壓力試驗(yàn)機(jī)偏載的產(chǎn)生原因及現(xiàn)階段解決方案

蘇 健

泰安市計(jì)量科學(xué)研究所 山東 泰安 271000

壓力試驗(yàn)機(jī)亦稱之為電子壓力試驗(yàn)機(jī),它廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的材料中的力學(xué)強(qiáng)度測試,對水泥、混凝土、管材、橡膠、電線電纜、金屬絲等材料進(jìn)行物理機(jī)械性能測試,它借助電力,根據(jù)材料的測試目的進(jìn)行壓力測試,確保廠家所生產(chǎn)制作的相關(guān)材料的質(zhì)量符合性能要求。本文以混凝土壓力測試為例子,強(qiáng)度是混凝土質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一,通過利用壓力試驗(yàn)機(jī)來測試混凝土的極限強(qiáng)度,以此評價某品牌混凝土的品質(zhì)情況和強(qiáng)度等級,確?；炷恋馁|(zhì)量達(dá)到建筑用材的使用標(biāo)準(zhǔn)和要求。

一、混凝土強(qiáng)度等級概述

混凝土的抗壓強(qiáng)度就是混凝土的強(qiáng)度等級,根據(jù)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50107—2010)的標(biāo)準(zhǔn)分類,用混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來表達(dá)混凝土強(qiáng)度等級,采用立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(以N/mm^2；或MPa計(jì))與符號C來表示其等級值。

根據(jù)GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的分類,混凝土可分為14等級,分別是C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。

根據(jù)GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,用于混凝土抗壓試驗(yàn)的壓力試驗(yàn)機(jī)有嚴(yán)格的允差規(guī)定,要求允差不超過正負(fù)百分之一,JJG 139—2014《拉力、壓力和萬能試驗(yàn)機(jī)計(jì)量檢定規(guī)程》也對相關(guān)計(jì)量性能和檢定方法作了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。特別是對機(jī)力值測量誤差、重復(fù)性、零點(diǎn)等參數(shù)。不過在現(xiàn)實(shí)的測量工作中,同批次混凝土經(jīng)過壓力試驗(yàn)測量后,其測量結(jié)果存在較大參數(shù)差異的情況[1]。

二、壓力試驗(yàn)機(jī)偏載產(chǎn)生的原因

在開展混凝土試快壓力測試時,按照壓力試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)要求,在壓力試驗(yàn)機(jī)的承壓板中央放入混凝土試塊,將壓緊混凝土試塊的上下端,同時用球頭對其進(jìn)行調(diào)整,然后對混凝土施加應(yīng)力,應(yīng)力一旦到達(dá)極限時,壓力會破壞混凝土試塊。整體測試過程應(yīng)進(jìn)行三次測量,然后計(jì)算強(qiáng)度平均值,以平均值作為混凝土的強(qiáng)度測試結(jié)果。

但是在實(shí)際測試過程中,盡管同一批次的混凝土試塊測試,但是卻有不同的測量值,而且測量值存在存在較大偏差,甚至在不同試驗(yàn)機(jī)上測量同一批次的混凝土,其測量結(jié)果都各不相同,為保證壓力試驗(yàn)的真實(shí)性、可靠性,必須要重新對混凝土試塊進(jìn)行試驗(yàn),經(jīng)過多次試驗(yàn)分析,發(fā)現(xiàn)在壓力試驗(yàn)機(jī)的施壓過程中,混凝土?xí)捎谑芰Σ痪鶆虻膯栴},而造成偏載,這是引發(fā)混凝土極限破壞力值大相徑庭的主要原因。

以一組型號為C30的混凝土試塊作為試驗(yàn)對象,以此來驗(yàn)證壓力試驗(yàn)機(jī)偏載情況,在試驗(yàn)過程中,由于試驗(yàn)機(jī)出現(xiàn)偏載問題,導(dǎo)致混凝土試塊出現(xiàn)受力不均勻,造成混凝土受力較重的一頭先被破壞開裂,從而降低了混凝土試塊的整體強(qiáng)度,最終引發(fā)混凝土陸續(xù)被破壞,整個測量結(jié)果沒有達(dá)到如期效果,強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值大于實(shí)際測量的強(qiáng)度值,這種情況容易讓測試人員判定該批次混凝土強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)。

二、造成壓力試驗(yàn)機(jī)偏載的原因分析

造成壓力試驗(yàn)機(jī)偏載的原因的多種多樣,經(jīng)過長期的實(shí)踐證明分析,其主要成因有以下幾個方面：

(一)力軸偏心造成偏載,由于壓力試驗(yàn)機(jī)的承壓板的問題,存在施壓面不平衡或上下形心不同軸的現(xiàn)象,最終導(dǎo)致力軸偏心,在試驗(yàn)過程中引發(fā)偏載[2]。

(二)由于壓力試驗(yàn)機(jī)存在操作維護(hù)失當(dāng)問題,如維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng),造成壓力試驗(yàn)機(jī)的幾何尺寸形變,又或者裝配、生產(chǎn)加工不合標(biāo)準(zhǔn)要求都會造成偏載。

(三)試驗(yàn)機(jī)球頭出現(xiàn)偏移問題,由于長時間使用壓力試驗(yàn)機(jī),加上維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng),造成球頭的缺油、磨損、變形、腐蝕、老化。導(dǎo)致壓力試驗(yàn)機(jī)的摩擦阻力不能均勻施壓,長時間下球頭會發(fā)生偏移,造成試驗(yàn)機(jī)不能平均施力,最終造成偏載。

三、解決試驗(yàn)機(jī)偏載的措施

由于壓力試驗(yàn)機(jī)在測試混凝土壓力強(qiáng)度過程產(chǎn)生的偏載現(xiàn)象,會造成測試結(jié)果失真,導(dǎo)致測量結(jié)果存在百分之十至二十的失真率,嚴(yán)格影響測試結(jié)果的可靠性和真實(shí)性,導(dǎo)致測量資源的浪費(fèi),使到檢測人員做了大量無效功。盡管JJG 139—2014《拉力、

壓力和萬能試驗(yàn)機(jī)計(jì)量檢定規(guī)程》未對針對試驗(yàn)機(jī)偏載問題提出解決的辦法,但是高度正視偏載問題的解決。

通過大量的實(shí)踐操作證明,可以通過以下方面來解決壓力試驗(yàn)機(jī)偏載問題。先確定試驗(yàn)機(jī)對稱中心,對稱中心應(yīng)選擇承壓板形心,然后設(shè)置壓力傳感器組,保證壓力傳感器組左右對稱。布局點(diǎn)可以有3.4點(diǎn),甚至多個點(diǎn),然后再確保傳感器的加式精度,精度達(dá)正負(fù)百分之0.3,保證測量值的實(shí)現(xiàn)傳輸。分解計(jì)算承壓面的各點(diǎn)力值,確定偏載的分布情況,進(jìn)而根據(jù)需要調(diào)整措施,實(shí)踐證明,該方法可以有效降低±3%的測量誤差率,有效保證實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。

四、結(jié)語

壓力試驗(yàn)機(jī)作為測量材料物理機(jī)械性能的設(shè)備,長時間的使用會導(dǎo)致壓力試驗(yàn)機(jī)的疲勞,造成試驗(yàn)機(jī)的變形、老化、磨損,久而久之就會出現(xiàn)壓力偏載。有鑒于此,應(yīng)及早采取切實(shí)可行的措施,減少試驗(yàn)機(jī)的偏載,保證測量結(jié)果的真實(shí)性、可靠性。減少生檢測部門、生產(chǎn)企業(yè)不必要的資源浪費(fèi),為生產(chǎn)企業(yè)的提高產(chǎn)品質(zhì)量提供最可靠的數(shù)據(jù)支持。為生產(chǎn)企業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展提供產(chǎn)品質(zhì)量的保證。