混凝土抗压强度测量不确定度的评定
1、概述
在建设工程检测过程中,混凝土立方体抗压强度的检测非常普遍,根据检测数据统分析、试件尺寸偏差及仪器设备自身等实际情况,评定出混凝土立方体抗压强度不确度,对混凝土立方体抗压强度可信度具有指导意义。
1)试验方法和评定依据
混凝土28d抗压强度的检验依据为《普通混凝土力学性能试验方法》(CB50081-2002),评定依据为《测量不确定度评定与表示》(JF1059.1-2012)。
2)试验条件和试验设备
(1)检测用混凝土试块的尺寸为150mm×150mm×150mm,成型后标准养护28d后进行抗压强度检测,经测量尺寸、不平度和垂直度均符合要求。混凝土设计强度等级为C30。
(2)检测用压力机为微机控制电液伺服压力机,型号为YAW-2000,检定结论为符合1.0级精度。
(3)测量试块尺寸采用分度值为1mm的300mm钢直尺,检定结论为合格。
(4)混凝土抗压加荷速度为0.5-0.8MPa/s,试验破坏荷载大于压力机全量程的0%且小于80%。
3)检测对象
C30混凝土立方体抗压强度。
4)检测结果
根据《普通混凝土力学性能试验方法》(GBT50081-2002),对一组三块混凝土试块的立方体抗压强度检验结果见表2-14。
表2-14混凝土立方体抗压强度检验结果
序号
1
2
3
极限荷载F(kN)
876.33
849.64
802.17
承压面积A(mm2)
22500
22500
22500
抗压强度f。(MPa)
38.9
37.8
35.7
平均极限荷载F(kN)
842.17
平均抗压强度f(MPa)
37.5
2.混凝土抗压强度不确定度评定的数学模型
混凝土抗压强度不确定度评定的数学模型如下：
式中,F为试件破坏荷载,N；A为试件承压面积,m；为不均匀性修正值。
3.不确定度分量的分析与计算
对于混凝土抗压强度试验,根据其特点分析,测量结果不确定度的主要来源是:试验
机引入的不确定度分量u(F);试件面积引起的不确定度分量u(A);样品不均匀性分量
u();数值修约引起的不确定度分量u()等。
由于试验时速率由仪器设置完成,混凝土成型前对每个试模进行了核查,不符合要求
的试模已经剔除,因此由加荷速率、不平度、不垂直度引起的不确定度分量可以忽略不计
1)试验机引入的不确定度的分量u(F)和相对不确定度(F)
(1)压力机示值误差引入的不确定度u()和相对不确定度()。
根据YAW2000微机控制电液何服压力机的检定结果,符合1.0级精度,其示值最大相对误差为0.3%,因此按均匀分布考虑,k=,则试验机测力系统示值误差引入的相对标准不确定度为
N
(2)标准测力仪所引入的测量不确定度u()和相对不确定度()
本压力试验机使用0.3级的标准测力计对试验机进行检定。标准测力计的不确
定度为0.3%,置信因子为2,则由此引入的相对标准不确定度为
因压力试验机采用的为全自动加荷控制和数据采集系统,故由分辨率(读数因素)和
加荷速度引入的不确定度不再另外予以考虑。
压力试验机的测量误差引入的相对标准不确定度和标准不确定度为
2)试件面积引起的不确定度分量u(A)和相对不确定度(A)
混凝土抗压强度试件受压面积为正方形,实际测量时是测量试块的边长,两个边长乘积即为受压面的面积。根据《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081-2002)3.3.3规定,“试件各边长,直径和高的公差不得超过1m”,在实际的检测工作中,只使用钢直尺检测试件受压面的边长是否符合要求,并不参与测量具体数值,因此不确定度按B类评定，以规范规定的1mm为此测量的区间半宽度，且符合均匀分布，。
由于A=，a和b为受压面的两个边长，因此：
虽然边长a与b用同一钢板尺测量,但不用作测量具体数值,故其不确定度不相相关，所以试件面积引起的不确定度u(A)如下：
3)样品不均匀性不确定度u()和相对不确定度()
因为样品为检测样品,数量为一组三块,因此不适合采用贝塞尔公式进行标准差的计算。所以,选用极差法来计算标准偏差。对于此例,根据检测结果,一组三个试件的抗强度分别为38.9MPa,37.8MPa,35.7MPa,最大值和最小值与中间值均未超过15%,合GB/T50081的要求，
式中,R为极差,C为极差系数,可按表查出。
因此,由样品不均性引入的不确定度和相对不确定度为:
应当指出,采用极差法相对于贝塞尔公式计算标准偏差,可能会引入较高的不确定度,但是一般建材检验检测机构的混凝土抗压强度试验往往是由不同的单位、不同的工程、不同的混土种类构成的单项、单次检测,因而不能取得充足的满足数理统计条件的基本数据。另外,在一组按GBT50081进行的混凝土抗压强度不确定度评定中,采用本试验室特定的一组数据(满足统计批数