EVA 防水板拉伸強度測量的不確定度分析

福州鐵建工程質量檢測有限公司，福建 福州 350014

1 研究背景

建筑防水工程是建筑工程系統中的重要組成部分，在工程項目施工質量提升，建筑物功能作用發揮等方面發揮重要的作用，在防水工程中，其質量與防水材料選用存在密切關聯性。

EVA（Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer，乙烯-醋酸乙烯共聚物）防水板是以乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯樹脂、抗老化劑、相關助劑等為主要原材料，經熔融、塑化、輥壓等一系類工藝，制備而成的一種具備一定厚度的板狀防水防滲材料。EVA 防水板的柔韌性相對較高，且具備耐沖擊、耐低溫、抗開裂等特征。因此，EVA 防水板在建筑防水工程中得到廣泛應用，其生產需求與要求也不斷增多。這就需要通過測量的不確定度分析來提升測量數據準確度，保證產品質量檢測科學、合理。

2 試 驗

2.1 試驗材料

衡水大眾橡塑有限公司生產的1.5（mm）EVA 防水板。

2.2 試驗設備

（1）電子萬能試驗機（配引伸計），UTM4502 型，量程500N，準確度等級1 級，由深圳市三思縱橫有限公司生產。

（2）天津亞興自動化實驗儀器廠生產的實驗室測厚儀（壓足6mm）等。

2.3 試驗環境

樣品在（23±2）℃養護不少于24h 后，裁取Ⅰ型啞鈴試件，在（23±2）℃環境中進行抗拉強度試驗。

2.4 試驗方法

試驗依據：TB/T 3360.1—2014《鐵道隧道防水材料第1 部分：防水板》；GB/T 528-2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定》；GB/T 328.10—2007《建筑防水材料試驗辦法》等。

試驗步驟：①試樣在標準環境下靜置24h；②在裁取的亞鈴試件狹窄部分中心兩側劃兩道平行線，平行線之間的距離為25mm；③用測厚儀在試件試驗長度中部和兩端測量厚度，取3個測量值的中位數用于計算橫截面積；④取裁刀狹窄部分的距離作為試樣寬度，并計算試件橫截面積；⑤將試件放置到防水板拉伸試驗設備中，保持（250±50）mm/min 的恒速進行加載，將試件拉伸到斷裂；⑥根據所得數據，利用公式“P=F/A”（P 代表EVA 防水板拉伸強度，單位表示為“MPa”；F 代表最大拉力，單位表示為“N”；A代表試件原始橫截面積，單位表示為“mm2”）得出EVA 防水板拉伸強度。

3 拉伸強度測量的不確定來源

引起EVA 防水板拉伸強度測量不確定的因素主要有：①EVA 防水板拉伸強度測量過程中，樣品差異引入不確定度；②操作人員在測量過程中，進行重復性測量引入的不確定度；③EVA 防水板拉伸強度測量過程中，測量所用設備引入的不確定度，如電子萬能試驗機示值誤差引入不確定度，測厚儀示值誤差引入不確定度等；④測量數值修約引入的不確定度等。

4 不確定度的評定

4.1 樣品差異引入的不確定度評定

在EVA 防水板拉伸強度測量過程中，樣品差異引入的不確定度（UP1 表示）一方面與測量過程中選擇樣品位置差異存在密切關聯性；另一方面與樣品拉伸過程中夾具位置差異存在密切關聯性。因此，樣品差異引入的不確定度主要體現在試件重復測量上。對此，可利用式（1）代入試樣測量數據計算樣品差異引入的相對不確定度。（式中：x 表示試件測量值；表示平均值；n 表示試件總數；i 表示i 次測量，1～n）。在本次研究中，樣品差異引入的相對不確定度為0.017%。

4.2 重復測量問題引起的不確定度評定

在EVA 防水板拉伸強度測量過程中針對操作人員重復測量引入的不確定度進行分析時，以某個試樣為研究對象，利用拉力試驗機測量試樣拉伸強度，得到幾組拉伸強度數據（在本次實驗中重復測量5 次，數據平均值為25.0MPa，如表1 所示），利用貝塞爾公式（式2）計算單次測量標準差，得出標準不確定度。

表1 EVA 防水板拉伸強度測量結果

4.3 測量設備問題引起的不確定度評定

在EVA 防水板拉伸強度測量過程中，測量設備引入的不確定度來源主要有：①電子萬能試驗機示值誤差引入不確定度；②測厚儀示值誤差引入不確定度。

電子萬能試驗機最大允許誤差為±0.5%，由電子萬能試驗機生產企業所提供鑒定證書提供的相對示值誤差可知，在實際應用過程中電子萬能試驗機示值在±0.5%范圍外的概率相對較小，在±0.5%范圍內的概率呈均勻分布，區間半寬a1=0.25%，根據相關規定確定包含因子K1值為，利用B 類方法（式4）對電子萬能試驗機示值誤差引入的不確定度（用UP3表示）進行分析，可有效得到不確定度分量。

測厚儀最大允許誤差為±0.02mm，在實際應用過程中測厚儀示值在±0.02mm范圍外的概率相對較小，在±0.02mm范圍內的概率呈均勻分布，區間半寬a2=0.01mm，根據相關規定確定包含因子K2值為，利用B 類方法（式5）對厚度儀示值誤差引入的不確定度（用UP4表示）進行分析，可得到不確定度分量為0.0058mm，由于試樣平均厚度為1.5mm，因此，厚度儀示值誤差引入的相對不確定度為0.387%（0.0058÷1.5）。

4.4 數值修約問題引入的不確定度評定

在EVA 防水板拉伸強度測量過程中，根據相關要求需要對測量值進行修約，保留小數點后一位數。通常情況下，EVA 防水板拉伸強度測量值的修約誤差為±0.05MPa，且在±0.05MPa 范圍內呈均勻分布，K=，利用B 類方法計算得到數值修約引入不確定度為0.029MPa，相對標準不確定度為0.029÷25.0=0.116%。

4.5 其他不確定度評定

在EVA 防水板拉伸強度測量不確定度分析過程中，也需考慮溫度效應、應變率效應存在的影響。由于本次研究是在室溫條件下進行，因此可忽略溫度效應引入的不確定度。關于應變率效應修正引入的不確定度，假設測量結果在允許誤差范圍內，在本次研究中忽略不計。

5 合成標準不確定度評定

拉力與原始橫截面積相對獨立，平均拉力強度為25.0MPa。將上述所得不確定度進行統計（表2），根據相對合成標準不確定UP=（UP12+UP22+UP32+UP42+UP52）1/2進行計算能夠得出相對合成標準不確定度（UP），并利用UP6=UP×K（當置信水平超過95%時，包含因子K=2）得到EVA 防水板拉伸強度測量的相對擴展不確定度（UP6）。

表2 各不確定度分量

相對合成標準不確定：

相對擴展不確定度：

6 拉伸強度測量的不確定度報告

EVA 防水板拉伸強度測量的不確定度報告需要含有拉伸強度、拉伸強度測量結果相關擴展不確度等內容。

7 結論

總之，防水材料力學性能測量的不確定度分析是提高防水材料質量檢測結果準確性的重要手段。因此，在EVA 防水板拉伸強度測量過程中，應嚴格按照相關要求與規定，遵循試驗基本原則進行操作，以保證測量的準確、真實。