CRTSIII型板式無(wú)砟軌道水泥瀝青砂漿凍融試驗(yàn)方法

1. 主要儀具和設(shè)備

• 試驗(yàn)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(yàn)容器側(cè)壁之間的空隙約為（30±20）mm。。
• 凍融試驗(yàn)機(jī)：每小時(shí)zui大可升/降溫度不小于10℃，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)凍融箱內(nèi)各點(diǎn)之間的zui大溫差不得超過(guò)1℃試件凍融溫度+20℃～-20℃，溫度循環(huán)控制如圖H.1所示。

圖H.1  溫度循環(huán)控制制度

• 超聲洗浴設(shè)備：功率250W，頻率35kHz。
• 超聲波測(cè)試儀：頻率范圍在10kHz～100kHz之間。
• 超聲傳播時(shí)間測(cè)量裝置：有機(jī)玻璃制成，超聲傳感器安置在該裝置兩側(cè)相對(duì)的位置上，離測(cè)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(yǎng)護(hù)、準(zhǔn)備

• 在邊長(zhǎng)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(cè)。
• 將砂漿注入試模內(nèi)，試件的養(yǎng)護(hù)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(cè)，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(shù)量不小于5個(gè)。

1. 試驗(yàn)步驟

• 在規(guī)定的試驗(yàn)齡期前2～4d，稱(chēng)取試件初始質(zhì)量（W₀），用硅橡膠或樹(shù)脂密封試件的4個(gè)側(cè)面，測(cè)試面（貼PTFE片面）及對(duì)應(yīng)面不密封。
• 規(guī)定的試驗(yàn)齡期到達(dá)后，將試件放置于試驗(yàn)容器中，測(cè)試面向下。向容器中加水，使試件浸水高度為10±1mm，蓋上試驗(yàn)容器的蓋子，進(jìn)行試件飽水，飽水時(shí)間為7d，環(huán)境溫度為20±2℃。飽水期間應(yīng)始終保持水面高度滿(mǎn)足要求。
• 試件飽水完成后，進(jìn)行試件的超聲傳播時(shí)間初始值t_cs測(cè)試，至0.1μs。
• 將稱(chēng)重、測(cè)試后的試件放入試驗(yàn)容器中，測(cè)試面向下。按步驟（b）進(jìn)行水面調(diào)整。將裝有試件的試驗(yàn)容器放置在凍融試驗(yàn)箱的托架上。
• 試件每隔4次循環(huán)做一次試件剝落量、試件吸水量和超聲傳播時(shí)間。
  • 將試驗(yàn)容器從凍融試驗(yàn)箱中取出，放置于超聲浴中，試件試驗(yàn)面朝下，超聲浴3min。
  • 將試件取出，用濕毛巾將試件側(cè)面和上表面的水擦干凈，稱(chēng)量試件的質(zhì)量W_n，至0.1g。
  • 將超聲洗浴剝落物收集，用濾紙過(guò)濾。過(guò)濾前先稱(chēng)量濾紙的重量μ_f。將過(guò)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(chēng)取濾紙和剝落物的總重量μ_b，稱(chēng)量至0.1g。
  • 超聲傳播時(shí)間測(cè)試：將試件置于不銹鋼盤(pán)上一起放置在超聲波測(cè)量裝置中，測(cè)試面向下，一起放入超聲傳播時(shí)間測(cè)量裝置中（見(jiàn)圖H.2）。加入水作為耦合劑，水面高于探頭中心10mm。打開(kāi)超聲波測(cè)試儀，選擇合適頻率，進(jìn)行超聲傳播時(shí)間測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)始終保持試件和耦合劑的溫度在20±5℃。
  • 凍融達(dá)到以下幾種情況之一即可停止試驗(yàn)：
    • 已達(dá)到56次循環(huán)；
    • 相對(duì)動(dòng)彈模量下降到60%以下；
    • 剝落量達(dá)2000g/m²。

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

l_c1+c2 ――耦合劑中超聲傳播的長(zhǎng)度。

1－試件；2－超聲探頭；3－密封層；4－不銹鋼盤(pán)；5－試驗(yàn)容器；6－試驗(yàn)表面；

7－試驗(yàn)溶液；8－超聲傳播

圖H.2  超聲傳播時(shí)間測(cè)量裝置

1. 結(jié)果與計(jì)算

• 剝落量μ_s

μ_s＝μ_b－μ_f

式中：?μ_s  — 剝落物的質(zhì)量，至0.01g；

?μ_f  — 濾紙的質(zhì)量，至0.01g；

μ_b  — 干燥后濾紙+剝落物的總質(zhì)量，到0.01g。

n次循環(huán)后，每個(gè)試件單位面積上的剝落量m_n按下式計(jì)算（至1g/m²）：

式中：   m_n — n次循環(huán)后，每個(gè)試件單位測(cè)試面上的總剝落量，g/m²；

μ _s — 每次測(cè)試時(shí)得到的試件剝落量，g，至0.01g；

A — 試件試驗(yàn)面面積，mm²；

取5個(gè)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(duì)動(dòng)彈模量

超聲波在耦合劑中的傳播時(shí)間t_c按下式計(jì)算：

t_c＝l_c/v_c

式中     l_c   — 耦合劑中超聲波傳播的長(zhǎng)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(shí)間，μs。

經(jīng)n次凍融循環(huán)后，試件的超聲相對(duì)動(dòng)彈模量R_u，n按下式計(jì)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(duì)傳播時(shí)間；

          n  — 凍融循環(huán)的次數(shù)；

          t_cs  — 超聲傳播時(shí)間初始值，μs；

 t_n   — 經(jīng)n次循環(huán)后超聲波的傳播時(shí)間，μs。

取5個(gè)試件的平均值作為每組試件的超聲相對(duì)動(dòng)彈模量，計(jì)算至1%。