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1、PE 双壁波纹管环刚度测量的不确定度评估（广东省建筑材料研究院 ）【摘要】 介绍了检测聚乙烯 （PE ） 双壁波纹管环刚度的特点和方法， 并结合具体实例对其进行不确 定度评定， 指出各种因素对测量结果的影响。 【关键词】 聚乙烯 （PE ） 双壁波纹管； 环刚度； 不确定度刘钟旭陈秀娉王 珏根据 GB/T9647-2003，试样应在 232环境下 进行状态调节 24h 后进行试验，试验环境温度也应为 232。 将试样放置于压力机的中央位置， 使上压板 刚好接触试样， 按规定以 （102 ） （mm/min ） 的速度将试 样压缩直到达到至少原内径 3%的径向变形量，通过变 形所对应的力计算环刚
2、度， 公式如下：1 引言PE 双壁波纹管是以聚乙烯为主要生产原料，经过 内、 外双挤出和其它成型工艺， 形成了光滑内壁， 波纹形 外壁的柔性管材。PE 管材具有以下几大优点： 液体粘 滞阻力小； 铺设安装简单快捷， 并且密封性好； 耐化 学腐蚀， 使用寿命长； 综合造价低； 具有良好的强度 和韧性。因此， PE 管材广泛应用于排水排污、 燃气输送、 农田水利、 化工和通讯等许多领域。 根据 GB/T19472.1-2004， PE 双壁波纹管有许多检 测项目， 包括环刚度、 环柔性、 冲击性能、 烘箱试验、 蠕变 比例等， 其中环刚度是最为常见而且最为重要的检测指 标。环刚度过小会导致 PE
3、管材承受不了太大的外在载 荷而变形甚至破裂，环刚度过大会提高 PE 管材生产成 本造成不必要的浪费。本文对 PE 双壁波纹管进行环刚 度试验，并利用不确定度的原理对环刚度结果进行分 析、 评定与探讨。2 试样及试样方法本 试 验 选 用 PE 双 壁 波 纹 管 （相 对 应 标 准 为 GB/T19472.1-2004 ） ， 型号规格为 DN/ID300 ， 环刚度等 级为 SN8，根据试验方法标准 GB/T9647-2003 的规定， 在管材上截取 （30010 ） mm 长度试样三个， 切割点应该 在波谷的中间， 两端应与轴线垂直切平。在室温 （23 2 ） 下以 （102 ） （mm
4、/min ） 速度对试样进行径向压缩试 验， 压缩试验机采用处于受控状态的 CMT5504 电子万能 试验机 （精度为 0.5 级 ） ，测量试样的内径用游标卡尺 （精确度为 0.01mm ） ，测量试样长度用钢卷尺 （精确为 1mm ） ，然后根据所测得变形对应的力值确定 PE 双壁波 纹管的环刚度。3 数学模型YS= -0.0186+0.25 d- LYF式中： S管材的环刚度， kN/m2； Y 相对应于内径 3%变形时的变形量， m； d管材内径， m； F管材内径 3%变形时的力值， kN； L 管材长度， m。 由于各个分量之间都是彼此不相关相互独立的， 因 此 PE 双壁波纹管的
5、不确定度传播律为：22222uSrel - - rel=urep +u-F -+u-L -+u-d - -relrelrelu-軈 -=u-S -/姨 nrel Srel 其中：ure（l S ）管材环刚度的相对合成标准不确定度； ure（l rep ）测量中因重复性引入的不确定度； ure（l F ）测量中因压力值引入的不确定度； ure（l L ）测量中因长度引入的不确定度； ure（l d ）测量中因内径引入的不确定度；urel -S軈 -以 3 个管材环刚度平均值表示的不确定度； n管材个数。4 管材环刚度的不确定度及其评定4.1 测量中由重复性引起的不确定度管材环刚度主要构成分量包括
6、压力值、长度和内- 54 -广东建材 2015 年第 1 期质量控制与检测径， 因此这三个分量就成为了由重复性引起的不确定度 的主要来源。 根据 GB/T9647-2003， 截取 3 个试样， 并对其径向 施压， 压缩速度为 （102 ） （mm/min ） ， 试验得出的 3 次环 刚度试样结果见表 1。表 1 PE 双壁波纹管环刚度试验结果2u22uF =rel 姨F 姨+u2rel 姨F 姨+u3rel 姨F 姨rel 姨 姨姨222=姨 姨0.29% 姨+ 姨0.05% 姨+ 姨0.2% 姨 =0.36%4.3 测量中由管材长度引起的不确定度管材长度测量过程中用到的是精确度为 1mm
7、 的钢 卷尺， 符合均匀分布， 则由管材长度引入的相对标准不测试内容试样 1试样 2试样 3 试样长度 /mm 试样内径 /mm 内径的 3%/mm 试样径向变形量为内径的 3%时的力 /N 试样环刚度 / （kN/m2） 环刚度平均值 / （kN/m2） 环刚度标准偏差 / （kN/m2）300 297.5 8.9 1218 8.83299 297.0 8.9 1181 8.59 8.71 0.12302 298.5 9.0 1225 8.721/300确定度为： urel 姨L 姨= =0.19% 姨 3 4.4 测量中由管材内径引起的不确定度管材内径测量过程中用到的是精确度为 1mm 的
8、电 子游标卡尺， 同样符合均匀分布， 则由管材内径引入的 0.01/300相对标准不确定度为： urel 姨d 姨= =0.002%测量中因重复性引入的不确定度：姨 3 4.5 相对合成标准不确定度 ur（el S） 评定 重复性、 压力值、 长度、 内径各个分量之间是彼此不 相关相互独立的， 则可以将以上计算出来的结果代入得 到相对合成标准不确定度：S 姨Si 姨 0.12 urel 姨rep 姨= 9.71 =1.38%S4.2 测量中由压力值引起的相对不确定度在测量过程中由管材压力值引起的不确定度的主 要因素有三个： 试验机显示的数值； 试验机校准； 数据采集系统。 由万能试验机引起的不
9、确定度评定。 由于所使用 的 CMT5504 电子万能试验机的检定证书为 0.5 级， 于是 力示值误差为0.5%， 则可以认为力示值是处于均匀分布的，根据 JJF1059-2012 计量规范表 3 得知 k=姨3 ，2222urel 姨S 姨=姨urel 姨rep 姨+urel 姨F 姨+urel 姨L 姨+urel 姨d 姨2222=姨 姨1.38% 姨+ 姨0.36% 姨+ 姨0.19% 姨+ 姨0.002% 姨 =1.44% 由于在实际检测过程中， 最终结果是 3 个试样的环 刚度平均值， 因此相对合成标准不确定度可表示为：姨軈 姨= urel 姨S 姨则压缩试验机的 B 类相对标准确
10、定度 ure（l F ） 为： u1rel(F)=0.5%/姨 3 =0.29%。u=0.83%rel S姨 n 4.6 扩展不确定度 U（S） 评定扩展不确定度 U （S ） 的计算是由相对合成标准不确 定度与包含因子 k 相乘。置信概率为 95%，包含因子 k=2， 所以管材环刚度的相对扩展不确定度为：Urel 姨S 姨=kurel 姨S軈 姨=20.83%=1.66%将上述结果进行合成修约后， 可得其扩展不确定度 为：由万能试验机校准引起的不确定度评定。借助 0.1 级标准测力仪对试验机 （含计算机数据采集系统 ） 进行校准的， 该校准源的不确定度为 0.1%， 其置信因子 k=2，所以
11、由试验机校准引起的 B 类相对标准不确定度 u2re（l F ） 的值为： u2re（l F ） =0.1%/2=0.05%。 由计算机数据采集系统引起的不确定度评定。 在 JJF1103-2003 计量规范 B3 里面明确规定， 如果数据采 集系统是合格的， 那么其引起的 B 类相对标准不确定度 为 u3re（l F ） =0.2%， 本文直接引用该数据。 万能试验机的示值是数显的， 所以可以忽略操作 人员读取试验机压力示值中引入的不确定度。 鉴于试验 机显示的数值、 试验机校准、 数据采集系统这三个分量 都是彼此不相关相互独立的。因此， 管材环刚度相对不 确定度可合成为：22U 姨S 姨=
12、姨 姨8.711.66% 姨+ 姨0.290.01 姨 =0.14 PE 双壁波纹管环刚度试验的检测结 果 为 ： S= 8.71kN/m2， 不确定度为： U=0.14kN/m2， 包含因子 k=2， 置 信水平为 p=95%。5 总结- 55 -质量控制与检测广东建材 2015 年第 1 期现浇混凝土结构早期裂缝产生原因及防治谭羽逸【摘 要】长期以来， 混凝土的早期裂缝问题一直是人们重点关注的问题。产生混凝土早期裂缝的 原因有很多， 因此混凝土裂缝的控制成为一个难点问题。同时为了获得高质量的混凝土， 水泥用量不 断加大， 这使得混凝土早期开裂的问题更加严重。本文阐述了混凝土早期开裂的原因，
13、 并分析控制早 期裂缝的主要措施。 【关键词】现浇混凝土； 早期裂缝； 原因； 防治随着混凝土的不断应用和发展， 混凝土结构的早期 裂缝一直是人们重点关注的问题， 同时也是施工过程中 重点控制的一个难点。近年来， 随着施工技术的不断发 展， 高强、 大体积混凝土的一次浇筑， 水泥用量的不断加 大， 使得混凝土裂缝的产生原因更加复杂， 因此对于混 凝土裂缝的控制也变得更加困难。根据相关的研究知 道，混凝土结构中不可避免地会存在微裂缝的问题， 同 时混凝土结构中出现的裂缝往往是微裂缝发展的结果。 在工程实际中， 对于宽度仅在 0.1mm 以下的裂缝， 人们 的肉眼是无法识别的， 而且结构中需要控制
14、的也仅仅是 肉眼可以看出的粗裂缝，对于那些宽度小的微裂缝， 根 据工程的具体情况， 只需将其限制在一定的裂缝宽度之 内即可。1 现浇混凝土早期裂缝原因分析在混凝土中， 产生早期裂缝的原因有很多， 其中主 要包括四个方面的原因， 如表 1 所示。 在这些裂缝原因中， 发生在 45d 内的裂缝属于早期 裂缝，其中主要包括大体积混凝土水化热引起的裂缝、表 1 混凝土早期裂缝的产生原因 裂缝种类裂缝具体原因 荷载和约束或者外 加变形引起的裂缝结构基础不均匀沉降所引起的了裂缝； 荷 载作用所引起的裂缝。大体积混凝土水化热引起的裂缝；由于混 凝土塑性收缩所引起的裂缝；混凝土塑性 塌落所引起的裂缝；混凝土干
15、缩所引起的 裂缝。碱骨料反应所引起的裂缝；钢筋腐蚀所引 起的裂缝。 温度变化所引起的裂缝；混凝土早期冻胀 所引起的裂缝。施工过程中形成的 裂缝因混凝土组成成分 所产生的裂缝 因使用和环境条件 所导致的裂缝温度变化所引起的裂缝、 由于混凝土塑性收缩所引起的 裂缝、 混凝土塑性塌落所引起的裂缝、 混凝土早期冻胀 所引起的裂缝。根据相关的调查研究我们可以知道， 在 混凝土产生的所有裂缝中， 早期裂缝占大部分， 一般可 占到 80%左右。因此， 我们应加强对混凝土早期裂缝产 生原因的研究， 并针对性地采取相应的控制措施。1.1 温度变化所引起的裂缝1.1.1 温度裂缝的特征温度变化所引起的裂缝是粗裂缝
16、产生的一个重要-通常情况下， 检测结果的精度与不确定度的关系是 越小的不确定度反映出检测结果精度越高。 根据本文对 PE 双壁波纹管环刚度测量不确定度分量的评定，可以 得知影响环刚度检测结果的分量有重复性、压力值、 长 度、 内径。其中重复性引起的不确定度为 urel(rep)=1.38%， 压力值引起的不确定度为 urel(F)=0.36%， 管材长 度引起的不确定度为 urel(L)=0.19%， 管材内径引起的不 确定度为 urel(d)=0.002%。可见重复性和压力值引起的 不确定度构成了环刚度检测结果的主要因素。因此， 在 检测过程中， 如果想提高检测结果精度， 就必须减少测 量不确定度， 这个可以通过提
