现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法技术

本发明专利技术涉及现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法，包括如下步骤：1)制作用于喷射混凝土试件成型的拼装钢模，以及用于连接试件和传力杆的反力架；2)选择现场试验区域；3)在试验点现场制作喷射混凝土与围岩粘结试件，至少制作三个试件；4)试件自然养护28天；5)分别对三个试件进行拉伸粘结强度试验；6)试验结果判定。本发明专利技术的现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度的试验装置和试验方法克服了现场无固定支撑，传力杆架立困难的问题，使试验能顺利并有效进行。该试验方法特别适用于无法设立支撑的垂直岩壁上。

On-site testing method for bond strength between shotcrete and surrounding rock

【技术实现步骤摘要】
现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法
本专利技术属于工程施工的领域，具体涉及用于水利水电、公路、铁路工程等现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度试验的装置和试验方法。
技术介绍
喷射混凝土是隧道、洞室支护的常用施工方法，而喷射混凝土的粘结强度检测则是喷射混凝土质量检测的重要手段，目前《水利水电工程锚喷支护技术规范》(SL377-2007)、《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB50086-2015)、《水电水利工程锚喷支护施工规范》(DL/T5181-2017)对喷射混凝土粘结强度的试验方法皆有相应的规定，几本规范中粘结强度试验方法大致相同，归纳后主要检测方法有三种，1.预留试件拉拔法，2.钻芯拉拔法，3.喷大板室内劈裂法。试验的目标主要有两点：1.受力与现场喷射混凝土粘结受力基本一致，2.试验粘度满足要求。但目前三种方法在试件成型，试件受力，基面要求、试验仪器、试验方法几方法都不同成度存在着缺陷。1)现场钻芯拉拔法现场钻芯拉拔法在钻芯时，钻机摆动对混凝土试件有扰动与损伤；钻孔埋拉杆或用环氧树脂粘拉头均很难保证加荷不偏心；喷层厚度不足易引起应力集中现象，以上因素都会导致现场钻芯拉拔法得出的轴拉粘结强度偏小，因此该方法检测结果不能真实反映喷射混凝土与围岩粘结情况。另外，当遇到现场随机钻芯的围岩完整性差，那钻芯时易发生芯样断裂，导致现场钻芯法成功率不高。2)喷大板劈拉法劈拉试验时有剪切现象，导致喷大板劈拉法得出的劈拉粘结强度偏高。另外，在施工现场选取岩块进行喷大板，不能完全反映现场实际情况，与实际喷射混凝土与围岩粘结情况有出入。3)预留试件拉拔法喷射混凝土掺用速凝剂，喷射后混凝土强度发展很快，挖50mm宽环形槽很难挖，较费工费时，还可能会对预留试件有损伤。而且先预埋钢拉杆后喷混凝土，在岩面上固定钢拉杆也很难保证钢拉杆加荷不偏心。喷层较厚时预留试件较重，刚喷完的混凝土与围岩粘结强度较低，很可能挂不住试件，导致试验失败而得不出粘结强度试验结果。综上所述，现行三种检测方法都或多或少存在一些问题，试验值偏离真实值，粘结强度试验值不能真实反映实际粘结强度状况，造成因为试验误差导致据现场实际情况工程质量无法通过验收，为通过验收而伪造数据的恶果。并且，现场粘结试验主要难点：1大多安装于垂直的岩壁上，试件固定困难。2现场无固定支撑，传力杆架立困难，即使勉强安装，在喷射混凝土时也会被高速的喷射混凝土打偏。3现场难以找到平整度较好的测试面，喷射完成后平整度差，反力架架设难以对正。4千斤顶和反力架设备沉重，现场操作时需多人扶持设备，劳动强度大。
技术实现思路
为了克服上述的问题，本专利技术提供了一种新的现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度试验的装置和试验方法，通过设计一种新型的反力架来固定传力杆，使传力杆位于试件的中心并垂直于粘结面，并设计一种新型的钢模来固定粘结强度试件，既解决了试件固定困难的问题，又克服了试件无法接受正向力导致试验失败的问题。具体来说，本专利技术提供以下的技术方案：现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法，包括如下步骤：1)制作用于喷射混凝土试件成型的拼装钢模，以及用于连接试件和传力杆的反力架；2)选择现场试验区域：选择一块面积为500mm×500mm的岩面作为试验区域；在试验区域中心300mm×300mm范围作为试验点；将试验区域内围岩表面的粉尘、石渣和松动的岩块清除，使试验点平整度不大于10mm，试验点以外平整度不大于30mm；3)在试验点现场制作喷射混凝土与围岩粘结试件，至少制作三个试件；4)试件自然养护28天；5)分别对三个试件进行拉伸粘结强度试验；6)试验结果判定：(1)以三个试件的拉伸粘结强度试验平均值作为拉伸粘结强度的试验结果；(2)当其中一个试件的强度试验值与平均值之差大于平均值20％时，以余下的两个试件的强度平均值作为试验结果；(3)以三个试件粘结强度测试值的算术平均值做为测试结果，当有两个试件的粘结强度测试值与平均值之差大于平均值的20％时，应再增加三个试样，六个试件的测试结果合并计算；这六个试件中当不超过两个试件的粘结强度测试值与平均值之差大于平均值的20％时，该两个测试值应予以剔除，以余下的试件强度平均值作为试验结果，当六个试件的粘结强度测试值有超过两个试件的粘结强度测试值与平均值之差大于平均值的20％时，则试验无效，应分析原因，重新选取试验部位重做试验。一些优选的实施方式中，拼装钢模包括两个半圆筒形模板和套筒，套筒外壁连接有十字对称翼板；所述两个半圆筒形模板拼接成圆筒形钢模，十字对称翼板外侧焊接有带丝孔的连接板，十字对称翼板通过连接板连接在圆筒形模板内侧壁；半圆筒形模板上有与连接板对应的安装孔。一些优选的实施方式中，反力架包括底板、承力板、连接底板和承力板的多个螺杆和套接于螺杆上并分别位于承力板上方和下方的上螺母和下螺母。一些优选的实施方式中，步骤3)中试件制作具体包括以下步骤：(1)将两个半圆筒形模板对齐合拢形成一个圆筒形模板，然后把带有十字翼板的套筒置于圆筒形钢模内，使连接板的丝孔与圆筒形钢模上的安装孔对接，用沉头螺丝锁紧安装孔和丝孔，完成拼装钢模的组装；(2)在圆筒形模板外侧粘贴一圈20mm厚挤塑板或珍珠棉板等隔离材料；(3)将试验点的围岩表面的凹坑填平；(4)在试验点中轴线两端各打一个膨胀螺栓，用钢丝将拼装钢模固定在试验点位置，钢丝卡住拼装钢模上表面，抽紧钢丝，保证钢模不会松动；(5)在套筒的接插槽内拧上闷头螺丝，防止喷射混凝土进入套筒内；(6)在拼装钢模内喷射混凝土，喷射厚度达到拼装钢模外口时停止喷射，将试验区域内的混凝土用刮尺刮平，厚度应与拼装钢模外口齐平。一些优选的实施方式中，步骤5)中拉伸粘结强度试验具体包括以下步骤：(1)试件养护完成后，挖除拼装钢模外粘贴的隔离材料，剪断固定拼装钢模的钢丝，旋出接插槽中的闷头螺丝；(2)将传力杆的一端插入套筒的接插槽中固定；(3)在传力杆正上方位置，按反力架底板圆心到悬挂孔的距离在喷射的混凝土面上打一个孔，插入钢筋，将反力架底板穿过传力杆另一端并同时使底板的悬挂孔挂在钢筋上；在底板上安装四根螺杆，在螺杆上套上下螺母，将承压板穿过传力杆另一端，同时使承压板套接在四根螺杆上，最后在螺杆上套上上螺母；轻按反力架使反力架的底板贴紧拼装模板内的混凝土表面，用丁字尺靠在承压板上，调节螺杆的上、下螺母，使承压板与传力杆垂直后拧紧上、下螺母；(4)安装千斤顶，使传力杆另一端穿过千斤顶的中心孔，轻轻推入千斤顶，使千斤顶底部落于承压板上的凹槽内，用琵琶撑撑住千斤顶，使传力杆位于千斤顶中心孔的圆心；(5)在传力杆另一端套上中空球铰和螺母，拧紧螺母，使反力架、千斤顶、球铰依次被固定在传力杆上；(6)缓慢以10kN/min的速度施加拉力至传力杆上，直至钢模内的试件被破坏，记录破坏荷载。一些优选的实施方式中，为了保证安全，防止试件破坏后物件掉落伤人，通过钢绳连接悬挂孔的钢筋和传力杆。另一方面，本专利技术还提供一种现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度试验的装置，包括拼装钢模、反力架、传力杆、千斤顶，传力杆一端固定在拼装钢模内，反力架和千斤顶中心穿过传力杆另一端并依次套接在传力杆上。一些优选的实施方式中，还包括套接在传力杆上球铰和螺母；通过球铰和螺母将反力架和千斤顶固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法，其特征在于，包括如下步骤：1)制作用于喷射混凝土试件成型的拼装钢模，以及用于连接试件和传力杆的反力架；2)选择现场试验区域：选择一块面积为500mm×500mm的岩面作为试验区域；在试验区域中心300mm×300mm范围作为试验点；将试验区域内围岩表面的粉尘、石渣和松动的岩块清除，使试验点平整度不大于10mm，试验点以外平整度不大于30mm；3)在试验点现场制作喷射混凝土与围岩粘结试件，至少制作三个试件；4)试件自然养护28天；5)分别对三个试件进行拉伸粘结强度试验；6)试验结果判定：(1)以三个试件的拉伸粘结强度试验平均值作为拉伸粘结强度的试验结果；(2)当其中一个试件的强度试验值与平均值之差大于平均值20％时，以余下的两个试件的强度平均值作为试验结果；(3)以三个试件粘结强度测试值的算术平均值做为测试结果，当有两个试件的粘结强度测试值与平均值之差大于平均值的20％时，应再增加三个试样，六个试件的测试结果合并计算；这六个试件中当不超过两个试件的粘结强度测试值与平均值之差大于平均值的20％时，该两个测试值应予以剔除，以余下的试件强度平均值作为试验结果，当六个试件的粘结强度测试值有超过两个试件的粘结强度测试值与平均值之差大于平均值的20％时，则试验无效，应分析原因，重新选取试验部位重做试验。...

【技术特征摘要】
1.现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法，其特征在于，包括如下步骤：1)制作用于喷射混凝土试件成型的拼装钢模，以及用于连接试件和传力杆的反力架；2)选择现场试验区域：选择一块面积为500mm×500mm的岩面作为试验区域；在试验区域中心300mm×300mm范围作为试验点；将试验区域内围岩表面的粉尘、石渣和松动的岩块清除，使试验点平整度不大于10mm，试验点以外平整度不大于30mm；3)在试验点现场制作喷射混凝土与围岩粘结试件，至少制作三个试件；4)试件自然养护28天；5)分别对三个试件进行拉伸粘结强度试验；6)试验结果判定：(1)以三个试件的拉伸粘结强度试验平均值作为拉伸粘结强度的试验结果；(2)当其中一个试件的强度试验值与平均值之差大于平均值20％时，以余下的两个试件的强度平均值作为试验结果；(3)以三个试件粘结强度测试值的算术平均值做为测试结果，当有两个试件的粘结强度测试值与平均值之差大于平均值的20％时，应再增加三个试样，六个试件的测试结果合并计算；这六个试件中当不超过两个试件的粘结强度测试值与平均值之差大于平均值的20％时，该两个测试值应予以剔除，以余下的试件强度平均值作为试验结果，当六个试件的粘结强度测试值有超过两个试件的粘结强度测试值与平均值之差大于平均值的20％时，则试验无效，应分析原因，重新选取试验部位重做试验。2.根据权利要求1所述的现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法，其特征在于，拼装钢模包括两个半圆筒形模板和套筒，套筒外壁连接有十字对称翼板；所述两个半圆筒形模板拼接成圆筒形钢模，十字对称翼板外侧焊接有带丝孔的连接板，十字对称翼板通过连接板连接在圆筒形模板内侧壁；半圆筒形模板上有与连接板对应的安装孔。3.根据权利要求1所述的现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法，其特征在于，反力架包括底板、承力板、连接底板和承力板的多个螺杆和套接于螺杆上并分别位于承力板上方和下方的上螺母和下螺母。4.根据权利要求1-3之一所述的现场检测喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法，其特征在于，步骤3)中试件制作具体包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢长波，徐敏，张利，隗收，杨宁，赵慧，
申请(专利权)人：中国水利水电第十二工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33