水工混凝土立方体抗压强度测量不确定度的评定
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摘要：针对水工混凝土抗压强度试验，确定水工混凝土抗压强度的不确定因素及水平对其测量不确定度的影响，分别就承压面积测量、压力测量、数值修约等几个因素对水工混凝土试块抗压强度检测结果测量不确定度的影响进行分析，分析显示为由压力测量引入的测量不确定度为主要影响因素。
中图分类号：TU528.07文献标志码：A文章编号：
1672-1683（2015）001-0263-02
Uncertainty assessment of hydraulic concrete cube compressive strength measurements
WANG Fei，XU Shang-jie，ZHU Chuan-lei
（Shandong Institute of Water Resources Research，Jinan 250014，China）
Abstract：In this paper， hydraulic concrete compressive strength test to determine hydraulic concrete compressive strength and the level of uncertainty in the measurement uncertainty of its impact for， respectively confined area measurement， pressure measurement， rounding off， and several other factors hydraulic concrete compressive strength test block test results to measure the impact of uncertainty analysis and the show grounds pressure measurement uncertainty of measurement is introduced as the main factors.
Key words：measurement uncertainty；compressive strength of hydraulic concrete；pressure measurement
混凝土立方体抗压强度检验依据是SL 352-2006《水工混凝土试验规程》。某次测量的三个试件的抗压强度分别是40.1 MPa、37.0 MPa、38.8 MPa，对应试件尺寸长（a）、宽（b）分别为100.20 mm、100.12 mm、100.32 mm、100.04 mm、100.28 mm、100.10 mm，测量不确定度评定如下。
1测量原理
试件为立方体，面积通过游标卡尺测量其长宽计算得到，压力通过微机控制电液伺服万能试验机YAW-2000A破坏混凝土试件得到。抗压强度用压力值除以混凝土试件的面积表示。环境温度25.5℃，湿度RH=73%。
2数学模型
P=FA=Fab・δ=F・a-1・b-1・δ（1）
式中：P为抗压强度；F为压力值；A为试件面积；a为试件长度；b为试件宽度；δ为抗压强度修约影响因子。
按照相对不确定度表示，得
U2crel（P）=U2crel（F）+U2crel（a）+U2crel（b）+U2crel（δ）（2）
3测量不确定度分量
3.1压力测量引入的不确定度分量Ucrel（F）
试块抗压强度检测采用电液伺服万能试验机YAW-2000A自动采集系统采集数据，不存在人员读数引入的不确定度，可忽略；因此混凝土压力的不确定度由仪器的校准（检定）不确定度和仪器的测量不确定度两部分组成。
3.1.1仪器校准（检定）引入的不确定度
根据鉴定证书可得仪器校准的准确度等级为0.3级，按照矩形分布，标准不确定度U1crel（F）为
U1crel（F）=0.3%3=0.17%
3.1.2仪器的测量不确定度
根据鉴定证书，试验机的示值相对误差为0.6%，则按照矩形分布估计，其标准不确定度U2crel（F）为
U2crel（F）=0.6%3=0.35%
则测量不确定度分量，Ucrel（F）的合成不确定度为
Ucrel（F）=U21crel（F）+U22crel（F）=（0.17%）2+（0.35%）2=0.39%
3.2长度测量引入的不确定度分量Ucrel（a）
长度测量的不确定度由游标卡尺的误差导致的不确定度和人员读数误差导致的不确定度组成。
3.2.1游标卡尺的误差导致的不确定度U1crel（a）
试验用游标卡尺（0～125） mm，0.02 mm，以矩形分布估计，则：
U1（a）=ak=0.0023=0.0115 mm
U1crel（a）=U1（a）a=0.0115/100.20=0.01%
3.2.2人员读数误差引入的不确定度U2crel（a）
游标卡尺的分辨力为0.02 mm，读数误差限为0.02 mm，可认为人员读数误差绝对值为0.01 mm，以矩形分布估计，则：
U2（a）=ak=0.013=0.0058 mm
U2crel（a）=U2（a）a=0.0058/100.20=0.0058%
两者的合成标准不确度为：
Ucrel（a）=U21crel（a）+U22crel（a）=0.01%
3.3宽度测量引入的不确定度分量Ucrel（b）
由于试验用游标卡尺为长宽测量各一只，同理可得：
Ucrel（b）=U21crel（b）+U22crel（b）=0.01%
3.4数值修约的不确定度Ucrel（δ）
根据混凝土试块抗压强度修约规则，其修约间隔为0.1 MPa，则导致的误差绝对值a=0.1 MPa/2=0.05 MPa 根据JJF 1059.1-2012规定，估计为矩形分布，由于数值修约引起的测量不确定度为：
U（δ）=ak=0.053=0.029 MPa
Ucrel（δ）=U（δ）p=0.07%
4不确定度概算
综上所述，混凝土抗压强度不在确定度分别由，压力测量引入的不确定度分量ucrel（F）、长度测量引入的不确定分量，ucrel（a）、宽度测量引入的不确定度分量，ucrel（b）及数值修约的不确定度ucrel（δ）级成。见表1。
表1混凝土抗压强度不确定度组成
输入量来源误差绝对值分布kU（x）Ucrel（x）
6合成标准不确定度
一个试块的合成标准不确定度为
Uc（P1）=P1Ucrel（P）=0.16 MPa
同理，另外两试块合成标准不确定度为
Uc（P2）=0.15 MPa
Uc（P3）=0.16 MPa
平均值P作为测量结果，测该结果的标准不确定度为
Uc（P）=U2c（P1）+U2c（P2）+U2c（P3）/3=0.15 MPa
7扩展不确定度
取包含因子k=2，则U=2u=0.30 MPa
8测量不确定度
混凝土平均抗压强度P=38.6±0.3 MPa，其中扩展不确定度U=0.3 MPa是由标准不确定度Uc= 0.15 MPa乘以包含因子k=2得到。
参考文献：
[1]JJF 1059.1-2012，测量不确定度评定与表示[S].