陳桂梅

（中國建材檢驗認證集團廈門宏業(yè)有限公司，福建 廈門 360001）

0 引言

砂漿是由細集料、膠凝材料、水以及摻和料等物質(zhì)依照一定比例拌和而成的工程材料。在對地面和墻體等表面質(zhì)量評價中砂漿強度是一個重要依據(jù)，需要通過實驗室在較高的要求下測量。任何測量均會存在一定測量誤差，導(dǎo)致測量結(jié)果存在不確定度。在測量質(zhì)量評價中，不確定度體現(xiàn)了測量結(jié)果中的分散性，是針對被測量對象測量真值在某個范圍中的評定，屬于誤差數(shù)值指標，評定結(jié)果值越低，相應(yīng)的測量結(jié)果可信度越高。針對測量結(jié)果不確定度實施評定，不僅可以認知不同來源不同誤差對最終結(jié)果的影響作用，在計算過程中也可以實現(xiàn)對誤差服從概率分布規(guī)律的認識，進而實現(xiàn)對測量結(jié)果可靠程度的準確評定，所以在測量結(jié)果中只有包括了不確定度，才屬于是一個完整的測量結(jié)果，同時這一測量結(jié)果才具有意義。所以可以看出砂漿立方體抗壓強度測量不確定度評價具有重要作用。本次試驗以M10砂漿立方體抗壓強度作為研究對象，對其抗壓強度測量不確定度實施評定，并對其試驗過程中存在的影響因素實施精細化控制，以提升評估結(jié)果的可靠性。

1 試驗方法

1.1 試件制作及養(yǎng)護

在制作試件的時候，依照標準規(guī)范以及砂漿配合比設(shè)計要求拌制完成砂漿，且將其一次性灌裝在砂漿試模中，注意一次性灌滿，并對其人工插搗成型；完成試件制作后，將其放置在（20±5）℃環(huán)境下進行靜置（24±2）h，之后需要對各個試件實施編號以及拆模處理；當氣溫較低時，或者凝結(jié)時間大于24h的砂漿，可適當延長時間，但不應(yīng)超過2d。對于完成拆模處理的試件需要馬上放置在溫度為（20±2）℃，相對濕度為90%以上的標準養(yǎng)護室進行養(yǎng)護。養(yǎng)護期間，試件的間隔不小于10mm。試件的標準養(yǎng)護時間為28d，計算時間即從攪拌加水開始計算。

1.2 試驗條件及準備

本次研究以M10砂漿立方體抗壓強度測量試驗為例，對其試驗過程中的方法以及要求展開探討。在對砂漿立方體抗壓強度試驗測量中，將《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》（JGJ/T70-2009）作為測量方法，并以《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1-2012）作為測量不確定度評定中的參考依據(jù)。

砂漿對環(huán)境條件無要求，在本次試驗過程中，試驗環(huán)境條件：試驗溫度為20℃，相對濕度66%。

在試驗過程中，選用的設(shè)備為液壓式萬能試驗機WE-300B，精度為1%；鋼直尺（0～300）mm，精度為1mm。

被測對象：10組同一配合比、同一成型工藝、同一養(yǎng)護條件，同一規(guī)格的砂漿試塊的標準尺寸為70.7mm×70.7mm×70.7mm，同一強度等級為M10的砂漿試塊，每組3塊，被測對象抗壓強度為f。

1.3 試驗過程

在砂漿抗壓強度試驗的時候，需要均勻且持續(xù)向試件進行加荷，加荷速度應(yīng)為0.25~1.5kN/s，砂漿強度不大于2.5MPa時，宜取下限。此次的砂漿試驗統(tǒng)一按0.5kN/s的加荷速率進行，直到將整個試件破壞，對破壞荷載F進行記錄，計算后可以獲取砂漿立方體抗壓強度f。試驗采用同一環(huán)境，同一臺液壓式萬能試驗機，由同一檢測人員進行試驗[1]。

2 抗壓強度測量不確定度的來源分析

結(jié)合JGJ/T70-2009中的標準，砂漿立方體抗壓強度測量中的計算公式為：

式中：

A——試件邊長，mm；

N——試件破壞荷載，N；

k——換算系數(shù)，取值為1.35。

在砂漿立方體抗壓試驗過程中，測量結(jié)果不確定度的來源主要為以下幾方面：

（1）測量對象不確定度u(fA)，這一因素的存在主要是受試件材質(zhì)不均勻性以及檢測人員重復(fù)檢測因素所致；

（2）試驗壓力機不確定度u(fB)：主要是受標準測力儀、試驗機示值誤差所致，另外也會受到讀數(shù)分辨率的影響；

（3）數(shù)值修約所致不確定度u(frou)，依照JGJ/T70-2009中的規(guī)定，對于測量結(jié)果必須實施數(shù)值修約，此過程中也會導(dǎo)致出現(xiàn)不確定度。

3 測量不確定度評定

本次試塊抗壓強度重復(fù)性試驗結(jié)果見表1，試塊抗壓強度的數(shù)學(xué)模型為：

表1 10組砂漿的抗壓強度檢測結(jié)果

式中：

Rm——試塊抗壓強度，Pa；

Fm——最大力，N；

k——換算系數(shù)，取值為1.35；

S0——受壓面積，mm2。

式中：

Rm——抗壓強度；

rep——重復(fù)性；

Fm——最大力；

Rmv——加荷速度對抗壓強度的影響；

S0——受壓面積。

3.1 樣品不均勻性不確定度分項Urel(rep)的評定方法

通過砂漿立方體抗壓強度測量數(shù)值能夠得出以下結(jié)果：

抗壓強度平均值Rˉm=13.6MPa

根據(jù)表1中10組（每組3塊）砂漿試塊抗壓強度平均值的檢測結(jié)果，樣品不均勻性帶來的不確定度可以按A類，根據(jù)貝塞爾公式[2]計算得試驗重復(fù)性標準偏差為：si=

3.2 最大力Fm的B類相對標準不確定度分項Urel(Fm)的評定方法

（1）影響砂漿試件破壞荷載結(jié)果的不確定度分量包括：液壓式萬能試驗機試驗本身帶來的不確定分量；人員讀數(shù)引起的不確定分量；加荷速率引起的不確定分量。

本次試驗采用強度等級為M10的砂漿試塊，按《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》（JGJ/T70-2009）要求加荷速率滿足0.25~1.5kN，砂漿強度不大于2.5MPa時，宜取下限。此次加荷速率統(tǒng)一按0.5MPa/s進行，所以加荷速率引起的不確定度分量可以忽略不計；目前數(shù)據(jù)采集均為系統(tǒng)自動采集，所以人員讀數(shù)引起的不確定度分量可以忽略不計。

綜上分析，實際破壞荷載結(jié)果的不確定度分量是由液壓式萬能試驗機測力系統(tǒng)示值誤差導(dǎo)致出現(xiàn)的相對標準不確定度Urel(F1)。在本次試驗中1.0級壓力試驗機示值誤差為±1.0%，依照測量中均勻分布標準分析k=3，可得：

（2）標準測力儀所致出現(xiàn)的相對標準不確定度Urel(F2)。在本次試驗中采用的是0.3級標準測力儀檢定試驗機，檢測過程中重復(fù)性R=0.3%，對于這一問題可以看成是重復(fù)性極限，相應(yīng)的標準不確定度評定為：

（3）計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集中的相對標準不確定度Urel(F3)。在計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的時候，依照《靜力單軸試驗機用計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的評定》（GB/T22066-2008）實現(xiàn)對B類標準不確定度的分析，具體為Urel(F3)=0.2×10-2。

（4）最大力相對標準不確定度分項Urel(Fm)。通過以上分析，可以獲取最大力相對標準不確定度分項Urel(Fm)，具體為：

3.3 B類相對標準不確定度分項Urel(S0)、Urel(Rmv)的評定方法

B類相對標準不確定度分項Urel(S0)、Urel(Rmv)屬于受壓面積S0及抗壓速度所致。針對本次砂漿試塊在試驗過程中選用的是液壓式萬能試驗機試驗，因此對于抗壓速度變化所致相對標準不確定度分項也可以忽略。

另外砂漿試塊原始受壓面積實施測定時，按《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》（JGJ/T70-2009）的要求，試塊的邊長測量精確至0.1mm，如實測尺寸與公稱尺寸之差不超過1mm，可按公稱尺寸進行計算，因此數(shù)值修約引起的不確定度按B類評定；由于承壓面積為兩個邊長的乘積，兩個邊長測量過程有一定的相關(guān)性，為了避免確定相關(guān)系數(shù)，將其視為正相關(guān)，則面積的相對標準不確定度為：

3.4 抗壓強度相對合成及相對擴展不確定度

通過以上分析可以得出本次試驗過程中的抗壓強度相對標準不確定度分項，具體見表2。

表2 試塊抗壓強度相對標準不確定度分項

通過以上各個相對標準不確定度分項實施計算可得：

抗壓強度相對擴展不確定度評定中，取置信概率為P=95%，k=2，相應(yīng)的抗壓強度相對擴展不確定度為：

通過以上研究可以得出本次M10砂漿立方體抗壓強度的測量結(jié)果表示為：

4 試驗細節(jié)對抗壓強度數(shù)值的影響

4.1 正向影響

在試驗過程中，試塊貯存溫度、養(yǎng)護溫度以及試驗溫度均會對其強度造成影響，若溫度過低容易導(dǎo)致強度偏低；若溫度過高容易導(dǎo)致強度偏高。對抗壓強度影響最顯著的即為底模，主要是底模材質(zhì)差異會直接導(dǎo)致砂漿吸水性不同。通常在選擇底模時，如果選擇的是吸水率在10%以下，含水率在2%以下的普通黏土磚，最終抗壓強度測量結(jié)果會高于采用不吸水的鋼模或塑料模。另外在養(yǎng)護過程中，自然養(yǎng)護條件下，即標準養(yǎng)護溫度高，濕度沒有要求條件下，所測量試件抗壓強度會高于標準養(yǎng)護條件下的試件。加荷速度也會對抗壓強度造成影響，如果速度過快會導(dǎo)致抗壓強度較高，過低也會降低抗壓強度測量結(jié)果。和規(guī)定養(yǎng)護齡期28d相比，若實際養(yǎng)護齡期較長，會導(dǎo)致最終抗壓強度測量結(jié)果較高。

4.2 負向影響

在試驗過程中，拌合時間和操作時間越長，相應(yīng)的砂漿抗壓強度測量值越低。試驗前，如果對于器具沒有潤濕、涮鍋，會導(dǎo)致器具上粘附一定的水泥漿，也就會導(dǎo)致最終的砂漿抗壓強度測量結(jié)果偏低。在試塊制作過程中，若振搗沒有到位，容易導(dǎo)致試塊不完整，存在有四角缺損或內(nèi)部孔洞，會導(dǎo)致砂漿抗壓強度測量結(jié)果偏低；如果振搗過度，也會導(dǎo)致試塊分層不均和砂漿抗壓強度測量結(jié)果偏低；抹面時間對試塊抗壓強度測量結(jié)果也具有影響，如果抹面過早，會導(dǎo)致最終砂漿抗壓強度測量結(jié)果偏低；如果受壓面為成型面，或者是在安裝試塊下壓板的時候，和中心偏離或接觸面受壓不均衡，均會導(dǎo)致最終砂漿抗壓強度測量結(jié)果偏低。

4.3 不定向影響

在砂漿立方體抗壓強度測量中，若沒有嚴格依照試驗過程中的貯存方式、拌和用水、計量過程、尺寸測量、計算結(jié)果、壓力機量程選擇以及數(shù)據(jù)取舍等標準展開，就會導(dǎo)致抗壓強度測量結(jié)果精確性不佳，且無法針對錯誤操作實施判定，即無法評估出最終抗壓強度測量結(jié)果是偏大還是偏小，無法實現(xiàn)對其不確定度的評定。

5 結(jié)束語

以上砂漿立方體抗壓強度不確定度報告的意義即為：這一批砂漿立方體抗壓強度測量可能在期望范圍內(nèi)。通過研究可以發(fā)現(xiàn)，一份完整的試驗報告，也需要將其抗壓強度測量不確定度說明包含其中，以便為相關(guān)使用人員對測量結(jié)果的應(yīng)用提供便利。砂漿立方體抗壓強度試驗過程中，人為因素（砂漿的制作過程）的影響作用較大，這一問題的存在主要是受到砂漿強度低、離散性大的影響。為提高砂漿立方體抗壓強度測量不確定度的分析，在試驗過程中必須要嚴格依照相關(guān)規(guī)定操作，針對試驗操作過程中的注意事項和影響因素進行整理，以此實現(xiàn)對整個試驗過程的精細化控制，提高評定結(jié)果可靠性，有效防范被測產(chǎn)品誤判問題的出現(xiàn)。