萬能材料試驗機期間核查用參考物質(zhì)試驗研究

霍志剛

(中鐵六局集團有限公司，北京100036)

萬能材料試驗機期間核查用參考物質(zhì)試驗研究

霍志剛

(中鐵六局集團有限公司，北京100036)

期間核查是檢測實驗室確保檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的內(nèi)部質(zhì)量控制活動。為選用簡單、實用、可靠的期間核查參考物質(zhì)，應(yīng)用萬能材料試驗機以標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測試了標(biāo)準(zhǔn)砂漿試件的抗壓強度和鋼筋試件的極限抗拉力。大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析結(jié)果表明，采用標(biāo)準(zhǔn)砂漿試件和鋼筋試件作為萬能材料試驗機期間核查用參考物質(zhì)具有可行性及穩(wěn)定性。

期間核查 實驗室 參考物質(zhì) 離散性 試驗機 校準(zhǔn)

1 概述

實驗室一般要對儀器進行定期檢定或校準(zhǔn)，以保證其量值的溯源性，并加以必要的維護和保養(yǎng)，以保證設(shè)備的有效性和可靠性。期間核查就是為了使儀器設(shè)備在兩次檢定或校準(zhǔn)周期之間保持良好的可信度，及時發(fā)現(xiàn)失準(zhǔn)，減少或防止引起試驗差錯的可能性。期間核查主要是針對應(yīng)對使用非常頻繁、性能不夠穩(wěn)定、漂移率大、惡劣環(huán)境下使用的儀器設(shè)備。

期間核查應(yīng)當(dāng)使用簡單、實用、可靠的核查方法。本文對使用頻繁的力學(xué)試驗機期間核查用參考物質(zhì)的選擇進行研究，為現(xiàn)場實驗室進行期間核查提供參考。

開展期間核查的方法多樣，主要以等精度核查的方式進行，如儀器間的比對、方法比對、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗證、單點自校等。更多的期間核查是通過核查標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)的，所謂核查標(biāo)準(zhǔn)是指用來代表被測對象的一種相對穩(wěn)定的儀器、產(chǎn)品或其他物體。其量限、準(zhǔn)確度等級都應(yīng)接近于被測對象，而穩(wěn)定性要比實際被測對象好。

本研究采用性能穩(wěn)定、示值準(zhǔn)確的力學(xué)試驗機對砂漿強度試件和鋼筋原材試件進行力學(xué)性能試驗，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計、離散性分析來論證砂漿強度試件和鋼筋原材(金屬試樣)試件作為實驗室力學(xué)試驗機期間核查參考物質(zhì)(核查標(biāo)準(zhǔn))的可行性。

2 試驗方案及實施

2.1 水泥砂漿抗壓強度試驗方案

1)原材料

水泥采用P.O 42.5同廠家同一批散裝水泥，并剔除結(jié)塊顆粒。中砂采用河砂，細度模數(shù)2.9，含泥量2.6%，拌合用砂采用集中翻拌、風(fēng)干，篩除4.75 mm以上顆粒后裝袋備用。水采用自來水，水溫控制在10～15℃。

以上原材料在試件成型前均應(yīng)在室內(nèi)靜置3 d以上，以利于材料溫濕度的有效控制與記錄。

2)配合比及試件成型養(yǎng)護

砂漿參照國家標(biāo)準(zhǔn)中水泥膠砂配合比進行配制即水∶水泥∶砂=1∶2∶6(質(zhì)量比)。每1 m3材料包括水225 kg，水泥450 kg，砂1 350 kg。砂漿拌制采用試驗用單臥軸混凝土強制攪拌機，每盤材料(40 L)用量為水9 kg，水泥18 kg，砂54 kg。水泥、砂單獨稱量完畢后，入攪拌機干拌15 s;然后將稱量完畢的拌合用水在15 s內(nèi)均勻加入攪拌機，攪拌120 s。砂漿拌合物采用邊長100 mm的立方體試模成型試件，分兩層插搗，每層插搗12次。此次砂漿試驗共成型100組(每組3塊)試件，60組標(biāo)養(yǎng)、40組水中養(yǎng)護(養(yǎng)護水箱置于標(biāo)養(yǎng)室內(nèi)，水溫(20±2)℃)，并于1 d內(nèi)完成。試件統(tǒng)一編號。第一盤成型試件隨即進入標(biāo)養(yǎng)室覆蓋養(yǎng)護，2 d后拆模并繼續(xù)進行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護和水中養(yǎng)護，應(yīng)每天記錄試件水中養(yǎng)護的溫度。試件成型過程中每3盤進行一組拌合物性能(稠度、保水性、密度)試驗，記錄試驗數(shù)據(jù)。試驗過程中的試件插搗、養(yǎng)護、抗壓強度試驗等環(huán)節(jié)應(yīng)盡量由相同人員完成。

3)抗壓強度試驗

將28 d齡期的試件取出進行抗壓強度試驗，試驗前逐一測量試件受壓面的長寬尺寸，并計算其實際面積，試件外觀情況應(yīng)予以記錄。試驗機采用1 000 kN微機伺服萬能試驗機。試驗前先空載預(yù)熱20 min，控制速率約為6 kN/s(根據(jù)“混凝土強度等級≥C30且＜C60時，控制速率取0.5～0.8 MPa/s”換算而來)。單組試驗試件抗壓強度按規(guī)定取值，多組試驗抗壓強度取單組試驗結(jié)果代表值的平均值，強度換算不再采用0.95進行折算。

2.2 鋼筋試驗方案

1)鋼筋原材選擇

選擇5家質(zhì)量比較穩(wěn)定鋼廠生產(chǎn)的施工常用的光圓鋼筋和帶肋鋼筋。

2)樣品制備

將鋼筋兩端各去掉50 cm，余下的鋼筋制成拉伸試件，每根試件長45 cm。用不同的鋼廠、不同類別的光圓鋼筋和帶肋鋼筋共進行12組試驗，每組鋼筋不少于12根。

3)拉伸試驗

試驗時室溫控制在15～20℃，周圍無影響試驗結(jié)果的振動源。試驗機采用300 kN微機伺服萬能試驗機，試驗前空載預(yù)熱20 min，然后按照鋼筋拉伸試驗方法連續(xù)拉完所有制備的試件，同時記錄極限抗拉強度荷載值。

2.3 參考物質(zhì)穩(wěn)定性判定

對擬作為期間核查用的參考物質(zhì)，采用檢定合格、經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)測力計單點校核滿足精度要求且具有良好穩(wěn)定性的微機電液伺服萬能試驗機(Ⅰ級精度)進行力學(xué)性能試驗。

用E代表參考物質(zhì)的穩(wěn)定性，則判定原則為:①接受原則，E≤0.7，表明該物質(zhì)具有良好的穩(wěn)定性和可信度，可作為期間核查用參考物質(zhì);②拒絕原則，E＞1，表明該物質(zhì)不具備期間核查用參考物質(zhì)的性能;③臨界預(yù)防原則，0.7＜E≤1，表明該物質(zhì)作為期間核查參考物質(zhì)處于臨界狀態(tài)，須慎重使用，可采用適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，如增加核查次數(shù)等。

試件穩(wěn)定性具體判定方法如下。

1)砂漿試件穩(wěn)定性判定

式中:Ss是室內(nèi)制作并試驗統(tǒng)計的砂漿試件強度標(biāo)準(zhǔn)差;σ是從已有文獻數(shù)據(jù)中統(tǒng)計得到的優(yōu)良施工水平砂漿強度標(biāo)準(zhǔn)差，取5.0 MPa。

2)鋼筋試件穩(wěn)定性判定

式中:Sr是鋼筋試件室內(nèi)試驗統(tǒng)計拉斷最大力值標(biāo)準(zhǔn)差;Δ是微機電液伺服試驗機進行鋼筋拉伸試驗時的最大允許誤差絕對值，測量儀器允許誤差通常為被測量值標(biāo)準(zhǔn)差的1/3～1/10。為驗證鋼筋的力學(xué)穩(wěn)定性，本試驗選用3Δ帶入判定公式。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 砂漿試件試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

各齡期水泥砂漿試件抗壓強度代表值、標(biāo)準(zhǔn)差等見表1。

表1 不同齡期及養(yǎng)護條件的砂漿抗壓強度試驗結(jié)果

續(xù)表1

表1表明，在相同的制作及試驗條件下砂漿試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護或水中養(yǎng)護后抗壓強度的離散性在相對較小的范圍內(nèi)(＜3 MPa)。這種水泥砂漿具有強度穩(wěn)定性，可作為期間核查用參考物質(zhì)。

3.2 鋼筋試件試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

對不同生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)批號及規(guī)格的鋼筋試件進行了極限抗拉力測試，每種試件做了12組試驗，測試結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計分析如表2所示。

表2 不同生產(chǎn)廠家及品種的鋼筋極限抗拉力試驗結(jié)果

表2表明，同一生產(chǎn)廠家、批號和一定規(guī)格鋼筋的極限抗拉力具有穩(wěn)定性，其標(biāo)準(zhǔn)差接近測量儀器的允許誤差范圍，雖采用較為嚴(yán)格的判定參數(shù)，但仍具有較好的期望結(jié)果，具備較好的重復(fù)測量屬性和均勻性。

4 結(jié)論

1)一定數(shù)量(如5組以上)相同制作方法和試驗條件的砂漿試件抗壓強度具有一定的穩(wěn)定性，離散性相對較小，在實驗室間比對時可作為萬能材料試驗機期間核查的參考物質(zhì)。

2)相同批次、規(guī)格的鋼筋試件具有一致的力學(xué)特性，不僅能滿足試驗機期間核查用參考物質(zhì)的基本要求，也可作為實驗室能力驗證的一種樣本。

研究結(jié)果為選用期間核查用參考物質(zhì)提供了依據(jù)。

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(責(zé)任審編李付軍)

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10.3969/j.issn.1003-1995.2015.06.43

1003-1995(2015)06-0168-04

2015-01-10;

2015-03-23

霍志剛(1973—)，男，山西平遙人，高級工程師。