超声波检测蒸压加气混凝土砌块不确定度的评定

王 迪 柏光山

（贵州省建材产品质量检验检测院，贵州 贵阳 550002）

蒸压加气混凝土砌块是目前使用量较大的新型墙体材料之一，根据强度等级分为A2.5、A3.5、A5.0等级别，广泛应用于各类建设工程中。抗压强度是蒸压加气混凝土砌块较为重要的技术参数，目前抗压强度检测均为试块切割后试验的方法，会对蒸压加气混凝土砌块造成不可逆的损害，且检测方法烦琐，周期过长，不利于建设工程的进度[1-3]。为此，通过研究超声法对蒸压加气混凝土砌块进行检测，获取超声波与抗压强度之间的关系，可以使用较为便捷的超声法替代试验室检测方法，高效快捷，是目前蒸压加气混凝土砌块检测的方向。对超声法检测蒸压加气混凝土砌块进行不确定度评定，分析各项因素的影响，有利于建立准确科学的数学关系，促进超声法检测蒸压加气混凝土砌块的推广使用。

1 试验方法

选取5块蒸压加气混凝土砌块，按照GB/T11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》[4]中规定的方法，在其上部、中部、下部的位置各切割出规格为100mm×100mm×100mm的试件作为试验样品，选取一组平行于发气方向的对应面作为检测面，在检测面中点部位涂抹耦合剂，调节非金属超声波检测仪，对蒸压加气混凝土样品进行超声波试验，试验结果见表1。

表+ 超声波检测

2 超声波试验结果评价

按照JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[5]中方法进行评定。对于蒸压加气混凝土砌块超声波的试验，A类评定主要是对重复试验造成的相对不确定度进行评定；B类评定主要是对试验人员、试验设备、试验环境、试验样品、数据修约等造成的相对不确定度进行评定[6]。

2.1 A类评定

超声波试验是对15个蒸压加气混凝土样品进行重复试验，由于重复试验次数大于10次，评定方法选择贝塞尔法时得出的标准差是可靠的，此时A类不确定度为A类评定的相对标准不确定度为为了验证重复试验过程中试验状态是否稳定，需要对表1中的数据进行计算判别，计算结果见表2。

表+ 试验状态稳定性计算

试验过程中由于样品材料成分存在偏差、探头位置偏移等都有会造成试验不确定度增加，但由贝塞尔公示计算出的试验标准差中已经包含了材料不均匀性、试样加工的差异、人员操作的重复性等因素导致的不确定度，因此这些不确定度可以忽略[7]。

2.2 B类评定

超声波试验的B类评定主要是对试验人员、试验设备、试验环境、试验样品、数据修约等造成的相对不确定度进行评定；其中试验人员、试验设备、试验环境、试验样品、数据修约等因素相互独立[6]。

2.2.1 试验人员造成的不确定度μrelB1

试验人员对于本次试验造成的不确定度主要来源为钢直尺读数引起的不确定度、试验时探头位置偏差引起的不确定度。

试验人员检测样品直径时引起的不确定度在95%置信水平为精度的1/10[8]，即0.1mm。按正态分布估计，由钢直尺读数引起的不确定度

试验前，需对试验样品和探头中心位置进行标记，且试验人员具有较为丰富的工作经验，根据经验，由试验时探头位置偏差引起的不确定度μrelB12=0.05。

由钢直尺读数引起的不确定度和试验时探头位置偏差引起的不确定度相互独立，由试验人员造成的不确定度：

2.2.2 试验设备造成的不确定度μrelB2

超声波试验过程使用的试验设备主要为非金属超声波检测仪和钢直尺，两种设备均具有校准证书和说明书。

查询非金属超声波检测仪的校准证书，得知设备的相对标准不确定度为μrelB21=0.02%。

查询钢直尺的说明书，得知钢直尺试验误差为1%，假设为正态分布，概率为0.95时扩展因子取1.96，钢直尺的相对标准不确定度为

非金属超声波检测仪和钢直尺造成的不确定度相互独立。由试验设备造成的不确定度：

2.2.3 试验环境造成的不确定度μrelB3

超声波试验均在试验室内完成，在试验过程中试验室的温度要求为(20±2)℃，其温度偏差在±2℃内，假设为正态分布，概率为0.95时扩展因子取1.96，环境因素引起的不确定度为μrelB3=

2.2.4 试验样品造成的不确定度μrelB4

试验样品虽然选用一批次的蒸压加气混凝土砌块，但可能出现样品切割过程中刀口倾斜等不利影响，进而增大试验的不确定度。

试验样品引入的标准偏差主要由通过量值传递进入不确定度，根据不确定度的定义“表征合理的赋予被测量值的分散性与测量结果相联系的参数”[7]，确定由试验样品造成的不确定度为：

2.2.5 数据修约引起的不确定度μrelB5

数据在修约过程中会产生一定的不确定度。超声波显示数值精确到1m/s，修约间隔δx为0.5%[9]，由数据修约引起的不确定度μrelB4=0.29δx=0.29×0.5=0.15。

综上，B类评定的不确定度具体结果见表3。

表+ B类评定的不确定度结果

2.2.6 B类评定的相对标准不确定度

2.3 合成不确定度

由于A类评定和B类评定之间相互独立，其合成不确定度可经计算确定，具体为：

2.4 扩展不确定度

根据JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中要求，通常测量中，当确定的区间具有的包含概率约为95%时，一般选取扩展因子为k=2[7]。则本次试验的扩展不确定度为：U=k×μc=2.8%×2=5.6%。

3 结论

a.超声波试验不确定度评定表明试验状态稳定，在每次试验过程中可以用单次测量值作为测量结果。

b.超声波的不确定度评定结果为5.6%，表明试验过程中不确定度较低，说明试验过程出现的偏差较低。

c.不确定度的来源主要为重复试验，在试验过程中要加强对重复试验过程的控制，降低不确定度。