謝清群

(福建省龍巖市計(jì)量所，龍巖 364000)

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水泥抗壓夾具校準(zhǔn)方法的研究

謝清群

(福建省龍巖市計(jì)量所，龍巖 364000)

根據(jù)水泥抗壓夾具工作原理和技術(shù)特性，參考國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定并驗(yàn)證了校準(zhǔn)參數(shù)和校準(zhǔn)方法，并對(duì)其進(jìn)行不確定度分析，研究制定出水泥抗壓夾具校準(zhǔn)方法，為校準(zhǔn)水泥抗壓夾具提供技術(shù)依據(jù)。

水泥抗壓夾具；校準(zhǔn)方法；不確定度分析

0 引言

水泥抗壓夾具是與壓力試驗(yàn)機(jī)配合使用而對(duì)水泥抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)的主要設(shè)備，是水泥生產(chǎn)企業(yè)、建筑質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站、水泥混凝土攪拌站、大型建筑公司和大專院校等實(shí)驗(yàn)室必備的設(shè)備。目前對(duì)水泥抗壓夾具的檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)室一般采用購(gòu)置國(guó)家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心出品的新抗壓夾具與使用中的抗壓夾具進(jìn)行比對(duì)的方法來(lái)驗(yàn)證其是否符合要求，然而這種方法既不科學(xué)也不可靠；為確保水泥抗壓強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠，提高水泥產(chǎn)品的質(zhì)量，有必要研究符合水泥抗壓夾具校準(zhǔn)要求的水泥抗壓夾具計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范方法。

1 結(jié)構(gòu)和工作原理

水泥抗壓夾具由框架、傳壓柱、上下壓板組成，上壓板帶有球座，用兩根吊簧吊在框架上，下壓板固定在框架上。工作時(shí)，將水泥試塊長(zhǎng)的一邊緊靠定位銷，當(dāng)壓力試驗(yàn)機(jī)加載時(shí)，試驗(yàn)機(jī)上壓板與水泥抗壓夾具的上壓板球座通過(guò)球座調(diào)整達(dá)到平面接觸，使傳壓柱、上下壓板與框架處于同一軸線上，按規(guī)定加荷速度加載至試塊破裂，記錄此時(shí)壓力試驗(yàn)機(jī)示值(單位：kN)，該示值除以試塊受壓面積(40mm×40mm)即可求出試塊抗壓強(qiáng)度值(單位：MPa)。

2 校準(zhǔn)內(nèi)容

2.1 技術(shù)要求

1)上、下壓板的平面度為0.01mm；2)上、下壓板的寬度為40mm±0.1mm；3)夾具試驗(yàn)力相對(duì)誤差：±2.0%；4)夾具試驗(yàn)力重復(fù)性：≤2.0%。

2.2 校準(zhǔn)裝置

1)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀。測(cè)量范圍：20～200kN，準(zhǔn)確度等級(jí)：0.3級(jí)；2)游標(biāo)卡尺。測(cè)量范圍：0～100mm，分度值不大于0.02mm；3)刀口尺。測(cè)量范圍：0～125mm，最大允許誤差：±1.0μm；4)水平儀。分度值：0.05mm/m；5)壓力試驗(yàn)機(jī)。測(cè)量范圍：0～300kN，最大允許誤差：±1.0%。

2.3 校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

2.3.1 外觀檢查

1)水泥抗壓夾具銘牌應(yīng)有產(chǎn)品名稱、型號(hào)規(guī)格、生產(chǎn)日期、出廠編號(hào)、制造廠等；

2)水泥抗壓夾具各功能工作正常。

2.3.2 上、下壓板檢查

1)上、下壓板平面度的校準(zhǔn)：將刀口尺垂直放在上、下壓板平面上，使刀口尺刃部與壓板平面保持線接觸，用肉眼觀察是否透光，不透光則為符合。

2)上、下壓板寬度的校準(zhǔn)：用游標(biāo)卡尺分別測(cè)量水泥抗壓夾具上、下壓板寬度的兩端和中間計(jì)3次，取其平均值作為校準(zhǔn)結(jié)果。

2.3.3 試驗(yàn)力相對(duì)誤差校準(zhǔn)

2.3.3.1 校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備

先檢查壓力試驗(yàn)機(jī)的水平，然后對(duì)其通電試運(yùn)行；安裝標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀并開(kāi)機(jī)預(yù)熱和穩(wěn)定溫度；清洗和潤(rùn)滑水泥抗壓夾具的傳壓柱及球座。

2.3.3.2 壓力試驗(yàn)機(jī)示值相對(duì)誤差和示值重復(fù)性相對(duì)誤差

壓力試驗(yàn)機(jī)連同安裝好的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀應(yīng)從零開(kāi)始到150kN力值點(diǎn)至少施加3次試驗(yàn)力，然后對(duì)壓力試驗(yàn)機(jī)在20，50，80，100，120，150kN力值校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)力示值的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)施加試驗(yàn)力應(yīng)平穩(wěn)，加到校準(zhǔn)點(diǎn)之前應(yīng)緩慢施加，便于準(zhǔn)確讀數(shù)；每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)重復(fù)校準(zhǔn)3次并計(jì)算其算術(shù)平均值，由下式計(jì)算示值相對(duì)誤差q1和示值重復(fù)性相對(duì)誤差b1。

b1=(Fimax-Fimin)/F×100%

2.3.3.3 帶水泥抗壓夾具的壓力試驗(yàn)機(jī)示值相對(duì)誤差和示值重復(fù)性相對(duì)誤差

將水泥抗壓夾具放在壓力試驗(yàn)機(jī)的上下壓板之間并與測(cè)力儀處于同一軸線上，使試驗(yàn)機(jī)的荷載垂直傳遞至傳感器表面。按2.3.3.2款要求進(jìn)行校準(zhǔn)，并由下式計(jì)算帶水泥抗壓夾具示值相對(duì)誤差q2和帶夾具示值重復(fù)性相對(duì)誤差b2。

2.3.3.4 水泥抗壓夾具相對(duì)誤差q和重復(fù)性相對(duì)誤差b的計(jì)算

q=q2-q1，b=b2-b1

3 水泥抗壓夾具相對(duì)誤差的不確定度分析

3.1 測(cè)量模型及靈敏系數(shù)

3.1.1 測(cè)量模型

q=q2-q1

因?yàn)檩斎肓康母鞣至勘舜讼嗷オ?dú)立且不相關(guān)，故：

3.1.2 靈敏系數(shù)

c1=?q/?q2=1，c2=?q/?q1=-1

3.2 各輸入量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定(以20kN校準(zhǔn)點(diǎn)例)

3.2.1 輸入量q2的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(q2)的評(píng)定

因輸入量的各分量彼此相互獨(dú)立且不相關(guān)，所以：

靈敏系數(shù)：

將抗壓夾具放入壓力試驗(yàn)機(jī)下壓板上，選擇20kN作為測(cè)量點(diǎn)，連續(xù)測(cè)量10次，得到測(cè)量結(jié)果：20.18，20.15，20.10，20.20，20.10，20.14，20.19，20.06，20.04，20.08kN。

實(shí)際測(cè)量是在重復(fù)條件下連續(xù)測(cè)量3次，以其平均值作為測(cè)量結(jié)果：

3.2.1.2 輸入量F的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(F)的評(píng)定

標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀檢定證書(shū)給出的最大允許誤差為±0.3%，包含因子k=2，則：

3.2.1.3 輸入量q2的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(q2)

3.2.2 輸入量q1的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(q1)的評(píng)定

因輸入量的各分量彼此相互獨(dú)立且不相關(guān)，所以：

靈敏系數(shù)：

3.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

測(cè)量點(diǎn)不確定度分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度靈敏系數(shù)cici·ui20kNu(q2)0 22%10 22%u(q1)0 17%-10 17%

3.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.5 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

Ur=k·uc(q)=2×0.28%=0.6%(k=2)

3.6 各測(cè)量點(diǎn)不確定度的評(píng)定

根據(jù)上述評(píng)定方法，經(jīng)分析計(jì)算水泥抗壓夾具在壓力試驗(yàn)機(jī)上測(cè)量的其它各測(cè)量點(diǎn)相對(duì)誤差的擴(kuò)展不確定度均為：

Ur=k·uc(q)=0.6%(k=2)

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)三年多對(duì)全省多家水泥檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的調(diào)研和大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并對(duì)水泥抗壓夾具的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度分析，提出了上述水泥抗壓夾具的校準(zhǔn)方法，為水泥抗壓夾具的校準(zhǔn)提供了技術(shù)依據(jù)，保證了水泥抗壓夾具校準(zhǔn)結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

[1] JJF 1001—2011通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義

[2] JJG 475—2008電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

[3] JJG 139—1999拉力、壓力和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

[4] JJF 1059.1—2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示

[5] JJF 1071—2010國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫(xiě)規(guī)則

[6] GB/T 17671—1999 水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)方法

[7] JC/T 683—200540mm×40mm水泥抗壓夾具

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.2.20