混凝土含氣量測(cè)定儀測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

郭貴勇　鐘金德

摘 要：本文介紹了混凝土含氣量測(cè)定儀的組成、工作原理及用途，建立了混凝土含氣量校準(zhǔn)結(jié)果的數(shù)據(jù)模型，分析各不確定度分量主要來(lái)源，結(jié)合測(cè)量實(shí)例具體數(shù)據(jù)，對(duì)其合成不確定度進(jìn)行分析評(píng)定，對(duì)各不確定度分量進(jìn)行計(jì)算并得出合成不確定度和擴(kuò)展不確定度，最終可得出該檢測(cè)項(xiàng)目的校準(zhǔn)和測(cè)量能力（CMC），為我國(guó)建筑工程質(zhì)量的安全提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：混凝土含氣量測(cè)定儀 不確定度 校準(zhǔn)和測(cè)量能力（CMC）

中圖分類號(hào)：TH871 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）11（b）-0072-02

Abstract：This paper introduces the composition， working principle and application of concrete air content measuring instrument， establishes the data model of the calibration result of the concrete air content， analyzes the main sources of the uncertainty components， and combines the concrete data of the measurement example. The synthetic uncertainty is analyzed and evaluated， the components of the uncertainty are calculated， and the synthetic uncertainty and the extended uncertainty are obtained. Finally， the calibration and measurement capability of the test item （CMC）， can be obtained. Overall， This paper can provide strong technical support for the safety of construction engineering quality.

Key Words： Concrete air content measuring instrument； Uncertainty； Metrology； CMC

混凝土含氣量測(cè)定儀以氣體波儀爾定律為基礎(chǔ)，有一定初始?jí)毫腕w積的空氣，引入裝有新拌混凝土的量缽中，當(dāng)壓力的改變來(lái)確定新拌混凝土的含氣量，廣泛適用于建工、公路、鐵路、水利水電、港口、機(jī)場(chǎng)建設(shè)等各種施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土含氣量的測(cè)定、工程質(zhì)量的監(jiān)督管理、混凝土材料的科研實(shí)驗(yàn)。其穩(wěn)定、精確的測(cè)量結(jié)果可為工程檢測(cè)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，對(duì)混凝土的含氣量質(zhì)量控制中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。本文通過(guò)對(duì)該測(cè)定儀的測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定，在驗(yàn)證測(cè)量能力的同時(shí)，也是依靠計(jì)量技術(shù)為我國(guó)工程建設(shè)的質(zhì)量安全提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

1 測(cè)量方法

依據(jù)《直讀式含氣量測(cè)定儀校準(zhǔn)規(guī)范》，在環(huán)境溫度為（20±10）℃、相對(duì)濕度≤85%條件下，采用電子天平（最大秤量：1kg，高準(zhǔn)確度級(jí)），電子天平（最大秤量：5kg，中準(zhǔn)確度級(jí)），標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x（準(zhǔn)確度：0.2級(jí)）對(duì)含氣量測(cè)定儀的含氣量進(jìn)行測(cè)量。

先將量缽與玻璃板放在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀上稱重，稱得質(zhì)量M1，再向量缽中加滿水，用玻璃板在量缽上緣滑過(guò)，不時(shí)用注水器向量缽中注水，使量缽內(nèi)盛滿水且玻璃板下無(wú)氣泡，擦干量缽?fù)獗砻妫瑢⑹M水的量缽與琉璃板一起稱重，稱得質(zhì)量M2，即可獲得量缽內(nèi)裝滿水的質(zhì)量：M=M2-M1。在規(guī)定條件下，安裝好含氣量測(cè)定儀，將校準(zhǔn)管接在小龍頭上端，燒杯置于電子天平上，并放在校準(zhǔn)管出水口下方，按下閥門(mén)桿，慢慢打開(kāi)水龍頭，量缽中的水就通過(guò)校正管流至燒杯中，使得含氣量示數(shù)為1%時(shí)，關(guān)閉小龍頭，并稱得流出的水的質(zhì)量m，此時(shí)，所測(cè)得的實(shí)際含氣量值I=m/M×100%。重復(fù)該過(guò)程3次，取其平均值為含氣量實(shí)測(cè)值。同樣方法可以依次測(cè)得2%，3%，…，20%等示值的含氣量實(shí)測(cè)值。

2 測(cè)量模型

式（1）中：I為含氣量測(cè)定儀含氣量；為含氣量測(cè)定儀排出水的質(zhì)量3次測(cè)量平均值；為量缽加滿的水的質(zhì)量3次測(cè)量平均值。

3 不確定分析評(píng)估

3.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（）的評(píng)定：其不確定度來(lái)源主要是測(cè)量排出水質(zhì)量重復(fù)性引入的不確定度u1（），可以A類方法評(píng)定u1（）；電子天平準(zhǔn)確度引入的不確定度u2（），可以B類方法評(píng)定u2（）；輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（）的評(píng)定：其不確定度來(lái)源主要是測(cè)量裝滿水質(zhì)量測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度u1（），可以A類方法評(píng)定u1（）；標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀準(zhǔn)確度引入的不確定度u2（），可以B類方法評(píng)定u2（）。

（1）選取一臺(tái)混凝土含氣量測(cè)定儀，選擇1%作為測(cè)量點(diǎn)，用1kg電子天平連續(xù)進(jìn)行3次排出水質(zhì)量的測(cè)量，得到測(cè)量列為70.01g，70.02g，70.01g。其所求的平均值：70.01g；單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：極差法計(jì)算（系數(shù)C=1.69）：s=0.01/1.69=0.006g，實(shí)際測(cè)量中是在重復(fù)性條件下測(cè)量3次，取其值為測(cè)量結(jié)果，或u1（）=0.004%。

（2）電子天平為高準(zhǔn)確度級(jí)，在70g測(cè)量點(diǎn)其示值最大允許誤差為±0.05g，估計(jì)為均勻分布，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：或u2（）=0.04%。

（3）在0.2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀上連續(xù)進(jìn)行3次量缽加滿水的質(zhì)量測(cè)量，得到測(cè)量列為：7.00kgf，7.01kgf，7.01kgf，其所求的平均值：=7.01kgf，單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：極差法計(jì)算（系數(shù)C=1.69）：s=0.01/1.69=0.006kgf=6gf，實(shí)際測(cè)量中是在重復(fù)性條件下測(cè)量3次，取其算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果，或u1（）=0.05%。

（4）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀為0.1等級(jí)，估計(jì)為均勻分布，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：=8.1gf或表示為u2 （）=0.12%。

3.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

靈敏系數(shù)：由得：與相互獨(dú)立，分別求偏導(dǎo)可得：，，可知c1=1，c2=-1。標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表如表1所示。

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算：

=0.14%。

3.3 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取包含因子k=2，則Urel=k·ucr=0.3%。

對(duì)混凝土含氣量測(cè)定儀其他校準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)估如表2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

按照以上分析評(píng)估結(jié)果，含氣量測(cè)定儀的含氣量測(cè)量不確定度為Urel=0.3%，包含因子K=2，該結(jié)果是作為表征合理賦予被測(cè)量值的分散性，也表明該檢測(cè)項(xiàng)目的校準(zhǔn)和測(cè)量能力（CMC）為：含氣量測(cè)量范圍（1～20）%，Urel=0.3%，包含因子K=2。這對(duì)于混凝土含氣量的測(cè)量提供一種可靠的測(cè)量評(píng)估方法，有利于我國(guó)建筑工程質(zhì)量的安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJF1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[S].北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2012.

[2] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJF1094-2002測(cè)量?jī)x器特性評(píng)定[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2003.

[3] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/B T27025-2008檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.