摻膨脹劑混凝土的限制膨脹率及限制干縮率的測定誤差研究

李鋒 干娜 顏奮勇

（1舟山市大昌預拌混凝土有限公司，浙江 舟山 316013；2舟山海城建設有限公司，浙江 舟山 316012）

0 引言

GB/T 23439-2017《混凝土膨脹劑》[1]中摻膨脹劑的混凝土限制膨脹和收縮試驗使用資料性附錄B的方法，該方法分為A法和B法，其中A法為常規測定法，當兩種試驗方法的測定結果有分歧時，以B法為準。A法簡單易操作，一般預拌混凝土公司和通過計量認證的檢測公司都采用該方法，B法非常復雜，測量一組三條試件要三個試驗裝置，成本非常高，一般只有仲裁時才會使用。

本文按A法檢測摻膨脹劑的混凝土限制膨脹率時發現，檢測的重復性誤差比較大，最大可達0.018mm。本文提出的另一種測量儀器——外徑千分尺則可以減少這種誤差[2]。

1 試驗方案和程序

本試驗按GB/T 23439-2017附錄B摻膨脹劑的混凝土限制膨脹性能試驗方法進行，測試的混凝土試件為摻膨脹劑的混凝土和縱向限制器組成，試件全長約355mm，其中混凝土部分為300×100×100mm。試驗目的是研究摻膨脹劑的混凝土膨脹值和收縮值的測試方法。

1.1 附錄B的A法測量儀

GB/T 23439-2017附錄B中的A法測量儀，千分表為桂林精密量具量儀有限公司生產，分辨率為0.001mm，編號H89880，生產日期為2018年12月15日。

1.2 備選測量儀——外徑千分尺

外徑千分尺常用于精密機械加工領域的外徑測量，有多種規格可選，范圍從25mm到1500mm，分辨率一般為0.001mm，其生產技術比較成熟。本試驗使用成都成量工具有限公司生產的測量外徑規格為300～400mm外徑千分尺，編號170550，生產日期為2019年5月，分辨率為0.001mm，符合測定摻膨脹劑混凝土限制膨脹率的規范要求。

1.3 檢測人員

由甲、乙兩位試驗員分別獨立檢測。甲從事檢測工作25年，現任試驗室主任，乙從事檢測工作12年，現任質量部經理，兩人經驗豐富，責任心強。

1.4 試件和試驗方法

試件按規范附錄B摻膨脹劑的混凝土限制膨脹和收縮試驗方法制作。每個試驗員分別檢測2組共6個試件，用規范A法測量6個試件的長度（精確至0.001mm），且重復三次，三次測量的最大值-最小值=最大差值。使用外徑千分尺法也測量6個試件的長度（精確至0.001mm），重復三次。測量順序為33-1,33-2,33-3,34-1,34-2,34-3。

測量方式見圖1和圖2。

圖1 規范A法測量方式

圖2 外徑千分尺法測量方式

1.5 試驗結果

1.5.1 甲試驗員測定結果

甲試驗員用A法測量儀檢測的單個試件重復性誤差最大為18×10－3mm，平均值為11.2×10－3mm；而用外徑千分尺檢測的單個試件重復性誤差最大為5×10－3mm，平均值為2.7×10－3mm（見表1）。結果可見，規范A法單個試件最大差值和平均誤差分別是外徑千分尺法的3.6倍和4.1倍。

表1 甲試驗員測定結果(單位:mm)

1.5.2 乙試驗員測定結果

乙試驗員用A法測量儀檢測的單個試件重復性誤差最大為14×10－3mm，平均值為7.5×10－3mm；而用外徑千分尺法檢測的單個試件重復性誤差最大為2×10－3mm，平均值為1.7×10－3mm（見表2）。結果可見，規范A法的單個試件最大差值和平均誤差分別是外徑千分尺法的7倍和4.4倍。

表2 乙試驗員測定結果(單位:mm)

2 兩種測定方法誤差差異大的原因

2.1 規范A法測量儀法

研究發現，A法測量儀法的重復性誤差較大。被測混凝土試件重約9kg，測量裝置是一個斜角為32.5°的槽形鋼架，當測量水中14天的膨脹率時，試件從水中拿出，雖然會用干布擦干，但表面仍是濕的，而測量儀鋼架斜面的摩擦系數小，整個試件的下滑力較大，如不計摩擦力可達4.8kg，雖然試驗員會用力把握，但還是會輕微撞擊底面。每次測試時，此下滑沖擊力很難把握一致，造成初始長度L1和所測齡期試件長度的測量誤差較大，影響了測量精度（見圖1）。

2.2 外徑千分尺法

外徑千分尺的精度也是0.001mm，測量時把被測混凝土試件平放在操作平臺上，用外徑千分尺直接測量被測試件，還會墊上一塊長寬同外徑千分尺一樣約500×250mm的木板，厚度一般為45mm，這個高度使得外徑千分尺的測量端同試件兩端黃銅頭子一樣。操作時輕輕往試件一端貼牢，另一端用千分尺里端轉鈕旋轉移動至端部附近，再旋轉最外層轉鈕，直至發出“嘀嘀”兩聲，固定讀數記下，由此完全消除了規范A法下滑沖擊力現象，測量精度大為提高（見圖2）。

3 兩種方法測定的驗證和誤差分析

3.1 第三方驗證

為了驗證上述結論，由外單位試驗員丙重復甲乙兩位試驗員的試驗方法，結果是用A法測量儀檢測單個試件三次最大誤差值為18×10－3mm，平均值為10.5×10－3mm；而用外徑千分尺檢測單個試件三次最大誤差值為2.0×10－3mm，平均值為1.8×10－3mm。由此可見，規范A法單個試件重復性誤差最大值和平均值是外徑千分尺法的9倍和5.8倍（見表3）。

表3 第三方試驗員測定結果(單位:mm)

3.2 不同試驗員測定同一試件引起的誤差分析

甲試驗員和乙試驗員所測試件為同一編號的33和34，且都在兩小時內完成，兩人用規范A法檢測同一試件的個人誤差絕對值平均為4.8×10－3mm，用千分尺法檢測同一試件的個人誤差絕對值平均為0.8×10－3mm，相差6倍，進一步驗證了千分尺法重復性誤差小和不同試驗員之間的測定誤差也小（見表4）。

表4 不同試驗員測定同一試件誤差比較(單位:mm)

結果表明，規范A法測量儀法檢測混凝土試件長度的重復性誤差較大，三位檢測員平均重復性誤差最大差值為千分尺法的6.5倍，平均差值為千分尺法的4.8倍（見表5）。

表5 不同試驗員兩種試驗方法誤差比較

4 結語

1）A法測量儀法檢測試件長度的重復性誤差較大，平均重復性檢測誤差最大差值為千分尺法的6.5倍，平均差值為千分尺法的4.8倍。

2）A法測量儀操作困難，被測試件重約9kg，測定時搬上儀器，同時要把電子千分表撥上去（以便試件端頭放上測量儀），還需一個輔助試驗員一起操作。而千分尺法只需一位試驗員把被測試件放在操作臺上，在試件旁墊上木板，放上外徑千分尺就可操作，簡單且精度高。

3）測定試件長度時，從初始到各個被測齡期應固定一個試驗員，避免人為操作因素引起的測量精度下降，如因特殊原因做不到同一人測量，仍是千分尺法的誤差較小。

4）本試驗每個試驗員只檢測了兩組6個試件，共測得108個數值，樣本數量有限，存在局限性。此外，用外徑千分尺測定時相比用規范A法讀數麻煩，帶來了不便。

5）基于試驗結果，建議GB/T 23439-2017附錄B摻膨脹劑的混凝土限制膨脹率和收縮率試驗方法由現行A法測量法改為外徑千分尺法，或增加外徑千分尺法，供規范修訂時參考。