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1、道路工程用土含水率试验测量不确定度评定 郑莉 天津市交通科学研究院 摘 要： 含水率是路基施工质量控制的关键指标。最常用的检测方法是烘干法。文章以T 01031993土的含水率试验 (烘干法) 为依据, 介绍了烘干法的测量原理和测量方法, 分析了其不确定度来源, 计算得出了各自分量的标准不确定度、合成标准不确定度以及扩展不确定度。关键词： 道路工程; 不确定度; 含水率; 烘干法; 土; 作者简介：郑莉/女, 1983 年出生, 工程师, 天津市交通科学研究院, 从事试验检测工作。收稿日期：2016-08-07Received： 2016-08-07测量不确定度是指表征被测量值分散性的非负参数
2、。分析不确定度来源, 进行不确定度评定, 有利于提高检测数据的准确性和可信度。目前, 化工和机械加工领域开展的测量不确定度分析较多, 公路施工质量检测领域中测量不确定度评定开展的较少。含水率是土的基本物理指标之一, 反映土的状态, 其变化将使土的一系列力学性质随之变化, 同时还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度等项指标的依据, 是路基施工质量检测的重要指标1。因此, 开展该项指标的不确定度分析, 明确其不确定度来源, 评定其测量不确定度, 对提高土的含水率检测质量具有重要意义。而烘干法测量土的含水率是最为常用的检测方法。1 测量原理1) 土的含水率是指将一定质量的湿土在 105110下烘干至恒重
3、时所失去的水分质量与达到恒重后干土质量的比值, 以百分数表示。2) 依据 JTGE 402007公路土工试验规程之 T 01031993 烘干法进行测量。使用电子天平秤取代表性湿土土样 1530 g (细粒土) 放入称量盒内, 在105110的烘箱内烘干至恒重, 冷却后秤取干土质量, 准确值 0.01 g, 计算失去水分与干土质量的比值即可。2 数学模型含水率可以表示为式中: 为含水率, %;m 为湿土质量, g;m s为干土质量, g。3 测量不确定度来源分析1) 湿土质量测量引入的不确定度分量 urel (m) , 采用标准不确定度 B 类评定。2) 干土质量测量引入的不确定度分量 ure
4、l (ms) , 采用标准不确定度 B 类评定。4 测量不确定度分量的确定依据 JJF1059.12012测量不确定度评定与表示2, 可分别对上述分量以及 的测量不确定度进行评定。4.1 湿土质量测量引入的不确定度分量 urel (m) 假设湿土质量为 20 g, 湿土质量测量的不确定度由两部分组成, 天平导致的不确定度和烘干湿土所用的烘箱导致的不确定度。1) 称量湿土质量所用百分之一天平, 其精度为 0.01g, 以矩形分布估计, 则以相对不确定度表示, 则写为u1rel (m) =2.8910/20=1.45102) 由烘箱引入的测量不确定度 urel (m) 。所用烘箱最小示值为 1,
5、其温度变化限的半宽为 0.5, 以矩形分布估计, 则已知测量温度为 105, 则相对不确定度为u2rel (m) =0.289/105=2.7510于是, 湿土质量测量的合成相对不确定度为4.2 干土质量测量引入的不确定度分量 urel (ms) 测量干土质量时采用另外一台电子天平进行测量, 所用天平为百分之一天平, 精度为 0.01 g, 以矩形分布估计, 则假定所称干土质量为 17 g, 则相对不确定度为5 含水率的合成标准不确定度评定由于被测量的测量模型中 m 与 ms两个分量是相乘的关系, 则 的相对合成标准不确定度为则 的合成标准不确定度为6 含水率的扩展不确定度评定由于各分量 m
6、与 ms为独立的矩形分布, 则两者的商 仍服从矩形分布, 取置信概率3P=95%, 则 kp=1.65。 的扩展不确定度为7 含水率不确定度报告含水率 =17.6%, 扩展不确定度 Up=0.080 0%, 包含因子 kp=1.65。8 结论1) 采用烘干法测量土的含水率为 17.6%, 扩展不确定度, 包含因子 kp=1.65。2) 不确定度分析结果表明, 烘箱温度不准确是测量不确定度的主要来源。参考文献1JTGE 402007, 公路土工试验规程S. 2JJF 1059.12012, 测量不确定度评定与表示S. 3国家质量技术监督局计量司.测量不确定度评定与表示指南M.北京:中国计量出版社, 2003.
