測試混凝土與煤、巖或砼粘結(jié)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)方法和構(gòu)件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種測試混凝土與煤、巖 或砼粘結(jié)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)方法和構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002] 錨噴支護(hù)是煤礦井筒、井底車場及主要開拓、準(zhǔn)備巷道永久支護(hù)的最主要技術(shù)。在 井下巷道施工現(xiàn)場，混凝土噴射到已經(jīng)開挖的巷道圍巖表面凝結(jié)硬化后，與圍巖緊密粘結(jié)、 覆為一體。另外，井下一定厚度（如200mm)的混凝土不是一次噴射成型的，而是分層分次 (每次50mm)噴射而成的，這樣后噴的混凝土與先噴的混凝土在二者的接觸面上也存在一 定的粘結(jié)現(xiàn)象；這種混凝土與噴射對象的粘結(jié)強(qiáng)度至關(guān)重要，粘結(jié)強(qiáng)度過小或喪失，混凝土 易與圍巖剝離、開裂，無法發(fā)揮其封閉空氣、水分及支承圍巖的作用；粘結(jié)強(qiáng)度過大，造成材 料浪費(fèi)，支護(hù)成本上升，并增加巷道支護(hù)工程量、影響工期。因此，準(zhǔn)確測試混凝土與煤體、 巖體及砼體的粘結(jié)強(qiáng)度，對巷道錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)十分必要。
[0003]目前，國內(nèi)外煤礦普遍采用的粘結(jié)強(qiáng)度測試方法是劈裂抗拉法和鉆芯拉拔法。這 兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但有一個(gè)共同問題在于粘結(jié)強(qiáng)度是通過試驗(yàn)結(jié)果間接得到的，這不 可避免地會(huì)造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確和離散性。并且，這兩種方法的試驗(yàn)裝置復(fù)雜，試件尺寸 龐大，實(shí)驗(yàn)過程耗時(shí)費(fèi)力，特別是后者在取樣過程中要用到電機(jī)。眾所周知，井下地質(zhì)環(huán)境 復(fù)雜，瓦斯賦存，對試驗(yàn)設(shè)備防爆級(jí)別要求高，特別是對于高瓦斯或煤與瓦斯突出礦井，在 巷道里進(jìn)行通電的拉拔試驗(yàn)會(huì)對井下安全造成潛在的危險(xiǎn)。鑒于此，為了更直接、更簡便、 更安全地研究噴射混凝土與煤巖體的粘結(jié)性能，有必要對上述兩種方法進(jìn)行改進(jìn)，對實(shí)驗(yàn) 構(gòu)件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] (一）要解決的技術(shù)問題
[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何方便、快捷地直接測得混凝土與噴射對象的粘結(jié) 強(qiáng)度。
[0006] (二）技術(shù)方案
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種測試混凝土與煤、巖或砼粘結(jié)強(qiáng)度的實(shí) 驗(yàn)方法，其包括如下步驟：
[0008] S1、現(xiàn)場鉆取被粘結(jié)試件：在煤礦井下分別鉆取圓柱體煤，圓柱體巖石以及在已噴 上混凝土的位置鉆取圓柱體砼，作為被粘結(jié)試件；
[0009] S2、粘結(jié)試件的制作與養(yǎng)護(hù)：采用圓柱體試模，先在圓柱體試模底部放入S1中取 得的被粘結(jié)試件，然后在所述圓柱體試模中填滿實(shí)驗(yàn)室預(yù)先拌制好的新鮮混凝土，放在振 動(dòng)臺(tái)上振搗密實(shí)，混凝土初凝后在二者粘接處畫一標(biāo)示線，以示粘結(jié)面，最后放在標(biāo)養(yǎng)室內(nèi) 養(yǎng)護(hù)，最終制成粘結(jié)試件；
[0010] S3、錨固試件：先分別在兩個(gè)粘結(jié)筒內(nèi)加入適量粘結(jié)劑，然后將S2中制得的粘結(jié) 試件的一端放入其中一個(gè)粘結(jié)筒內(nèi)，所述粘結(jié)試件的另一端放入另一個(gè)粘結(jié)筒內(nèi)，確保粘 結(jié)試件的軸線和粘結(jié)筒的軸線在一條直線上，待粘結(jié)劑凝固后，在兩個(gè)粘結(jié)筒的一端分別 裝上拉桿；
[0011] S4、安裝試件：將S3制得的錨固試件安裝在力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上，力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的上橫梁 夾頭夾住錨固試件的一端拉桿，下橫梁夾頭夾住錨固試件的另一端拉桿，安裝時(shí)保證錨固 試件豎直；
[0012] S5、對拉：開動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，使下橫梁向下移動(dòng)，并保持試件被連續(xù)均勻?qū)瑫r(shí) 觀察壓力表讀數(shù)變化，直到試件被拉斷；
[0013] S6、讀數(shù)：當(dāng)試件被拉斷時(shí)，壓力表讀數(shù)不再變化，此時(shí)停止施力，最后記錄張拉荷 載；
[0014] S7、計(jì)算粘結(jié)強(qiáng)度：根據(jù)公式計(jì)算出混凝土與巖體、煤體或輪體的粘 Λ 結(jié)強(qiáng)度；式中，
[0015] fb--混凝土與巖體、煤體或輪體的粘結(jié)強(qiáng)度，MPa ;
[0016] F--試件被拉斷時(shí)的張拉載荷，KN ;
[0017] A一一試件的斷裂面積，m2;
[0018] α 一一試件的斷裂面與試件橫截面的夾角，取0°。
[0019] 其中，步驟S3中，粘結(jié)劑采用聚氨酯膠粘劑，粘結(jié)強(qiáng)度不小于5MPa，凝固時(shí)間不超 過 30s。
[0020] 本發(fā)明還提供一種測試混凝土與煤、巖或砼粘結(jié)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)構(gòu)件，其包括兩個(gè)粘 結(jié)筒和兩根拉桿，所述粘結(jié)筒的一端設(shè)有螺紋孔，所述拉桿的一端設(shè)有外螺紋，所述拉桿與 所述粘結(jié)筒通過螺紋連接，兩個(gè)所述粘結(jié)筒分別套設(shè)于被測試件的兩端。
[0021] 其中，所述粘結(jié)筒與設(shè)有螺紋孔相對的一端為敞口設(shè)置。
[0022] 其中，兩個(gè)所述粘結(jié)筒上的螺紋孔大小相同、位置相對。
[0023] 其中，所述粘結(jié)筒和拉桿由鑄鋼制成。
[0024] (三）有益效果
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0026] 本發(fā)明提供的一種測試混凝土與煤、巖或砼粘結(jié)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)本質(zhì)是軸 拉法，通過對拉混凝土與煤、巖、砼塊的粘結(jié)體，直接得出二者的粘結(jié)強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確 性較傳統(tǒng)的劈裂抗拉法和鉆芯拉拔法高，實(shí)驗(yàn)過程省時(shí)省力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確易得；
[0027] 本發(fā)明提供的一種測試混凝土與煤、巖或砼粘結(jié)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)構(gòu)件，兩個(gè)粘結(jié)筒和 拉桿都是由普通的鋼圓筒和鋼棒加工而成，二者在現(xiàn)實(shí)生活中普遍存在，取材方便，成本低 廉，而且鋼筒和鋼棒的加工工藝簡單，容易成型；
[0028] 粘結(jié)筒和拉桿通過螺紋機(jī)械連接，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，無需用電，避免了在煤礦 井下應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生火花而造成安全隱患。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)構(gòu)件的整體安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)構(gòu)件的粘結(jié)筒與拉桿的連接關(guān)系示意圖。
[0031] 圖中：1 :混凝土；2 :被粘結(jié)試件；3 :粘結(jié)筒；4 :拉桿；5 :粘結(jié)劑；6 :粘結(jié)面。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)例 用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0033] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、"前"、 "后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底""內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附 圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指 的構(gòu)件或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明 的限制。
[0034] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相 連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可 以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是 兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本 發(fā)明中的具體含義。
[0035] 本發(fā)明提供了一種測試混凝土與煤、巖或砼粘結(jié)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)方法，其包括如下步 驟：
[0036] S1、現(xiàn)場鉆取被粘結(jié)試件2 :在煤礦井下選取典型巷道，在剛揭露圍巖的位置分別 鉆取圓柱體煤、圓柱體巖石的被粘結(jié)試件2,以及在噴上混凝土 1的位置鉆取圓柱體砼（混 凝土）的被粘結(jié)試件2,優(yōu)選地，被粘結(jié)試件2直徑為50mm，長度不小于100mm ;為模擬現(xiàn)場 情況，試驗(yàn)用煤、巖及砼試件采用目前井下應(yīng)用最普遍的材料鉆制而成；
[0037] S2、粘結(jié)試件的制作與養(yǎng)護(hù)：采用圓柱體試模，先在圓柱體試模底部放入S1中取 得的被粘結(jié)試件2,然后在所述圓柱體試模中填滿實(shí)驗(yàn)室拌制的新鮮混凝土