水泥抗壓夾具校準方法的研究

謝清群

(福建省龍巖市計量所，龍巖 364000)

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水泥抗壓夾具校準方法的研究

謝清群

(福建省龍巖市計量所，龍巖 364000)

根據(jù)水泥抗壓夾具工作原理和技術(shù)特性，參考國家相關(guān)標準，確定并驗證了校準參數(shù)和校準方法，并對其進行不確定度分析，研究制定出水泥抗壓夾具校準方法，為校準水泥抗壓夾具提供技術(shù)依據(jù)。

水泥抗壓夾具；校準方法；不確定度分析

0 引言

水泥抗壓夾具是與壓力試驗機配合使用而對水泥抗壓強度進行檢驗的主要設(shè)備，是水泥生產(chǎn)企業(yè)、建筑質(zhì)量監(jiān)督檢測站、水泥混凝土攪拌站、大型建筑公司和大專院校等實驗室必備的設(shè)備。目前對水泥抗壓夾具的檢測，實驗室一般采用購置國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心出品的新抗壓夾具與使用中的抗壓夾具進行比對的方法來驗證其是否符合要求，然而這種方法既不科學(xué)也不可靠；為確保水泥抗壓強度測量結(jié)果的準確、可靠，提高水泥產(chǎn)品的質(zhì)量，有必要研究符合水泥抗壓夾具校準要求的水泥抗壓夾具計量校準規(guī)范方法。

1 結(jié)構(gòu)和工作原理

水泥抗壓夾具由框架、傳壓柱、上下壓板組成，上壓板帶有球座，用兩根吊簧吊在框架上，下壓板固定在框架上。工作時，將水泥試塊長的一邊緊靠定位銷，當(dāng)壓力試驗機加載時，試驗機上壓板與水泥抗壓夾具的上壓板球座通過球座調(diào)整達到平面接觸，使傳壓柱、上下壓板與框架處于同一軸線上，按規(guī)定加荷速度加載至試塊破裂，記錄此時壓力試驗機示值(單位：kN)，該示值除以試塊受壓面積(40mm×40mm)即可求出試塊抗壓強度值(單位：MPa)。

2 校準內(nèi)容

2.1 技術(shù)要求

1)上、下壓板的平面度為0.01mm；2)上、下壓板的寬度為40mm±0.1mm；3)夾具試驗力相對誤差：±2.0%；4)夾具試驗力重復(fù)性：≤2.0%。

2.2 校準裝置

1)標準測力儀。測量范圍：20～200kN，準確度等級：0.3級；2)游標卡尺。測量范圍：0～100mm，分度值不大于0.02mm；3)刀口尺。測量范圍：0～125mm，最大允許誤差：±1.0μm；4)水平儀。分度值：0.05mm/m；5)壓力試驗機。測量范圍：0～300kN，最大允許誤差：±1.0%。

2.3 校準項目和校準方法

2.3.1 外觀檢查

1)水泥抗壓夾具銘牌應(yīng)有產(chǎn)品名稱、型號規(guī)格、生產(chǎn)日期、出廠編號、制造廠等；

2)水泥抗壓夾具各功能工作正常。

2.3.2 上、下壓板檢查

1)上、下壓板平面度的校準：將刀口尺垂直放在上、下壓板平面上，使刀口尺刃部與壓板平面保持線接觸，用肉眼觀察是否透光，不透光則為符合。

2)上、下壓板寬度的校準：用游標卡尺分別測量水泥抗壓夾具上、下壓板寬度的兩端和中間計3次，取其平均值作為校準結(jié)果。

2.3.3 試驗力相對誤差校準

2.3.3.1 校準前的準備

先檢查壓力試驗機的水平，然后對其通電試運行；安裝標準測力儀并開機預(yù)熱和穩(wěn)定溫度；清洗和潤滑水泥抗壓夾具的傳壓柱及球座。

2.3.3.2 壓力試驗機示值相對誤差和示值重復(fù)性相對誤差

壓力試驗機連同安裝好的標準測力儀應(yīng)從零開始到150kN力值點至少施加3次試驗力，然后對壓力試驗機在20，50，80，100，120，150kN力值校準點進行試驗力示值的校準，校準時施加試驗力應(yīng)平穩(wěn)，加到校準點之前應(yīng)緩慢施加，便于準確讀數(shù)；每個校準點重復(fù)校準3次并計算其算術(shù)平均值，由下式計算示值相對誤差q1和示值重復(fù)性相對誤差b1。

b1=(Fimax-Fimin)/F×100%

2.3.3.3 帶水泥抗壓夾具的壓力試驗機示值相對誤差和示值重復(fù)性相對誤差

將水泥抗壓夾具放在壓力試驗機的上下壓板之間并與測力儀處于同一軸線上，使試驗機的荷載垂直傳遞至傳感器表面。按2.3.3.2款要求進行校準，并由下式計算帶水泥抗壓夾具示值相對誤差q2和帶夾具示值重復(fù)性相對誤差b2。

2.3.3.4 水泥抗壓夾具相對誤差q和重復(fù)性相對誤差b的計算

q=q2-q1，b=b2-b1

3 水泥抗壓夾具相對誤差的不確定度分析

3.1 測量模型及靈敏系數(shù)

3.1.1 測量模型

q=q2-q1

因為輸入量的各分量彼此相互獨立且不相關(guān)，故：

3.1.2 靈敏系數(shù)

c1=?q/?q2=1，c2=?q/?q1=-1

3.2 各輸入量標準不確定度的評定(以20kN校準點例)

3.2.1 輸入量q2的標準不確定度u(q2)的評定

因輸入量的各分量彼此相互獨立且不相關(guān)，所以：

靈敏系數(shù)：

將抗壓夾具放入壓力試驗機下壓板上，選擇20kN作為測量點，連續(xù)測量10次，得到測量結(jié)果：20.18，20.15，20.10，20.20，20.10，20.14，20.19，20.06，20.04，20.08kN。

實際測量是在重復(fù)條件下連續(xù)測量3次，以其平均值作為測量結(jié)果：

3.2.1.2 輸入量F的標準不確定度u(F)的評定

標準測力儀檢定證書給出的最大允許誤差為±0.3%，包含因子k=2，則：

3.2.1.3 輸入量q2的標準不確定度u(q2)

3.2.2 輸入量q1的標準不確定度u(q1)的評定

因輸入量的各分量彼此相互獨立且不相關(guān)，所以：

靈敏系數(shù)：

3.3 標準不確定度一覽表

測量點不確定度分量標準不確定度靈敏系數(shù)cici·ui20kNu(q2)0 22%10 22%u(q1)0 17%-10 17%

3.4 合成標準不確定度

3.5 擴展不確定度的評定

Ur=k·uc(q)=2×0.28%=0.6%(k=2)

3.6 各測量點不確定度的評定

根據(jù)上述評定方法，經(jīng)分析計算水泥抗壓夾具在壓力試驗機上測量的其它各測量點相對誤差的擴展不確定度均為：

Ur=k·uc(q)=0.6%(k=2)

4 結(jié)束語

通過三年多對全省多家水泥檢測實驗室的調(diào)研和大量實驗驗證，并對水泥抗壓夾具的測量結(jié)果進行不確定度分析，提出了上述水泥抗壓夾具的校準方法，為水泥抗壓夾具的校準提供了技術(shù)依據(jù)，保證了水泥抗壓夾具校準結(jié)果的科學(xué)性和準確性。

[1] JJF 1001—2011通用計量術(shù)語及定義

[2] JJG 475—2008電子式萬能試驗機

[3] JJG 139—1999拉力、壓力和萬能試驗機

[4] JJF 1059.1—2012測量不確定度評定與表示

[5] JJF 1071—2010國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則

[6] GB/T 17671—1999 水泥膠砂強度試驗方法

[7] JC/T 683—200540mm×40mm水泥抗壓夾具

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.2.20