萬能材料試驗機期間核查用參考物質試驗研究

霍志剛

(中鐵六局集團有限公司，北京100036)

萬能材料試驗機期間核查用參考物質試驗研究

霍志剛

(中鐵六局集團有限公司，北京100036)

期間核查是檢測實驗室確保檢測結果準確性的內部質量控制活動。為選用簡單、實用、可靠的期間核查參考物質，應用萬能材料試驗機以標準試驗方法測試了標準砂漿試件的抗壓強度和鋼筋試件的極限抗拉力。大量數據的統計分析結果表明，采用標準砂漿試件和鋼筋試件作為萬能材料試驗機期間核查用參考物質具有可行性及穩定性。

期間核查 實驗室 參考物質 離散性 試驗機 校準

1 概述

實驗室一般要對儀器進行定期檢定或校準，以保證其量值的溯源性，并加以必要的維護和保養，以保證設備的有效性和可靠性。期間核查就是為了使儀器設備在兩次檢定或校準周期之間保持良好的可信度，及時發現失準，減少或防止引起試驗差錯的可能性。期間核查主要是針對應對使用非常頻繁、性能不夠穩定、漂移率大、惡劣環境下使用的儀器設備。

期間核查應當使用簡單、實用、可靠的核查方法。本文對使用頻繁的力學試驗機期間核查用參考物質的選擇進行研究，為現場實驗室進行期間核查提供參考。

開展期間核查的方法多樣，主要以等精度核查的方式進行，如儀器間的比對、方法比對、標準物質驗證、單點自校等。更多的期間核查是通過核查標準來實現的，所謂核查標準是指用來代表被測對象的一種相對穩定的儀器、產品或其他物體。其量限、準確度等級都應接近于被測對象，而穩定性要比實際被測對象好。

本研究采用性能穩定、示值準確的力學試驗機對砂漿強度試件和鋼筋原材試件進行力學性能試驗，通過數據統計、離散性分析來論證砂漿強度試件和鋼筋原材(金屬試樣)試件作為實驗室力學試驗機期間核查參考物質(核查標準)的可行性。

2 試驗方案及實施

2.1 水泥砂漿抗壓強度試驗方案

1)原材料

水泥采用P.O 42.5同廠家同一批散裝水泥，并剔除結塊顆粒。中砂采用河砂，細度模數2.9，含泥量2.6%，拌合用砂采用集中翻拌、風干，篩除4.75 mm以上顆粒后裝袋備用。水采用自來水，水溫控制在10～15℃。

以上原材料在試件成型前均應在室內靜置3 d以上，以利于材料溫濕度的有效控制與記錄。

2)配合比及試件成型養護

砂漿參照國家標準中水泥膠砂配合比進行配制即水∶水泥∶砂=1∶2∶6(質量比)。每1 m3材料包括水225 kg，水泥450 kg，砂1 350 kg。砂漿拌制采用試驗用單臥軸混凝土強制攪拌機，每盤材料(40 L)用量為水9 kg，水泥18 kg，砂54 kg。水泥、砂單獨稱量完畢后，入攪拌機干拌15 s;然后將稱量完畢的拌合用水在15 s內均勻加入攪拌機，攪拌120 s。砂漿拌合物采用邊長100 mm的立方體試模成型試件，分兩層插搗，每層插搗12次。此次砂漿試驗共成型100組(每組3塊)試件，60組標養、40組水中養護(養護水箱置于標養室內，水溫(20±2)℃)，并于1 d內完成。試件統一編號。第一盤成型試件隨即進入標養室覆蓋養護，2 d后拆模并繼續進行標準養護和水中養護，應每天記錄試件水中養護的溫度。試件成型過程中每3盤進行一組拌合物性能(稠度、保水性、密度)試驗，記錄試驗數據。試驗過程中的試件插搗、養護、抗壓強度試驗等環節應盡量由相同人員完成。

3)抗壓強度試驗

將28 d齡期的試件取出進行抗壓強度試驗，試驗前逐一測量試件受壓面的長寬尺寸，并計算其實際面積，試件外觀情況應予以記錄。試驗機采用1 000 kN微機伺服萬能試驗機。試驗前先空載預熱20 min，控制速率約為6 kN/s(根據“混凝土強度等級≥C30且＜C60時，控制速率取0.5～0.8 MPa/s”換算而來)。單組試驗試件抗壓強度按規定取值，多組試驗抗壓強度取單組試驗結果代表值的平均值，強度換算不再采用0.95進行折算。

2.2 鋼筋試驗方案

1)鋼筋原材選擇

選擇5家質量比較穩定鋼廠生產的施工常用的光圓鋼筋和帶肋鋼筋。

2)樣品制備

將鋼筋兩端各去掉50 cm，余下的鋼筋制成拉伸試件，每根試件長45 cm。用不同的鋼廠、不同類別的光圓鋼筋和帶肋鋼筋共進行12組試驗，每組鋼筋不少于12根。

3)拉伸試驗

試驗時室溫控制在15～20℃，周圍無影響試驗結果的振動源。試驗機采用300 kN微機伺服萬能試驗機，試驗前空載預熱20 min，然后按照鋼筋拉伸試驗方法連續拉完所有制備的試件，同時記錄極限抗拉強度荷載值。

2.3 參考物質穩定性判定

對擬作為期間核查用的參考物質，采用檢定合格、經標準測力計單點校核滿足精度要求且具有良好穩定性的微機電液伺服萬能試驗機(Ⅰ級精度)進行力學性能試驗。

用E代表參考物質的穩定性，則判定原則為:①接受原則，E≤0.7，表明該物質具有良好的穩定性和可信度，可作為期間核查用參考物質;②拒絕原則，E＞1，表明該物質不具備期間核查用參考物質的性能;③臨界預防原則，0.7＜E≤1，表明該物質作為期間核查參考物質處于臨界狀態，須慎重使用，可采用適當的預防措施，如增加核查次數等。

試件穩定性具體判定方法如下。

1)砂漿試件穩定性判定

式中:Ss是室內制作并試驗統計的砂漿試件強度標準差;σ是從已有文獻數據中統計得到的優良施工水平砂漿強度標準差，取5.0 MPa。

2)鋼筋試件穩定性判定

式中:Sr是鋼筋試件室內試驗統計拉斷最大力值標準差;Δ是微機電液伺服試驗機進行鋼筋拉伸試驗時的最大允許誤差絕對值，測量儀器允許誤差通常為被測量值標準差的1/3～1/10。為驗證鋼筋的力學穩定性，本試驗選用3Δ帶入判定公式。

3 試驗結果及分析

3.1 砂漿試件試驗數據統計分析

各齡期水泥砂漿試件抗壓強度代表值、標準差等見表1。

表1 不同齡期及養護條件的砂漿抗壓強度試驗結果

續表1

表1表明，在相同的制作及試驗條件下砂漿試件在標準養護或水中養護后抗壓強度的離散性在相對較小的范圍內(＜3 MPa)。這種水泥砂漿具有強度穩定性，可作為期間核查用參考物質。

3.2 鋼筋試件試驗數據統計分析

對不同生產廠家、生產批號及規格的鋼筋試件進行了極限抗拉力測試，每種試件做了12組試驗，測試結果經統計分析如表2所示。

表2 不同生產廠家及品種的鋼筋極限抗拉力試驗結果

表2表明，同一生產廠家、批號和一定規格鋼筋的極限抗拉力具有穩定性，其標準差接近測量儀器的允許誤差范圍，雖采用較為嚴格的判定參數，但仍具有較好的期望結果，具備較好的重復測量屬性和均勻性。

4 結論

1)一定數量(如5組以上)相同制作方法和試驗條件的砂漿試件抗壓強度具有一定的穩定性，離散性相對較小，在實驗室間比對時可作為萬能材料試驗機期間核查的參考物質。

2)相同批次、規格的鋼筋試件具有一致的力學特性，不僅能滿足試驗機期間核查用參考物質的基本要求，也可作為實驗室能力驗證的一種樣本。

研究結果為選用期間核查用參考物質提供了依據。

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(責任審編李付軍)

TU712+.3

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.06.43

1003-1995(2015)06-0168-04

2015-01-10;

2015-03-23

霍志剛(1973—)，男，山西平遙人，高級工程師。