[發明專利]測試巖石與混凝土粘結界面抗剪強度的方法及裝置

在審

• 申請號: 201610255076.8
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105758737A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 徐榮超;呂曉春;黃志全;李日運;房敬年;王安明;李幻;賈景超
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 王曉麗

技術領域

本發明涉及測試巖石與混凝土粘結界面抗剪強度的方法及裝置，屬巖土工程技術領域。

背景技術

襯砌是交通、水利及采礦等行業中廣泛采用的支護型式，混凝土則是應用最為廣泛的襯砌結構之一。隧洞/巷道開挖之后，需及時噴射混凝土襯砌以防止圍巖進一步風化，并能夠給予圍巖一定的支護圍壓緩解圍巖內部的應力集中程度。混凝土與圍巖表面粘結程度的好壞，直接影響著混凝土襯砌功能的發揮，因而混凝土與巖石粘結界面抗剪強度成為了評價襯砌力學性能的重要指標。室內試驗是獲取巖石與混凝土粘結界面抗剪強度的主要手段，傳統的室內測試方法需要開展大量的室內直剪試驗：切割加工巖石試塊（通常為150mm×150mm×75mm），然后在事先制作好的模具內配制標準立方塊試樣（通常為150mm×150mm×150mm），在試驗機軸向壓縮荷載作用下，依靠試驗機提供的剪切荷載將粘結界面剪壞，進而根據試驗數據計算粘結界面抗剪強度。可見，傳統的室內測試方法存在著諸多缺點，如大尺寸巖石試塊加工費時費力且成本高、所需混凝土等原材料多、對試驗機性能要求高及試驗測試成本高等。

發明內容

針對上述存在問題，本發明的目的在于提供一種簡便宜行的測試巖石與混凝土粘結界面抗剪強度的方法及裝置，可用于巖土工程領域中不同類型巖石與不同配比混凝土粘結界面抗剪強度的室內測試研究中。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：測試巖石與混凝土粘結界面抗剪強度的方法，包括以下步驟：

A．制作空心巖石試樣，在空心巖石試樣的空腔內充填混凝土測試試樣，制作成測試試樣；

B．將測試試樣放置在養護室內進行養護；

C．將養護完成的測試試樣放置于測定臺上，并使測試試樣與測定臺的中心軸線重合，將加載柱放置于測試試樣的上端面上，并使加載柱與測試試樣的中心軸線重合；

D．施加豎向荷載至混凝土測試試樣與空心巖石試樣粘結界面完全破裂，實時記錄豎向荷載與位移數據；

E．分析試驗數據，根據公式τ=F_max/（π·D₂·H）計算粘結界面抗剪強度，繪制試驗曲線，其中τ為粘結界面抗剪強度，π為圓周率，D₂為空心巖石試樣的內徑，H為空心巖石試樣的高度，F_max為豎向荷載的最大值。

測試巖石與混凝土粘結界面抗剪強度的裝置，包括混凝土測試試樣，混凝土測試試樣設置在空心巖石試樣內，空心巖石試樣設置在測定臺上，測定臺上設置有尺寸大于混凝土測試試樣外徑的內孔，且內孔的中心軸線、空心巖石試樣的中心軸線和混凝土測試試樣的中心軸線在同一直線上。

所述混凝土測試試樣上端面設置有加載柱，加載柱的外徑小于混凝土測試試樣的外徑。

所述混凝土測試試樣為圓柱，空心巖石試樣的內徑與混凝土測試試樣的外徑相等。

所述測定臺為圓柱體。

所述測定臺的內徑為D₃，D₃比空心巖石試樣的內徑D₂大2～4mm。

所述加載柱的外徑D₁比空心巖石試樣的內徑D₂小0.5～1mm。

本發明的有益效果是：本發明通過空心巖石試樣的空腔內壁面與混凝土測試試樣接觸形成粘結界面，粘結界面的面積根據空心巖石試樣內徑及高度計算得到；由加載柱向混凝土測試試樣傳遞軸向壓縮荷載，測定臺的設置使得空心巖石試樣與混凝土測試試樣沿著設定的粘結界面產生分離剪切變形。本測試方法及裝置科學合理，操作過程簡便易行，測試所需原材料少、成本低，可應用于不同類型巖石與不同配比混凝土粘結界面抗剪強度的室內測試中。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是實施例1得到的豎向荷載與位移關系曲線。

圖3是實施例2得到的豎向荷載與位移關系曲線。

圖4是實施例3得到的豎向荷載與位移關系曲線。

具體實施方式

測試巖石與混凝土粘結界面抗剪強度的方法，包括以下步驟：

A．制作空心巖石試樣1，在空心巖石試樣1的空腔內充填混凝土測試試樣2，制作成測試試樣；

B．將測試試樣放置在養護室內進行養護；

C．將養護完成的測試試樣放置于測定臺3上，并使測試試樣與測定臺3的中心軸線重合，將加載柱4放置于測試試樣的上端面上，并使加載柱4與測試試樣的中心軸線重合；