CN111537359B - 一种原位检测挤压边墙抗压强度的试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原位检测挤压边墙抗压强度的试验装置及方法，在挤压边墙上选择一段长度作为试验检测段，沿着试验检测段的长度方向分别在试验检测段的两端各加工一条承压槽，在承压槽中安装压力加载设备，对试验检测段进行加压破坏试验。试验装置主要由左承压板、上承压板、下承压板、拉杆、QB型的液压扁平式千斤顶及液压加载装置等组成。本发明能够真实、直观、可靠地反映所测量的结果。

Description

一种原位检测挤压边墙抗压强度的试验装置及方法

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，提供了一种原位检测挤压边墙抗压强度的试验装置及方法。

背景技术

面板堆石坝上游挤压边墙技术于20世界90年代在巴西、秘鲁等开发使用。其施工方法是：每一层垫层料填筑前，沿上游坡面坝轴线方向使用挤压边墙机做一道半透水的混凝土边墙，待混凝土凝固后再其内侧按设计要求铺填并振动碾压平面碾压大坝垫层料，至本层堆石料碾压合格后再以同样工序进行下一层的施工。挤压边墙技术施工简便，代替了传统工艺汇中垫层的超填、削坡、修整、坡面防护等工序，提供施工进度。对坝体而言，在汛期。挤压边墙还提供了一个临时可抵御冲刷的坡面，提高了坝体度汛的安全性；采用挤压边墙施工工艺后，垫层料等下游填筑料的碾压为垂直碾压，使得上游坡面的密实度和平整度得以保证。为了保证挤压边墙质量，需对挤压边墙干密度、渗透系数、弹性模量、抗压强度等进行检测。

挤压边墙混凝土的强度较低，目前技术条件下，无法在成型的挤压边墙上取得芯样，故其强度只有用间接的方法测定。根据《混凝土面板堆石坝挤压边墙混凝土试验规程》(DL/T 5422-2009)规定及条文说明，挤压边墙抗压强度主要是通过室内拌和后静力抗压成型试件，待28d龄期后进行抗压试验测得的，具体步骤如下：

(1)取样。挤压边墙施工时，在搅拌车出料口接取未加速凝剂的拌合料约40kg,装桶密封备用，同时记录现场施工时挤压边墙的配重和行走速度。

(2)将所取样品立即运回试验室，拌和均匀后取不少于2000g测得拌合料的含水率。

(3)根据现场实测干密度、含水率，按试模容积计算得到每个试样所需要的拌合料质量称取3分拌合料，允许误差不大于5g,共3分，分装密封备用。

(4)在称好的拌合料中按设计比例加入速凝剂并立即拌和均匀，通过漏斗分两次均匀加入上面装有钢套模的试模中，每次加料后，在试模四周用插捣工具插捣，以避免模避四周出现蜂窝，取下加料漏斗、整平样品表面。

(5)将钢压板平整地放入套模内，将装好样品的试模同套膜一期移至压力机的下压板上，放上压板和传力柱，使试模、传力柱与压力机的上、下压板几何对中，见下图。

(6)启动压力机以0.1Mpa/s的速率连续而均匀加载，直至压力机上压板与钢套模顶面完全接触，稳压30s后卸荷。

(7)从压力机上移下挤压好的试件，取下传力柱，套模，压板。

(8)重复本条4～7操作，制备另两个试件，将带试模的3个试件移入20℃±5℃的成型室内，静置24h后拆除试模，检查试件质量并编号；若掉角、缺块质量超过50g，应做废重新成型。

(9)将脱模后的试件，放入养护室内养护。

(10)经养护室养护28d后，试件3个为一组进行抗压强度试验检测，3个试件测值的平均值作为该组试件的抗压强度试验结果。

通过上述记载可知：

1、通过试验室拌和后静力抗压成型试件，与现场挤压边墙成型机成型的实体对比，在成型方式、受力状态上并不完全一致，采用拌和成型试件得到挤压边墙抗压强度值，并不能完全真实的反应现场挤压边墙的实体强度。

2、该试件成型操作复杂，试验过程中要对试件料容重，环境因素(温度、湿度等)，静力受压加载速度等因素进行严格的控制，成型的试件由于各个因素的影响导致抗压测值离散型较大，无法准确反映试件结果。

3、室内拌和成型获得的抗压数据并不能完全反映现场实体情况，而现场挤压边墙实体由于强度低，又难以获取芯样，因此，有必要探究一种现场原位抗压强度试验方法和装置。

发明内容

基于背景技术部分中提及的问题，本发明的目的在于提供一种原位检测挤压边墙抗压强度的试验装置及方法，能够真实、直观、可靠地反映所测量的结果。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种原位检测挤压边墙抗压强度的试验装置，包括，

左承压板、上承压板和下承压板，所述左承压板、上承压板和下承压板均为表面光滑的矩形平板，且左承压板、上承压板和下承压板上均开有数量、位置一致的通孔；

拉杆，所述拉杆穿过左承压板、上承压板和下承压板上的通孔；

固定螺母，所述固定螺母螺纹连接在拉杆上；

扁平式千斤顶，所述扁平式千斤顶位于上承压板和下承压板之间，扁平式千斤顶上设置有液压油孔；

液压加载装置，所述液压加载装置通过液压油管与扁平式千斤顶的液压油孔连通；

压力表，所述压力表安装在液压加载装置上。

优选的，所述左承压板、上承压板和下承压板上均开有四个通孔，四根所述拉杆分别穿过左承压板、上承压板和下承压板上的通孔后通过固定螺母锁紧，且固定螺母分别位于左承压板一侧以及下承压板一侧。

一种原位检测挤压边墙抗压强度的试验方法，在挤压边墙上选择一段长度作为试验检测段，沿着试验检测段的长度方向分别在试验检测段的两端各加工一条承压槽，在承压槽中安装压力加载设备，对试验检测段进行加压破坏试验。

一种采用前述试验装置的原位检测挤压边墙抗压强度的试验方法，包括，

步骤一，在挤压边墙上选择一段长度作为挤压边墙原位试验块；

步骤二，沿着步骤一中选择的挤压边墙原位试验块长度方向，分别在挤压边墙原位试验块的两端各加工一条承压槽；

步骤三，将左承压板放入其中一条承压槽，上承压板和下承压板放入另一条承压槽，扁平式千斤顶放入上承压板和下承压板之间，再将拉杆穿过左承压板、上承压板和下承压板上的通孔，拉杆两端且分别在左承压板和下承压板外侧旋入固定螺母，液压加载装置通过液压油管与扁平式千斤顶的液压油孔连接，压力表连接在液压加载装置上；

步骤四，以挤压边墙原位试验块与上承压板相对应的端面作为受压面，测量该受压面的几何参数，计算受压面的面积；

步骤五，启动液压加载装置，对挤压边墙原位试验块进行压力加载破坏试验，直到挤压边墙原位试验块发生破坏，记录压力表读数不再增加时的数值作为峰值荷载值；

步骤六，以峰值荷载值和受压面的面积作为参数计算挤压边墙的抗压强度。

优选的，所述步骤一中，选择挤压边墙原位试验块的位置时，要求该长度的挤压边墙完整、上表面平整、未受到施工干扰及破坏。

优选的，所述步骤二中，对两条承压槽与挤压边墙原位试验块相交的界面进行表面磨平处理。磨平处理后的界面作为受压面可以提高后续测量受压面面积的准确性，同时提高挤压边墙原位试验块受压面与承压板的贴合度，传递作用力的方向准确，提高抗压强度的计算准确性。

优选的，采用砂浆对两条承压槽与挤压边墙原位试验块相交的界面进行表面磨平处理。

优选的，所述步骤三中，左承压板、上承压板和下承压板的长度大于承压槽的长度，使得拉杆与挤压边墙原位试验块之间有足够的间隔而不发生干涉。

优选的，所述步骤四中，当挤压边墙的截面为梯形时，分别测量受压面的长a、宽b、高h，利用梯形公式测算出受压面积A，受压面积A＝(a+b)×h/2。

优选的，所述步骤六中，以峰值荷载值除以受压面的面积计算挤压边墙的抗压强度，并重复步骤一到步骤六多次，取多次抗压强度的平均值作为挤压边墙的最终抗压强度。

本发明中，挤压边墙原位试验块受压面是垂直于坝轴线的，这一点是检测结果正确的前提条件。

本发明中，只要承压板的尺寸面积大于其与挤压边墙接触面(受力面)即可。

需要说明的是，以典型梯形截面的挤压边墙为例，本发明的检测方法及装置在使用时，受压钢板是从梯形截面的顶面开始往下布置，若布置在斜面，属于局部受压，不能反映挤压边墙抗压强度值。若布置在梯形截面的腰上，只有切除掉接触面以上试件，才能再进行加压测试。

与现有技术相比，本发明的优势体现在本发明为面板堆石坝挤压边墙抗压强度检测提供了一种新的试验方法和装置。与传统室试验中人工成型试件比较，本发明的试验装置和方法能够真实、直观、准确的反应施工现场挤压边墙的实体强度，操作简单，快速，取样方便，今后可作为水利行业挤压边墙施工质量实体检测的一种手段。

附图说明

图1为挤压边墙的典型断面示意图(图中长度单位为cm)；

图2为现有技术中试件成型示意图；

图3为本发明的挤压边墙抗压强度检测装置布置图；

图4为本发明的挤压边墙抗压强度检测装置受压面侧视图；

图5为本发明的挤压边墙抗压强度检测装置正视图；

图中：1、挤压边墙原位试验块，2、左承压板，3、拉杆，4、上承压板，5、整平砂浆层，6、扁平式千斤顶，7、固定螺母，8、下承压板，9、液压油孔，10、液压油管，11、压力表，12、液压加载装置。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅附图3～附图5所示，为本实施例的一种原位检测挤压边墙抗压强度的试验装置及方法，该方法步骤包括：

1、选取现场已成型的一段长20cm挤压边墙作为试验检测段的挤压边墙原位试验块1，并要求该段挤压边墙完整，上表面平整，未受到施工干扰及破坏。

2、在选取的挤压边墙原位试验块1的两边(长度方向的左侧和右侧)，采用混凝土切割机(如液压墙锯机、电动碟锯机)分别竖向开凿出一个深度10cm，宽度大于10cm的承压槽，竖向切割时应保证槽面尽量平整光滑，同时对开槽的竖向承压面采用M20的砂浆进行磨平处理形成整平砂浆层5，修平厚度不超过1cm。

3、待到达砂浆强度后，进行原位抗压试验装置的安装(如图3～图5所示)，试验装置主要由左承压板2、上承压板4、下承压板8、拉杆3、QB型的液压扁平式千斤顶6及液压加载装置12等组成。试验装置及安装步骤如下：

(1)在试验段的挤压边墙原位试验块1左侧面的承压槽内安装一块矩形承压板作为左承压板2，右侧面的承压槽内安装上承压板4、下承压板8，上承压板4和下承压板8之间放置QB型液压扁平式千斤顶6。三块承压板均为矩形钢板，表明平整光滑，四个角点处各预留1个6mm的拉杆3用孔位，三块承压板的长×宽×厚尺寸为400mm×100mm×20mm。QB型液压扁平式千斤顶6可采用德州永昇液压设备有限公司生产的超薄型液压千斤顶，型号QB63/30，该型号载重20t，行程30mm，本体高度75mm,外径85mm，伸展高度105mm。

(2)将左侧承压槽内的左承压板2、右侧承压槽内的上承压板4、下承压板8上的孔位对齐后，将四根螺纹钢制备的拉杆3水平穿入左承压板2、上承压板4、下承压板8上的孔位，QB型扁平式千斤顶6居中放置于上承压板4、下承压板8之间，最后用M6螺丝作为固定螺母拧紧固定。

(3)将液压油管10分别连接QB型扁平式千斤顶6和液压加载装置12，液压加载装置12可采用济南朗睿检测技术有限公司生产的LR-20t系列手动液压加载装置，并配备有高精度的数字压力表作为压力表11。

(4)测量出挤压边墙受压面的长a、宽b、高h，利用梯形公式测算出受压面积A，面积A＝(a+b)×h/2。

4、安装完成后，按照0.1MPa/s的速度连续均匀加载，当原位试件接近破坏而开始迅速变形时缓慢加载，直至试件破坏，数字压力表读数不再增加时记录下破坏时的峰值荷载值P。

5、根据抗压强度公式：

f-抗压强度，MPa；

A-原位试件承压面，mm²；

P-破坏荷载，kN。

6、按照上述试验步骤重复，进行3次原位试验，计算出平均值作为该段挤压边墙抗压强度。

本实施例提供了一种原位检测挤压边墙抗压强度的试验装置及方法，所测量的结果真实、直观、可靠。该发明操作简单方便，适用性强，并在黄家湾水利枢纽工程和河南天池抽水蓄能电站中得以运用。

以上所述和实施例仅用以说明本发明的技术构思，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种原位检测挤压边墙抗压强度的试验方法，其特征在于：采用的试验装置包括，

左承压板(2)、上承压板(4)和下承压板(8)，所述左承压板(2)、上承压板(4)和下承压板(8)均为表面光滑的矩形平板，且左承压板(2)、上承压板(4)和下承压板(8)上均开有数量、位置一致的通孔；

拉杆(3)，所述拉杆(3)穿过左承压板(2)、上承压板(4)和下承压板(8)上的通孔；

固定螺母(7)，所述固定螺母(7)螺纹连接在拉杆(3)上；

扁平式千斤顶(6)，所述扁平式千斤顶(6)位于上承压板(4)和下承压板(8)之间，扁平式千斤顶(6)上设置有液压油孔(9)；

液压加载装置(12)，所述液压加载装置(12)通过液压油管(10)与扁平式千斤顶(6)的液压油孔(9)连通；

压力表(11)，所述压力表(11)安装在液压加载装置(12)上；

试验方法包括以下步骤，

步骤一，在挤压边墙上选择一段长度作为挤压边墙原位试验块(1)；

步骤二，沿着步骤一中选择的挤压边墙原位试验块(1)长度方向，分别在挤压边墙原位试验块(1)的两端各加工一条承压槽；

步骤三，将左承压板(2)放入其中一条承压槽，上承压板(4)和下承压板(8)放入另一条承压槽，扁平式千斤顶(6)放入上承压板(4)和下承压板(8)之间，再将拉杆(3)穿过左承压板(2)、上承压板(4)和下承压板(8)上的通孔，拉杆(3)两端且分别在左承压板(2)和下承压板(8)外侧旋入固定螺母(7)，液压加载装置(12)通过液压油管(10)与扁平式千斤顶(6)的液压油孔(9)连接，压力表(11)连接在液压加载装置(12)上；

步骤四，以挤压边墙原位试验块(1)与上承压板(4)相对应的端面作为受压面，测量该受压面的几何参数，计算受压面的面积；

步骤五，启动液压加载装置(12)，对挤压边墙原位试验块(1)进行压力加载破坏试验，直到挤压边墙原位试验块(1)发生破坏，记录压力表(11)读数不再增加时的数值作为峰值荷载值；

步骤六，以峰值荷载值和受压面的面积作为参数计算挤压边墙的抗压强度。

2.根据权利要求1所述的原位检测挤压边墙抗压强度的试验方法，其特征在于：所述左承压板(2)、上承压板(4)和下承压板(8)上均开有四个通孔，四根所述拉杆(3)分别穿过左承压板(2)、上承压板(4)和下承压板(8)上的通孔后通过固定螺母(7)锁紧，且固定螺母(7)分别位于左承压板(2)一侧以及下承压板(8)一侧。

3.根据权利要求1所述的原位检测挤压边墙抗压强度的试验方法，其特征在于：所述步骤一中，选择挤压边墙原位试验块(1)的位置时，要求该长度的挤压边墙完整、上表面平整、未受到施工干扰及破坏。

4.根据权利要求1所述的原位检测挤压边墙抗压强度的试验方法，其特征在于：所述步骤二中，对两条承压槽与挤压边墙原位试验块(1)相交的界面进行表面磨平处理。

5.根据权利要求4所述的原位检测挤压边墙抗压强度的试验方法，其特征在于：采用砂浆对两条承压槽与挤压边墙原位试验块(1)相交的界面进行表面磨平处理。

6.根据权利要求1所述的原位检测挤压边墙抗压强度的试验方法，其特征在于：所述步骤三中，左承压板(2)、上承压板(4)和下承压板(8)的长度大于承压槽的长度，使得拉杆(3)与挤压边墙原位试验块(1)之间有足够的间隔而不发生干涉。

7.根据权利要求1所述的原位检测挤压边墙抗压强度的试验方法，其特征在于：所述步骤四中，当挤压边墙的截面为梯形时，分别测量受压面的长a、宽b、高h，利用梯形公式测算出受压面积A，受压面积A＝(a+b)×h/2。

8.根据权利要求1所述的原位检测挤压边墙抗压强度的试验方法，其特征在于：所述步骤六中，以峰值荷载值除以受压面的面积计算挤压边墙的抗压强度，并重复步骤一到步骤六多次，取多次抗压强度的平均值作为挤压边墙的最终抗压强度。