壓力試驗機偏載的產生原因及現階段解決方案

蘇 健

泰安市計量科學研究所 山東 泰安 271000

壓力試驗機亦稱之為電子壓力試驗機,它廣泛應用于生產生活的材料中的力學強度測試,對水泥、混凝土、管材、橡膠、電線電纜、金屬絲等材料進行物理機械性能測試,它借助電力,根據材料的測試目的進行壓力測試,確保廠家所生產制作的相關材料的質量符合性能要求。本文以混凝土壓力測試為例子,強度是混凝土質量最重要的指標之一,通過利用壓力試驗機來測試混凝土的極限強度,以此評價某品牌混凝土的品質情況和強度等級,確保混凝土的質量達到建筑用材的使用標準和要求。

一、混凝土強度等級概述

混凝土的抗壓強度就是混凝土的強度等級,根據《混凝土強度檢驗評定標準》(GB/T 50107—2010)的標準分類,用混凝土立方體抗壓強度標準值來表達混凝土強度等級,采用立方體抗壓強度標準值(以N/mm^2；或MPa計)與符號C來表示其等級值。

根據GB50010-2010《混凝土結構設計規范》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GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》的規定,用于混凝土抗壓試驗的壓力試驗機有嚴格的允差規定,要求允差不超過正負百分之一,JJG 139—2014《拉力、壓力和萬能試驗機計量檢定規程》也對相關計量性能和檢定方法作了相關標準要求。特別是對機力值測量誤差、重復性、零點等參數。不過在現實的測量工作中,同批次混凝土經過壓力試驗測量后,其測量結果存在較大參數差異的情況[1]。

二、壓力試驗機偏載產生的原因

在開展混凝土試快壓力測試時,按照壓力試驗機的結構要求,在壓力試驗機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,同時用球頭對其進行調整,然后對混凝土施加應力,應力一旦到達極限時,壓力會破壞混凝土試塊。整體測試過程應進行三次測量,然后計算強度平均值,以平均值作為混凝土的強度測試結果。

但是在實際測試過程中,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,甚至在不同試驗機上測量同一批次的混凝土,其測量結果都各不相同,為保證壓力試驗的真實性、可靠性,必須要重新對混凝土試塊進行試驗,經過多次試驗分析,發現在壓力試驗機的施壓過程中,混凝土會由于受力不均勻的問題,而造成偏載,這是引發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對象,以此來驗證壓力試驗機偏載情況,在試驗過程中,由于試驗機出現偏載問題,導致混凝土試塊出現受力不均勻,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度,最終引發混凝土陸續被破壞,整個測量結果沒有達到如期效果,強度的設計值大于實際測量的強度值,這種情況容易讓測試人員判定該批次混凝土強度不達標。

二、造成壓力試驗機偏載的原因分析

造成壓力試驗機偏載的原因的多種多樣,經過長期的實踐證明分析,其主要成因有以下幾個方面：

(一)力軸偏心造成偏載,由于壓力試驗機的承壓板的問題,存在施壓面不平衡或上下形心不同軸的現象,最終導致力軸偏心,在試驗過程中引發偏載[2]。

(二)由于壓力試驗機存在操作維護失當問題,如維護保養不當,造成壓力試驗機的幾何尺寸形變,又或者裝配、生產加工不合標準要求都會造成偏載。

(三)試驗機球頭出現偏移問題,由于長時間使用壓力試驗機,加上維護保養不當,造成球頭的缺油、磨損、變形、腐蝕、老化。導致壓力試驗機的摩擦阻力不能均勻施壓,長時間下球頭會發生偏移,造成試驗機不能平均施力,最終造成偏載。

三、解決試驗機偏載的措施

由于壓力試驗機在測試混凝土壓力強度過程產生的偏載現象,會造成測試結果失真,導致測量結果存在百分之十至二十的失真率,嚴格影響測試結果的可靠性和真實性,導致測量資源的浪費,使到檢測人員做了大量無效功。盡管JJG 139—2014《拉力、

壓力和萬能試驗機計量檢定規程》未對針對試驗機偏載問題提出解決的辦法,但是高度正視偏載問題的解決。

通過大量的實踐操作證明,可以通過以下方面來解決壓力試驗機偏載問題。先確定試驗機對稱中心,對稱中心應選擇承壓板形心,然后設置壓力傳感器組,保證壓力傳感器組左右對稱。布局點可以有3.4點,甚至多個點,然后再確保傳感器的加式精度,精度達正負百分之0.3,保證測量值的實現傳輸。分解計算承壓面的各點力值,確定偏載的分布情況,進而根據需要調整措施,實踐證明,該方法可以有效降低±3%的測量誤差率,有效保證實驗的真實性。

四、結語

壓力試驗機作為測量材料物理機械性能的設備,長時間的使用會導致壓力試驗機的疲勞,造成試驗機的變形、老化、磨損,久而久之就會出現壓力偏載。有鑒于此,應及早采取切實可行的措施,減少試驗機的偏載,保證測量結果的真實性、可靠性。減少生檢測部門、生產企業不必要的資源浪費,為生產企業的提高產品質量提供最可靠的數據支持。為生產企業的穩定可持續發展提供產品質量的保證。