回弹仪率定值校准及故障排除

2014-03-22梁栋

计量技术 2014年7期

梁　栋

(广东省江门市质量计量监督检测所，江门 529000)

0　引言

回弹仪又叫混凝土回弹仪，它是用一弹簧驱动弹击锤并通过弹击杆弹击混凝土表面所产生的瞬间弹性变形的恢复力，使弹击锤带动指针弹回并指示弹回的距离。以回弹值(弹回距离与冲击前弹击锤至弹击杆的距离之比按百分数计算)作为混凝土抗压强度相关指标,来推定混凝土的抗压强度的一种方法。它是用于无损检测结构或构件混凝土抗压强度的一种仪器。由于回弹仪轻便、灵活、不需要电源、易掌握，非常适合公路、桥梁等建筑工地现场使用。

1　回弹仪工作原理

回弹仪是采用回弹法测混凝土强度的一种仪器，回弹法采用回弹仪进行混凝土强度测定，属表面硬度法的一种。其原理是回弹仪中运动的重锤以一定冲击动能撞击顶在混凝土表面的冲击杆后，测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值(反弹距离与弹簧初始长度之比)作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。混凝土表面硬度是一个与混凝土强度有关的量，表面硬度值是随强度的增大而提高的，采用具有一定动能的钢锤冲击混凝土表面时，其回弹值与混凝土表面硬度也有相关关系。

图1所示为回弹法原理示意图。当重锤被拉到冲击前的起始状态时，若重锤起始拉伸长度等于l，则这时重锤所具有的势能e为：

(1)

式中：Es为拉力弹簧的刚度系数；l为拉力弹簧起始拉伸长度。

图1　回弹仪原理示意图

混凝土受冲击后产生瞬时弹性变形，其恢复力使重锤回弹,重锤被弹回时所具有的势能ex为：

(2)

式中：x为重锤回弹时弹簧的拉伸长度。

所以，重锤在弹击过程中所消耗的能量Δe为：

Δe=e-ex

(3)

将式(1)和(2)代入式(3)得：

(4)

令

(5)

在回弹仪中，l为定值，故R与x成正比，称为回弹值，将式(5)代入式(4)得：

(6)

从式(6)可知，回弹值R是在重锤冲击混凝土表面后剩余的势能与原有势能之比的平方根，是重锤冲击过程能量损失的反映。能量损失愈小，说明混凝土表面硬度愈大，其相应的回弹值也愈高。由于混凝土表面硬度与其抗压强度有一致性的变化关系，因此，回弹值R的大小亦反映了混凝土抗压强度的大小。

回弹仪是一种指针直读的直射锤击式仪器，使用时，先对回弹仪施压，弹击杆徐徐向机壳内推进，弹击拉簧被拉伸，使连接弹击拉簧的弹击锤获得恒定的冲击能量，当仪器水平状态工作时，根据JJG 817—2011《混凝土回弹仪》检定规程第6条和第8条的技术要求中给出的Es(0.785N/mm)和l(75mm)，其冲击能量可由式(1)计算:

当挂钩与调零螺钉互相挤压时，使弹击锤脱钩，弹击锤的冲击面与弹击杆的后端平面相碰撞，此时弹击锤放出来的能量借助弹击杆传递给混泥土构件，混凝土弹性反应的能量又通过强击杆传递给弹击锤，使弹击锤获得回弹的能量后向后弹回，弹击锤回弹的距离与弹击脱钩前距弹击杆后端平面的距离之比即回弹值,它由仪器外壳上的刻度尺示出。

2　回弹仪率定值校准

回弹仪率定值校准对从事公路、桥梁、建筑等行业检测人员至关重要。为了确保公路、桥梁、建筑建设工程质量，工程试验检测人员必需对原材料、工程项目或产品进行检测，以便判断工程质量或产品质量是否符合现行有关技术标准规定。公路、桥梁、建筑工程试验检测是工程施工质量管理中的一个重要组成部分，也是施工质量控制和竣工验收评定工作中不可缺少的一个重要环节。

校准前要将钢钻送计量检定机构校准，其硬度要达到HRC60±2的要求。回弹仪在钢钻率定校准前要进行外观检查，检查回弹仪的尾盖和盖帽是否松动；拧紧两端盖，指针滑块是否随回弹仪的上下翻动而上下滑动(指针块滑动回弹仪不能使用)；按钮是否能锁住机芯，准确读取回弹值。若弹击杆脱出，要检查杆内的缓冲压簧是否脱落。率定时要求环境干燥，室温在5～35℃范围内，回弹仪钢钻率定值应分4个方向进行，弹击杆每次旋转90°，每个方向连续读取3次稳定回弹值，每次均应符合JJG 817—2011主要技术要求第10条的钢钻率定值(80±2)

3　回弹仪使用中常见故障及处理方法

3.1　回弹仪的率定值低

回弹仪的率定值低，导致回弹仪不能正常使用的主要原因如下：回弹仪回弹时指针块不动、指针折断、磨损、指针片与指针的夹角太小；指针块弹击时抖动上升，指针块与指针轴摩擦力超标，指针导杆磨损，指针块的位置偏斜，指针块与机壳、滑道、固定刻度尺的螺钉碰撞摩擦，指针片与指针轴的夹角略小；指针块在未弹击前就被带上来，无法读值，指针片与指针轴夹角太大，指针块与指针轴摩擦太小；回弹时不能弹击或不挂钩,弹击拉簧与拉簧座脱离，弹击拉簧断，挂钩的钩端已断或磨损，弹击锤的挂钩环破损。

3.2　回弹仪的率定值超标

回弹仪的率定值超标，导致回弹仪不能正常使用的主要原因如下：弹击拉簧变形弹击杆端部球半经超差，缓冲压簧失去缓冲作用；中心导杆变弯，回弹仪尾盖上已定位紧固的调零螺钉被改变初始位置等等。

3.3　处理方法

遇到以上问题应对回弹仪进行正确的拆卸。首先松开仪器按钮，使弹击杆弹出，旋转开盖帽，卸下密封垫圈和一对卡环，旋转松开尾盖，卸下压簧，左手握住回弹仪，将刻度尺朝上放置水平，右手握住挂钩将回弹仪机芯沿滑道轻轻拉出。当向外拉动遇到阻力时不能强硬拉出，以免将指针片损坏，拽住导向法兰，将弹击锤弹击拉簧和弹击杆沿中心导杆一并卸下，倒出弹击杆中缓冲压簧，然后对机芯零部件进行除锈清洗，重点清洗中心导杆、弹击锤和弹击杆的内孔及冲击面。清洗后应在中心导杆上喷上除锈剂，其它零部件不用涂抹油，清洗机壳内壁，卸下刻度尺，清洗指针轴，检查指针块。指针摩擦力是否在检定规程第3条技术要求(0.5～0.8N)的范围内，清洗时不得旋转尾盖上紧固螺母和调零螺钉，更换已磨损、断裂、变形的零配件，对修理好后的回弹仪，按国家计量检定规程逐项检定，达到技术要求才能使用。