壓力試驗機偏載及解決方法探討

壓力試驗機在生產生活的各個領域都有廣泛的應用，可對混凝土、水泥、磚石、木材、金屬等各類材料進行力學強度試驗。以混凝土為例，強度是其zui重要的技術性質。使用壓力試驗機測定混凝土抗壓的極限強度，作為評定混凝土品質的主要指標，并以此確定混凝土的強度等級，反映混凝土的質量性能。

在我國，目前檢測混凝土強度的方法依據 GB/T 50107—2010 《混凝土強度檢驗評定標準》及 GB/T 50081—2002 《普通混凝土力學性能試驗方法標準》，其中對混凝土抗壓試驗的試驗設備壓力試驗機規定測量允差不大于 ± 1% 。國家質檢總局頒布的 JJG 139—2014 《拉力、壓力和萬能試驗機計量檢定規程》對壓力試驗機力值測量誤差、零點、重復性等參數的檢定方法和計量性能作出了明確規定。但是在實際工作中，卻常出現經檢定合格的壓力試驗機測量同批次混凝土試塊，測量結果卻出現明顯的差異的現象。

壓力試驗機偏載產生的原因

根據壓力試驗機的結構 ，混凝土試塊放置于承壓板中央，試驗時上下壓緊并由球頭調整，當施加應力到達其極限時，混凝土試塊產生破壞 。

應測量 3 次，取平均值作為該批次混凝土的強度試驗結果。但在工作中經常出現同批次試塊測量值出現較大偏離，或同批次試塊在不同試驗機上測量結果大相徑庭，必須重做試驗。經分析發現，混凝土試塊在受壓過程中受力不均勻，產生偏載是造成試塊極限破壞力值差異的重要原因。

舉例來說，一組設計強度 C30 的混凝土試塊，因試驗機產生偏載，致使混凝土試塊受力不均，受力較大的一側會先破壞 ，造成整個試塊的強度下降并陸續破壞，zui終測量結果強度低于設計值，判定該試塊強度不合格。

因偏載造成的試塊不均勻破壞圖析，主要有以下幾個方面:

試驗機球頭偏移: 壓力試驗機球頭老化、腐蝕、形變、磨損或缺油，造成摩擦阻力不均，球頭偏移，導致試驗機施壓不均，產生偏載。

力軸偏心: 承壓板上下形心不同軸或施壓面不水平，導致力軸偏心，產生偏載。

壓力試驗機自身因生產加工、裝配或維護保養不當產生的幾何尺寸變形引起的偏載。

試驗機偏載的解決方法探討

壓力試驗機在實際工作中出現的偏載問題，對測量結果的影響甚至可以達到 10% ～ 20% ，造成測量數據的失準，直接影響了測量結果的有效性和可靠性，造成混凝土生產企業和檢測部門人力、物力的浪費。然而在 JJG 139—2014 《拉力、壓力和萬能試驗機計量檢定規程》中并未提及試驗機偏載的測量及消除方法，因此迫切需要一種解決方案來控制試驗機偏載的危害。 筆者團隊通過研究和試驗，提出了一種測試方法，用于測量壓力試驗機出現的偏載。

以試驗機承壓板形心為中心，對稱布置壓力傳感器組。可采用 3、4 點至多點布局。每個傳感器可加工至足夠的精度 ( ± 0. 3% ) ，并可以實時傳輸測量值。通過測量承壓面上各點力值，并進行分解計算，得出試驗機壓力偏載的分布，從而及時采取措施，進行調整。經過試驗，該方法可把偏載的影響降低至測量結果的 ± 3% ，能夠有效地提升試驗結果的可靠性。

壓力試驗機因裝配、磨損、老化、變形等原因，不可避免的會出現壓力偏載。因此，及時發現偏載并采取措施，減少偏載對試驗結果的影響，對生產企業、計量檢測部門減少人員、材料的浪費以及規避安全風險有積極的意義。