馬燕，陳頡

（1.新鄉(xiāng)市高新建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.新鄉(xiāng)市市政設(shè)施管理處，河南 新鄉(xiāng) 453000）

彈性體改性瀝青防水卷材是以聚酯氈、玻纖氈、玻纖增強聚酯氈為胎基，以苯乙烯一丁二烯一苯乙烯(SBS)熱塑性彈性體作石油瀝青改性劑，兩面覆以隔離材料制成的防水卷材。具有良好的耐高低溫性能，使用壽命長，適用于工業(yè)與民用建筑的屋面和地下防水，是各類建筑防水工程中使用量最大的改性瀝青類防水卷材[1]。

在建設(shè)工程實驗室管理中，試驗結(jié)果的研究體現(xiàn)了實驗室水平高低優(yōu)劣，取決于試驗人員素質(zhì)與水平[2]。研究以數(shù)理統(tǒng)計學(xué)[3]的假設(shè)檢驗理論為依據(jù)，用假設(shè)檢驗的方法評定彈性體改性瀝青防水卷材的性能有無顯著性差異，通過對試驗數(shù)據(jù)的分析為實驗室管理提供量化依據(jù)。

1 假設(shè)檢驗的理論依據(jù)

一般來說，若某一隨機變量是受多種相互獨立的隨機因素的影響，而每一種隨機因素所起的作用又是極其微小的，那么該隨機變量就近似服從正態(tài)分布[4]。為了對試驗數(shù)據(jù)逐漸深入分析，需要采用幾種假設(shè)檢驗方法。

1.1 證明樣本數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布

首先證明樣本數(shù)據(jù)總體服從正態(tài)分布。采用單樣本柯爾莫戈洛夫-斯米諾夫（K-S）檢驗法，研究樣本觀察值的分布和指定的理論分布是否吻合，證明樣本數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布檢驗，判斷樣本的觀察結(jié)果是否來自指定的總體[5]。

1.2 證明兩批試驗取自同一總體

采用兩個獨立樣本曼-惠特尼U檢驗法。前提假設(shè)兩個樣本分別來自完全相同的總體，目的是檢驗兩批試驗數(shù)據(jù)總體的均值是否有顯著的差異，檢驗比較的是兩組的中位數(shù)，如果計算結(jié)果的顯著性水平大于0.05，接受假設(shè)檢驗，實驗設(shè)備不需要調(diào)整；如果計算結(jié)果的顯著性水平小于0.05，則拒絕接受假設(shè)檢驗。曼-惠特尼U檢驗通過檢驗兩個總體分布各自的中心位置是否相同，證明兩批試驗數(shù)據(jù)是否取自同一總體[10]，檢驗兩獨立樣本均值差異性，它不需要考慮樣本是否符合正態(tài)分布，但是要求兩個獨立樣本分布是相同的。

1.3 證明數(shù)據(jù)隨機性

采用游程Runs檢驗法判斷樣本數(shù)據(jù)順序是否為隨機產(chǎn)生[4]。如果檢驗結(jié)果顯著性水平大于0.05，可以接受假設(shè)檢驗，證明試驗數(shù)據(jù)隨機性無顯著性差異，試驗數(shù)據(jù)是隨機產(chǎn)生的。如果計算結(jié)果的顯著性水平小于0.05，則拒絕接受假設(shè)檢驗，表明試驗可能存在隨機誤差或系統(tǒng)誤差，實驗人員需要調(diào)整試驗環(huán)境[10]。

1.4 配對樣本t檢驗

配對樣本t檢驗適用正態(tài)分布條件，檢驗兩個相關(guān)樣本是否來自具有相同均值的總體。將來源相同、性質(zhì)相同的兩個個體配成一對，然后對配對的兩個個體隨機的實施不同處理，再根據(jù)所得的試驗數(shù)據(jù)檢驗兩種處理方法的效果[5]。

2 試驗方法

使用SPSS25.0為計算工具。采用經(jīng)過技術(shù)監(jiān)督部門檢定合格的同一試驗機，型號為天辰WDW-10。試驗材料采用4mm厚SBS防水卷材，卷材生產(chǎn)單位分別為北京東方雨虹防水股份有限公司 (簡稱A)、新鄉(xiāng)市金太陽防水材料有限公司(簡稱B)、河南開來日月防水科技有限公司(簡稱C)、新鄉(xiāng)錦繡防水有限公司(簡稱D)。檢測項目為縱向、橫向的最大峰拉力和延伸率，檢測標準采用GB18242-2008彈性體SBS改性瀝青防水卷材、GB/T 26528-2011防水用彈性體(SBS)改性瀝青。將檢測項目最大峰拉力和延伸率縱向、橫向樣本進行配對。顯著性水平假設(shè)為0.05。

根據(jù)檢測標準[6]規(guī)定，試樣制備尺寸為寬度50mm，長度350mm；試樣數(shù)量為縱向、橫向各25片。操作時，將試件夾在拉伸試驗機的夾具中，夾具間距離為（200±2）mm，試驗機夾具中線與試件長度方向的中線保持一致。標準試驗條件為（23±2）℃，夾具移動的恒定速度為（100±10）mm/min。記錄拉力和對應(yīng)的夾具間距離，去除任何夾具10mm以內(nèi)斷裂或在試驗機夾具中滑移超過極限值的試驗結(jié)果[8]。分別記錄每個方向的試件的拉力值和延伸率，計算平均值。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 單樣本K-S檢驗結(jié)果分析

通過K-S檢驗，可以推斷檢測數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布。當顯著性水平小于0.05時拒絕原假設(shè)，認為檢測數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，數(shù)據(jù)有點偏離正態(tài)分布。根據(jù)中心極限定理，當數(shù)據(jù)量充分大時，期望值在理論上服從正態(tài)分布[11]。如果試驗的樣本足夠大，即使檢驗結(jié)果的顯著性水平小于0.05，仍然可以證明數(shù)據(jù)來自的總體可能服從正態(tài)分布。不管樣本或者總體符合什么分布，只要抽樣分布是正態(tài)的，即使檢測數(shù)據(jù)有點偏離正態(tài)分布，使用t檢驗也是可靠有效的。

從表1可見，采用SPSS25.0計算的單樣本K-S檢驗結(jié)果中，C最大峰拉力縱向、B延伸率縱向和橫向、D延伸率橫向的漸近顯著性概率偏低，顯著性水平小于0.05?？梢耘卸ǎ瑥倪@樣一個總體中按照現(xiàn)有樣本進行縱向、橫向抽樣，樣本數(shù)據(jù)偏離正態(tài)分布。

從表1可見，其它樣本的縱向、橫向最大峰拉力和延伸率數(shù)據(jù)顯著性水平大于0.05，可以判定其它樣本數(shù)據(jù)基本上服從正態(tài)分布。

通過表1計算數(shù)據(jù)，可以判定C最大峰拉力縱向、B延伸率縱向和橫向、D延伸率橫向的試驗操作過程出現(xiàn)了異常，應(yīng)該由實驗室人員檢查試驗過程是否符合程序文件和操作手冊要求，對影響因素進行糾偏。

樣本數(shù)據(jù)偏離正態(tài)分布的原因分析：影響拉伸性能的主要因素比較多，主要包括[8]①儀器設(shè)備的影響。拉伸試驗機需要按照規(guī)定的速度均勻移動夾具，防止夾具滑移超過極限值。②卷材表面如有孔洞，麻面，裂縫，皺褶，露胎等缺陷，則會影響檢測結(jié)果，會造成誤判。裁取拉力試件時，注意切口應(yīng)垂直整齊。切口不垂直，就會出現(xiàn)坡口，使檢測結(jié)果偏高或偏低。切口不整齊，試件的邊緣就會不平滑，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，使檢測結(jié)果受到影響。③試驗環(huán)境條件的影響。瀝青防水卷材對溫度的敏感性很強，檢測結(jié)果受環(huán)境溫度的影響很大，所以試樣在拉伸試驗前，要在（23±2）℃，和相對濕度為（30%～70%）的條件下，至少放置20h以上。

通過單樣本K-S檢驗結(jié)果，分析試驗數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布，據(jù)此判定實驗室試驗過程是否出現(xiàn)異常，是否處于受控狀態(tài)[10]。

3.2 兩個獨立樣本曼-惠特尼U檢驗結(jié)果分析

對樣本試驗數(shù)據(jù)進行兩獨立樣本的曼-惠特尼U檢驗，根據(jù)SPSS25.0檢驗結(jié)果判定來自兩獨立總體的均值是否存在顯著性差異。

單樣本K-S檢驗結(jié)果 表1

從表2可見，A、B、C、D樣本最大峰拉力縱向和橫向的漸近顯著性概率（雙尾）分別都小于給定的0.05顯著性水平。其中試驗過程按照標準執(zhí)行，試驗設(shè)備不隨時間變化，不必調(diào)整試驗設(shè)備。這說明，最大峰拉力縱向和橫向的樣本試驗數(shù)據(jù)不是取自同一總體。表明在標準試驗條件下，同一型號不同廠家彈性體SBS改性瀝青防水卷材的縱向、橫向最大峰拉力和延伸率有顯著性差異。由于試驗材料分別采用4mm厚SBS防水卷材，可以認為來自縱向和橫向兩獨立總體均值存在顯著差異，判定各生產(chǎn)單位不同生產(chǎn)批次的試驗材料，其最大峰拉力縱向和橫向材質(zhì)性能有顯著性差異。

A、B、C延伸率縱向和橫向的漸近顯著性概率（雙尾）分別都大于給定的0.05顯著性水平，可以判定3個生產(chǎn)單位的延伸率縱向和橫向的材質(zhì)性能沒有顯著性差異。D延伸率縱向和橫向的漸近顯著性概率（雙尾）小于給定的0.05顯著性水平，可以認為來自縱向和橫向兩獨立總體均值存在顯著差異，判定它的延伸率縱向和橫向的材質(zhì)性能有顯著性差異。檢驗統(tǒng)計結(jié)果表明配對試驗數(shù)據(jù)總體的均值有顯著性差異，材質(zhì)的縱向和橫向延伸率有顯著性差異。

顯著性差異的原因，可能是各廠家瀝青類防水卷材生產(chǎn)工藝或所摻改性劑的不同造成所對應(yīng)的物理力學(xué)性質(zhì)也各不相同。因此可以用曼-惠特尼U檢驗結(jié)果，判斷驗證同一型號不同廠家瀝青類防水卷材本身的物理力學(xué)性質(zhì)具有較大的差異。

曼-惠特尼U檢驗統(tǒng)計結(jié)果 表2

3.3 數(shù)據(jù)的隨機性檢驗結(jié)果分析

從表3可見，A最大峰拉力縱向和C最大峰拉力橫向漸近顯著性概率（雙尾）分別都小于給定的顯著性水平0.05；從表4可見，C縱向延伸率和C橫向延伸率漸近顯著性概率（雙尾）分別都小于給定的顯著性水平0.05；則拒絕原假設(shè)。說明采集的A、C生產(chǎn)單位縱向和橫向卷材試驗數(shù)據(jù)獨立性比較差，可以判定試驗數(shù)據(jù)采集不具有隨機性。這時需要提醒試驗人員注意檢查試驗數(shù)據(jù)采集過程是否出現(xiàn)了異常[10]。

最大峰拉力游程檢驗結(jié)果 表3

延伸率游程檢驗結(jié)果 表4

其他樣本的最大峰拉力縱向和橫向的漸近顯著性概率（雙尾）分別都大于假設(shè)的顯著性水平0.05，因此不能拒絕原假設(shè)，可以判定其他樣本的縱向和橫向試驗數(shù)據(jù)獨立性更好一點，采集的樣本數(shù)據(jù)是隨機產(chǎn)生的，與數(shù)據(jù)產(chǎn)生方式吻合。

最大峰拉力配對樣本t檢驗結(jié)果 表5

3.4 配對樣本t檢驗結(jié)果分析

從表5可見，全部樣本最大峰拉力縱向和橫向的漸近顯著性概率（雙尾）檢驗結(jié)果，分別都小于假設(shè)的顯著性水平0.05，樣本最大峰拉力縱向和橫向的試驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)顯著性差異，則拒絕原假設(shè)，判定樣本不是來自具有相同均值的總體。說明每個品牌的防水卷材材質(zhì)在縱向和橫向的材質(zhì)均勻性方面有本質(zhì)性差異。

從表6可見，樣本延伸率縱向和橫向的漸近顯著性概率（雙尾）檢驗結(jié)果表明，ABC延伸率都大于給定的顯著性水平0.05，因此不能拒絕原假設(shè)，可以認為樣本ABC延伸率縱向和橫向沒有本質(zhì)性差異。但是D延伸率小于給定的顯著性水平0.05，則拒絕原假設(shè)，判定樣本不是來自具有相同均值的總體。

延伸率配對樣本t檢驗結(jié)果 表6

祖維娜[9]以高分子防水卷材拉伸性能試驗作為研究手段，分別對選取的高分子防水卷材進行縱向、橫向試樣拉伸強度試驗。通過對不同溫度條件下卷材縱向、橫向試樣拉伸強度、斷裂伸長率的試驗分析,可以看出無論常溫還是低溫，卷材縱向拉斷伸長率大于橫向拉斷伸長率。

祖維娜認為同一型號不同廠家的高分子防水卷材拉伸性能差別較大，原因可能與卷材生產(chǎn)工藝水平和原材料配合比有一定的關(guān)系[9]。

t檢驗結(jié)果與祖維娜的結(jié)論相吻合。在標準試驗條件下，同一型號4個不同生產(chǎn)單位的彈性體SBS改性瀝青防水卷材的縱向、橫向最大峰拉力和延伸率有顯著性差異。拉伸性能差異產(chǎn)生的原因可能與原廠家生產(chǎn)工藝水平和原材料配合比有一定的關(guān)系。因此在工程中的應(yīng)用中應(yīng)充分考慮卷材鋪貼方向在縱向、橫向的性能差異。

4 結(jié)論

①采用單樣本柯爾莫戈洛夫-斯米諾夫(K-S)檢驗法，可以對樣本數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布檢驗。判定試驗過程是否處于受控狀態(tài)。

②采用兩獨立樣本的曼-惠特尼U檢驗，可以用來判斷其來自兩獨立總體均值是否存在顯著差異。判斷驗證了同一型號不同廠家瀝青類防水卷材本身的物理力學(xué)性質(zhì)具有較大的差異。

③采用游程Runs檢驗法可以檢驗數(shù)據(jù)的隨機性?？梢蕴嵝言囼炄藛T注意檢查試驗數(shù)據(jù)采集過程是否出現(xiàn)了異常。

④通過假設(shè)檢驗分析，反映實驗室的環(huán)境影響因素是否異常，可以為改進實驗室的管理提供量化依據(jù)。

⑤在標準試驗條件下，同一型號不同廠家彈性體改性瀝青防水卷材的縱向、橫向最大峰拉力和延伸率有顯著性差異。拉伸性能差異產(chǎn)生的原因可能與原廠家生產(chǎn)工藝水平和原材料配合比有一定的關(guān)系。因此在工程中的應(yīng)用中應(yīng)充分考慮卷材鋪貼方向在縱向、橫向的性能差異。