王 奎

（貴州理化測(cè)試技術(shù)研究院有限公司，貴州貴陽 550014）

0 引言

通過對(duì)混凝土貫入阻力測(cè)定儀實(shí)施量值傳遞，能夠進(jìn)一步提高混凝土貫入阻力測(cè)定儀在檢測(cè)期間的精確性。在混凝土測(cè)試時(shí)采取的是杠桿原理，結(jié)合混凝土貫入阻力測(cè)定儀使用時(shí)的原理，在對(duì)混凝土拌合物凝結(jié)度測(cè)定時(shí)，可選擇標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀。本文將針對(duì)混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定展開深入探討[1]。

1 測(cè)量原理

1.1 測(cè)量依據(jù)

JJG(交通)095-2009 混凝土貫入阻力測(cè)定儀檢定規(guī)程。

1.2 測(cè)量設(shè)備

（1）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀：量程大于1000N，準(zhǔn)確度等級(jí)0.3 級(jí)。（2）秒表：分度值0.1s。（3）游標(biāo)卡尺：量程（0 ～200）mm，分度值0.02mm。（4）深度游標(biāo)卡尺：量程（0 ～300）mm，分度值0.02mm。（5）外徑千分尺：量程（0 ～25）mm，分度值0.01mm。（6）絕緣電阻測(cè)量?jī)x。

1.3 環(huán)境條件

校準(zhǔn)時(shí)無振動(dòng)、無腐蝕性氣體。

2 混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

2.1 混凝土貫入阻力測(cè)定儀力值測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

2.1.1 概述

（1）測(cè)量方法：依據(jù)JJG(交通)095-2009 混凝土貫入阻力測(cè)定儀檢定規(guī)程。（2）測(cè)量環(huán)境：校準(zhǔn)時(shí)無振動(dòng)、無腐蝕性氣體。（3）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：0.3 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀，相對(duì)最大允許誤差位：±0.3%，（0.1 ～5.0）kN。（4）被測(cè)對(duì)象：混凝土貫入阻力測(cè)定儀。（5）測(cè)量過程：基于特定環(huán)境前提下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀使用混凝土貫入阻力測(cè)定儀施加負(fù)荷達(dá)到測(cè)量點(diǎn)，這時(shí)就能獲取與標(biāo)準(zhǔn)力值相符的混凝土貫入阻力測(cè)定儀負(fù)荷示值，并將此方法連續(xù)至少3 次以上，以3 次示值的算術(shù)平均值減去標(biāo)準(zhǔn)力值，即得到測(cè)量點(diǎn)混凝土貫入阻力測(cè)定儀的示值誤差。

2.1.2 數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)建模：ΔF=F-

式中，ΔF—混凝土貫入阻力測(cè)定儀的輸出力值示值誤差，kN；F—混凝土貫入阻力測(cè)定儀輸出力值負(fù)荷示值，kN；—標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀3 次示值的算術(shù)平均值，kN。

2.1.3 不確定度來源分析

分別由u1和u2組成，前者為測(cè)量重復(fù)誤差得出的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；后者則為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀誤差得出的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，由兩者共同組成了不確定度來源。

2.1.4 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

表1 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=R/1.69=0.6/1.69=0.355N，實(shí)際以3 次測(cè)量值的算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果，可得（n為測(cè)量次數(shù)），則u()=0.205N。

（2）輸入量F的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(F)的評(píng)定

u2作為輸入量F的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，通常由標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀誤差所致?！繿屬于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀檢定證書得出的最大誤差，若前提設(shè)置均勻分布，那么可取包含因子，標(biāo)準(zhǔn)不確定度。例如，混凝土貫入阻力測(cè)定儀施力600N 時(shí)，輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

2.1.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總?cè)绫? 所示，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(ΔF)=1.059N。

表2 標(biāo)A.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

2.1.6 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度：U=k×uc(ΔF)=2×1.059=2.118N。

相對(duì)擴(kuò)展不確定度：Urel=k×uc(ΔF)/F=2.118/600 ≈0.4%。

同理可得，200N 時(shí)，Urel=0.4%，k=2；400N 時(shí)，Urel=0.4%，k=2；800N 時(shí)，Urel=0.4%，k=2；1000N 時(shí)，Urel=0.4%，k=2。

2.2 混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

2.2.1 概述

（1）測(cè)量方法：依據(jù)JJG(交通)095-2009 混凝土貫入阻力測(cè)定儀檢定規(guī)程。（2）測(cè)量環(huán)境：校準(zhǔn)時(shí)無振動(dòng)、無腐蝕性氣體。（3）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：外徑千分尺，測(cè)量范圍：（0 ～25）mm，U=0.7μm(k=2)。（4）被測(cè)對(duì)象：混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑。（5）測(cè)量過程：用外徑千分尺的讀數(shù)和混凝土貫入阻力儀測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑的被測(cè)長(zhǎng)度相比較，得出示值誤差[2]。（6）評(píng)定結(jié)果的使用：符合上述條件的測(cè)量結(jié)果，一般可參照使用本不確定度的評(píng)定方法。

2.2.2 數(shù)學(xué)模型

以混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)針測(cè)頭直徑（11.28mm）為例，混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑。

測(cè)量示值誤差：

式中，LS被測(cè)混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑，mm；Lm外徑千分尺示值，mm。

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量計(jì)算

不確定度的來源共體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，基于重復(fù)性背景下，由被測(cè)混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑測(cè)量重復(fù)性所致得到的不確定度分項(xiàng)u(Ls)，采用A 類評(píng)定方法。其次，u(Lm)作為外徑千分尺的示值誤差而導(dǎo)致的不確定度分項(xiàng)，可選擇B 類評(píng)定方法。

（1）標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Ls)的評(píng)定

該不確定度分量主要是由于被檢混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑的測(cè)量重復(fù)性引起的，可以通過連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量列，采用A 類方法進(jìn)行評(píng)定。用外徑千分尺對(duì)一臺(tái)混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑重復(fù)測(cè)量10 次（11.28mm 時(shí)），得到測(cè)量列：11.283、11.284、11.282、11.282、11.282、11.283、11.282、11.281、11.284、11.282。

（2）標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Lm)的評(píng)定

該不確定度分量主要由外徑千分尺的誤差引起，外徑千分尺最大允許誤差為±4μm，標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

2.2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算公式：

2.2.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總?cè)绫? 所示。

表3 B1標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

2.2.6 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度U=kuc=2×2.51 ≈6μm。

2.2.7 不確定度報(bào)告

混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑在11.28mm時(shí)，示值誤差測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度U=6μm，k=2。同理可得其他尺寸時(shí)，U=6μm，k=2。

2.2.8 校準(zhǔn)和測(cè)量能力

校準(zhǔn)和測(cè)量能力如表4 所示。

表4 校準(zhǔn)與測(cè)量能力

2.3 混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒長(zhǎng)度示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

2.3.1 概述

（1）測(cè)量方法：依據(jù)JJG(交通)095-2009 混凝土貫入阻力測(cè)定儀檢定規(guī)程。（2）測(cè)量環(huán)境：校準(zhǔn)時(shí)無振動(dòng)、無腐蝕性氣體。（3）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：電子數(shù)顯卡尺。（4）被測(cè)對(duì)象：混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒長(zhǎng)度。（5）測(cè)量過程：用電子數(shù)顯卡尺的讀數(shù)和混凝土貫入阻力測(cè)定儀的被測(cè)試樣筒長(zhǎng)度相比較，得出示值誤差。（6）評(píng)定結(jié)果的使用：符合上述條件的測(cè)量結(jié)果，一般可參照使用本不確定度的評(píng)定方法。

2.3.2 數(shù)學(xué)模型

以混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑（160mm）為例，混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑測(cè)量示值誤差方程：

式中，LS被測(cè)混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑，mm；Lm電子數(shù)顯卡尺示值，mm。

2.3.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量計(jì)算

不確定度的來源主要有以下兩個(gè)方面。首先，在重復(fù)性條件下由被測(cè)混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑測(cè)量重復(fù)性所致得到的不確定度分項(xiàng)u(Ls)，通常可選擇A類評(píng)定方法。其次，對(duì)于電子數(shù)顯卡尺的示值誤差所致得出的不確定度分項(xiàng)u(Lm)，則可選擇B 類評(píng)定方法[3]。

（1）標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Ls)的評(píng)定

該不確定度分量主要是由于被檢混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑的測(cè)量重復(fù)性引起的，可以通過連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量列，采用A 類方法進(jìn)行評(píng)定[4-7]。用電子數(shù)顯卡尺對(duì)一臺(tái)混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑重復(fù)測(cè)量10 次（160mm 時(shí)），得到測(cè)量列：160.23、160.24、160.23；160.24、160.23、160.24、160.23、160.24、160.24、160.23。

（2）標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Lm)的評(píng)定

該不確定度分量主要由電子數(shù)顯卡尺的誤差引起，電子數(shù)顯卡尺證書給出的最大允許誤差為±0.04mm，假設(shè)服從均勻分布，取包含因子，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

2.3.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算公式：

2.3.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總?cè)绫? 所示。

2.3.6 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度U=kuc=2×0.04=0.08mm。

2.3.7 不確定度報(bào)告

混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑，在160mm時(shí)，示值誤差測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度U=0.1mm，k=2。同理可得其他尺寸時(shí)，U=0.1mm，k=2。

2.3.8 校準(zhǔn)和測(cè)量能力

校準(zhǔn)和測(cè)量能力如表6 所示。

表6 校準(zhǔn)與測(cè)量能力

3 結(jié)語

混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)量期間，主要是對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間利用貫入阻力法實(shí)施檢測(cè)，屬于確保混凝土拌合質(zhì)量的一種必備儀器。結(jié)合混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)量原理，深入剖析了混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定過程，以期能為相關(guān)行業(yè)及業(yè)界人士工作質(zhì)量的提升給予參考性建議。