◎ 浙江大經(jīng)建設(shè)股份有限公司 許志斌

0 引言

從事工程質(zhì)量檢測(cè)的有關(guān)人員，對(duì)于日常檢測(cè)中所遇到的面廣量大的建筑材料檢測(cè)，應(yīng)將其作為房屋質(zhì)量檢測(cè)的重要基礎(chǔ)工作來(lái)對(duì)待，從思想上重視它，技術(shù)上嚴(yán)格把關(guān)，控制試驗(yàn)過(guò)程各環(huán)節(jié)的誤差，科學(xué)地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而客觀、科學(xué)、公正地開(kāi)展房屋質(zhì)量檢測(cè)工作。其建筑材料檢測(cè)試驗(yàn)的重要性在于：一是按國(guó)家有關(guān)質(zhì)量試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用科學(xué)技術(shù)手段，取得代表質(zhì)量特征的有關(guān)數(shù)據(jù)；二是作為施工依據(jù)和全面、客觀、準(zhǔn)確反映工程質(zhì)量的真實(shí)水平，以期達(dá)到管理、控制工程質(zhì)量和正確評(píng)價(jià)工程質(zhì)量的目的；三是保證工程建設(shè)的安全性、合理性以及降低成本。

1 誤差分析

根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因與性質(zhì)，常分為系統(tǒng)誤差、過(guò)失誤差和偶然誤差三類(lèi)。

1.1 系統(tǒng)誤差

常因試驗(yàn)方法不正確或限于試驗(yàn)條件無(wú)法消除的因素造成，系統(tǒng)誤差有一定的規(guī)律，當(dāng)對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，發(fā)現(xiàn)有系統(tǒng)誤差后，可根據(jù)其規(guī)律找出原因，通過(guò)改進(jìn)試驗(yàn)方法，加強(qiáng)儀器儀表的檢定等手段消除產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素；對(duì)于一些限于試驗(yàn)條件，無(wú)法消除的系統(tǒng)誤差，需引入修正值對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。從數(shù)據(jù)上看，常見(jiàn)的系統(tǒng)誤差有固定與變化兩類(lèi)，固定的系統(tǒng)誤差是在整個(gè)量測(cè)數(shù)據(jù)中始終存在一個(gè)符號(hào)不變的固定數(shù)字偏差，如試驗(yàn)機(jī)的零點(diǎn)飄移，就會(huì)產(chǎn)生這種固定的系統(tǒng)誤差；變化的系統(tǒng)誤差可能是由于變化的外界條件所致，如水泥試驗(yàn)時(shí)對(duì)溫、濕度的要求就是基于這種原因，要求水泥試驗(yàn)室溫控制在18 ～22℃，相對(duì)濕度大低于50% ，樣品、拌和水 、設(shè)備和工具的溫度保持與室溫一致，養(yǎng)護(hù)箱溫度20±1 ℃，相對(duì)濕度不低于 90% ，養(yǎng)護(hù)試件水溫控制在 20±1 ℃ 等等，這些要求都是為了提高試驗(yàn)的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確度，減少系統(tǒng)誤差。不變的系統(tǒng)誤差往往不易從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，只能用幾種不同的量測(cè)方法或同時(shí)用幾種量測(cè)儀器對(duì)同一量測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)定，從而對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校核；對(duì)于變化的系統(tǒng)誤差，依據(jù)數(shù)據(jù)前后順序進(jìn)行分析其偏差規(guī)律，判斷是否存在周期性的變化或累進(jìn)的規(guī)律，分析其產(chǎn)生的因素，進(jìn)而作出相應(yīng)的處理。

1.2 過(guò)失誤差

過(guò)失誤差又名“粗差”，主要是由于試驗(yàn)者粗心大意所致，如讀錯(cuò)儀表刻度、記錄錯(cuò)誤等等。此類(lèi)誤差數(shù)值很大，使試驗(yàn)結(jié)果顯然與事實(shí)不符，必須從量測(cè)數(shù)據(jù)中剔除。一般情況下，可憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)剔除過(guò)失誤差，但帶有較大的主觀因素，較好的方法是利用偶然誤差的正態(tài)分布理論，選擇一個(gè)鑒別值去和各個(gè)測(cè)定值的偏差進(jìn)行比較，按照正態(tài)分布規(guī)律，絕對(duì)值越大的誤差出現(xiàn)的概率越低，而且其數(shù)值不會(huì)超過(guò)某一范圍。

1.3 偶然誤差

由于大量的、未被控制或因控制代價(jià)太大而不加控制的微小因素影響，使量測(cè)值在最后一位數(shù)字上總存在差異，由此引起的誤差叫偶然誤差。引起偶然誤差的原因有偶然因素對(duì)量測(cè)儀表的影響如電源電壓不穩(wěn)、儀表內(nèi)部摩擦間隙等的不規(guī)則變化、測(cè)試人員對(duì)儀表末位數(shù)的估計(jì)得不準(zhǔn)確以及周?chē)h(huán)境條件的干擾等等。偶然誤差帶有隨機(jī)性質(zhì)，無(wú)法從試驗(yàn)方法上加以防止，它們服從正態(tài)分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此又稱(chēng)隨機(jī)誤差。在量測(cè)數(shù)據(jù)中剔除了過(guò)失誤差并盡可能地消除和修正了系統(tǒng)誤差之后，剩下的主要是偶然誤差，量測(cè)誤差分析就是對(duì)偶然誤差的大小進(jìn)行估計(jì)以便確定測(cè)定值的誤差。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 數(shù)據(jù)處理的三個(gè)參數(shù)

由于測(cè)定值是真值與誤差之和，誤差是隨機(jī)變量，導(dǎo)致測(cè)定值也是隨機(jī)變量，反映隨機(jī)變量有三個(gè)重要的統(tǒng)計(jì)特征數(shù)：算術(shù)平均值(也稱(chēng)“數(shù)學(xué)期望”) 、標(biāo)準(zhǔn)誤差和變異系數(shù)。下面就介紹一下這三個(gè)參數(shù)：

樣本(數(shù)據(jù)即測(cè)量值) 的均值是表示數(shù)據(jù)的集中位置，通常用算術(shù)平均值作為均值因誤差有正有負(fù)，因此求均值后，正負(fù)誤差消去了一部分，從而顯露了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)面貌，所以算術(shù)平均值的作用就是消除數(shù)據(jù)中的一些局部的、隨機(jī)的波動(dòng)，表征了數(shù)據(jù)的集中位置。

(2)標(biāo)準(zhǔn)誤差 S：

標(biāo)準(zhǔn)誤差又稱(chēng)樣本均方差、標(biāo)準(zhǔn)離差、標(biāo)準(zhǔn)差。算術(shù)平均值是一組數(shù)據(jù)的重要標(biāo)志，它反映了隨機(jī)變量的平均狀況，但僅僅知道樣本均值是不夠的，要了解測(cè)量值在算術(shù)平均值附近的分散和偏差程度，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)誤差就能反映出來(lái)，S值越大，數(shù)據(jù)離散性就越大，反之 S值越小，數(shù)據(jù)離散性就越小。

如果兩組同性質(zhì)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)誤差相同，則可知兩組數(shù)據(jù)各自圍繞其均值的偏差程度相同，它與兩個(gè)均值大小是否相同無(wú)關(guān)，而實(shí)際上考慮相對(duì)偏差是很重要的，而變異系數(shù)正是表示了標(biāo)準(zhǔn)誤差與算術(shù)平均值的比值，通常用于衡量數(shù)據(jù)的相對(duì)偏差程度。

2.2 結(jié)果評(píng)定方式

由于建材材性及試件制作、幾何尺寸等因素造成的變化，使得建材試驗(yàn)時(shí)樣本數(shù)據(jù)存在一定的離散性，為了正確評(píng)價(jià)其物理力學(xué)性能，應(yīng)在誤差分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的試驗(yàn)對(duì)象及標(biāo)準(zhǔn)要求，確定不同的數(shù)據(jù)處理方法，都是根據(jù)相應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)而定。例如混凝土立方體抗壓強(qiáng)度： 以三個(gè)試件的算術(shù)平均值為該組試件的抗壓強(qiáng)度，三個(gè)試件中最大值或最小值如有一個(gè)與中間值的差值超過(guò)中間值的15%，則把最大值及最小值一并舍除，取中間值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值，如兩測(cè)試值與中間值相差均超15%時(shí)，則此組試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。其試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定時(shí)需結(jié)合現(xiàn)行相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)而定。

3.建筑材料檢測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立

建筑材料檢測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由若干個(gè)子系統(tǒng)(每種材料為一個(gè)子系統(tǒng))組成，每個(gè)子系統(tǒng)又由原始檢測(cè)數(shù)據(jù)輸入界面(原始記錄表) 、數(shù)據(jù)處理模塊、檢測(cè)結(jié)果輸出界面(檢測(cè)報(bào)告表) 、數(shù)據(jù)庫(kù)、查詢模塊等組成。工程中常用的建筑材料檢測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)一般由常用水泥、砂、石子、鋼筋原材、混凝土立方體抗壓強(qiáng)度、砂漿立方體抗壓強(qiáng)度 、回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度、鉆心法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度等子系統(tǒng)組成。 隨著生產(chǎn)的發(fā)展和先進(jìn)科技的不斷涌現(xiàn)，國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)不斷在修訂，建筑材料檢測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)也相應(yīng)地在修改相關(guān)內(nèi)容，進(jìn)行版本升級(jí)。建筑材料檢測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，不僅可大幅度提高材料檢測(cè)人員的工作效率，把他們從繁雜和枯燥的運(yùn)算、查表取值、查表對(duì)比判斷等工作中解脫出來(lái)，而且對(duì)本行業(yè)出具檢測(cè)報(bào)告的格式和內(nèi)容的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化、檢測(cè)結(jié)果信息的數(shù)字化管理與網(wǎng)上傳輸，使工程質(zhì)量監(jiān)督和監(jiān)理部門(mén)更及時(shí)有效地監(jiān)控在建工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

4.結(jié)束語(yǔ)

從誤差分析、數(shù)據(jù)處理及檢測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的建立等三方面作了簡(jiǎn)要分析與說(shuō)明。對(duì)建筑物常用建筑材料的測(cè)試，是依據(jù)國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范規(guī)程用數(shù)據(jù)來(lái)反映出來(lái)的，故必須對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與修約，以求最大限度地克服誤差對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，使數(shù)值更接近于“真值”，從而保證建筑材料測(cè)定的準(zhǔn)確性；同時(shí)要實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的客觀科學(xué)性，還應(yīng)從試驗(yàn)方法、儀器、人員、操作等多方面加強(qiáng)工作，方能保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)達(dá)到客觀、科學(xué)、公正的要求，從而更好地為建筑質(zhì)量檢測(cè)服務(wù)。