CN107677596B - 室内测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的方法 - Google Patents

室内测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种室内测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的方法，属岩土工程技术领域。包括以下步骤：制作长方体岩板；在长方体岩板的上表面中心处，沿着高度方向钻取圆柱状岩芯，圆柱状岩芯的上表面标记为粘结面，下表面标记为传力面；再将圆柱状岩芯放回长方体岩板内，粘结面向上，传力面向下；在长方体岩板的上表面上均匀喷射一层混凝土；将测试试样放置在养护室内养护；在长方体岩板的表面施加约束荷载，在传立柱上端部施加竖向拉拔力，至圆柱状岩芯完全脱离长方体岩板；分析试验数据，根据公式计算粘结界面抗拉强度。本测试方法科学合理，操作过程简便易行，试验结果准确可靠，可用于不同类型岩石与不同配比混凝土粘结界面抗拉强度的室内测试。

Description

室内测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的方法
技术领域
本发明涉及一种室内测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的方法，属岩土工程技术领域。
背景技术
喷射混凝土是多数工程领域中广泛采用的支护手段，其中，岩石与混凝土粘结界面的抗拉强度是影响喷射混凝土支护效果的重要因素之一。准确测定岩石与混凝土粘结界面的抗拉强度，对于评价喷射混凝土的力学性能至关重要。中国专利公开号CN105352884A，公开日期2016年02月24日，发明名称为“测试混凝土与煤、岩或砼粘结强度的实验方法和构件”，该申请专利公开了一种测试混凝土与煤、岩或砼粘结强度的实验方法，该方法属于典型的直接拉伸法。传统的直接拉伸法存在下述缺陷：（1）在拉拔力作用下，整个岩石与混凝土粘结界面都受力，当粘结界面抗拉强度较高、大于混凝土本身抗拉强度时，粘结界面未破坏，而是混凝土内部发生破坏，测试所得的抗拉强度是混凝土本身的抗拉强度而不是粘结界面的抗拉强度。（2）当试件两侧的拉拔力不在一条直线上或者拉拔力未通过粘结界面中心时，试验过程中会发生偏心现象，进而导致粘结界面受到弯矩作用，此时测试所得结果与真实值之间存在很大偏差。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种简便宜行的室内测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的方法，可用于测试不同类型岩石与不同配比混凝土粘结界面的抗拉强度。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种室内测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的方法，包括以下步骤：
一．测试试样制作：
A．制作长、宽、高尺寸分别为a、b、c的长方体岩板；
B．在长方体岩板的上表面中心处，沿着长方体岩板高度方向钻取圆柱状岩芯，圆柱状岩芯直径为d、高度为h，所述的圆柱状岩芯高度h与长方体岩板高度c相同，圆柱状岩芯的上表面标记为粘结面，圆柱状岩芯的下表面标记为传力面；
C．再将圆柱状岩芯放回长方体岩板内，粘结面向上，传力面向下；在长方体岩板的上表面上均匀喷射一层混凝土，至此，由长方体岩板、圆柱状岩芯及混凝土组成的测试试样制作完成；
D．将测试试样放置在养护室内养护；
二．抗拉强度测试：
A．将测试试样旋转180°，圆柱状岩芯的传力面向上；
B．在圆柱状岩芯的传力面上涂抹粘结剂，将传力柱粘结在传力面上，传力柱的中心线与传力面的中心线重合；
C．将测试试样放置在试验台上，在长方体岩板的表面施加约束荷载，在传力柱上端部施加竖向拉拔力，逐级增加竖向拉拔力，至圆柱状岩芯完全脱离长方体岩板，记录试验过程中荷载大小、位移、时间数据；
D．分析试验数据，根据公式t=4Fmax/（π·d·d）计算粘结界面抗拉强度，其中t为粘结界面抗拉强度，π为圆周率，d为圆柱状岩芯的直径，Fmax为竖向拉拔力的最大值。
上述室内测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的方法，所述的圆柱状岩芯直径d为长方体岩板宽度b的0.2-0.5倍。
本发明的有益效果是：在长方体岩板内设置圆柱状岩芯，将传力柱粘结在圆柱状岩芯的传力面上，使得竖向拉拔力直接作用在圆柱状岩芯上，即竖向拉拔力作用下仅圆柱状岩芯的粘结面与混凝土产生分离变形，而其余的混凝土与长方体岩板形成的粘结界面不受拉拔力的作用，有效改善了粘结界面及混凝土内部的受力状态，避免混凝土内部发生破坏；在长方体岩板内钻取圆柱状岩芯后，由于钻孔孔壁的约束作用，竖向拉拔力作用下圆柱状岩芯仅能沿着竖向产生位移，而不会发生水平方向的位移，可有效避免拉拔过程中偏心现象或粘结界面受到弯曲力矩的作用。本试验方法科学合理，操作过程简便易行，试验结果准确可靠，可应用于不同类型岩石与不同配比混凝土粘结界面抗拉强度的室内测试中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是试样加载方式示意图。
图3是实施例得到的竖向拉拔力与时间的关系曲线。
具体实施方式
一种室内测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的方法，包括以下步骤：
一．测试试样的制作：如图1所示
A．制作长、宽、高尺寸分别为a、b、c的长方体岩板1，岩板可采用大理岩、花岗岩等；
B．在长方体岩板1的上表面中心处，沿着高度方向钻取直径为d、高度为h的圆柱状岩芯2，圆柱状岩芯高度h与长方体岩板高度c相同，圆柱状岩芯2的上表面标记为粘结面3，圆柱状岩芯2的下表面标记为传力面4；
C．再将圆柱状岩芯2放回长方体岩板内，粘结面3向上，传力面4向下，在长方体岩板1的上表面上均匀喷射一层混凝土5，此时长方体岩板上表面、圆柱状岩芯上表面与混凝土粘结为一体，混凝土厚度可根据测试要求设置，至此，由长方体岩板1、圆柱状岩芯2及混凝土5组成的测试试样制作完成；
D．将测试试样放置在养护室内养护，制得测试试样；
二．抗拉强度测试：如图2所示
A．养护完成后，将测试试样旋转180°，使得圆柱状岩芯2的传力面4向上；
B．在圆柱状岩芯2的传力面4上涂抹粘结剂，粘结剂可采用AB胶等强力粘结剂，将传力柱6粘结在传力面4上，传力柱6的中心线与传力面4的中心线重合；
C．将测试试样放置在试验台上，在长方体岩板1的表面施加约束荷载，在传力柱6上端部施加竖向拉拔力，逐级增加竖向拉拔力，由于长方体岩板1的表面施加了约束荷载，在竖向拉拔力作用下，圆柱状岩芯2将逐步与长方体岩板1产生分离变形，直至完全脱离长方体岩板1，记录试验过程中荷载大小、位移、时间等数据，如图3所示；
D．分析试验数据，根据公式t=4Fmax/（π·d·d）计算粘结界面抗拉强度，其中t为粘结界面抗拉强度，π为圆周率，d为圆柱状岩芯2的直径，Fmax为竖向拉拔力的最大值。
本发明的圆柱状岩芯直径d为长方体岩板宽度b的0.2-0.5倍。
实施例1：
一种室内测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的方法，包括以下步骤：
A．制作长、宽、高尺寸分别为500mm、450mm、100mm的长方体岩板1，岩板采用大理岩加工制作；
B．在长方体岩板1的上表面中心处，沿着高度方向钻取直径为150mm、高度为100mm的圆柱状岩芯2，圆柱状岩芯2的上表面标记为粘结面3，圆柱状岩芯2的下表面标记为传力面4；
C．在长方体岩板1的上表面上均匀喷射一层混凝土5，混凝土配比为水灰比=1:1.2，混凝土厚度为150mm，至此，由长方体岩板1、圆柱状岩芯2及混凝土5组成的测试试样制作完成；
D．将测试试样放置在养护室内养护，养护条件为室温25°，湿度95%，养护时间为28天，制得如图1所示的测试试样；
E．将测试试样旋转180°，使得圆柱状岩芯2的传力面4向上；
F．在圆柱状岩芯2的传力面4上涂抹粘结剂，粘结剂采用高强AB胶，将传力柱6粘结在传力面4上，传力柱6的中心线与传力面4的中心线重合，如图2所示；
G．将测试试样放置在试验台上，在长方体岩板1的表面施加约束荷载，在传力柱6上端部施加竖向拉拔力，采用位移控制方式，位移速率为0.001mm/s，由于长方体岩板1的表面施加了约束荷载，在竖向拉拔力作用下，圆柱状岩芯2将逐步与长方体岩板1产生分离变形，直至完全脱离长方体岩板1，记录试验过程中荷载大小、位移、时间等数据，如图3所示；
H．分析试验数据，根据公式t=4Fmax/（π·d·d）计算粘结界面抗拉强度，其中t为粘结界面抗拉强度，π为圆周率，d为圆柱状岩芯2的直径，Fmax为竖向拉拔力的最大值；将π=3.14，d=150mm，Fmax=1.58KN带入计算可得t=89.46KPa。

Claims (2)

1.一种室内测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
一．测试试样制作：
A．制作长、宽、高尺寸分别为a、b、c的长方体岩板（1）；
B．在长方体岩板（1）的上表面中心处，沿着长方体岩板高度方向钻取圆柱状岩芯（2），圆柱状岩芯直径为d、高度为h，所述的圆柱状岩芯（2）高度h与长方体岩板（1）高度c相同，圆柱状岩芯（2）的上表面标记为粘结面（3），圆柱状岩芯（2）的下表面标记为传力面（4）；
C．再将圆柱状岩芯（2）放回长方体岩板内，粘结面（3）向上，传力面（4）向下；在长方体岩板（1）的上表面上均匀喷射一层混凝土（5），至此，由长方体岩板（1）、圆柱状岩芯（2）及混凝土（5）组成的测试试样制作完成；
D．将测试试样放置在养护室内养护；
二．抗拉强度测试：
A．将测试试样旋转180°，圆柱状岩芯（2）的传力面（4）向上；
B．在圆柱状岩芯（2）的传力面（4）上涂抹粘结剂，将传力柱（6）粘结在传力面（4）上，传力柱（6）的中心线与传力面（4）的中心线重合；
C．将测试试样放置在试验台上，在长方体岩板（1）的表面施加约束荷载，在传力柱（6）上端部施加竖向拉拔力，逐级增加竖向拉拔力，至圆柱状岩芯（2）完全脱离长方体岩板（1），记录试验过程中荷载大小、位移、时间数据；
D．分析试验数据，根据公式t=4Fmax/（π·d·d）计算粘结界面抗拉强度，其中t为粘结界面抗拉强度，π为圆周率，d为圆柱状岩芯（2）的直径，Fmax为竖向拉拔力的最大值。
2.根据权利要求1所述的室内测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的方法，其特征在于：所述的圆柱状岩芯（2）直径d为长方体岩板（1）宽度b的0.2-0.5倍。
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