鋼筋抗拉強度檢測評定

王博宇

摘 要：傳統對檢測結果的誤差評定僅僅注重誤差的質量，往往忽視了測試條件會受到很多影響。本文介紹了鋼筋抗拉強度檢測的誤差及不確定度的概念，對鋼筋抗拉強度檢測評定進行研究。

關鍵詞：鋼筋;抗拉強度;檢測

引言

隨著生產水平的提高，生產技術日益精密化，誤差評定已經遠遠不夠，研究人員開始注意到測試條件對于測試結果產生的影響，并對測試環境進行一定評定。但是在實際工作中，我們得出的測量值往往會偏離正態分布，所以基于正態分布的參考誤差已經不能適用。

一、鋼筋抗拉強度檢測中的誤差分析

（一）系統誤差

這種類型的誤差具體是指對某一個相同的物理量進行2次或以上的同等精度的測量時，誤差始終保持恒定不變的狀態，或是以特定的規律發生變化，具體而言，系統誤差有著某種確定性，但是在實際測量中卻無法有效消除，也就是說，此類誤差會伴隨著測量過程一直存在。

（二）隨機誤差

隨機誤差具體是指在對某一個相同的物理量進行2次或以上的測量過程中，所產生出來的誤差的大小不一致，并且沒有任何變化規律，有著顯著的隨機性特點，所以必須通過盡可能多的測量次數來使誤差減小到最低程度。

（三）過失誤差

這類誤差相對于前兩類誤差更容易理解一些，具體是指在對某個物理量進行測量時，由于測量人員采用的方法不合理、操作有誤、測量儀器準確性不夠、測試條件發生改變而引起的，此類誤差雖然經常會伴隨著測量過程出現，但卻可以通過各種措施予以消除。

二、不確定度及其與誤差之間的關系

（一）不確定度

由上文分析可知，對某個物理量進行測量時，會伴隨產生各種類型的誤差，因測量過程中誤差的存在，使得對被測物理量的值不能準確確定，不能準確確定的程度就是不確定度。對于測量結果而言，其質量如何，直接體現在不確定度上，即不確定度小，測量的結果與真實值越接近，說明測量質量較高，結果具有較高的使用價值;不確定度大，測量結果會偏離真實值，說明測量質量低，結果的使用價值也會隨之降低。因此，物理量檢測中，需要在所得的結果中，給出相應的不確定度，這樣不僅可以讓測量結果的使用者對該結果的可用價值進行評定，而且還能使測量結果間的可比性有所增強。在此需要著重闡明的一點是，目前對于測量儀器的不確定度并沒有具體的定義，所以盡可能不要采用這種說法，而是應當將之理解為在使用測量儀器對被檢測對象進行測量的過程中，儀器提供的標準量值的不確定度。具體而言，不確定度本身是一個參數，其不是任何一種測量儀器上所固有的特性，一般只會用示值誤差來表征儀器的性能，這個誤差僅與測量結果的不確定度有關。

（二）不確定度與誤差的關系

雖然不確定度與誤差是兩種截然不同的概念，但在測量領域當中，兩者之間有著極為密切的聯系，它們的關系具體體現在如下幾個方面：①誤差的大小能夠說明被測量值的準確程度，而不確定度的大小則可以說明被測量值的可信程度;②誤差實質上是測量結果與參考量值之間的偏離程度，而不確定度所體現的是測量值的分散性;③誤差作為一個量值，既有正誤差，也有負誤差，這主要取決于測得值與參考量值之間差的正與負，而不確定度是一個參數，可以用標準差來表示，其為非負的參數，且與真值無關;④當誤差以真值作為參考量值時，它是一個未知數，而不確定度則是按照各種相關信息對測量結果的評定。

三、鋼筋抗拉強度檢測中不確定度的評定方法

為了便于本文進一步的分析，下面選取工程中較為常用的HRB400鋼筋作為研究對象，對其抗拉強度檢測中不確定度的評定方法進行論述。

（一）檢測方法

本次檢測中，選用的檢測設備為萬能型材料試驗機，該設備最大允許示值誤差為±0.5%，并依據GB/T228.1-2010中給出的檢測方法對HRB400鋼筋進行檢測，具體做法如下：在適宜的檢測環境中，以20MPa/s的速率對鋼筋施加荷載，然后再用萬能型試驗機進行屈服，屈服過程以40mm/min對鋼筋施加拉力，直至試樣拉伸至斷裂為止，對該試樣進行拉伸的過程中使用的最大力所對應的強度就是鋼筋的抗拉強度。

（二）檢測中不確定度的來源分析

在鋼筋抗拉強度檢測中，其不確定度的來源主要有以下幾個方面：①拉伸力的值及測量橫截面積的測量誤差;②由于試樣在檢測過程中，會受到應力速率控制參數的影響，從而使其拉伸性能發生一定程度的變化，由此所產生的誤差累加是不確定度的主要來源;③萬能型試驗機測力系統的示值誤差會產生相對標準的不確定度。

（三）不確定度的具體評定過程

（1）建模

在對不確定度進行評定前，需要先建立如下數學模型：Rm=Fm/（0.25πd2）;在該模型中，Rm代表鋼筋的抗拉強度（單位：MPa）; Fm代表鋼筋被拉伸至斷裂時的最大拉力值（單位：N）;d為鋼筋的內徑（單位：mm）。

（2）評定過程

選取一根公稱直徑d=16mm的鋼筋，然后以等長的方式對其進行截割，長度為600mm，并從其中選取10段進行檢測，其結果如表1所示。

根據上文分析，萬能型試驗機的測力系統示值誤差是檢測結果不確定度的主要來源，所以需要對其進行評定，可用unel（F1）來表示試驗機測力系統示值誤差的不確定度，經過計算unel（F1）=0.308%。

經過計算后（限于篇幅，計算過程省略），分別得出試樣原始橫截面積及拉伸速率影響帶來的相對標準不確定度，前者為0.578%，后者為0.44%;對檢測結果進行數據修約所引起的不確定度為0.055%。試樣抗拉強度的相對擴展不確定度unel（Rm）可用下式進行計算：

取包含因子k=2，unel（Rm）=2×0.8766≈1.753，抗拉強度測量不確定度為1.753%×525=9.2MPa。由此可得出HRB400鋼筋的抗拉強度檢測結果的不確定度為（525±9.2）MPa。

四、結束語

不確定度在原則上是可以被評定的，但是誤差往往不能計算。不確定性的評定能夠彌補誤差的影響，對于鋼筋抗拉強度檢測具有重要意義。

參考文獻：

[1]曾立英.金屬材料抗拉強度檢測中的誤差與測量不確定度評定[J].科技創新與應用，2014（24）：22-23.

[2]田彬亢.建筑用熱軋光圓鋼筋抗拉強度不確定度評定[J].重慶建筑，2011，10（06）：33-35.