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工程建设行业材料试验机的选择与使用

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浏览:次 2019-06-24 10:52:31

工程建设行业材料试验机的选择与使用 由于建设工程、 建筑材料乃至构件产品的质量检测,不但与相关质量检测机构有直接的关系,更与检测方法、检测人员、检测仪器、检测设备密切相关。因此,本文针对部分检测仪器———拉力、压力和万能材料试验机(以下简称“试验机”)的选择与使用进行探索和分析。



  一、试验机的选择

  1.根据试验项目、方法标准选择

  工程建设质量检测机构在选购试验机时,必须根据允许开展的试验检测项目来选择,并且应在相应的量程范围内进行考虑。 例如,进行混凝土标准试块检测可选用压力试验机, 进行钢筋抗拉强度检测可选拉力试验机,地砖折断能力的检测可选抗折试验机。 当工程建设质量检测机构开展的检测项目内容较多时,可以考虑选择使用多功能的试验机,例如可以选用万能试验机进行拉力、压力和抗折试验。另外,如开展的同类检测项目范围较广, 选用的试验机量程应当能够满足使用要求,不能缺挡也无需重叠。 例如,某工程建设质量检测机构开展检测的防水材料和钢筋的抗拉强度范围分别为 (0~1500)N和(0~50)kN,则可以选择规格分别为2kN和60kN的拉力试验机各1台。

  其次,所选用试验机的准确度级别也是一个主要技术指标, 其必须满足相应试验项目方法标准规定的要求。 如试验项目方法标准规定:试验设备为1.0级或优于1.0级的万能材料试验机等。 这里需要注意的是试验机的准确度由多个单项技术指标构成, 而且大多是以测量值的百分数表示的,对测量结果有直接影响的技术指标是试验机的示值误差。 而试验项目方法标准往往规定测试结果的误差限,这就需要将误差限折算成百分数表示,然后据此选择试验机的准确度级别。 通常情况下,所选试验机的准确度应优于被检项目指标允差的3倍。

  2.了解国家的力值量值传递体系

  选择使用试验机与了解国家的力值传递体系似乎互不相干,其实不然。 试验机的计量检定当出现以下两种情况之一时,所用试验机的计量检定将出现困难。 第一, 所选试验机的规格与国家大力值基准相等或较大时,试验机的检定将产生困难。第二,所用试验机为专门设计、尤其是大力值拉力试验机时,往往会忽略考虑标准测力仪的安放方式和位置, 给试验机的检定带来困难。 只有在选择试验机的同时考虑解决及提出检定问题,才能避免试验机验收时产生困难。

  3.了解试验机的计量检定与调试方法

  作为计量仪器,试验机必须经过法定计量检定机构依据国家计量检定规程检定合格后才能使用。 因此,了解试验机的计量检定、调试方法与选择合适的试验机有非常重要的联系。 一般而言,计量检定方法由国家计量检定规程明确规定,考核合格的计量检定人员均能正确理解和准确操作。

  关于试验机的调试方法目前大致存在两种情况:第一,对于一些国产的结构原理为杠杆式、液压摆锤式、液压弹簧式、杠杆摆锤式的试验机,通过生产厂介绍,计量人员互相学习交流,相信大部分计量检测人员已经掌握了相关试验机的调试方法。 第二,对于20世纪80年代左右的电子式试验机,其电路部分采用可变电阻调节零点和增益的,通过多年的使用与摸索,已经有部分计量检测人员基本掌握了相关试验机的调试方法。而到20世纪90年代以后, 由于采用了16位至20位及以上的A/D转换器件和计算机,电子式试验机的性能一下子得到很大提升。 这种试验机的调试方法应该说很简单,只需输入各检测点标准力及试验机对应的显示值就可以了。问题是这类试验机的使用说明书上大多没有这方面的使用说明,有时就算有这方面的调试方法说明,却不提供调试方法的密码。 因此,选择没有调试方法的试验机将存在很大风险。 这是因为电子式试验机价格昂贵,准确度要求高,需每年检测1次,合格后方能使用。 一般来说,采用国产负荷传感器的试验机的长期稳定性为半年至一年半,过此期限试验机的示值将会超差。 进口试验机质量品质差异较大,有一年后示值就超差的,也有使用了三四年还没有发生示值超差的。

  但不管怎样, 试验机制造厂的保修期限只有一年,一年以后请制造厂提供服务必须付费。 所以,使用单位选择试验机时,应该在形成合同时就明确试验机的检定验收及提供调试方法,避免出现花高价购买的高档试验机用了一年后因为无法调试而降作低档试验机使用的情况。

  二、试验机的使用

  试验机的使用必须考虑两个方面:第一,必须经过计量人员检定合格并给出检定证书后方可使用; 第二,试验人员应持证操作做到在检定周期内合法使用试验机。 然而就技术方面而言,则根据试验机的不同结构原理,使用时需注意以下几点:

  1.试验时正确调零

  不管是拉力试验机、压力试验机或万能试验机还是抗折试验机, 也无论试验机的结构原理是杠杆式的、杠杆摆锤式的、液压摆锤式的或者电子式的,试验之前都应该正确调节零点。这里除了考虑试验机本身的零点, 即更换试验机量程后各量程零点应一致外,还得考虑安放试样后且未进行试验时的调零。只有在试验前调准零点,扣除由试样自重或者试验机部件重量等产生的试验力示值后进行试验才能得到准确、可靠的试验结果。

  例如,使用液压摆锤式压力或者万能试验机对水泥或者混凝土试块进行抗压强度试验,最常见的操作错误就是不升起工作活塞就安放水泥或者混凝土试块,然后将试验力测量装置调零后直接进行试验。这样势必将工作活塞、承压垫块的自重以及活塞相对油缸的摩擦力计入试验结果中,直接影响了试验结果的真实、正确与可靠。

  2.试样安装状态应正确

  因为本文涉及的试验机均属于单轴力试验机,因此,试样安装状态怎样才算正确应该不难理解,即试样安装后其中心轴线与试验机的作用力轴线应一致。在实际操作过程中,考虑到压力试验机的下承压垫块上有定中心用的同心圆刻线,操作上一般不会产生明显不当。而万能试验机的拉力钳口夹片则根据试验对象是圆试样还是扁试样有所不同。当试验对象是圆试样时使用V形夹片, 当试验对象是扁试样时使用平面夹片。使用V形夹片具有自动对中作用, 使用平面夹片对扁试样进行试验时,稍有不慎必将导致试样安装后其中心轴线与试验机的作用力轴线不一致。 从而使试样在试验时承受的不单是纯粹的拉力,而是一种拉弯或拉扭的复合作用力。 为了解决扁试样的正确安装问题,试验人员往往利用量具测量试样安装状态,尽量做到使试样安装后其中心轴线与试验机的作用力轴线应一致。 一些进口的试验机在解决此类问题时更趋人性化考虑,在夹片的上端面、刻划中心定位线或者安装有可以调节位置的定位挡板,通过这些小小的改进不光提高了试验质量而且提高了工作效率。

  3.正确使用扩展试验项目的附件

  试验机用于材料的机械性能检测,除了拉力、压力和抗折性能检测外,通过随机所带各种相关附件还可以进行材料的抗剪、抗弯、撕裂、剥离等机械性能试验。 当利用这些相关附件进行扩展项目的性能试验时,需注意以下问题:

  第一,附件的安装必须符合使用说明书要求,例如进行钢筋的三柱弯曲性能试验时,其边端的两个支撑滚柱的跨距、与中间压柱的等距性及三柱母线的平行性应严格调整在规定技术指标之内。

  第二, 安装的附件不应产生影响测量结果的弊病。例如,进行水泥试块抗压强度检测时常使用专用试验夹具。 因此,该专用试验夹具的加工准确度、装配质量对水泥试块抗压强度的测量是否正确将有直接影响。 这是因为专用试验夹具加工准确度不高,水泥试块的上、下承压垫块会产生偏移不能完全作用在水泥试块的上、下端面上。 即相当于在不知不觉中减小了水泥试块的受试面积,从而得到错误的试验结果。

  第三,正确设置技术参数。 这里既包含试样的有关参数,又包含试验夹具的技术参数。 对试验机来说,任意一项测量结果都是测量值与有关参数的计算结果。 所以,设置正确的技术参数至关重要。

  4.试验机的驱动方式应符合试验方法标准

  为使所测材料的机械性能结果具有可比性,除应确保试验机试验力示值的准确性、正确安装附件并且设置技术参数外,还必须按照相关试验方法标准正确选择试验机的驱动方式。 这些驱动方式主要有按照加荷速率、应力速率及活动横梁按照位移速度、应变速率进行试验等。 例如,水泥试块的抗压试验按照加荷速率2.4kN/s的驱动方式进行试验,金属材料的拉伸试验在弹性范围按照规定的应变速率进行试验。
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