礦用高水速凝材料結石體材料強度的快速測定方法

湯 征 梁大偉 阿里木江 李曉飛 李順威

（北方民族大學 化學與化學工程學院，寧夏 銀川750021）

0 引言

高水速凝材料作為新材料的典型代表，對其本身特性的研究具有很強的理論意義，既能形成高水材料基本性能的理論結構，又能促進新工藝、新技術的發展。 由于高水材料主要應用于礦山工程的充填支護，并在水利、建筑、石油等工程領域有廣泛的應用前景，研究其強度特征具有很豐富的工程應用價值，更有利于實現高水材料的進一步推廣應用。

研究高水材料強度在工程現場的快速測定方法，針對某一配合比的樣品，在不同齡期下快速測定強度參數，并對測定結果分析處理，擬合出一條函數關系曲線，以達到推廣應用的價值。

1 試驗方法和設備

高水速凝材料的快速測定方法是采用貫入法檢測強度值。貫入法檢測是根據測釘貫入材料的深度和材料抗壓強度間的相關關系，采用壓縮工作彈簧加荷，把一測釘貫入結石體中，由測釘的貫入深度通過測強曲線來換算材料抗壓強度的一種新型現場檢測方法。貫入法檢測強度因其操作簡答，檢測結果準確，實驗費用低廉等優點而廣受好評。由于目前的貫入法測試強度主要在砂漿強度檢測技術領域，并且所采用的測強曲線也只適合于砂漿，針對高水速凝材料的測試與測強曲線還沒有編制出來，因此，本次實驗主要是通過測量貫入深度值和前述的抗壓強度值對比分析，擬合出適合高水速凝材料的測強曲線，并將該曲線推廣實用。

圖1 貫入式強度檢測儀平面結構圖

試驗中主用采用貫入式材料強度檢測儀測試貫入深度，貫入儀主機平面結構圖如圖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，既減輕了檢測人員的勞動強度，又提高了檢測效率，是回彈法、原位推出法等方法的替代產品，其產品性能達到了國際領先水平。

該檢測儀的組成部件主要包括貫入儀主機、 貫入深度測量尺、特制測釘、測釘量規、測釘座螺母旋緊扳手、吹風器、砂輪片等。其中貫入儀主機是儀器的主體部分，它采用機械加里貫入方式，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，這樣就保證了實驗的準確性和可靠性。 貫入深度測量尺主要是用來測量貫入儀測試所產生的測孔深度，并以此測量值作為貫入深度值，與強度值對照。 特制測定是用來貫入材料并產生測孔的主要部件。

貫入式材料強度檢測儀的主要技術參數包括： 貫入儀貫入力800±8N，工作沖程 20±0.1mm，數字測量尺量程 40±0.01mm,測釘長度40mm，測定直徑3.5mm，量規槽39.5mm。

圖2 測試過程圖

2 試驗過程

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，此時就可以進行檢測了。檢測時，用手托住貫入儀，然后用測定對準試件打磨的表面，扣動扳機，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。

試驗中采用水灰比為5：1 的試樣，根據測量的深度值，以及前面測試的相應試件的強度值， 將測量深度值與強度值想對比并搭配，根據測量的深度和強度不同，擬合出條深度—強度曲線。 每一組試件應測量10 個深度值，并取其平均值作為最終深度值。

試驗中主要取不同齡期的試件，以使強度值有區別。試驗過程中，應注意測點的均勻布置，同時，考慮到試驗試件的數量有限，可以在取樣后剩下的原樣上進行測試。 貫入深度平均值計算公式如下：

式中：mdj為貫入深度平均值，mm；di為每次測試貫入深度值，mm。

試驗測試過程如圖2 所示。

4 結束語

通過試驗可以看出，由于該儀器是針對砂漿強度測試，而砂漿強度比試驗中所配高水速凝材料強度大很多， 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曲線。 但根據此次試驗經驗，可以建議減小測量儀器中的加力彈簧，或者配出強度更高的高水速凝材料。

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