礦用高水速凝材料結(jié)石體材料強(qiáng)度的快速測定方法

湯 征 梁大偉 阿里木江 李曉飛 李順威

（北方民族大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，寧夏 銀川750021）

0 引言

高水速凝材料作為新材料的典型代表，對(duì)其本身特性的研究具有很強(qiáng)的理論意義，既能形成高水材料基本性能的理論結(jié)構(gòu)，又能促進(jìn)新工藝、新技術(shù)的發(fā)展。 由于高水材料主要應(yīng)用于礦山工程的充填支護(hù)，并在水利、建筑、石油等工程領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，研究其強(qiáng)度特征具有很豐富的工程應(yīng)用價(jià)值，更有利于實(shí)現(xiàn)高水材料的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

研究高水材料強(qiáng)度在工程現(xiàn)場的快速測定方法，針對(duì)某一配合比的樣品，在不同齡期下快速測定強(qiáng)度參數(shù)，并對(duì)測定結(jié)果分析處理，擬合出一條函數(shù)關(guān)系曲線，以達(dá)到推廣應(yīng)用的價(jià)值。

1 試驗(yàn)方法和設(shè)備

高水速凝材料的快速測定方法是采用貫入法檢測強(qiáng)度值。貫入法檢測是根據(jù)測釘貫入材料的深度和材料抗壓強(qiáng)度間的相關(guān)關(guān)系，采用壓縮工作彈簧加荷，把一測釘貫入結(jié)石體中，由測釘?shù)呢炄肷疃韧ㄟ^測強(qiáng)曲線來換算材料抗壓強(qiáng)度的一種新型現(xiàn)場檢測方法。貫入法檢測強(qiáng)度因其操作簡答，檢測結(jié)果準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)而廣受好評(píng)。由于目前的貫入法測試強(qiáng)度主要在砂漿強(qiáng)度檢測技術(shù)領(lǐng)域，并且所采用的測強(qiáng)曲線也只適合于砂漿，針對(duì)高水速凝材料的測試與測強(qiáng)曲線還沒有編制出來，因此，本次實(shí)驗(yàn)主要是通過測量貫入深度值和前述的抗壓強(qiáng)度值對(duì)比分析，擬合出適合高水速凝材料的測強(qiáng)曲線，并將該曲線推廣實(shí)用。

圖1 貫入式強(qiáng)度檢測儀平面結(jié)構(gòu)圖

試驗(yàn)中主用采用貫入式材料強(qiáng)度檢測儀測試貫入深度，貫入儀主機(jī)平面結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

它是采用杠桿式加力方法，具有重量輕，操作簡單，檢測精度高等特點(diǎn)，既減輕了檢測人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高了檢測效率，是回彈法、原位推出法等方法的替代產(chǎn)品，其產(chǎn)品性能達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。

該檢測儀的組成部件主要包括貫入儀主機(jī)、 貫入深度測量尺、特制測釘、測釘量規(guī)、測釘座螺母旋緊扳手、吹風(fēng)器、砂輪片等。其中貫入儀主機(jī)是儀器的主體部分，它采用機(jī)械加里貫入方式，依靠特種裝置的彈簧提供檢測所需的能量，由于彈簧的每次壓縮量相同，因而每次施放的能量相當(dāng)，這樣就保證了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。 貫入深度測量尺主要是用來測量貫入儀測試所產(chǎn)生的測孔深度，并以此測量值作為貫入深度值，與強(qiáng)度值對(duì)照。 特制測定是用來貫入材料并產(chǎn)生測孔的主要部件。

貫入式材料強(qiáng)度檢測儀的主要技術(shù)參數(shù)包括： 貫入儀貫入力800±8N，工作沖程 20±0.1mm，數(shù)字測量尺量程 40±0.01mm,測釘長度40mm，測定直徑3.5mm，量規(guī)槽39.5mm。

圖2 測試過程圖

2 試驗(yàn)過程

測試過程中，首先用砂輪片將試件表面打磨平整，然后將測釘插入貫入桿中的孔中，測定尖端向外，再用加力器給貫入儀加上力，此時(shí)就可以進(jìn)行檢測了。檢測時(shí)，用手托住貫入儀，然后用測定對(duì)準(zhǔn)試件打磨的表面，扣動(dòng)扳機(jī)，貫入儀自由釋放能量，這樣就完成了一次檢測，移開貫入儀，用吹風(fēng)器吹干凈測孔，最后用深度測量尺測量測孔的深度，讀出測量深度值。

試驗(yàn)中采用水灰比為5：1 的試樣，根據(jù)測量的深度值，以及前面測試的相應(yīng)試件的強(qiáng)度值， 將測量深度值與強(qiáng)度值想對(duì)比并搭配，根據(jù)測量的深度和強(qiáng)度不同，擬合出條深度—強(qiáng)度曲線。 每一組試件應(yīng)測量10 個(gè)深度值，并取其平均值作為最終深度值。

試驗(yàn)中主要取不同齡期的試件，以使強(qiáng)度值有區(qū)別。試驗(yàn)過程中，應(yīng)注意測點(diǎn)的均勻布置，同時(shí)，考慮到試驗(yàn)試件的數(shù)量有限，可以在取樣后剩下的原樣上進(jìn)行測試。 貫入深度平均值計(jì)算公式如下：

式中：mdj為貫入深度平均值，mm；di為每次測試貫入深度值，mm。

試驗(yàn)測試過程如圖2 所示。

4 結(jié)束語

通過試驗(yàn)可以看出，由于該儀器是針對(duì)砂漿強(qiáng)度測試，而砂漿強(qiáng)度比試驗(yàn)中所配高水速凝材料強(qiáng)度大很多， 在測試過程中， 彈簧加力太大，測釘打入深度超過了測量尺量程，所以無法獲得測量深度值，因而無法擬合高水速凝材料的測強(qiáng)曲線。 但根據(jù)此次試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，可以建議減小測量儀器中的加力彈簧，或者配出強(qiáng)度更高的高水速凝材料。

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