淺析混凝土壓力試驗機使用的一個誤區

鄧玉湖

(福建省龍巖市計量所，龍巖 364000)

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淺析混凝土壓力試驗機使用的一個誤區

鄧玉湖

(福建省龍巖市計量所，龍巖 364000)

混凝土抗壓強度是混凝土質量的重要指標之一，然而很多人會產生一個誤區：以為經過計量檢定部門檢定合格的壓力試驗機做出的混凝土強度數據必定是準確的。本文分析了這一誤區的根源以及產生混凝土抗壓強度失準的主要因素，并提出保證混凝土強度檢測數據準確的幾點建議。

混凝土；抗壓強度；誤區；球座自由度；機架變形

0 引言

抗壓強度是混凝土質量的核心，施工建設單位、監理或政府的質量監督機構，均對混凝土試件抗壓強度予以高度重視。但有時會發現試件實測抗壓強度數據與構件強度存在明顯不符的現象，所得檢測數據誤導試件的真實強度，給混凝土生產者造成不必要的損失，更重要的是將誤導對結構混凝土強度的評判，后果相當嚴重。有人認為經過計量檢定合格的壓力試驗機做出來的混凝土強度數據絕對是真實的，這是混凝土壓力試驗機使用的一大誤區。

在相關的計量檢定規程中，不管是JJG 139—1999《拉力、壓力和萬能材料試驗機檢定規程》還是JJG 475—2008《電子式萬能試驗機檢定規程》中檢定壓力試驗機都是對力值示值誤差、示值重復性進行檢定，經計量檢測部門檢測合格的壓力試驗機，只能說明該壓力試驗機的壓力量值符合國家標準要求。

而混凝土抗壓強度是lN的力均勻、垂直作用于1mm2面積上所得的結果。從P=F/S(單位是帕斯卡Pa)式中可以看出：要能保證測試結果的正確，除必須保證力F正確外，還需保證力能垂直、均勻地作用到面積S上，只有這兩項數據均正確，才能保證測試數據正確。

這就是說，對試件作強度檢測時，用合格的壓力試驗機，僅能保證作用于試件上的力F的準確，但不能保證壓力機示值能均勻、垂直地作用在試件受壓面S上。假設混凝土試件在偏心受壓狀態(某側面所受的力大于對應的另一側面)破損時，則壓力機示盤所顯示的力值，不是作用在試件上的全部面積上，而是局部受壓，這樣，必然會導致檢測結果失真(偏低)，致使同組試件在兩臺經計量檢測部門檢定合格的試驗機上檢測數據相差4～8MPa，甚至更多。

導致混凝土抗強度數據失真主要由人為因素和壓力試驗機因素產生。人為因素是檢測員未按要求放置混凝土試件，未能正確將試件放在受壓板中心位置；壓力試驗因素主要由機架變形、球座自由度差產生。

1 人為因素

正確的放置混凝土試件的方式是放置受壓板中心位置，一般壓力試驗機下壓板上有畫出同心圓中心位置，圖1為混凝土強度檢測時一切操作符合檢測規程的混凝土試件破裂后的圖形。

圖1 試塊理想破型圖形

根據作者的經驗，由于偏心受壓可使試驗數據低于實際存在的強度，最大可達30%以上。作者在長期的實際觀察中發現，有的操作人員偏面追求檢測速度，在試件沒有放正(放偏)的情況下就對試件進行施壓。偏壓結果必然會造成測試數據的失準(偏離實際值)。正確的操作應該是，當測試操作結束后，檢測者應查看與試件下壓板接觸表面上的刻痕情況。當同心圓刻痕中心處于試件正中或對角線刻痕處于試件頂角時，說明是在中心受壓時破壞而沒有放偏，測試數據由人為因素產生的誤差較小。

2 球座自由度差

當試件承壓面不平整，或上、下承壓板不平行時，一般能通過球座的自動找平能力來對試件進行垂直、均勻施壓。球座自動找平的能力，稱為自由度。當球座喪失自動找平能力時，即球座自由度變差時，同樣會對試驗結果產生大的影響。因此，試驗人員開始對試件測試前，必須檢查球座的自由度。球座自由度失準的因素有：

1)球座不清潔:當試件壓碎時的粉塵進入球碗，并與潤滑油混合后形成粘稠油泥，如果不及時將此種油泥清洗干凈，長期污染的結果，必然會使球座呆滯，不但不能自動找平，反而會使球座固定在原來位置，產生偏心受壓。

2)R角不規范:球座是用上壓頭的凸面與下壓頭的凹面組合而成。球座的R角是指上壓頭的凸面與下壓頭凹面的接觸角度。規范的R角為面接觸。使用R角不符合規范要求的壓力機，將降低上壓板的自動找平效果。最終使壓力不能垂直、均勻地作用到混凝土試件的表面上。

3 壓力機上、下承壓板中心線不重合

影響偏心受壓的另一個原因是，壓力機上、下承壓板的中心線不一致(即不是同軸)。當上、下承壓板中心線偏差5mm時，由于壓力不是作用在試件承壓面的同一軸線上，使試件某側面首先出現裂縫，然后出現整體破碎，有時在機構的另一側面出現水平裂縫的情況。產生這種現象可能是制造時出現了問題。

4 機架變形

現有混凝土壓力試驗機機架主要有兩種結構形式，一是通過四根立柱組合式(如圖2)，二是整體鑄件結構(如圖3)。整體鑄件式加工成本比較高，但不易變形；而組合式結構雖然加工成本低，市場價格也很低，甚至有些廠家的整機市場價格在一萬左右，目前市場上此結構試驗機市場份額也多，但此結構出現的問題比較多。機架組合式的試驗機是通過四根立柱支撐試驗機的上壓板，而四根立柱是靠上下螺母鎖緊，如果球座沒有足夠自由度，可能會出現兩個問題：一是此四根立柱鎖緊后的有效長度要一致，保證上、下壓板在一定范圍的平行度；二是在長期混凝土破型振動中，鎖緊立柱的螺母容易松動，螺牙易破損，導致上、下壓板不平行，混凝土試驗數據肯定失真。

圖2 立柱組合式壓力試驗機

圖3 整體鑄件式壓力試驗機

5 結束語

總之，混凝土抗壓強度是混凝土質量重要指標之一，是建設工程質量監督有力依據。真實、準確、可靠地反映混凝土抗壓強必須做好以下幾點：

1)做好壓力試驗機的檢定工作，定期向計量檢定部門申請周期檢定，保證試驗機力值符合國家要求，杜絕非計量檢定人員篡改示值數據；2)做好壓力試驗機的維護保養工作，不定期地對試驗機機架進行變形檢查及球座清潔保養工作；3)在購置試驗機時，不能只關注產品價格而忽視產品質量；4)混凝土強度檢測員應嚴格按操作規程操作，確保數據準確可靠。

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[5] JJG 475—2008電子萬能試驗機國家計量檢定規程

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.12.24