實(shí)踐中陶瓷磚斷裂模數(shù)不確定度評(píng)定和檢測(cè)能力驗(yàn)證的注意事項(xiàng)*

吳汝莉 徐 煜

(1 云南省建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院 昆明 650106)

(2 廣西壯族自治區(qū)建材產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)站 南寧 530022)

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)RB/T 214-2017檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定能力評(píng)價(jià)檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)通用要求標(biāo)準(zhǔn)中第4.5.15條款《測(cè)量不確定度》的規(guī)定,檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)需要建立和保持應(yīng)用評(píng)定測(cè)量不確定度的程序。檢驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目中有測(cè)量不確定度的要求時(shí),檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)建立和保持應(yīng)用評(píng)定測(cè)量不確定度的程序,并應(yīng)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,做出相應(yīng)檢驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定測(cè)量不確定度評(píng)定。檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)可在檢驗(yàn)檢測(cè)出現(xiàn)臨界值、內(nèi)部質(zhì)量控制或客戶有要求時(shí),需要報(bào)告測(cè)量不確定度。該條款說明如果相關(guān)檢驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目或方法有測(cè)量不確定的要求時(shí),檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)建立和保持應(yīng)用評(píng)定測(cè)量不確定度的程序,并有能力評(píng)定測(cè)量不確定度。如果相關(guān)檢驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目或方法無(wú)測(cè)量不確定度的要求時(shí),可不制定該程序。但鼓勵(lì)檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)在測(cè)試出現(xiàn)臨界值、進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量控制或用戶有要求時(shí),報(bào)告測(cè)量不確定度。

因此,筆者在日常檢測(cè)陶瓷磚斷裂模數(shù)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)臨界值和少數(shù)委托方會(huì)提出不確定度的要求,根據(jù)JJF 1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示規(guī)范,從以下幾個(gè)方面編寫了陶瓷磚斷裂模數(shù)不確定度評(píng)定的報(bào)告。

1 測(cè)量不確定度的評(píng)定

1.1 測(cè)量方法

1.1.1 測(cè)量?jī)x器設(shè)備

微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),規(guī)格型號(hào)CMT4204,量程0～2 000 N,精度1級(jí);數(shù)顯游標(biāo)卡尺為0～300 mm,分度值為0.02 mm;電熱鼓風(fēng)干燥箱,規(guī)格型號(hào)101-4A 型,使用范圍10～300℃,精度±2℃;工作室尺寸800mm×800mm×1000mm。

1.1.2 測(cè)量依據(jù)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3810.4-2016 陶瓷磚試驗(yàn)方法第4部分:斷裂模數(shù)和破壞強(qiáng)度的測(cè)定,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100-2015陶瓷磚。

1.1.3 被測(cè)對(duì)象

試驗(yàn)用材料選用規(guī)格尺寸為330mm×250mm×8.0mm 的干壓陶瓷磚(E>10%B Ⅲ類)。

1.1.4 測(cè)量步驟

將試樣放置溫度為110℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)烘至恒重,再在密閉的干燥箱內(nèi)冷卻至室溫,然后用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣的寬度和試驗(yàn)后沿?cái)嗔堰厹y(cè)得的試驗(yàn)斷裂面的最小厚度,根據(jù)試驗(yàn)長(zhǎng)度調(diào)節(jié)兩根支棒之間的跨距為310 mm,以1 N/(mm2·s)的速率均勻的施加荷載至斷裂,記錄試樣斷裂時(shí)的最大荷載。

1.2 建立測(cè)量模型

R——斷裂模數(shù),N/mm2;

F——破壞荷載,N;

L——兩根支撐棒之間的跨距,mm;

b——試樣的寬度,mm;

h——試驗(yàn)后沿?cái)嗔堰厹y(cè)得的試樣斷裂面的最小厚度,mm。

1.3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1.3.1 破壞荷載F引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel(F)

破壞荷載F 的不確定度來源于儀器校準(zhǔn)的不確定度、儀器的測(cè)量不確定度和讀數(shù)不確定度3個(gè)方面:

儀器校準(zhǔn)的相對(duì)不確定度:u1rel(F)

若儀器校準(zhǔn)的不確定度為U95=0.3%,置信概率為95%,則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

儀器測(cè)量的相對(duì)不確定度:u2rel(F)

若儀器測(cè)量的不確定度為U95=1.0%,置信概率為95%,則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

讀數(shù)的相對(duì)不確定度:u3rel(F)

由于使用的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)是微機(jī)控制,故引入的相對(duì)不確定度為:

那么破壞荷載F引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

1.3.2 試樣寬度測(cè)量引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel(b)

用規(guī)格0～300 mm 數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)得試樣的寬度為250.5 mm ,試樣寬度不確定度分量主要由數(shù)顯游標(biāo)卡尺示值誤差導(dǎo)致的不確定度和測(cè)試人員所引入的測(cè)量不確定兩部分構(gòu)成。

數(shù)顯游標(biāo)卡尺示值誤差導(dǎo)致的不確定度:u1(b)

若數(shù)顯游標(biāo)卡尺的最大允許誤差為±0.10 mm,假設(shè)均勻分布,則不確定度為:

測(cè)試人員引入的測(cè)量不確定度:u2(b)

經(jīng)驗(yàn)估計(jì),該測(cè)量誤差在±0.01 mm 范圍內(nèi),假設(shè)均勻分布,則不確定度為:

兩者的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

若以相對(duì)不確定度表示,則可寫為:

1.3.3 試樣厚度測(cè)量引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel(h)

采用規(guī)格0～300 mm 數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)得試樣的厚度為8.2 mm,試樣厚度不確定度分量主要由數(shù)顯游標(biāo)卡尺示值誤差導(dǎo)致的不確定度和測(cè)試人員所引入的測(cè)量不確定度兩部分構(gòu)成。

數(shù)顯游標(biāo)卡尺示值誤差導(dǎo)致的不確定度:u1(h)

若數(shù)顯游標(biāo)卡尺的最大允許誤差為±0.10 mm,假設(shè)均勻分布,則不確定度為:

測(cè)試人員引入的測(cè)量不確定度:u2(h)

經(jīng)驗(yàn)估計(jì),該測(cè)量誤差在±0.01 mm 范圍內(nèi),假設(shè)均勻分布,則不確定度為:

兩者的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

若以相對(duì)不確定度表示,則可寫為:

1.4 合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:Ucrel

1.5 相對(duì)擴(kuò)展不確定度評(píng)定

U 取包含因子K=2,于是相對(duì)擴(kuò)展不確定度為:

U=2×Ucrel=2×1.42%=2.84%

1.6 測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示

試驗(yàn)的干壓陶瓷磚(E>10%BⅢ類)相對(duì)擴(kuò)展不確定度為U=2.84%(K=2)。

2 檢測(cè)能力驗(yàn)證的注意事項(xiàng)

近年來筆者參加由國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)(CNCA)和中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)(CNAS)組織的,由中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司負(fù)責(zé)實(shí)施的陶瓷磚斷裂模數(shù)檢測(cè)能力驗(yàn)證。針對(duì)能力驗(yàn)證作業(yè)指導(dǎo)書筆者制定了相應(yīng)的檢測(cè)方案,并依據(jù)方案進(jìn)行檢測(cè)。由上述陶瓷磚斷裂模數(shù)不確定度評(píng)定報(bào)告可以看出:試樣厚度測(cè)量引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度最大。因此,筆者把試樣厚度測(cè)量作為檢測(cè)關(guān)鍵控制點(diǎn),當(dāng)試樣破壞后,測(cè)試人員沿?cái)嗔堰呌糜螛?biāo)卡尺讀取試樣斷裂面的最小厚度,代入公式計(jì)算斷裂模數(shù)。按照能力驗(yàn)證檢測(cè)方案,陶瓷磚斷裂模數(shù)驗(yàn)證結(jié)果見表1。

表1 陶瓷磚斷裂模數(shù)檢測(cè)能力驗(yàn)證結(jié)果

能力驗(yàn)證將會(huì)以Z 比分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)試驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果,即:

|Z|≤2 表明“滿意”,無(wú)需去采取進(jìn)一步的措施;

2<|Z|<3 表明“有問題”,產(chǎn)生警戒信號(hào);

|Z|≥3 表明“不滿意”,產(chǎn)生措施信號(hào)。

Z比分?jǐn)?shù)計(jì)算公式:Z=(實(shí)驗(yàn)室結(jié)果-穩(wěn)健平均值)/穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)差。由表1檢測(cè)能力驗(yàn)證結(jié)果表明:筆者所在試驗(yàn)室的結(jié)果與穩(wěn)健平均值只相差0.1 MPa,實(shí)驗(yàn)室Z比分?jǐn)?shù)非常小,僅為+0.09,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2,結(jié)果評(píng)價(jià)為“滿意”,證明筆者制定的陶瓷磚斷裂模數(shù)檢測(cè)方案可行,試驗(yàn)室檢測(cè)能力滿足要求。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3810.4-2016《陶瓷磚試驗(yàn)方法 第4部分:斷裂模數(shù)和破壞強(qiáng)度的測(cè)定》和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100-2015《陶瓷磚》中,產(chǎn)品的檢驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目和測(cè)試方法沒有測(cè)量不確定的要求,檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以不建立測(cè)量不確定度評(píng)定的程序,但在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)RB/T 214-2017《檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定能力評(píng)價(jià)檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)通用要求》標(biāo)準(zhǔn)中第4.5.15條款《測(cè)量不確定度》,檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定鼓勵(lì)檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)在測(cè)試出現(xiàn)臨界值、進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量控制或用戶有要求時(shí),報(bào)告測(cè)量不確定度。而且從國(guó)家實(shí)驗(yàn)室陶瓷磚斷裂模數(shù)檢測(cè)能力驗(yàn)證結(jié)果可以看出:測(cè)量不確定度報(bào)告有利于確保陶瓷磚斷裂模數(shù)檢測(cè)能力驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性,降低檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)風(fēng)險(xiǎn)。因此筆者建議實(shí)驗(yàn)室可以挑選日常檢測(cè)產(chǎn)品容易出現(xiàn)臨界值的參數(shù)和委托方提出的不確定度,按照J(rèn)JF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》規(guī)范,編寫不同產(chǎn)品檢測(cè)項(xiàng)目或試驗(yàn)方法的測(cè)量不確定度評(píng)定報(bào)告,進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)室的檢驗(yàn)檢測(cè)能力。