擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果測(cè)量不確定度評(píng)定

劉 想

(上海浦公檢測(cè)技術(shù)股份有限公司，上海 200120)

垂直于表面抗拉強(qiáng)度是擠塑聚苯板產(chǎn)品檢測(cè)中最主要的參數(shù)之一。根據(jù)《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50411-2019)和《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》(DGJ08-113-2017)規(guī)定，進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的材料需要在進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽樣并送至具有相應(yīng)資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，即復(fù)驗(yàn)，而垂直于表面抗拉強(qiáng)度參數(shù)為擠塑聚苯板復(fù)驗(yàn)必檢參數(shù)之一[1,2]。

根據(jù)《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》(CNAS-CL01.2018)(7.6.2節(jié)和7.6.3節(jié))規(guī)定開展校準(zhǔn)以及檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)評(píng)定測(cè)量不確定度。當(dāng)由于檢測(cè)方法的原因難以嚴(yán)格評(píng)定測(cè)量不確定度時(shí)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)基于對(duì)理論原理的理解或使用該方法的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估[3]。

依據(jù)《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》(JJF 1059.1-2012)和 《測(cè)量不確定度評(píng)定和表示》(GB/T 27418-2017)，測(cè)量不確定度，是利用可獲得的信息，表征賦予被測(cè)量量值分散性的非負(fù)參數(shù)。不確定度包括由系統(tǒng)效應(yīng)引起的分量，如與修正量和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)所賦予量值有關(guān)的分量及定義的不確定度。 不確定度一般由若干分量組成，其中可以根據(jù)一系列測(cè)量值的統(tǒng)計(jì)分布，采用標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行表征的稱之為不確定度的A類評(píng)定； 另外一部分根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者其他相關(guān)信息獲得的概率密度函數(shù)稱之為不確定度的B類評(píng)定[4,5]。

1 對(duì)擠塑聚苯板的垂直于表面抗拉強(qiáng)度進(jìn)行不確定度評(píng)定

1.1 概述

1.1.1 試驗(yàn)材料規(guī)格

整板尺寸1 200mm×600mm×60mm，規(guī)格X200的擠塑聚苯板。

1.1.2 檢測(cè)依據(jù)

GB/T 30595-2014《擠塑聚苯板(XPS)薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)材料》，GB/T 6342-1996《泡沫塑料與橡膠 線性尺寸的測(cè)定》。

1.1.3 檢測(cè)設(shè)備

(1)準(zhǔn)確度等級(jí)I級(jí)的WDW-50型號(hào)的微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)；(2)精確到0.01mm的數(shù)顯卡尺；(3)精確到0.01mm的測(cè)厚儀測(cè)微計(jì)。

1.2 檢測(cè)原理方法及試驗(yàn)步驟

使用熱熔的方法，從整塊的聚苯板上切割出五塊尺寸為(100±1)mm×(100±1)mm×原厚的試件[6]，試件邊緣距整板邊緣距離不小于100mm。依據(jù)《泡沫塑料與橡膠 線性尺寸的測(cè)定》GB/T 6342-1996測(cè)量切割好的擠塑聚苯板試件截面尺寸，計(jì)算其截面積，然后將已測(cè)量截面尺寸的擠塑聚苯板試樣使用環(huán)氧樹脂等粘接劑粘接在兩剛性板或剛性塊上，在溫度(23±2)℃、濕度(50±5)%RH的試驗(yàn)條件放置24h，待環(huán)氧樹脂粘接劑徹底固化之后，將粘接完成的擠塑聚苯板試件安裝在試驗(yàn)機(jī)上，以(5±1)mm/min恒定的速度進(jìn)行拉伸試驗(yàn)直至試樣破壞[3]。若破壞面在剛性平板或剛性平板膠粘面時(shí)，測(cè)試數(shù)據(jù)無效，應(yīng)重新切取試件進(jìn)行試驗(yàn)。記錄拉伸試驗(yàn)過程中的最大拉伸荷載，最大荷載除以試樣的截面積即為擠塑聚苯板的垂直于表面抗拉強(qiáng)度為[6]。

1.3 數(shù)學(xué)模型

擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強(qiáng)度按照下式計(jì)算：

(B.1)

式中：

σmt-垂直于表面抗拉強(qiáng)度，MPa；Fm-最大拉伸載荷，N；A-試樣截面積，mm2；l，b-試樣長(zhǎng)度和寬度，mm。

1.4 測(cè)量不確定度來源分析

對(duì)于擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強(qiáng)度檢測(cè)，根據(jù)其特點(diǎn)分析，測(cè)量結(jié)果不確定度的主要來源是：(1)擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強(qiáng)度檢測(cè)最大拉伸荷載重復(fù)性引入的不確定度分量。通過多次的重復(fù)檢測(cè)，使用統(tǒng)計(jì)分析的方法得出的標(biāo)準(zhǔn)差，作為A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uA(Fm)。被測(cè)樣品尺寸測(cè)量所引起的不確定度分量。(2)此項(xiàng)分量由計(jì)量溯源時(shí)校準(zhǔn)證書給出的測(cè)量不確定度計(jì)算得出。通過此方法得到的B類不確定度分量分別為ul(l)和ub(b)。(3)試驗(yàn)機(jī)力值系統(tǒng)所引起的不確定度分量。此項(xiàng)分量也由計(jì)量溯源時(shí)校準(zhǔn)證書給出的測(cè)量不確定度計(jì)算得出。由于計(jì)量證書中給出了不同力值荷載條件下的不確定度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強(qiáng)度均落在1kN～5kN這個(gè)范圍內(nèi)，所以選取此力值區(qū)間的擴(kuò)展不確定，并依據(jù)其包含因子(k)將其換算為標(biāo)準(zhǔn)不確定度uF(Fm)。(4)試驗(yàn)速度所引起的不確定度分量。在擠塑板垂直于表面抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)中，試驗(yàn)速度越快所得到的最大拉伸荷載越大，試驗(yàn)速度是通過影響最大拉伸荷載來影響抗拉強(qiáng)度的。試驗(yàn)速度本身并沒有直接引入試驗(yàn)誤差，因此可以將此歸到試驗(yàn)機(jī)力值測(cè)量中。(5)試驗(yàn)條件所引起的不確定度分量。標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)條件為溫度(23±2)℃、濕度(50±5)%RH，由于擠塑聚苯板和其上下表面的剛性板均為硬性材料，起粘接作用的環(huán)氧樹脂膠粘劑固化后為脆性材料，溫濕度對(duì)其基本沒有影響，因此忽略環(huán)境條件所引起的不確定度分量。

1.5 不確定度分量的評(píng)定

1.5.1 A類不確定度評(píng)定

依據(jù)檢測(cè)方法，同一個(gè)檢測(cè)員在相同條件下對(duì)試件進(jìn)行10次垂直于表面抗拉強(qiáng)度檢測(cè)。測(cè)量結(jié)果見表1。

表1 擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強(qiáng)度檢測(cè)最大拉伸載荷測(cè)試結(jié)果

在重復(fù)條件下對(duì)同一被測(cè)量量獨(dú)立重復(fù)觀測(cè)10次，得到10個(gè)觀測(cè)值Fm。

1.5.2 B類不確定度評(píng)定

(1)被測(cè)樣品尺寸測(cè)量所引起的不確定度分量ul(l)和ub(b)

試件尺寸使用數(shù)顯卡尺測(cè)量，數(shù)顯卡尺經(jīng)政府計(jì)量部門校準(zhǔn)，其擴(kuò)展不確定度U=0.01mm(均勻分布，包含因子k=2)，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

ul(l)=ul(l)=U/k=0.01/2=5.0×10-3mm

(2)試驗(yàn)機(jī)力值系統(tǒng)所引起的不確定度分量uF(Fm)

萬能試驗(yàn)機(jī)經(jīng)政府計(jì)量部門校準(zhǔn)，其擴(kuò)展不確定度U=0.010kN(均勻分布，包含因子k=2)，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

uF(Fm)=U/k=0.010/2=5.0N

(3)由于檢測(cè)人員重復(fù)性引入的不確定度和試驗(yàn)機(jī)力值系統(tǒng)所引起的不確定度分量uF(Fm)之間彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以根據(jù)下式可以得到擠塑板垂直于表面抗拉強(qiáng)度檢測(cè)最大拉伸荷載檢測(cè)所引起的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

此合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度做為試驗(yàn)機(jī)力值測(cè)量所引起的不確定度。

1.5.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

將上式展開得

對(duì)各輸入量求偏導(dǎo)數(shù)，可以得到各分量的不確定度靈敏系數(shù)。

將各不確定度分量值和相對(duì)應(yīng)的不確定度靈敏系數(shù)帶入計(jì)算公式，有：

則標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc=(σmt)=0.005MPa。

1.5.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

擴(kuò)展不確定度采用U(σmt)=kuc(σmt)計(jì)算，包含因子k取2，因此有：

U(σmt)=2×uc(σmt)=0.01MPa

綜上所述，本次擠塑聚苯板垂直于表面抗拉強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果測(cè)量不確定度評(píng)定結(jié)果為：標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(σmt)=0.005MPa，擴(kuò)展不確定度采用U(σmt)=0.01MPa。

2 結(jié) 語

測(cè)量不確定度是基于傳統(tǒng)誤差理論的以數(shù)值的形式來表示檢測(cè)結(jié)果可信程度的量，通過檢測(cè)得到測(cè)量數(shù)據(jù)均會(huì)涉及到測(cè)量不確定度，對(duì)測(cè)量不確定度進(jìn)行分析和評(píng)定不但可以進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果之間的對(duì)比，還可以根據(jù)不確定度評(píng)定過程中各分量的大小，采取針對(duì)性的手段降低試驗(yàn)檢測(cè)的總的不確定度。

從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，試驗(yàn)機(jī)力值測(cè)量所引起的不確定度分量是總不確定度的主要來源，而由檢測(cè)人員重復(fù)性引入的不確定度分量為其主要影響因素，因此在今后的工作中可以將加強(qiáng)檢測(cè)人員檢測(cè)能力的培訓(xùn)，降低其檢測(cè)的重復(fù)性誤差作為工作的重點(diǎn)。