陶瓷砖湿膨胀率测量不确定度评定

杨松林

（南安市质量计量检测所 362300）

1 概述

在陶瓷砖的检测项目中，吸湿膨胀率是个重要参数，对陶瓷砖的抗裂性能有一定的影响[1]。釉面砖是在多孔性陶瓷坯体上涂一层几乎无气孔的致密光亮釉层，坯体吸收率较大，而釉层几乎无气孔，当釉面砖铺贴在潮湿环境中时，坯体吸水膨胀，而釉面几乎不吸水，在釉面和坯体结合处会产生一定应力，导致釉面开裂。因此对该项目的检测，应予以重视。测量不确定度是表征测量结果分散程度的一个数值，测量结果的准确性及有效性取决于测量不确定度的大小。

2 测量原理和方法

2.1 测量原理

按GB/T3810.10-2016标准[2]，通过将砖完全浸没煮沸的水中，保温加热加速湿膨胀发生，冷却后测定其长度变化比。

2.2 测量方法

2.2.1 重烧

取同一批次10块整砖，沿中心部位切割出10块100mm×35mm大小的试样。将试样置于高温炉内，以150℃/h的速率升至550℃时，保温2h后让样品在炉内自然冷却到70℃，然后将样品取出，置于干燥箱内并于室温下保持32h。重烧结束后测量该批样品的长度，3h后再重复测量一次。

2.2.2 沸水处理

往水浴锅中加入蒸馏水，煮沸后将试样完全浸入锅内，并保持离水面高度至少5cm，试样之间、试样与水浴锅的底部及内壁互不接触。连续煮沸24h后取出试样并自然冷却至室温，然后分别于1h和3h后测量其长度，并记录结果。对该批10个试样，分别计算其沸水处理前和处理后两次测量值的平均值，然后计算两者之差。

2.2.3 计算公式

湿膨胀率按如下公式计算，单位为mm/m：

式中：ΔL——试样在沸水处理前和处理后平均长度之差，mm；

L——沸水处理前试样的平均长度，mm。

3 数学模型

根据JJF1059.1-2012规定，测量不确定度评定方法分为A类和B类两大评定方式[3]。重复性观测作为A类评定方式当中一种常用简便的统计方法，将采用该方法测量得出的标准方差作为A类测量不确定度的一个分量，其实际上已经包含了检测程序、检测的环境条件、人为操作、仪器偏差等因素。该项分量从总体效果上看，也涵盖了多项可以用B类方式进行评定的分量。因此通过重复性测量，不仅可以简化不确定度的评定步骤，还能对实际测量过程的能力进行评定。

本次测量过程中引入的不确定度因素的来源主要有：人员操作的差异、测量仪器误差、实验室环境的变化、高温炉和水浴锅加热装置的不确定性等因素。在本次测量过程中，很难分别对每个因素的影响进行定量评定，因此本文采用在同样的实验条件下，用同样方法测量同一批次的10个试样，然后计算其测量结果的标准偏差，作为重复性测量A类不确定度的一个分量。因此该不确定度的数学模型为：

X=Xi×frep

4 不确定度的评定

（1）在本次实验中，平行测量了10个试验样品，所得测量结果如表1。

表1中：L1、L2——沸水处理前的测量值，mm；

L3、L4——沸水处理后的测量值，mm。

测量的重复性以标准偏差表示，按下式计算：

按标准规定，每次测量只需5个样品，报告结果取其平均值，按下式计算该平均值的标准偏差：

重复性系数frep的不确定度按下式计算：

（2）游标卡尺的不确定度按下式计算：

其中0.005为校准证书上的扩展不确定度，1.96对应置信概率为95%的标准差。

（3）合成标准不确定度

表1

（4）扩展不确定度

5 结果报告

当取5个样品测量时，计算其平均值报告结果，包含因子k取2时，扩展不确定度U（X）=6.56×10-4。

通过以上在陶瓷砖湿膨胀率检测过程中对测量不确定度的进行分析评定，为该类产品的不确定评定提供参考的思路及方法。测量不确定度是检测质量的一个极其重要的指标，有效得控制不确定度因素能提高检测结果的准确度与可靠性。