真空法檢測(cè)陶瓷磚吸水率的不確定度評(píng)定

朱硯儒 宋誼

摘? 要：依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3810.3-2016，利用真空法測(cè)量了陶瓷磚的吸水率。文章對(duì)陶瓷磚吸水率測(cè)量不確定度的來源進(jìn)行了分析，利用測(cè)量結(jié)果及其它與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的資料，對(duì)該測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評(píng)定。

關(guān)鍵詞：陶瓷磚;真空法;吸水率;測(cè)量不確定度

Abstract： According to the standard GB/T 3810.3-2016， the water absorption of ceramic tiles was measured by vacuum method. In this paper， the source of the uncertainty in the measurement of water absorption of ceramic tiles is analyzed， and the uncertainty of the measurement result is evaluated by using the measurement results and other experimental data.

1 概述

測(cè)量的可能誤差范圍稱為不確定度，它是對(duì)測(cè)量質(zhì)量的重要表征，用于判斷測(cè)量結(jié)果的可靠程度。不確定度越小，測(cè)量結(jié)果可信度就越高。不確定度決定了測(cè)量結(jié)果的可用性，測(cè)量結(jié)果附有不確定度說明才是完整且有意義的。吸水率是陶瓷磚檢測(cè)中常見且重要的指標(biāo)，能夠直接反映出陶瓷磚的質(zhì)量好壞，吸水率還是干壓陶瓷磚的分類依據(jù)。陶瓷磚吸水率檢測(cè)的方法有真空法和煮沸法，真空法較為簡(jiǎn)單且效率，因此吸水率檢測(cè)多用真空法。本文著重對(duì)真空法測(cè)量陶瓷磚吸水率的不確定度進(jìn)行了分析，來考察本實(shí)驗(yàn)室在該項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果上的準(zhǔn)確度與可信度。

2 測(cè)量方法

2.1 原理

將干燥磚置于水中吸水至飽和，用磚的干燥質(zhì)量和吸水飽和后質(zhì)量計(jì)算相關(guān)的特性參數(shù)。

2.2 測(cè)量?jī)x器

熱風(fēng)循環(huán)干燥箱、電子天平（Ⅲ級(jí)，1000g/0.01g）、密封玻璃干燥缸、陶瓷磚真空吸水率裝置、手動(dòng)切割機(jī)、麂皮。

2.3 試樣

根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室備樣留存情況，采用規(guī)格為250mm×330mm×7.0mm的陶質(zhì)磚進(jìn)行測(cè)量，由于磚的表面積大于0.04m2，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，只需采用5塊整磚進(jìn)行測(cè)量。5塊整磚質(zhì)量均勻，由于邊長(zhǎng)大于200mm，考慮到吸水率裝置的容量及電子天平的量程，已按標(biāo)準(zhǔn)所述切割成若干小塊，切割下的小塊均計(jì)入測(cè)量值內(nèi)。

2.4 方法

將試樣磚放在（110±5）℃的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中干燥至恒重，即每隔24h的兩次連續(xù)質(zhì)量之差小于0.1%。磚放在密封玻璃干燥缸內(nèi)冷卻至室溫，不能使用酸性干燥劑，每塊磚進(jìn)行稱量和記錄（m1）。將磚豎直放入陶瓷磚真空吸水率裝置中，使磚互不接觸，抽真空至（10±1）kPa，并保持30min后停止抽真空，加入足夠的去離子水將磚覆蓋并高出5cm，讓磚浸泡15min后取出。將一塊浸濕過的麂皮用手?jǐn)Q干。將麂皮放在試驗(yàn)平臺(tái)上依次輕輕擦干每塊磚的表面，對(duì)于凹凸或有浮雕的表面應(yīng)用麂皮輕快地擦去表面水分，然后立即稱重并記錄（m2），與干轉(zhuǎn)的稱量精度相同。

2.5 數(shù)學(xué)模型

3 不確定度的來源

在計(jì)算不確定度時(shí)，將各種不確定度的來源分為A類和B類。重復(fù)性測(cè)量是A類評(píng)定中常用的統(tǒng)計(jì)方法，通過觀測(cè)列數(shù)據(jù)求得標(biāo)準(zhǔn)偏差，繼而算出標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uA。B類一般是由系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致，來源較多，完整、準(zhǔn)確地評(píng)定B類不確定度是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。本次實(shí)驗(yàn)較為簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)過程中使用到的測(cè)量?jī)x器為電子天平（Ⅲ級(jí)，1000g/0.01g），電子天平的最大允許誤差是B類的主要來源，通過查看檢定證書，可得知電子天平的最大允許誤差，進(jìn)而可以求出電子天平稱量引入的不確定度分量uB。

3.1 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量uA（%）

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求操作測(cè)量所得的陶瓷磚吸水率結(jié)果如表1所示。

根據(jù)貝塞爾公式可以求出吸水率的標(biāo)準(zhǔn)偏差S：

3.2 電子天平稱量引入的不確定度分量uB（%）

本實(shí)驗(yàn)使用的電子天平（Ⅲ級(jí)，1000g/0.01g）已經(jīng)過檢定，在有效期內(nèi)使用。本次實(shí)驗(yàn)采用的樣品邊長(zhǎng)大于200mm且質(zhì)量相對(duì)較大，考慮到吸水率裝置的容量及電子天平的量程，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)所述已對(duì)磚進(jìn)行切割，切割下的小塊均計(jì)入測(cè)量值內(nèi)，切割的小塊測(cè)量范圍為200g～1000g，表1給出的干磚、濕磚質(zhì)量是切割的小塊累加后的質(zhì)量。通過查看檢定證書可知最大允許誤差為0.15g，考慮為均勻分布，則可求出1次稱量引起的不確定度u（天）：

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5 結(jié)論

通過對(duì)陶瓷磚吸水率的測(cè)量不確定度的評(píng)定可以看出，測(cè)量重復(fù)性是陶瓷磚吸水率的測(cè)量不確定度的主要來源，因此為保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，實(shí)驗(yàn)室要在測(cè)量重復(fù)性環(huán)節(jié)嚴(yán)格把控，測(cè)量過程嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

參考文獻(xiàn)：

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