万能材料试验机期间核查用参考物质试验研究

霍志刚

(中铁六局集团有限公司，北京100036)

万能材料试验机期间核查用参考物质试验研究

霍志刚

(中铁六局集团有限公司，北京100036)

期间核查是检测实验室确保检测结果准确性的内部质量控制活动。为选用简单、实用、可靠的期间核查参考物质，应用万能材料试验机以标准试验方法测试了标准砂浆试件的抗压强度和钢筋试件的极限抗拉力。大量数据的统计分析结果表明，采用标准砂浆试件和钢筋试件作为万能材料试验机期间核查用参考物质具有可行性及稳定性。

期间核查 实验室 参考物质 离散性 试验机 校准

1 概述

实验室一般要对仪器进行定期检定或校准，以保证其量值的溯源性，并加以必要的维护和保养，以保证设备的有效性和可靠性。期间核查就是为了使仪器设备在两次检定或校准周期之间保持良好的可信度，及时发现失准，减少或防止引起试验差错的可能性。期间核查主要是针对应对使用非常频繁、性能不够稳定、漂移率大、恶劣环境下使用的仪器设备。

期间核查应当使用简单、实用、可靠的核查方法。本文对使用频繁的力学试验机期间核查用参考物质的选择进行研究，为现场实验室进行期间核查提供参考。

开展期间核查的方法多样，主要以等精度核查的方式进行，如仪器间的比对、方法比对、标准物质验证、单点自校等。更多的期间核查是通过核查标准来实现的，所谓核查标准是指用来代表被测对象的一种相对稳定的仪器、产品或其他物体。其量限、准确度等级都应接近于被测对象，而稳定性要比实际被测对象好。

本研究采用性能稳定、示值准确的力学试验机对砂浆强度试件和钢筋原材试件进行力学性能试验，通过数据统计、离散性分析来论证砂浆强度试件和钢筋原材(金属试样)试件作为实验室力学试验机期间核查参考物质(核查标准)的可行性。

2 试验方案及实施

2.1 水泥砂浆抗压强度试验方案

1)原材料

水泥采用P.O 42.5同厂家同一批散装水泥，并剔除结块颗粒。中砂采用河砂，细度模数2.9，含泥量2.6%，拌合用砂采用集中翻拌、风干，筛除4.75 mm以上颗粒后装袋备用。水采用自来水，水温控制在10～15℃。

以上原材料在试件成型前均应在室内静置3 d以上，以利于材料温湿度的有效控制与记录。

2)配合比及试件成型养护

砂浆参照国家标准中水泥胶砂配合比进行配制即水∶水泥∶砂=1∶2∶6(质量比)。每1 m3材料包括水225 kg，水泥450 kg，砂1 350 kg。砂浆拌制采用试验用单卧轴混凝土强制搅拌机，每盘材料(40 L)用量为水9 kg，水泥18 kg，砂54 kg。水泥、砂单独称量完毕后，入搅拌机干拌15 s;然后将称量完毕的拌合用水在15 s内均匀加入搅拌机，搅拌120 s。砂浆拌合物采用边长100 mm的立方体试模成型试件，分两层插捣，每层插捣12次。此次砂浆试验共成型100组(每组3块)试件，60组标养、40组水中养护(养护水箱置于标养室内，水温(20±2)℃)，并于1 d内完成。试件统一编号。第一盘成型试件随即进入标养室覆盖养护，2 d后拆模并继续进行标准养护和水中养护，应每天记录试件水中养护的温度。试件成型过程中每3盘进行一组拌合物性能(稠度、保水性、密度)试验，记录试验数据。试验过程中的试件插捣、养护、抗压强度试验等环节应尽量由相同人员完成。

3)抗压强度试验

将28 d龄期的试件取出进行抗压强度试验，试验前逐一测量试件受压面的长宽尺寸，并计算其实际面积，试件外观情况应予以记录。试验机采用1 000 kN微机伺服万能试验机。试验前先空载预热20 min，控制速率约为6 kN/s(根据“混凝土强度等级≥C30且＜C60时，控制速率取0.5～0.8 MPa/s”换算而来)。单组试验试件抗压强度按规定取值，多组试验抗压强度取单组试验结果代表值的平均值，强度换算不再采用0.95进行折算。

2.2 钢筋试验方案

1)钢筋原材选择

选择5家质量比较稳定钢厂生产的施工常用的光圆钢筋和带肋钢筋。

2)样品制备

将钢筋两端各去掉50 cm，余下的钢筋制成拉伸试件，每根试件长45 cm。用不同的钢厂、不同类别的光圆钢筋和带肋钢筋共进行12组试验，每组钢筋不少于12根。

3)拉伸试验

试验时室温控制在15～20℃，周围无影响试验结果的振动源。试验机采用300 kN微机伺服万能试验机，试验前空载预热20 min，然后按照钢筋拉伸试验方法连续拉完所有制备的试件，同时记录极限抗拉强度荷载值。

2.3 参考物质稳定性判定

对拟作为期间核查用的参考物质，采用检定合格、经标准测力计单点校核满足精度要求且具有良好稳定性的微机电液伺服万能试验机(Ⅰ级精度)进行力学性能试验。

用E代表参考物质的稳定性，则判定原则为:①接受原则，E≤0.7，表明该物质具有良好的稳定性和可信度，可作为期间核查用参考物质;②拒绝原则，E＞1，表明该物质不具备期间核查用参考物质的性能;③临界预防原则，0.7＜E≤1，表明该物质作为期间核查参考物质处于临界状态，须慎重使用，可采用适当的预防措施，如增加核查次数等。

试件稳定性具体判定方法如下。

1)砂浆试件稳定性判定

式中:Ss是室内制作并试验统计的砂浆试件强度标准差;σ是从已有文献数据中统计得到的优良施工水平砂浆强度标准差，取5.0 MPa。

2)钢筋试件稳定性判定

式中:Sr是钢筋试件室内试验统计拉断最大力值标准差;Δ是微机电液伺服试验机进行钢筋拉伸试验时的最大允许误差绝对值，测量仪器允许误差通常为被测量值标准差的1/3～1/10。为验证钢筋的力学稳定性，本试验选用3Δ带入判定公式。

3 试验结果及分析

3.1 砂浆试件试验数据统计分析

各龄期水泥砂浆试件抗压强度代表值、标准差等见表1。

表1 不同龄期及养护条件的砂浆抗压强度试验结果

续表1

表1表明，在相同的制作及试验条件下砂浆试件在标准养护或水中养护后抗压强度的离散性在相对较小的范围内(＜3 MPa)。这种水泥砂浆具有强度稳定性，可作为期间核查用参考物质。

3.2 钢筋试件试验数据统计分析

对不同生产厂家、生产批号及规格的钢筋试件进行了极限抗拉力测试，每种试件做了12组试验，测试结果经统计分析如表2所示。

表2 不同生产厂家及品种的钢筋极限抗拉力试验结果

表2表明，同一生产厂家、批号和一定规格钢筋的极限抗拉力具有稳定性，其标准差接近测量仪器的允许误差范围，虽采用较为严格的判定参数，但仍具有较好的期望结果，具备较好的重复测量属性和均匀性。

4 结论

1)一定数量(如5组以上)相同制作方法和试验条件的砂浆试件抗压强度具有一定的稳定性，离散性相对较小，在实验室间比对时可作为万能材料试验机期间核查的参考物质。

2)相同批次、规格的钢筋试件具有一致的力学特性，不仅能满足试验机期间核查用参考物质的基本要求，也可作为实验室能力验证的一种样本。

研究结果为选用期间核查用参考物质提供了依据。

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［9］中华人民共和国建设部，国家质量监督检验检疫总局.GB/T 50081—2002普通混凝土力学性能试验方法标准［S］.北京:中国建筑工业出版社，2003.

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(责任审编李付军)

TU712+.3

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.06.43

1003-1995(2015)06-0168-04

2015-01-10;

2015-03-23

霍志刚(1973—)，男，山西平遥人，高级工程师。