的早期开裂敏感性试验(以平板约束法为例)流程如下:
1. 准备工作:
* 检查并清洁试验模具(平板约束架),在底板和边框内侧涂刷脱模剂。
* 将模具水平放置在环境箱/室内的指定位置。
* 按要求设置环境箱/室的温度、湿度和风速(若需要)。
2. 材料制备与浇筑:
* 按照标准要求或试验设计,制备待测的混凝土或砂浆拌合物。
* 在模具内一次性浇筑拌合物,用抹刀抹平表面,确保厚度均匀(通常为50±2mm)。
* 记录浇筑完成时刻作为试验起始时间(T0)。
3. 初期养护与环境控制:
* 将模具连同试件置于设定好温湿度和风速的环境中。
* 保持环境条件恒定。
4. 裂缝观测与记录:
* 在预设的时间点(如T0+1h, 2h, 3h, 6h, 12h, 24h, 48h, 72h等)进行观察。
* 肉眼或借助放大镜、灯光仔细检查试件表面,记录第一条裂缝出现的时间、位置。
* 在后续观测点,记录新出现的裂缝数量、位置,并测量每一条裂缝的长度和最大宽度。
* 对裂缝进行标识或拍照/录像,确保记录清晰准确。
5. 结束与数据处理:
* 达到预定试验时长(通常为24h或72h)后结束试验。
* 整理所有观测数据,计算总裂缝长度、平均裂缝宽度、总开裂面积等参数。
* 根据所采用标准的公式计算开裂指数或开裂权重(例如,常用每条裂缝的长度与其最大宽度的乘积之和作为总开裂权重)。
* 分析结果,评价材料的早期开裂敏感性。
国内外常用的早期开裂敏感性试验标准主要包括:
1. 中国国家标准 (GB):
* GB/T 50082-2009 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》: 第8章规定了“早期抗裂试验”方法(平板约束法),这是国内应用最广泛的标准。规定了试件尺寸(800x800mm或600x600mm厚50mm)、约束形式(底部约束肋+边缘约束)、环境条件(温度20±2°C,相对湿度60±5%,风速5±0.5m/s)、观测周期(24h)和开裂评价指标(单位面积的总开裂面积Cra,单位面积开裂裂缝数目Cn,单位面积总开裂长度Cl,平均开裂面积a)。
2. 中国工程建设标准化协会标准 (CECS):
* CECS 278:2010 《混凝土结构耐久性评定标准》: 附录A也参考了平板约束法进行早期抗裂性评价。
3. 美国材料与试验协会标准 (ASTM):
* ASTM C1581-18a 《Standard Test Method for Determining Age at Cracking and Induced Tensile Stress Characteristics of Mortar and Concrete under Restrained Shrinkage》: 采用圆环约束法。通过测量开裂时间、诱导应力和应力率来评估开裂敏感性。
* ASTM C1579 《Standard Test Method for Evaluating Plastic Shrinkage Cracking of Restrained Fiber Reinforced Concrete (Using a
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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