矿用高水速凝材料结石体材料强度的快速测定方法

汤 征 梁大伟 阿里木江 李晓飞 李顺威

（北方民族大学 化学与化学工程学院，宁夏 银川750021）

0 引言

高水速凝材料作为新材料的典型代表，对其本身特性的研究具有很强的理论意义，既能形成高水材料基本性能的理论结构，又能促进新工艺、新技术的发展。 由于高水材料主要应用于矿山工程的充填支护，并在水利、建筑、石油等工程领域有广泛的应用前景，研究其强度特征具有很丰富的工程应用价值，更有利于实现高水材料的进一步推广应用。

研究高水材料强度在工程现场的快速测定方法，针对某一配合比的样品，在不同龄期下快速测定强度参数，并对测定结果分析处理，拟合出一条函数关系曲线，以达到推广应用的价值。

1 试验方法和设备

高水速凝材料的快速测定方法是采用贯入法检测强度值。贯入法检测是根据测钉贯入材料的深度和材料抗压强度间的相关关系，采用压缩工作弹簧加荷，把一测钉贯入结石体中，由测钉的贯入深度通过测强曲线来换算材料抗压强度的一种新型现场检测方法。贯入法检测强度因其操作简答，检测结果准确，实验费用低廉等优点而广受好评。由于目前的贯入法测试强度主要在砂浆强度检测技术领域，并且所采用的测强曲线也只适合于砂浆，针对高水速凝材料的测试与测强曲线还没有编制出来，因此，本次实验主要是通过测量贯入深度值和前述的抗压强度值对比分析，拟合出适合高水速凝材料的测强曲线，并将该曲线推广实用。

图1 贯入式强度检测仪平面结构图

试验中主用采用贯入式材料强度检测仪测试贯入深度，贯入仪主机平面结构图如图1 所示。

它是采用杠杆式加力方法，具有重量轻，操作简单，检测精度高等特点，既减轻了检测人员的劳动强度，又提高了检测效率，是回弹法、原位推出法等方法的替代产品，其产品性能达到了国际领先水平。

该检测仪的组成部件主要包括贯入仪主机、 贯入深度测量尺、特制测钉、测钉量规、测钉座螺母旋紧扳手、吹风器、砂轮片等。其中贯入仪主机是仪器的主体部分，它采用机械加里贯入方式，依靠特种装置的弹簧提供检测所需的能量，由于弹簧的每次压缩量相同，因而每次施放的能量相当，这样就保证了实验的准确性和可靠性。 贯入深度测量尺主要是用来测量贯入仪测试所产生的测孔深度，并以此测量值作为贯入深度值，与强度值对照。 特制测定是用来贯入材料并产生测孔的主要部件。

贯入式材料强度检测仪的主要技术参数包括： 贯入仪贯入力800±8N，工作冲程 20±0.1mm，数字测量尺量程 40±0.01mm,测钉长度40mm，测定直径3.5mm，量规槽39.5mm。

图2 测试过程图

2 试验过程

测试过程中，首先用砂轮片将试件表面打磨平整，然后将测钉插入贯入杆中的孔中，测定尖端向外，再用加力器给贯入仪加上力，此时就可以进行检测了。检测时，用手托住贯入仪，然后用测定对准试件打磨的表面，扣动扳机，贯入仪自由释放能量，这样就完成了一次检测，移开贯入仪，用吹风器吹干净测孔，最后用深度测量尺测量测孔的深度，读出测量深度值。

试验中采用水灰比为5：1 的试样，根据测量的深度值，以及前面测试的相应试件的强度值， 将测量深度值与强度值想对比并搭配，根据测量的深度和强度不同，拟合出条深度—强度曲线。 每一组试件应测量10 个深度值，并取其平均值作为最终深度值。

试验中主要取不同龄期的试件，以使强度值有区别。试验过程中，应注意测点的均匀布置，同时，考虑到试验试件的数量有限，可以在取样后剩下的原样上进行测试。 贯入深度平均值计算公式如下：

式中：mdj为贯入深度平均值，mm；di为每次测试贯入深度值，mm。

试验测试过程如图2 所示。

4 结束语

通过试验可以看出，由于该仪器是针对砂浆强度测试，而砂浆强度比试验中所配高水速凝材料强度大很多， 在测试过程中， 弹簧加力太大，测钉打入深度超过了测量尺量程，所以无法获得测量深度值，因而无法拟合高水速凝材料的测强曲线。 但根据此次试验经验，可以建议减小测量仪器中的加力弹簧，或者配出强度更高的高水速凝材料。

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