混凝土含气量测定仪测量结果的不确定度评定

郭贵勇　钟金德

摘 要：本文介绍了混凝土含气量测定仪的组成、工作原理及用途，建立了混凝土含气量校准结果的数据模型，分析各不确定度分量主要来源，结合测量实例具体数据，对其合成不确定度进行分析评定，对各不确定度分量进行计算并得出合成不确定度和扩展不确定度，最终可得出该检测项目的校准和测量能力（CMC），为我国建筑工程质量的安全提供强有力的技术支撑。

关键词：混凝土含气量测定仪 不确定度 校准和测量能力（CMC）

中图分类号：TH871 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）11（b）-0072-02

Abstract：This paper introduces the composition， working principle and application of concrete air content measuring instrument， establishes the data model of the calibration result of the concrete air content， analyzes the main sources of the uncertainty components， and combines the concrete data of the measurement example. The synthetic uncertainty is analyzed and evaluated， the components of the uncertainty are calculated， and the synthetic uncertainty and the extended uncertainty are obtained. Finally， the calibration and measurement capability of the test item （CMC）， can be obtained. Overall， This paper can provide strong technical support for the safety of construction engineering quality.

Key Words： Concrete air content measuring instrument； Uncertainty； Metrology； CMC

混凝土含氣量测定仪以气体波仪尔定律为基础，有一定初始压力和体积的空气，引入装有新拌混凝土的量钵中，当压力的改变来确定新拌混凝土的含气量，广泛适用于建工、公路、铁路、水利水电、港口、机场建设等各种施工现场混凝土含气量的测定、工程质量的监督管理、混凝土材料的科研实验。其稳定、精确的测量结果可为工程检测提供可靠的数据支撑，对混凝土的含气量质量控制中发挥了关键作用。本文通过对该测定仪的测量结果不确定度评定，在验证测量能力的同时，也是依靠计量技术为我国工程建设的质量安全提供强有力的技术支撑。

1 测量方法

依据《直读式含气量测定仪校准规范》，在环境温度为（20±10）℃、相对湿度≤85%条件下，采用电子天平（最大秤量：1kg，高准确度级），电子天平（最大秤量：5kg，中准确度级），标准负荷测量仪（准确度：0.2级）对含气量测定仪的含气量进行测量。

先将量钵与玻璃板放在标准测力仪上称重，称得质量M1，再向量钵中加满水，用玻璃板在量钵上缘滑过，不时用注水器向量钵中注水，使量钵内盛满水且玻璃板下无气泡，擦干量钵外表面，将盛满水的量钵与琉璃板一起称重，称得质量M2，即可获得量钵内装满水的质量：M=M2-M1。在规定条件下，安装好含气量测定仪，将校准管接在小龙头上端，烧杯置于电子天平上，并放在校准管出水口下方，按下阀门杆，慢慢打开水龙头，量钵中的水就通过校正管流至烧杯中，使得含气量示数为1%时，关闭小龙头，并称得流出的水的质量m，此时，所测得的实际含气量值I=m/M×100%。重复该过程3次，取其平均值为含气量实测值。同样方法可以依次测得2%，3%，…，20%等示值的含气量实测值。

2 测量模型

式（1）中：I为含气量测定仪含气量；为含气量测定仪排出水的质量3次测量平均值；为量钵加满的水的质量3次测量平均值。

3 不确定分析评估

3.1 标准不确定度评定

输入量的标准不确定度u（）的评定：其不确定度来源主要是测量排出水质量重复性引入的不确定度u1（），可以A类方法评定u1（）；电子天平准确度引入的不确定度u2（），可以B类方法评定u2（）；输入量的标准不确定度u（）的评定：其不确定度来源主要是测量装满水质量测量重复性引入的不确定度u1（），可以A类方法评定u1（）；标准测力仪准确度引入的不确定度u2（），可以B类方法评定u2（）。

（1）选取一台混凝土含气量测定仪，选择1%作为测量点，用1kg电子天平连续进行3次排出水质量的测量，得到测量列为70.01g，70.02g，70.01g。其所求的平均值：70.01g；单次实验标准偏差：极差法计算（系数C=1.69）：s=0.01/1.69=0.006g，实际测量中是在重复性条件下测量3次，取其值为测量结果，或u1（）=0.004%。

（2）电子天平为高准确度级，在70g测量点其示值最大允许误差为±0.05g，估计为均匀分布，其引入的标准不确定度为：或u2（）=0.04%。

（3）在0.2级标准测力仪上连续进行3次量钵加满水的质量测量，得到测量列为：7.00kgf，7.01kgf，7.01kgf，其所求的平均值：=7.01kgf，单次实验标准偏差：极差法计算（系数C=1.69）：s=0.01/1.69=0.006kgf=6gf，实际测量中是在重复性条件下测量3次，取其算术平均值为测量结果，或u1（）=0.05%。

（4）标准测力仪为0.1等级，估计为均匀分布，其引入的标准不确定度为：=8.1gf或表示为u2 （）=0.12%。

3.2 合成标准不确定度的评定

灵敏系数：由得：与相互独立，分别求偏导可得：，，可知c1=1，c2=-1。标准不确定度汇总表如表1所示。

合成标准不确定度的计算：

=0.14%。

3.3 扩展不确定度的评定

取包含因子k=2，则Urel=k·ucr=0.3%。

对混凝土含气量测定仪其他校准点测量结果的测量不确定度评估如表2所示。

4 结语

按照以上分析评估结果，含气量测定仪的含气量测量不确定度为Urel=0.3%，包含因子K=2，该结果是作为表征合理赋予被测量值的分散性，也表明该检测项目的校准和测量能力（CMC）为：含气量测量范围（1～20）%，Urel=0.3%，包含因子K=2。这对于混凝土含气量的测量提供一种可靠的测量评估方法，有利于我国建筑工程质量的安全。

参考文献

[1] 国家质量监督检验检疫总局.JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示[S].北京：中国质检出版社，2012.

[2] 国家质量监督检验检疫总局.JJF1094-2002测量仪器特性评定[S].北京：中国计量出版社，2003.

[3] 国家质量监督检验检疫总局.GB/B T27025-2008检测和校准实验室能力的通用要求[S].北京：中国标准出版社，2008.