压力试验机偏载的产生原因及现阶段解决方案

苏 健

泰安市计量科学研究所 山东 泰安 271000

压力试验机亦称之为电子压力试验机,它广泛应用于生产生活的材料中的力学强度测试,对水泥、混凝土、管材、橡胶、电线电缆、金属丝等材料进行物理机械性能测试,它借助电力,根据材料的测试目的进行压力测试,确保厂家所生产制作的相关材料的质量符合性能要求。本文以混凝土压力测试为例子,强度是混凝土质量最重要的指标之一,通过利用压力试验机来测试混凝土的极限强度,以此评价某品牌混凝土的品质情况和强度等级,确保混凝土的质量达到建筑用材的使用标准和要求。

一、混凝土强度等级概述

混凝土的抗压强度就是混凝土的强度等级,根据《混凝土强度检验评定标准》(GB/T 50107—2010)的标准分类,用混凝土立方体抗压强度标准值来表达混凝土强度等级,采用立方体抗压强度标准值(以N/mm^2；或MPa计)与符号C来表示其等级值。

根据GB50010-2010《混凝土结构设计规范》的分类,混凝土可分为14等级,分别是C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。

根据GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》的规定,用于混凝土抗压试验的压力试验机有严格的允差规定,要求允差不超过正负百分之一,JJG 139—2014《拉力、压力和万能试验机计量检定规程》也对相关计量性能和检定方法作了相关标准要求。特别是对机力值测量误差、重复性、零点等参数。不过在现实的测量工作中,同批次混凝土经过压力试验测量后,其测量结果存在较大参数差异的情况[1]。

二、压力试验机偏载产生的原因

在开展混凝土试快压力测试时,按照压力试验机的结构要求,在压力试验机的承压板中央放入混凝土试块,将压紧混凝土试块的上下端,同时用球头对其进行调整,然后对混凝土施加应力,应力一旦到达极限时,压力会破坏混凝土试块。整体测试过程应进行三次测量,然后计算强度平均值,以平均值作为混凝土的强度测试结果。

但是在实际测试过程中,尽管同一批次的混凝土试块测试,但是却有不同的测量值,而且测量值存在存在较大偏差,甚至在不同试验机上测量同一批次的混凝土,其测量结果都各不相同,为保证压力试验的真实性、可靠性,必须要重新对混凝土试块进行试验,经过多次试验分析,发现在压力试验机的施压过程中,混凝土会由于受力不均匀的问题,而造成偏载,这是引发混凝土极限破坏力值大相径庭的主要原因。

以一组型号为C30的混凝土试块作为试验对象,以此来验证压力试验机偏载情况,在试验过程中,由于试验机出现偏载问题,导致混凝土试块出现受力不均匀,造成混凝土受力较重的一头先被破坏开裂,从而降低了混凝土试块的整体强度,最终引发混凝土陆续被破坏,整个测量结果没有达到如期效果,强度的设计值大于实际测量的强度值,这种情况容易让测试人员判定该批次混凝土强度不达标。

二、造成压力试验机偏载的原因分析

造成压力试验机偏载的原因的多种多样,经过长期的实践证明分析,其主要成因有以下几个方面：

(一)力轴偏心造成偏载,由于压力试验机的承压板的问题,存在施压面不平衡或上下形心不同轴的现象,最终导致力轴偏心,在试验过程中引发偏载[2]。

(二)由于压力试验机存在操作维护失当问题,如维护保养不当,造成压力试验机的几何尺寸形变,又或者装配、生产加工不合标准要求都会造成偏载。

(三)试验机球头出现偏移问题,由于长时间使用压力试验机,加上维护保养不当,造成球头的缺油、磨损、变形、腐蚀、老化。导致压力试验机的摩擦阻力不能均匀施压,长时间下球头会发生偏移,造成试验机不能平均施力,最终造成偏载。

三、解决试验机偏载的措施

由于压力试验机在测试混凝土压力强度过程产生的偏载现象,会造成测试结果失真,导致测量结果存在百分之十至二十的失真率,严格影响测试结果的可靠性和真实性,导致测量资源的浪费,使到检测人员做了大量无效功。尽管JJG 139—2014《拉力、

压力和万能试验机计量检定规程》未对针对试验机偏载问题提出解决的办法,但是高度正视偏载问题的解决。

通过大量的实践操作证明,可以通过以下方面来解决压力试验机偏载问题。先确定试验机对称中心,对称中心应选择承压板形心,然后设置压力传感器组,保证压力传感器组左右对称。布局点可以有3.4点,甚至多个点,然后再确保传感器的加式精度,精度达正负百分之0.3,保证测量值的实现传输。分解计算承压面的各点力值,确定偏载的分布情况,进而根据需要调整措施,实践证明,该方法可以有效降低±3%的测量误差率,有效保证实验的真实性。

四、结语

压力试验机作为测量材料物理机械性能的设备,长时间的使用会导致压力试验机的疲劳,造成试验机的变形、老化、磨损,久而久之就会出现压力偏载。有鉴于此,应及早采取切实可行的措施,减少试验机的偏载,保证测量结果的真实性、可靠性。减少生检测部门、生产企业不必要的资源浪费,为生产企业的提高产品质量提供最可靠的数据支持。为生产企业的稳定可持续发展提供产品质量的保证。