擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強度檢測結果測量不確定度評定

劉 想

(上海浦公檢測技術股份有限公司，上海 200120)

垂直于表面抗拉強度是擠塑聚苯板產品檢測中最主要的參數之一。根據《建筑節能工程施工質量驗收標準》(GB 50411-2019)和《建筑節能工程施工質量驗收規程》(DGJ08-113-2017)規定，進入施工現場的材料需要在進場驗收合格的基礎上進行現場隨機抽樣并送至具有相應資質的檢測機構進行檢測，即復驗，而垂直于表面抗拉強度參數為擠塑聚苯板復驗必檢參數之一[1,2]。

根據《檢測和校準實驗室能力認可準則》(CNAS-CL01.2018)(7.6.2節和7.6.3節)規定開展校準以及檢測的實驗室應評定測量不確定度。當由于檢測方法的原因難以嚴格評定測量不確定度時，實驗室應基于對理論原理的理解或使用該方法的實踐經驗進行評估[3]。

依據《測量不確定度評定與表示》(JJF 1059.1-2012)和 《測量不確定度評定和表示》(GB/T 27418-2017)，測量不確定度，是利用可獲得的信息，表征賦予被測量量值分散性的非負參數。不確定度包括由系統效應引起的分量，如與修正量和測量標準所賦予量值有關的分量及定義的不確定度。 不確定度一般由若干分量組成，其中可以根據一系列測量值的統計分布，采用標準差進行表征的稱之為不確定度的A類評定； 另外一部分根據經驗或者其他相關信息獲得的概率密度函數稱之為不確定度的B類評定[4,5]。

1 對擠塑聚苯板的垂直于表面抗拉強度進行不確定度評定

1.1 概述

1.1.1 試驗材料規格

整板尺寸1 200mm×600mm×60mm，規格X200的擠塑聚苯板。

1.1.2 檢測依據

GB/T 30595-2014《擠塑聚苯板(XPS)薄抹灰外墻外保溫系統材料》，GB/T 6342-1996《泡沫塑料與橡膠 線性尺寸的測定》。

1.1.3 檢測設備

(1)準確度等級I級的WDW-50型號的微機控制電子萬能試驗機；(2)精確到0.01mm的數顯卡尺；(3)精確到0.01mm的測厚儀測微計。

1.2 檢測原理方法及試驗步驟

使用熱熔的方法，從整塊的聚苯板上切割出五塊尺寸為(100±1)mm×(100±1)mm×原厚的試件[6]，試件邊緣距整板邊緣距離不小于100mm。依據《泡沫塑料與橡膠 線性尺寸的測定》GB/T 6342-1996測量切割好的擠塑聚苯板試件截面尺寸，計算其截面積，然后將已測量截面尺寸的擠塑聚苯板試樣使用環氧樹脂等粘接劑粘接在兩剛性板或剛性塊上，在溫度(23±2)℃、濕度(50±5)%RH的試驗條件放置24h，待環氧樹脂粘接劑徹底固化之后，將粘接完成的擠塑聚苯板試件安裝在試驗機上，以(5±1)mm/min恒定的速度進行拉伸試驗直至試樣破壞[3]。若破壞面在剛性平板或剛性平板膠粘面時，測試數據無效，應重新切取試件進行試驗。記錄拉伸試驗過程中的最大拉伸荷載，最大荷載除以試樣的截面積即為擠塑聚苯板的垂直于表面抗拉強度為[6]。

1.3 數學模型

擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強度按照下式計算：

(B.1)

式中：

σmt-垂直于表面抗拉強度，MPa；Fm-最大拉伸載荷，N；A-試樣截面積，mm2；l，b-試樣長度和寬度，mm。

1.4 測量不確定度來源分析

對于擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強度檢測，根據其特點分析，測量結果不確定度的主要來源是：(1)擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強度檢測最大拉伸荷載重復性引入的不確定度分量。通過多次的重復檢測，使用統計分析的方法得出的標準差，作為A類標準不確定度分量uA(Fm)。被測樣品尺寸測量所引起的不確定度分量。(2)此項分量由計量溯源時校準證書給出的測量不確定度計算得出。通過此方法得到的B類不確定度分量分別為ul(l)和ub(b)。(3)試驗機力值系統所引起的不確定度分量。此項分量也由計量溯源時校準證書給出的測量不確定度計算得出。由于計量證書中給出了不同力值荷載條件下的不確定度，根據實驗結果可以看出，擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強度均落在1kN～5kN這個范圍內，所以選取此力值區間的擴展不確定，并依據其包含因子(k)將其換算為標準不確定度uF(Fm)。(4)試驗速度所引起的不確定度分量。在擠塑板垂直于表面抗拉強度試驗中，試驗速度越快所得到的最大拉伸荷載越大，試驗速度是通過影響最大拉伸荷載來影響抗拉強度的。試驗速度本身并沒有直接引入試驗誤差，因此可以將此歸到試驗機力值測量中。(5)試驗條件所引起的不確定度分量。標準要求試驗條件為溫度(23±2)℃、濕度(50±5)%RH，由于擠塑聚苯板和其上下表面的剛性板均為硬性材料，起粘接作用的環氧樹脂膠粘劑固化后為脆性材料，溫濕度對其基本沒有影響，因此忽略環境條件所引起的不確定度分量。

1.5 不確定度分量的評定

1.5.1 A類不確定度評定

依據檢測方法，同一個檢測員在相同條件下對試件進行10次垂直于表面抗拉強度檢測。測量結果見表1。

表1 擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強度檢測最大拉伸載荷測試結果

在重復條件下對同一被測量量獨立重復觀測10次，得到10個觀測值Fm。

1.5.2 B類不確定度評定

(1)被測樣品尺寸測量所引起的不確定度分量ul(l)和ub(b)

試件尺寸使用數顯卡尺測量，數顯卡尺經政府計量部門校準，其擴展不確定度U=0.01mm(均勻分布，包含因子k=2)，則其標準不確定度：

ul(l)=ul(l)=U/k=0.01/2=5.0×10-3mm

(2)試驗機力值系統所引起的不確定度分量uF(Fm)

萬能試驗機經政府計量部門校準，其擴展不確定度U=0.010kN(均勻分布，包含因子k=2)，則其標準不確定度：

uF(Fm)=U/k=0.010/2=5.0N

(3)由于檢測人員重復性引入的不確定度和試驗機力值系統所引起的不確定度分量uF(Fm)之間彼此獨立不相關，所以根據下式可以得到擠塑板垂直于表面抗拉強度檢測最大拉伸荷載檢測所引起的合成標準不確定度

此合成標準不確定度做為試驗機力值測量所引起的不確定度。

1.5.3 合成標準不確定度的評定

將上式展開得

對各輸入量求偏導數，可以得到各分量的不確定度靈敏系數。

將各不確定度分量值和相對應的不確定度靈敏系數帶入計算公式，有：

則標準不確定度uc=(σmt)=0.005MPa。

1.5.4 擴展不確定度的評定

擴展不確定度采用U(σmt)=kuc(σmt)計算，包含因子k取2，因此有：

U(σmt)=2×uc(σmt)=0.01MPa

綜上所述，本次擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強度檢測結果測量不確定度評定結果為：標準不確定度uc(σmt)=0.005MPa，擴展不確定度采用U(σmt)=0.01MPa。

2 結 語

測量不確定度是基于傳統誤差理論的以數值的形式來表示檢測結果可信程度的量，通過檢測得到測量數據均會涉及到測量不確定度，對測量不確定度進行分析和評定不但可以進行檢測結果之間的對比，還可以根據不確定度評定過程中各分量的大小，采取針對性的手段降低試驗檢測的總的不確定度。

從本實驗結果可以看出，試驗機力值測量所引起的不確定度分量是總不確定度的主要來源，而由檢測人員重復性引入的不確定度分量為其主要影響因素，因此在今后的工作中可以將加強檢測人員檢測能力的培訓，降低其檢測的重復性誤差作為工作的重點。