CN210981963U - 现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构。所述芯样结构包括基岩段、喷射混凝土段和粘接在基岩段端部的修复延长段，所述修复延长段的强度大于等于基岩段，并在粘接部位固定有第一支撑钢片，且基岩段与修复延伸段的总长度与喷射混凝土段的长度相等；在修复延长段和喷射混凝土段的末端分别粘接有8字型拉件，并在8字型拉件与修复延长段和喷射混凝土段的粘接部位分别设有第二支撑钢片。本实用新型解决了因围岩条件差、受施工爆破影响致使基岩破碎、或者钻取技术不高等原因造成的试验芯样无法进行拉力试验的问题，保证了试验的顺利进行，提供了可靠的测试结果。

Description

现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构

技术领域

本发明涉及混凝土领域，特别是涉及一种适用于现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构。

背景技术

喷射混凝土与围岩的粘结面是支护结构的薄弱带，界面的粘结强度必须满足设计要求，以保证洞室的工程质量。因此，界面粘结强度是工程中的关键参数，其结果的准确测试，可以为设计、施工、试验及工程验收等提供必要的技术依据。按照GB50086-2015《锚杆喷射混凝土支护技术规范》附录M规定，喷射混凝土与岩石或硬化混凝土的粘结强度试验可在试验室采用对钻取的芯样进行拉力试验完成。要求芯样的试件直径尺寸取50mm～ 60mm，加荷速率为每分钟1.3MPa～3.0Mpa，加荷时应确保试件轴向受拉。

芯样直接拉力试验，正常试验需要的芯样结构如图3所示，包括喷射混凝土段1和基岩段2，并将两端部切割平整，通过粘接剂粘接固定有接头的支架，所以对于芯样的长度有特殊要求，其喷射混凝土部位1和基岩部位 2一般都必须超过30mm的长度，才可以保证直接拉力的测试顺利开展。

但是，某些工程因围岩条件差、受施工爆破影响致使基岩有破碎、或者钻取技术不高等原因，现场钻取的芯样(包括围岩、喷射混凝土和界面部分) 中，围岩的长度不足，难以满足GB50086-2015规定的直接拉力试验要求。甚至在某些工程现场，没有钻芯取样的机械或条件，仅能获取大小不一的块状样品，需要室内切割加工成棱柱体试件(一端岩石、一端喷射混凝土)，再进行直接拉力试验，但由于样品规模差异，棱柱体长度也可能不统一。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种适用于现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构，该结构通过对现场取样芯样进行修补，使其能够进行拉力试验，并得到该芯样的喷射混凝土与围岩粘结强度的测试结果，可以解决因围岩条件差、受施工爆破影响致使基岩破碎、或者钻取技术不高等原因造成的试验芯样无法进行拉力试验的问题。

为了达到上述技术目的，本实用新型提供的技术方案为：所述一种适用于现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构，包括基岩段和喷射混凝土段，其特征在于：所述芯样结构还包括粘接在基岩段端部的修复延长段，所述修复延长段的强度大于等于基岩段，并在粘接部位固定有第一支撑钢片，且基岩段与修复延长段的总长度与喷射混凝土段的长度相等；在修复延长段和喷射混凝土段的末端分别粘接有8字型拉件，并在8字型拉件与修复延长段和喷射混凝土段的粘接部位分别设有第二支撑钢片。

本实用新型较优的技术方案：所述修复延长段是采用水泥砂浆在基岩段的自由端粘接后养护至少3天，粘接面形成的强度不低于喷射混凝土段与基岩段的粘结强度的部件。

本实用新型较优的技术方案：所述8字型拉件为成型部件或直接采用水泥砂浆在修复延长段和喷射混凝土段的端部粘接凝固而成，当8字型拉件为成型部件时，采用水泥砂浆对8字型拉件粘接。

本实用新型较优的技术方案：所述芯样结构还包括两个与8字型拉件相匹配的夹持件，所述夹持件为弧形结构，其开口端的间距大于或等于8字型拉件内凹部位的最小直径，小于8字型拉件外凸部位的直径，夹持件的中空区域直径大于或等于8字型拉件的外凸部位直径，且8字型拉件的外凸部位嵌入夹持件的中空区域，其开口部位夹持在8字型拉件的内凹部位，在夹持件的封闭端设有与拉力测试设备连接的螺纹连接套。

本实用新型较优的技术方案：所述第一支撑钢片至少设有两块，对称分布在修复延长段与基岩段的连接部位，且通过水泥砂浆粘接固定。

本实用新型较优的技术方案：在8字型拉件与修复延长段和喷射混凝土段的连接部位别设有至少两块第二支撑钢片，且每个部位的至少两块第二支撑钢片对称分布，其中设置8字型拉件与修复延长段连接部位的第二支撑钢片延长至修复延长段与基岩段的连接部位。

本实用新型首先针对长度不够的围岩部分采用修复材料进行延长，并使其强度大于围岩自身强度，然后在修复部位与围岩部位之间粘接钢片，避免修复部位在拉力试验中出现断裂，然后在修复部位的端部和喷射混凝土部位的端部直接粘接8字形拉头，然后采用与其适配的夹具夹住拉头进行试验，在两端部的8字形拉头与修复部位的端部和喷射混凝土部位连接处分别设有钢片，保证在拉力试验过程中，其断裂部位发生在围岩与喷射混凝土之间，准确测试到二者的粘结强度。本实用新型的修复结构可以针对岩石长度不足的圆柱体芯样，也可以针对现场取到的块状样品进行修复，使其能够进行拉力试验，并能保证断裂破坏发生在岩石与喷射混凝土的粘接面，准确测试到二者的粘接强度，解决了因围岩条件差、受施工爆破影响致使基岩破碎、或者钻取技术不高等原因造成的试验芯样无法进行拉力试验的问题，保证了试验的顺利进行，提供了可靠的测试结果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型修补后的试件进行拉力试验图；

图3是现有钻取试件的直接拉力试验图。

其中1—基岩段，2—喷射混凝土段，3—修复延长段，4—第一支撑钢片， 5—8字型拉件，6—第二支撑钢片，7—支架，8—夹持件，8-1—螺纹连接套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1至图2均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

实施例中的一种现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构，如图1和图2所示，包括基岩段1和喷射混凝土段2，由于该工程因围岩条件差，其基岩段1的长度较短，无法进行拉力试验，本实用新型中的芯样结构针对现场钻取的芯样进行修复，在基岩段1端部粘接修复延长段3，修复延长段3是采用水泥砂浆在基岩段1的自由端粘接后养护至少3天，粘接面形成的强度不低于喷射混凝土段与基岩段的粘结强度的部件。

其水泥砂浆，为了增加其早期强度，可以采用早强型硅酸盐水泥，以及在水泥砂浆内增加减水剂和速凝剂等功能材料。水泥砂浆修复材料质量比为水﹕早强硅酸盐水泥﹕标准砂﹕减水剂﹕速凝剂＝180﹕450﹕1350﹕1.3﹕ 2。为了避免在拉力试验过程中，断裂部位出现在基岩段1与修复延长段3 的粘接处，在两者的粘接部位设有第一支撑钢片4。所述第一支撑钢片4至少设有两块，对称分布在修复延长段3与基岩段1的连接部位，且通过水泥砂浆粘接固定。所述基岩段1与修复延长段3的总长度与喷射混凝土段2 的长度相等。

实施例中的一种现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构，如图1和图2所示，在修复延长段3和喷射混凝土段2的末端分别粘接有8字型拉件5，所述8字型拉件5为成型的8字型部件或直接采用水泥砂浆在修复延长段3和喷射混凝土段2的端部粘接凝固而成，可以直接采用现有的8字型模具进行成模，为了增加8字型拉件5与修复延长段3和喷射混凝土段2的连接强度，避免在拉力试验中其粘接部位出现断裂，在8字型拉件5与修复延长段3和喷射混凝土段2的粘接部位分别设有第二支撑钢片6，当8字型拉件5为成型部件时，采用水泥砂浆对8字型拉件5粘接。所述第二支撑钢片6设有两块，对称分布，设置在8字型拉件5与修复延长段3 连接部位的第二支撑钢片6延长至修复延长段3与基岩段1的连接部位。为了方便进行拉力试验，该试件还配套设有两个与8字型拉件5相匹配的夹持件8，如图2所示，所述夹持件8为弧形结构，其开口端的直径大于或等于 8字型拉件5内凹部位的最小直径，小于8字型拉件5外凸部位的直径，夹持件8的中空区域直径大于或等于8字型拉件5的外凸部位直径，且8字型拉件5的外凸部位嵌入夹持件8的中空区域，其开口部位夹持在8字型拉件 5的内凹部位，在夹持件8的封闭端设有与拉力测试设备连接的螺纹连接套8-1。

下面结合不同形状的芯样对本实用新型的试件测试进一步说明。实施例1针对岩石长度不足的圆柱体芯样，具体结构见图2，在芯样钻取后，将其保持清洁干燥，然后采用水∶42.5早强硅酸盐水泥﹕标准砂﹕减水剂﹕速凝剂＝180﹕450﹕1350﹕1.3﹕2的比例拌制而成水泥砂浆修复材料，然后将修复材料粘接于较短的岩石端，起到延长岩石长度的效果，延长后长度(岩石与修复材料)与喷射混凝土长度相当，修复后的芯样养护7d，然后两端粘接8字形拉头，在修复处及粘接部位增加第一支撑钢片4和第二支撑钢片 6加固，以保证断裂破坏发生在岩石与喷射混凝土的粘结面，而不是岩石与修复材料、或者拉头与芯样粘接处。

实施例2，将现场取到的块状样品，加工成截面尺寸75mm×75mm的棱柱体试件，试件包括岩石和喷射混凝土部分，且粘接面垂直于试件边长方向。切割加工时，尽量避免扰动岩石与喷射混凝土粘结面。加工后的然后采用水、 42.5早强硅酸盐水泥、标准砂和减水剂、速凝剂拌制而成水泥砂浆修复材料，将棱柱体试件至于金属试模中，喷射混凝土朝向自由端，岩石朝向固定端，并预留出岩石需延长的空隙，将修复材料浇筑于试模中，粘接于较短的岩石端，起到延长岩石长度的效果，延长后长度(岩石与修复材料)与喷射混凝土长度相当，修复延长段3完成后芯样养护7d，然后两端粘接8字形拉头，修复处及粘接部位增加第一支撑钢片4和第二支撑钢片6加固，以保证断裂破坏发生在岩石与喷射混凝土的粘结面，而不是岩石与修复材料、或者拉头与芯样粘接处。

将实施例1和实施例2中的修复后的芯样试件结构分别采用拉力试验机或伺服万能试验机等进行拉力测试，其试验之前，如图2所示，先通过两个夹持件8分别夹持试件两端的8字形拉件5，然后将两个夹持件8通过螺纹连接套8-1安装在拉力试验设备上，然后按照现有的拉力试验过程加荷速率为每分钟1.3MPa～3.0Mpa。粘结强度的计算公式如下：

式中：

F——粘结强度(MPa)；

N——荷载(N)；

A——试件截面面积(mm²)。

根据破坏后芯样断面可见，断裂破坏发生在喷射混凝土与围岩的粘结面上，表明测试是有效的。

以上所述，只是本实用新型的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构，包括基岩段(1)和喷射混凝土段(2)，其特征在于：所述芯样结构还包括粘接在基岩段(1)端部的修复延长段(3)，所述修复延长段(3)的强度大于等于基岩段(1)，并在粘接部位固定有第一支撑钢片(4)，且基岩段(1)与修复延长段(3)的总长度与喷射混凝土段(2)的长度相等；在修复延长段(3)和喷射混凝土段(2)的末端分别粘接有8字型拉件(5)，并在8字型拉件(5)与修复延长段(3)和喷射混凝土段(2)的粘接部位分别设有第二支撑钢片(6)。

2.根据权利要求1所述的一种现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构，其特征在于：所述修复延长段(3)是采用水泥砂浆在基岩段(1)的自由端粘接后养护至少3天，且粘接面形成的强度不低于喷射混凝土段(2)与基岩段(1)的粘结强度的部件。

3.根据权利要求1或2所述的一种现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构，其特征在于：所述芯样结构还包括两个与8字型拉件(5)相匹配的夹持件(8)，所述夹持件(8)为弧形结构，其开口端的间距大于或等于8字型拉件(5)内凹部位的最小直径，小于8字型拉件(5)外凸部位的直径，夹持件(8)的中空区域直径大于或等于8字型拉件(5)的外凸部位直径，且8字型拉件(5)的外凸部位嵌入夹持件(8)的中空区域，其开口部位夹持在8字型拉件(5)的内凹部位，在夹持件(8)的封闭端设有与拉力测试设备连接的螺纹连接套(8-1)。

4.根据权利要求1或2所述的一种现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构，其特征在于：所述8字型拉件(5)为成型部件或直接采用水泥砂浆在修复延长段(3)和喷射混凝土段(2)的端部粘接凝固而成，当8字型拉件(5)为成型部件时，采用水泥砂浆对8字型拉件(5)粘接。

5.根据权利要求1或2所述的一种现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构，其特征在于：所述第一支撑钢片(4)至少设有两块，对称分布在修复延长段(3)与基岩段(1)的连接部位，且通过水泥砂浆粘接固定。

6.根据权利要求1或2所述的一种现场取样的喷射混凝土与围岩粘结强度测试的芯样结构，其特征在于：在8字型拉件(5)与修复延长段(3)和喷射混凝土段(2)的连接部位别设有至少两块第二支撑钢片(6)，且每个部位的至少两块第二支撑钢片(6)对称分布，其中设置在8字型拉件(5)与修复延长段(3)连接部位的第二支撑钢片(6)延长至修复延长段(3)与基岩段(1)的连接部位。

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