CN107727569A - 一种测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，属岩土工程技术领域。包括以下步骤：制作空心圆柱钢桶；制作半圆柱状岩石试样；将半圆柱状岩石试样放置在空心圆柱钢桶的空腔内，空心圆柱钢桶的分隔面与半圆柱状岩石试样的纵剖面垂直；在空心圆柱钢桶与半圆柱状岩石试样形成的空腔内充填混凝土；养护完成后，拆除空心圆柱钢桶；将测试试样放置在试验台上，纵剖面与竖向荷载在同一竖直平面内，逐级施加竖向荷载，至试样发生劈裂破坏；分析试验数据，根据公式计算粘结界面抗拉强度。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。

Description

一种测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法
技术领域
本发明涉及一种测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，属岩土工程技术领域。
背景技术
在水利、交通及采矿等工程领域中喷射混凝土是广泛采用的重要的初期支护手段。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。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。传统的测试方法通常采用直接拉伸的方法，如：中国专利公开号CN105352884 A，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）当岩石与混凝土粘结界面抗拉强度较高，大于混凝土本身抗拉强度时，在拉拔力作用下，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测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，简便宜行，可用于岩土工程领域中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研究中。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，包括以下步骤：
一．测试试样制作，如图1所示，
A．制作内径为D1、外径为D2的空心圆柱钢桶，空心圆柱钢桶上设置有通过空心圆柱钢桶中心线的分隔面，分隔面将空心圆柱钢桶对称分为两瓣，空心圆柱钢桶的外壁面上设置有紧固装置；
B．制作直径为D1的半圆柱状岩石试样；
C．在空心圆柱钢桶空腔内壁上均匀涂抹一层脱模剂，将半圆柱状岩石试样放置在空心圆柱钢桶的空腔内，空心圆柱钢桶的分隔面与半圆柱状岩石试样的纵剖面垂直；
D．在空心圆柱钢桶与半圆柱状岩石试样形成的空腔内充填混凝土，并将混凝土捣实；
E．放置在养护室内养护；
F．养护完成后，拆除空心圆柱钢桶，至此，由半圆柱状岩石试样和混凝土组成的测试试样制作完成；
二．抗拉强度试验
A．将测试试样放置在试验台上，纵剖面与竖向荷载在同一竖直平面内，逐级施加竖向荷载，至试样发生劈裂破坏；
B．分析试验数据，根据公式t=2Fmax/（π·D1·H）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，D1为空心圆柱钢桶的内径，H为空心圆柱钢桶的高度，Fmax为竖向荷载的最大值。
上述测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，所述的空心圆柱钢桶的高度与半圆柱状岩石试样的高度相同。
上述测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，所述步骤一中的A步，空心圆柱钢桶的外壁面上的紧固装置为套在空心圆柱钢桶外壁上的橡皮筋或者抱箍或者用钢丝拧紧。
上述测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，所述步骤一中的C步，在空心圆柱钢桶空腔内壁上均匀涂抹一层脱模剂，所述的脱模剂是凡士林。
本发明的有益效果是：在空心圆柱钢桶内，将半圆柱状岩石试样与混凝土粘结在一块，半圆柱状岩石试样的纵剖面即为粘结界面，竖向荷载作用下岩石与混凝土沿着粘结界面发生张拉劈裂破坏，根据弹性力学公式间接的得到粘结界面的抗拉强度，可有效克服传统的直接拉伸法存在的种种缺陷。空心圆柱钢桶的分隔面与半圆柱状岩石试样的纵剖面垂直分布，可有效避免空心圆柱钢桶拆除过程中，外力对粘结界面的扰动，保证粘结界面抗拉强度测试结果的准确性。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荷载与时间的关系曲线。
具体实施方式
一种测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，包括以下步骤：
A．如图1所示，制作内径为D1、外径为D2的空心圆柱钢桶1，空心圆柱钢桶1上设置有通过空心圆柱钢桶中心线的分隔面4，分隔面4将空心圆柱钢桶1对称分为两瓣，为方便试样制作完成后拆除圆柱钢桶，空心圆柱钢桶1的外壁面上设置有紧固装置；，箍紧装置可以是橡皮筋、抱箍、拧紧的钢丝中的任一种，橡皮筋数量为2-6个；
B．如图1所示，制作直径为D1的半圆柱状岩石试样2；
C．如图1所示，在空心圆柱钢桶1空腔内壁上均匀涂抹一层混凝土脱模剂，将半圆柱状岩石试样2放置在空心圆柱钢桶1的空腔内，空心圆柱钢桶1的分隔面4与半圆柱状岩石试样2的纵剖面5垂直；
D．在空心圆柱钢桶1与半圆柱状岩石试样2形成的空腔内充填混凝土3，并将混凝土3捣实；
E．放置在养护室内养护；
F．养护完成后，拆除空心圆柱钢桶1，至此，由半圆柱状岩石试样2和混凝土3组成的测试试样制作完成；
G．将测试试样放置在试验台上，如图2所示，纵剖面5与竖向荷载F在同一竖直平面内，逐级施加竖向荷载F，至试样发生劈裂破坏；
H．分析试验数据，根据公式t=2Fmax/（π·D1·H）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，D1为空心圆柱钢桶1的内径，H为空心圆柱钢桶1的高度，Fmax为竖向荷载的最大值。
本发明的空心圆柱钢桶1的高度与半圆柱状岩石试样2的高度相同。
本发明实施例中，所用的混凝土脱模剂是凡士林，还可以用本领域其他的混凝土脱模剂。
实施例：
一种测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，包括以下步骤：
A．制作内径为100mm、外径为120mm、高度为100mm的空心圆柱钢桶1，空心圆柱钢桶1上设置有通过空心圆柱钢桶中心线的分隔面4，分隔面4将空心圆柱钢桶1对称分为两瓣，为方便试样制作完成后拆除圆柱钢桶，空心圆柱钢桶1的外壁面上套装有橡皮筋，橡皮筋数量为6个；
B．制作直径为100mm、高度为100mm的半圆柱状花岗岩岩石试样2；
C．在空心圆柱钢桶1空腔内壁上均匀涂抹一层凡士林，其目的是试样制作完成后拆除钢桶时防止钢桶与试样粘结，将半圆柱状花岗岩岩石试样2放置在空心圆柱钢桶1的空腔内，空心圆柱钢桶的分隔面4与半圆柱状花岗岩岩石试样2的纵剖面5垂直；
D．在空心圆柱钢桶1与半圆柱状花岗岩岩石试样2形成的空腔内充填水灰比为1:1的混凝土3，并将混凝土3捣实；
E．放置在养护室内养护14天，养护条件为温度20℃±2℃，相对湿度95%；
F．养护完成后，拆除空心圆柱钢桶1，至此，由半圆柱状花岗岩岩石试样2和混凝土3组成的测试试样制作完成；
G．将测试试样放置在试验台上，如图2所示，测试试样位于下承压板6及上承压板7之间，并使得纵剖面5与竖向荷载F在同一竖直平面内，采用位移控制的方式，以0.001mm/s加载速率逐级施加竖向荷载F，至试样发生劈裂破坏，并记录试验过程中力、位移等关键数据，图3所示为荷载随时间变化关系曲线；
H．分析试验数据，根据公式t=2Fmax/（π·D1·H）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，D1为空心圆柱钢桶1的内径，H为空心圆柱钢桶1的高度，Fmax为竖向荷载的最大值；将Fmax=1.486KN，π=3.14，D1=100mm，H=100mm带入公式计算可得，本次实施例中花岗岩与混凝土粘结界面抗拉强度t为94.65Kpa。

Claims (4)

1.一种测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
一．测试试样制作
A．制作内径为D1、外径为D2的空心圆柱钢桶（1），空心圆柱钢桶（1）上设置有通过空心圆柱钢桶（1）中心线的分隔面（4），分隔面（4）将空心圆柱钢桶（1）对称分为两瓣，空心圆柱钢桶（1）的外壁面上设置有紧固装置；
B．制作直径为D1的半圆柱状岩石试样（2）；
C．在空心圆柱钢桶（1）空腔内壁上均匀涂抹一层脱模剂，将半圆柱状岩石试样（2）放置在空心圆柱钢桶（1）的空腔内，空心圆柱钢桶（1）的分隔面（4）与半圆柱状岩石试样（2）的纵剖面（5）垂直；
D．在空心圆柱钢桶（1）与半圆柱状岩石试样（2）形成的空腔内充填混凝土（3），并将混凝土（3）捣实；
E．放置在养护室内养护；
F．养护完成后，拆除空心圆柱钢桶（1），至此，由半圆柱状岩石试样（2）和混凝土（3）组成的测试试样制作完成；
二．抗拉强度试验
A．将测试试样放置在试验台上，纵剖面（5）与竖向荷载在同一竖直平面内，逐级施加竖向荷载，至试样发生劈裂破坏；
B．分析试验数据，根据公式t=2Fmax/（π·D1·H）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，D1为空心圆柱钢桶（1）的内径，H为空心圆柱钢桶（1）的高度，Fmax为竖向荷载的最大值。
2.根据权利要求1所述的一种测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，其特征在于：所述的空心圆柱钢桶（1）的高度与半圆柱状岩石试样（2）的高度相同。
3.根据权利要求1所述的一种测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，其特征在于：所述步骤一中的A步，空心圆柱钢桶（1）的外壁面上的紧固装置为套在空心圆柱钢桶外壁上的橡皮筋或者抱箍或者用钢丝拧紧。
4.根据权利要求1所述的一种测试岩石与混凝土粘结界面抗拉强度的试验方法，其特征在于：所述步骤一中的C步，在空心圆柱钢桶（1）空腔内壁上均匀涂抹一层脱模剂，所述的脱模剂是凡士林。
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