ASTM C642 硬化混凝土的密度、吸收率和空隙率的標準試驗方法

美國材料與試驗協會 (ASTM) 制定的「ASTM C642 硬化混凝土密度、吸收率和空隙率標準試驗方法」描述了一種測定硬化混凝土密度、吸收率和空隙率的試驗方法。此試驗方法有助於取得混凝土質量與體積轉換所需的數據。它可用於確定混凝土是否符合規範，並顯示混凝土內部不同位置的差異。

盡可能將試樣由多個獨立的混凝土塊組成，每個塊都應單獨進行測試。獨立塊可以是任意形狀或尺寸的圓柱體、芯體或梁，但每個塊的體積應不少於350立方厘米（或對於正常重量的混凝土，約為800克），並且每個塊都應無可見的裂紋、裂縫或破邊。

標準中規定瞭如下程序：

• 烘乾質量：測定各部分的質量，並將其放入100°C至110°C的烘箱中乾燥至少24小時。從烘箱中取出每個樣品後，讓其在乾燥空氣中（最好在乾燥器中）冷卻至20至25°C，然後測定其品質。如果樣品在第一次測定質量時相對乾燥，且第二次測定質量與第一次測定質量接近，則認為樣品乾燥。

如果樣品在首次測定質量時是濕的，則將其放入烘箱中進行第二次24小時的乾燥，然後再次測定其質量。如果第三次測定值控制第二次測定值，則認為樣品乾燥。如有任何疑問，則每隔24小時再次乾燥樣品，直到獲得品質控制值。如果兩次連續質量值之間的差異超過最低值的0,5%，則將樣品放回烘箱進行額外的24小時乾燥，並重複此過程，直至任兩個連續值之間的差異小於最低值的0,5%。

• 浸沒後飽和質量：樣品經最終乾燥、冷卻和質量測定後，浸入約21°C的水中至少48小時，直至表面乾燥樣品每隔24小時連續兩次測量質量，其質量增幅小於較大值的0,5%。用毛巾擦乾樣品表面水分，然後測定品質。
• 煮沸後飽和質量：將依上述方法處理的樣品放入適當的容器中，加水煮沸5小時。透過至少14小時的自然散熱，使其最終溫度冷卻至20至25°C。用毛巾擦去表面水分，然後測定樣品品質。
• 浸沒表觀品質：將樣品浸沒並煮沸後，用金屬絲懸掛，測定其在水中的表觀品質。

使用確定的質量值，根據標準中給出的公式進行以下計算：

• 浸泡後吸收率
• 浸泡煮沸後的吸收率
• 乾容重
• 浸泡後體積密度
• 浸泡和煮沸後的體積密度
• 表觀密度
• 滲透孔隙體積（空隙）百分比

簡而言之，ASTM C642 是一項廣泛使用的標準，它提供了確定硬化混凝土基本物理特性（例如密度、吸水率和滲透孔隙體積）的標準化程序。這些特性是混凝土品質、耐久性以及抵抗凍融循環、水滲透和化學侵蝕等環境損害的重要指標。

該標準旨在評估混凝土樣品的吸水程度。這反映了其孔隙率及其在惡劣環境下的潛在耐久性。此測試方法適用於標準形狀和尺寸的硬化混凝土樣品，例如圓柱體或芯體，常用於品質控制和耐久性評估。

本標準的基本測試參數為：

• 密度（體積密度、表觀密度和烘乾密度）：測量混凝土單位體積的質量，包括和不包括透水孔隙。
• 吸收率：表示混凝土浸入水中時重量增加的百分比，代表透過毛細孔吸收的水量。
• 透水孔隙體積：表示混凝土中由相互連通的孔隙組成、可吸收水或其他液體的部分。

較高的吸收率和空隙率通常會導致較低的耐久性。此標準用於比較不同的混凝土配合比或養護方法，確保材料符合專案特定或規範要求的性能等級。所述方法對於優化混凝土配合比和外加劑以提高耐久性和性能具有重要意義。

ASTM C642 標準之所以重要，原因如下：

• 混凝土耐久性由以下指標決定：吸水率和空隙率與混凝土在惡劣環境下（例如凍融、海洋或化學物質暴露區域）的性能直接相關。高吸水率通常意味著滲透性強，這會導致氯化物或硫酸鹽等有害物質進入，從而導致腐蝕或劣化。
• 輔助材料選擇與配合比設計：此標準透過比較不同混凝土配合比的測試結果，幫助工程師優化配合比設計，以滿足特定的耐久性要求。它尤其適用於需要低滲透性混凝土的工程（例如水壩、橋樑、水庫）。
• 有助於預測長期性能：透過此測試確定的孔隙率和密度是預測使用壽命和維護需求的有效指標。它有助於預測由於內部水分流動而導致的開裂、收縮或強度損失等問題。
• 支援品質控制和保證：用於常規生產測試，以確保一致性和符合規格。為混凝土批次的驗收提供可衡量的基準。
• 評估固化和壓實的效果：適當的固化和壓實可減少空隙並增加密度。
• 對於暴露在水中的基礎設施而言，這一點至關重要：在隧道、海洋結構、污水處理設施和停車場中，混凝土經常暴露在潮濕環境中。此標準確保材料具有低滲透性，並能抵抗水相關的損害。
• 標準要求：許多國家和國際建築規範和混凝土規範都參考此標準進行耐久性評估。

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