混凝土含氣量測定儀測量結果的不確定度評定

郭貴勇　鐘金德

摘 要：本文介紹了混凝土含氣量測定儀的組成、工作原理及用途，建立了混凝土含氣量校準結果的數據模型，分析各不確定度分量主要來源，結合測量實例具體數據，對其合成不確定度進行分析評定，對各不確定度分量進行計算并得出合成不確定度和擴展不確定度，最終可得出該檢測項目的校準和測量能力（CMC），為我國建筑工程質量的安全提供強有力的技術支撐。

關鍵詞：混凝土含氣量測定儀 不確定度 校準和測量能力（CMC）

中圖分類號：TH871 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（b）-0072-02

Abstract：This paper introduces the composition， working principle and application of concrete air content measuring instrument， establishes the data model of the calibration result of the concrete air content， analyzes the main sources of the uncertainty components， and combines the concrete data of the measurement example. The synthetic uncertainty is analyzed and evaluated， the components of the uncertainty are calculated， and the synthetic uncertainty and the extended uncertainty are obtained. Finally， the calibration and measurement capability of the test item （CMC）， can be obtained. Overall， This paper can provide strong technical support for the safety of construction engineering quality.

Key Words： Concrete air content measuring instrument； Uncertainty； Metrology； CMC

混凝土含氣量測定儀以氣體波儀爾定律為基礎，有一定初始壓力和體積的空氣，引入裝有新拌混凝土的量缽中，當壓力的改變來確定新拌混凝土的含氣量，廣泛適用于建工、公路、鐵路、水利水電、港口、機場建設等各種施工現場混凝土含氣量的測定、工程質量的監督管理、混凝土材料的科研實驗。其穩定、精確的測量結果可為工程檢測提供可靠的數據支撐，對混凝土的含氣量質量控制中發揮了關鍵作用。本文通過對該測定儀的測量結果不確定度評定，在驗證測量能力的同時，也是依靠計量技術為我國工程建設的質量安全提供強有力的技術支撐。

1 測量方法

依據《直讀式含氣量測定儀校準規范》，在環境溫度為（20±10）℃、相對濕度≤85%條件下，采用電子天平（最大秤量：1kg，高準確度級），電子天平（最大秤量：5kg，中準確度級），標準負荷測量儀（準確度：0.2級）對含氣量測定儀的含氣量進行測量。

先將量缽與玻璃板放在標準測力儀上稱重，稱得質量M1，再向量缽中加滿水，用玻璃板在量缽上緣滑過，不時用注水器向量缽中注水，使量缽內盛滿水且玻璃板下無氣泡，擦干量缽外表面，將盛滿水的量缽與琉璃板一起稱重，稱得質量M2，即可獲得量缽內裝滿水的質量：M=M2-M1。在規定條件下，安裝好含氣量測定儀，將校準管接在小龍頭上端，燒杯置于電子天平上，并放在校準管出水口下方，按下閥門桿，慢慢打開水龍頭，量缽中的水就通過校正管流至燒杯中，使得含氣量示數為1%時，關閉小龍頭，并稱得流出的水的質量m，此時，所測得的實際含氣量值I=m/M×100%。重復該過程3次，取其平均值為含氣量實測值。同樣方法可以依次測得2%，3%，…，20%等示值的含氣量實測值。

2 測量模型

式（1）中：I為含氣量測定儀含氣量；為含氣量測定儀排出水的質量3次測量平均值；為量缽加滿的水的質量3次測量平均值。

3 不確定分析評估

3.1 標準不確定度評定

輸入量的標準不確定度u（）的評定：其不確定度來源主要是測量排出水質量重復性引入的不確定度u1（），可以A類方法評定u1（）；電子天平準確度引入的不確定度u2（），可以B類方法評定u2（）；輸入量的標準不確定度u（）的評定：其不確定度來源主要是測量裝滿水質量測量重復性引入的不確定度u1（），可以A類方法評定u1（）；標準測力儀準確度引入的不確定度u2（），可以B類方法評定u2（）。

（1）選取一臺混凝土含氣量測定儀，選擇1%作為測量點，用1kg電子天平連續進行3次排出水質量的測量，得到測量列為70.01g，70.02g，70.01g。其所求的平均值：70.01g；單次實驗標準偏差：極差法計算（系數C=1.69）：s=0.01/1.69=0.006g，實際測量中是在重復性條件下測量3次，取其值為測量結果，或u1（）=0.004%。

（2）電子天平為高準確度級，在70g測量點其示值最大允許誤差為±0.05g，估計為均勻分布，其引入的標準不確定度為：或u2（）=0.04%。

（3）在0.2級標準測力儀上連續進行3次量缽加滿水的質量測量，得到測量列為：7.00kgf，7.01kgf，7.01kgf，其所求的平均值：=7.01kgf，單次實驗標準偏差：極差法計算（系數C=1.69）：s=0.01/1.69=0.006kgf=6gf，實際測量中是在重復性條件下測量3次，取其算術平均值為測量結果，或u1（）=0.05%。

（4）標準測力儀為0.1等級，估計為均勻分布，其引入的標準不確定度為：=8.1gf或表示為u2 （）=0.12%。

3.2 合成標準不確定度的評定

靈敏系數：由得：與相互獨立，分別求偏導可得：，，可知c1=1，c2=-1。標準不確定度匯總表如表1所示。

合成標準不確定度的計算：

=0.14%。

3.3 擴展不確定度的評定

取包含因子k=2，則Urel=k·ucr=0.3%。

對混凝土含氣量測定儀其他校準點測量結果的測量不確定度評估如表2所示。

4 結語

按照以上分析評估結果，含氣量測定儀的含氣量測量不確定度為Urel=0.3%，包含因子K=2，該結果是作為表征合理賦予被測量值的分散性，也表明該檢測項目的校準和測量能力（CMC）為：含氣量測量范圍（1～20）%，Urel=0.3%，包含因子K=2。這對于混凝土含氣量的測量提供一種可靠的測量評估方法，有利于我國建筑工程質量的安全。

參考文獻

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