陶瓷磚斷裂模數測量結果的不確定度評定

朱文斌

(昆山市建設工程質量檢測中心 江蘇昆山 215337)

陶瓷磚斷裂模數測量結果的不確定度評定

朱文斌

(昆山市建設工程質量檢測中心 江蘇昆山 215337)

對陶瓷磚斷裂模數測量不確定度的來源進行了分析,并對各不確定度分量進行了分析和量化,求得合成標準不確定度和擴展不確定度分別為10.04%和20.08%。

陶瓷磚 斷裂模數 檢測 不確定度

前言

測量不確定度是指表征合理地賦予測量之值的分散性,與測量結果相聯系的參數。不確定度是評定測量水平的指標,是評判測量結果質量的依據。陶瓷磚是人們常用的裝飾裝修材料,是由粘土或其他無機非金屬原料,經成形、燒結等工藝處理,用于裝飾和保護建筑物墻面及地面的板狀或塊狀陶瓷制品。它具有強度高,性能穩定、耐腐蝕性好、耐磨、防水、易清洗及裝飾性好等優點,在建筑工程及裝飾工程中應用十分普遍。筆者通過對陶瓷磚的不確定度評定,從中找出引起測量結果不確定度的主要因素并加以分析,以提高檢測數據的可信度并為檢測水平提供依據。

1 測量過程

測量對象:細炻磚〔3C認證產品,GB/T4100—2006《陶瓷磚》中細炻磚(吸水率3%

測量依據:GB/T4100—2006《陶瓷磚》。

測量方法:GB/T3810.4—2006《陶瓷磚試驗方法》第四部分斷裂模數和破壞強度的測定。

測量環境:溫度一般為20℃±2℃,本文環境溫度為20℃。

測量儀器:磚瓦抗折試驗機(準確度等級為I級),游標卡尺(精度為0.01 mm),干燥箱(溫度在110℃± 5℃),2根圓柱形支撐棒,圓柱形中心棒。

測量過程:根據標準,采用尺寸偏差、表面質量合格的一個檢驗批細炻磚中隨機抽取10塊試樣,將試件置于溫度為110℃±5℃的烘箱中,烘干至恒重,然后放入干燥器冷卻至室溫,3 h后將試件放在抗折機上,以1 MPa/s±0.2 MPa/s的速率均勻的向磚的表面正中心部位施加壓力直至破壞,記錄此時的最大破壞荷載F,根據公式算出磚的破壞強度,最后用破壞強度除以沿破壞斷裂面的最小厚度的平方,得出的量值即為斷裂模數。

2 建立數據模型

式中:R——試件的斷裂模數,MPa;

S——試件的破壞強度,N;

F——最大破壞荷載,N;

L——兩根支撐棒之間的跨距,mm;

b——試件的寬度,mm;

h——試驗后沿斷裂邊測得的試件斷裂面的最小厚度,mm;

rep——試驗的重復性。

于是傳播定律為:

式中:urel(F)——最大破壞荷載F的測量所引起的不確定度;

urel(L)——兩根支撐棒之間的跨距所引起的不確定度(因為由于跨距值為常數,故此項不確定度分量可視為零);

urel(b)——試件的寬度的測量所引起的不確定度;

urel(h)——試件斷裂面最小厚度的測量所引起的不確定度。

urel(rep)——重復性試驗所引起的不確定度。

現從一批細炻磚中隨機抽取10塊試樣進行試驗﹝(吸水率3%

表1 試驗數據表

3 計算測量不確定度分量

3.1 計算重復性引起的不確定度urel(rep)

代入試驗數據得:

重復性引起的標準不確定度u(R):

重復性引起的相對不確定度urel(rep):

3.2 最大破壞荷載F的測量不確定度urel(F)

最大破壞荷載F的測量不確定度來源于儀器的測量不確定度和儀器校準的不確定度兩個方面。

3.2.1 儀器的測量不確定度u1rel(F)

因為儀器的準確度等級為1級,由于儀器說明書未說明置信概率,認為示值是分布均勻的,故取,于是標準不確定度為:

3.2.2 儀器校準的不確定度u2rel(F)

查檢定證書,儀器校準不確定度為0.25%,于是標準不確定度為:

于是最大破壞荷載F的測量不確定度為:

3.3 寬度b的測量不確定度urel(b)

由于測量試件所用的游標卡尺是精確至0.01 mm,故此不確定度可按均勻分布估計,于是標準不確定度為:

3.4 斷裂面最小厚度h的測量不確定度urel(h)

由于測量試件所用的游標卡尺是精確至0.01 mm,故此不確定度可按均勻分布估計試件斷裂面最小厚度h測定的平均值為=6.5 mm,于是標準不確定度為:

3.5 不確定度分量匯總如表2所示

表2 不確定度分量匯總表

從表2中可以看出,重復性試驗所引起的不確定度分量對總的不確定度所占的比例最大,因此需控制其影響因素。

4 合成標準不確定度ucrel(R)

5 擴展不確定度U

根據J TF1059—1999《測量不確定度評定與表示》7.2條,取包含因子k=2(置信概率為95%) U=kucrel(R)=2×10.04%=20.08%

6 不確定度評定

1 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB/T4100—2006.陶瓷磚,2006-9

2 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB/T3810.4—2006.陶瓷磚試驗方法,第四部分斷裂模數和破壞強度的測定.北京:中國標準出版社, 2006-9

3 國家質量技術監督局.JJ F1059—1999.測量不確定度評定與表示,1999-5

4 倪育才.實用測量不確定度評定.北京:中國計量出版社,2009

Evaluation on the Uncertainty in Measuring the Modulus of Rupture of Ceramic Tiles

Zhu Wenbin(Kunshan Construct Engineering Quality Testing Center,Jiangsu,Kunshan,215337)

The main sources of the uncertainty of measurement of modulus of rupture of ceramic tiles were an analyzed,and components of the uncertainty of measurement were analyzed and calculated.The combined standard uncertainty and ex2 panded are 10.04%and 20.08%respectively.

Ceramic tiles;Modulus of rupture;Test;Uncertainty

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