超聲波檢測蒸壓加氣混凝土砌塊不確定度的評定

王 迪 柏光山

（貴州省建材產(chǎn)品質量檢驗檢測院，貴州 貴陽 550002）

蒸壓加氣混凝土砌塊是目前使用量較大的新型墻體材料之一，根據(jù)強度等級分為A2.5、A3.5、A5.0等級別，廣泛應用于各類建設工程中。抗壓強度是蒸壓加氣混凝土砌塊較為重要的技術參數(shù)，目前抗壓強度檢測均為試塊切割后試驗的方法，會對蒸壓加氣混凝土砌塊造成不可逆的損害，且檢測方法煩瑣，周期過長，不利于建設工程的進度[1-3]。為此，通過研究超聲法對蒸壓加氣混凝土砌塊進行檢測，獲取超聲波與抗壓強度之間的關系，可以使用較為便捷的超聲法替代試驗室檢測方法，高效快捷，是目前蒸壓加氣混凝土砌塊檢測的方向。對超聲法檢測蒸壓加氣混凝土砌塊進行不確定度評定，分析各項因素的影響，有利于建立準確科學的數(shù)學關系，促進超聲法檢測蒸壓加氣混凝土砌塊的推廣使用。

1 試驗方法

選取5塊蒸壓加氣混凝土砌塊，按照GB/T11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗方法》[4]中規(guī)定的方法，在其上部、中部、下部的位置各切割出規(guī)格為100mm×100mm×100mm的試件作為試驗樣品，選取一組平行于發(fā)氣方向的對應面作為檢測面，在檢測面中點部位涂抹耦合劑，調(diào)節(jié)非金屬超聲波檢測儀，對蒸壓加氣混凝土樣品進行超聲波試驗，試驗結果見表1。

表+ 超聲波檢測

2 超聲波試驗結果評價

按照JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[5]中方法進行評定。對于蒸壓加氣混凝土砌塊超聲波的試驗，A類評定主要是對重復試驗造成的相對不確定度進行評定；B類評定主要是對試驗人員、試驗設備、試驗環(huán)境、試驗樣品、數(shù)據(jù)修約等造成的相對不確定度進行評定[6]。

2.1 A類評定

超聲波試驗是對15個蒸壓加氣混凝土樣品進行重復試驗，由于重復試驗次數(shù)大于10次，評定方法選擇貝塞爾法時得出的標準差是可靠的，此時A類不確定度為A類評定的相對標準不確定度為為了驗證重復試驗過程中試驗狀態(tài)是否穩(wěn)定，需要對表1中的數(shù)據(jù)進行計算判別，計算結果見表2。

表+ 試驗狀態(tài)穩(wěn)定性計算

試驗過程中由于樣品材料成分存在偏差、探頭位置偏移等都有會造成試驗不確定度增加，但由貝塞爾公示計算出的試驗標準差中已經(jīng)包含了材料不均勻性、試樣加工的差異、人員操作的重復性等因素導致的不確定度，因此這些不確定度可以忽略[7]。

2.2 B類評定

超聲波試驗的B類評定主要是對試驗人員、試驗設備、試驗環(huán)境、試驗樣品、數(shù)據(jù)修約等造成的相對不確定度進行評定；其中試驗人員、試驗設備、試驗環(huán)境、試驗樣品、數(shù)據(jù)修約等因素相互獨立[6]。

2.2.1 試驗人員造成的不確定度μrelB1

試驗人員對于本次試驗造成的不確定度主要來源為鋼直尺讀數(shù)引起的不確定度、試驗時探頭位置偏差引起的不確定度。

試驗人員檢測樣品直徑時引起的不確定度在95%置信水平為精度的1/10[8]，即0.1mm。按正態(tài)分布估計，由鋼直尺讀數(shù)引起的不確定度

試驗前，需對試驗樣品和探頭中心位置進行標記，且試驗人員具有較為豐富的工作經(jīng)驗，根據(jù)經(jīng)驗，由試驗時探頭位置偏差引起的不確定度μrelB12=0.05。

由鋼直尺讀數(shù)引起的不確定度和試驗時探頭位置偏差引起的不確定度相互獨立，由試驗人員造成的不確定度：

2.2.2 試驗設備造成的不確定度μrelB2

超聲波試驗過程使用的試驗設備主要為非金屬超聲波檢測儀和鋼直尺，兩種設備均具有校準證書和說明書。

查詢非金屬超聲波檢測儀的校準證書，得知設備的相對標準不確定度為μrelB21=0.02%。

查詢鋼直尺的說明書，得知鋼直尺試驗誤差為1%，假設為正態(tài)分布，概率為0.95時擴展因子取1.96，鋼直尺的相對標準不確定度為

非金屬超聲波檢測儀和鋼直尺造成的不確定度相互獨立。由試驗設備造成的不確定度：

2.2.3 試驗環(huán)境造成的不確定度μrelB3

超聲波試驗均在試驗室內(nèi)完成，在試驗過程中試驗室的溫度要求為(20±2)℃，其溫度偏差在±2℃內(nèi)，假設為正態(tài)分布，概率為0.95時擴展因子取1.96，環(huán)境因素引起的不確定度為μrelB3=

2.2.4 試驗樣品造成的不確定度μrelB4

試驗樣品雖然選用一批次的蒸壓加氣混凝土砌塊，但可能出現(xiàn)樣品切割過程中刀口傾斜等不利影響，進而增大試驗的不確定度。

試驗樣品引入的標準偏差主要由通過量值傳遞進入不確定度，根據(jù)不確定度的定義“表征合理的賦予被測量值的分散性與測量結果相聯(lián)系的參數(shù)”[7]，確定由試驗樣品造成的不確定度為：

2.2.5 數(shù)據(jù)修約引起的不確定度μrelB5

數(shù)據(jù)在修約過程中會產(chǎn)生一定的不確定度。超聲波顯示數(shù)值精確到1m/s，修約間隔δx為0.5%[9]，由數(shù)據(jù)修約引起的不確定度μrelB4=0.29δx=0.29×0.5=0.15。

綜上，B類評定的不確定度具體結果見表3。

表+ B類評定的不確定度結果

2.2.6 B類評定的相對標準不確定度

2.3 合成不確定度

由于A類評定和B類評定之間相互獨立，其合成不確定度可經(jīng)計算確定，具體為：

2.4 擴展不確定度

根據(jù)JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》中要求，通常測量中，當確定的區(qū)間具有的包含概率約為95%時，一般選取擴展因子為k=2[7]。則本次試驗的擴展不確定度為：U=k×μc=2.8%×2=5.6%。

3 結論

a.超聲波試驗不確定度評定表明試驗狀態(tài)穩(wěn)定，在每次試驗過程中可以用單次測量值作為測量結果。

b.超聲波的不確定度評定結果為5.6%，表明試驗過程中不確定度較低，說明試驗過程出現(xiàn)的偏差較低。

c.不確定度的來源主要為重復試驗，在試驗過程中要加強對重復試驗過程的控制，降低不確定度。