CRTSIII型板式無砟軌道水泥瀝青砂漿凍融試驗方法

1. 主要儀具和設備

• 試驗容器：由不銹鋼制成，頂部有蓋， 250mm×200mm×120mm。底部有高5±0.1mm的三角墊條，試件與試驗容器側壁之間的空隙約為（30±20）mm。。
• 凍融試驗機：每小時zui大可升/降溫度不小于10℃，運轉時凍融箱內各點之間的zui大溫差不得超過1℃試件凍融溫度+20℃～-20℃，溫度循環控制如圖H.1所示。

圖H.1  溫度循環控制制度

• 超聲洗浴設備：功率250W，頻率35kHz。
• 超聲波測試儀：頻率范圍在10kHz～100kHz之間。
• 超聲傳播時間測量裝置：有機玻璃制成，超聲傳感器安置在該裝置兩側相對的位置上，離測試面35mm。
• 烘箱：溫度能恒定在110±5℃。
• 天平：量程10kg，分度值0.1g 。

1. 試件成型、養護、準備

• 在邊長150mm的立方體模具中間垂直插入一片PTFE片（Teflon材料，PTFE片尺寸約為150mm×150mm×2mm），使試模均分為兩部分，也可以將PTFE片垂直插入試模的兩側。
• 將砂漿注入試模內，試件的養護同附錄I。
• 7d后，將試件切割成110mm高（將成型面切除）。如PTFE片位于試模兩側，從中再將試件切割。每塊試件切割成150×110×70 mm試件2塊。
• 每組試件的數量不小于5個。

1. 試驗步驟

• 在規定的試驗齡期前2～4d，稱取試件初始質量（W₀），用硅橡膠或樹脂密封試件的4個側面，測試面（貼PTFE片面）及對應面不密封。
• 規定的試驗齡期到達后，將試件放置于試驗容器中，測試面向下。向容器中加水，使試件浸水高度為10±1mm，蓋上試驗容器的蓋子，進行試件飽水，飽水時間為7d，環境溫度為20±2℃。飽水期間應始終保持水面高度滿足要求。
• 試件飽水完成后，進行試件的超聲傳播時間初始值t_cs測試，至0.1μs。
• 將稱重、測試后的試件放入試驗容器中，測試面向下。按步驟（b）進行水面調整。將裝有試件的試驗容器放置在凍融試驗箱的托架上。
• 試件每隔4次循環做一次試件剝落量、試件吸水量和超聲傳播時間。
  • 將試驗容器從凍融試驗箱中取出，放置于超聲浴中，試件試驗面朝下，超聲浴3min。
  • 將試件取出，用濕毛巾將試件側面和上表面的水擦干凈，稱量試件的質量W_n，至0.1g。
  • 將超聲洗浴剝落物收集，用濾紙過濾。過濾前先稱量濾紙的重量μ_f。將過濾后含有全部剝落物的濾紙置于110℃±5℃的烘箱中烘干、冷卻后稱取濾紙和剝落物的總重量μ_b，稱量至0.1g。
  • 超聲傳播時間測試：將試件置于不銹鋼盤上一起放置在超聲波測量裝置中，測試面向下，一起放入超聲傳播時間測量裝置中（見圖H.2）。加入水作為耦合劑，水面高于探頭中心10mm。打開超聲波測試儀，選擇合適頻率，進行超聲傳播時間測試。測試過程中，應始終保持試件和耦合劑的溫度在20±5℃。
  • 凍融達到以下幾種情況之一即可停止試驗：
    • 已達到56次循環；
    • 相對動彈模量下降到60%以下；
    • 剝落量達2000g/m²。

注：  l_t ――全部超聲傳播路徑的總長；l_s ――試件超聲傳播路徑的總長；

l_c1+c2 ――耦合劑中超聲傳播的長度。

1－試件；2－超聲探頭；3－密封層；4－不銹鋼盤；5－試驗容器；6－試驗表面；

7－試驗溶液；8－超聲傳播

圖H.2  超聲傳播時間測量裝置

1. 結果與計算

• 剝落量μ_s

μ_s＝μ_b－μ_f

式中：?μ_s  — 剝落物的質量，至0.01g；

?μ_f  — 濾紙的質量，至0.01g；

μ_b  — 干燥后濾紙+剝落物的總質量，到0.01g。

n次循環后，每個試件單位面積上的剝落量m_n按下式計算（至1g/m²）：

式中：   m_n — n次循環后，每個試件單位測試面上的總剝落量，g/m²；

μ _s — 每次測試時得到的試件剝落量，g，至0.01g；

A — 試件試驗面面積，mm²；

取5個試件單位面積上的剝落量的平均值作為每組試件單位面積上的剝落量，至1g/m²。

• 相對動彈模量

超聲波在耦合劑中的傳播時間t_c按下式計算：

t_c＝l_c/v_c

式中     l_c   — 耦合劑中超聲波傳播的長度 ，mm；

             v_c  — 超聲波在耦合劑中傳播的速度；

             t_c  — 超聲波在耦合劑中的傳播時間，μs。

經n次凍融循環后，試件的超聲相對動彈模量R_u，n按下式計算：

R_u，n＝τ_n²×100%

τ_n=(t_cs－t_c) / (t_n－t_c)

式中：   τ_n  — 試件的超聲相對傳播時間；

          n  — 凍融循環的次數；

          t_cs  — 超聲傳播時間初始值，μs；

 t_n   — 經n次循環后超聲波的傳播時間，μs。

取5個試件的平均值作為每組試件的超聲相對動彈模量，計算至1%。