测试混凝土与煤、岩或砼粘结强度的实验方法和构件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及混凝土力学性能试验技术领域，特别是涉及一种测试混凝土与煤、岩 或砼粘结强度的实验方法和构件。
【背景技术】
[0002] 锚喷支护是煤矿井筒、井底车场及主要开拓、准备巷道永久支护的最主要技术。在 井下巷道施工现场，混凝土喷射到已经开挖的巷道围岩表面凝结硬化后，与围岩紧密粘结、 覆为一体。另外，井下一定厚度（如200mm)的混凝土不是一次喷射成型的，而是分层分次 (每次50mm)喷射而成的，这样后喷的混凝土与先喷的混凝土在二者的接触面上也存在一 定的粘结现象；这种混凝土与喷射对象的粘结强度至关重要，粘结强度过小或丧失，混凝土 易与围岩剥离、开裂，无法发挥其封闭空气、水分及支承围岩的作用；粘结强度过大，造成材 料浪费，支护成本上升，并增加巷道支护工程量、影响工期。因此，准确测试混凝土与煤体、 岩体及砼体的粘结强度，对巷道锚喷支护设计十分必要。
[0003]目前，国内外煤矿普遍采用的粘结强度测试方法是劈裂抗拉法和钻芯拉拔法。这 两种方法各有优缺点，但有一个共同问题在于粘结强度是通过试验结果间接得到的，这不 可避免地会造成试验数据的不准确和离散性。并且，这两种方法的试验装置复杂，试件尺寸 庞大，实验过程耗时费力，特别是后者在取样过程中要用到电机。众所周知，井下地质环境 复杂，瓦斯赋存，对试验设备防爆级别要求高，特别是对于高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井，在 巷道里进行通电的拉拔试验会对井下安全造成潜在的危险。鉴于此，为了更直接、更简便、 更安全地研究喷射混凝土与煤岩体的粘结性能，有必要对上述两种方法进行改进，对实验 构件进行重新设计。
【发明内容】
[0004] (一）要解决的技术问题
[0005] 本发明要解决的技术问题是如何方便、快捷地直接测得混凝土与喷射对象的粘结 强度。
[0006] (二）技术方案
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种测试混凝土与煤、岩或砼粘结强度的实 验方法，其包括如下步骤：
[0008] S1、现场钻取被粘结试件：在煤矿井下分别钻取圆柱体煤，圆柱体岩石以及在已喷 上混凝土的位置钻取圆柱体砼，作为被粘结试件；
[0009] S2、粘结试件的制作与养护：采用圆柱体试模，先在圆柱体试模底部放入S1中取 得的被粘结试件，然后在所述圆柱体试模中填满实验室预先拌制好的新鲜混凝土，放在振 动台上振捣密实，混凝土初凝后在二者粘接处画一标示线，以示粘结面，最后放在标养室内 养护，最终制成粘结试件；
[0010] S3、锚固试件：先分别在两个粘结筒内加入适量粘结剂，然后将S2中制得的粘结 试件的一端放入其中一个粘结筒内，所述粘结试件的另一端放入另一个粘结筒内，确保粘 结试件的轴线和粘结筒的轴线在一条直线上，待粘结剂凝固后，在两个粘结筒的一端分别 装上拉杆；
[0011] S4、安装试件：将S3制得的锚固试件安装在力学试验机上，力学试验机的上横梁 夹头夹住锚固试件的一端拉杆，下横梁夹头夹住锚固试件的另一端拉杆，安装时保证锚固 试件竖直；
[0012] S5、对拉：开动力学试验机，使下横梁向下移动，并保持试件被连续均匀对拉，同时 观察压力表读数变化，直到试件被拉断；
[0013] S6、读数：当试件被拉断时，压力表读数不再变化，此时停止施力，最后记录张拉荷 载；
[0014] S7、计算粘结强度：根据公式计算出混凝土与岩体、煤体或轮体的粘 Λ 结强度；式中，
[0015] fb--混凝土与岩体、煤体或轮体的粘结强度，MPa ;
[0016] F--试件被拉断时的张拉载荷，KN ;
[0017] A一一试件的断裂面积，m2;
[0018] α 一一试件的断裂面与试件横截面的夹角，取0°。
[0019] 其中，步骤S3中，粘结剂采用聚氨酯胶粘剂，粘结强度不小于5MPa，凝固时间不超 过 30s。
[0020] 本发明还提供一种测试混凝土与煤、岩或砼粘结强度的实验构件，其包括两个粘 结筒和两根拉杆，所述粘结筒的一端设有螺纹孔，所述拉杆的一端设有外螺纹，所述拉杆与 所述粘结筒通过螺纹连接，两个所述粘结筒分别套设于被测试件的两端。
[0021] 其中，所述粘结筒与设有螺纹孔相对的一端为敞口设置。
[0022] 其中，两个所述粘结筒上的螺纹孔大小相同、位置相对。
[0023] 其中，所述粘结筒和拉杆由铸钢制成。
[0024] (三）有益效果
[0025] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0026] 本发明提供的一种测试混凝土与煤、岩或砼粘结强度的实验方法，实验本质是轴 拉法，通过对拉混凝土与煤、岩、砼块的粘结体，直接得出二者的粘结强度，实验数据的准确 性较传统的劈裂抗拉法和钻芯拉拔法高，实验过程省时省力，实验结果准确易得；
[0027] 本发明提供的一种测试混凝土与煤、岩或砼粘结强度的实验构件，两个粘结筒和 拉杆都是由普通的钢圆筒和钢棒加工而成，二者在现实生活中普遍存在，取材方便，成本低 廉，而且钢筒和钢棒的加工工艺简单，容易成型；
[0028] 粘结筒和拉杆通过螺纹机械连接，结构简单，使用方便，无需用电，避免了在煤矿 井下应用时产生火花而造成安全隐患。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明实验构件的整体安装结构示意图；
[0030] 图2为本发明实验构件的粘结筒与拉杆的连接关系示意图。
[0031] 图中：1 :混凝土；2 :被粘结试件；3 :粘结筒；4 :拉杆；5 :粘结剂；6 :粘结面。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实例 用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0033] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"上"、"下"、"前"、 "后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"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 的构件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。
[0034] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相 连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可 以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。
[0035] 本发明提供了一种测试混凝土与煤、岩或砼粘结强度的实验方法，其包括如下步 骤：
[0036] S1、现场钻取被粘结试件2 :在煤矿井下选取典型巷道，在刚揭露围岩的位置分别 钻取圆柱体煤、圆柱体岩石的被粘结试件2,以及在喷上混凝土 1的位置钻取圆柱体砼（混 凝土）的被粘结试件2,优选地，被粘结试件2直径为50mm，长度不小于100mm ;为模拟现场 情况，试验用煤、岩及砼试件采用目前井下应用最普遍的材料钻制而成；
[0037] S2、粘结试件的制作与养护：采用圆柱体试模，先在圆柱体试模底部放入S1中取 得的被粘结试件2,然后在所述圆柱体试模中填满实验室拌制的新鲜混凝土