EVA 防水板拉伸强度测量的不确定度分析

福州铁建工程质量检测有限公司，福建 福州 350014

1 研究背景

建筑防水工程是建筑工程系统中的重要组成部分，在工程项目施工质量提升，建筑物功能作用发挥等方面发挥重要的作用，在防水工程中，其质量与防水材料选用存在密切关联性。

EVA（Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer，乙烯-醋酸乙烯共聚物）防水板是以乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯树脂、抗老化剂、相关助剂等为主要原材料，经熔融、塑化、辊压等一系类工艺，制备而成的一种具备一定厚度的板状防水防渗材料。EVA 防水板的柔韧性相对较高，且具备耐冲击、耐低温、抗开裂等特征。因此，EVA 防水板在建筑防水工程中得到广泛应用，其生产需求与要求也不断增多。这就需要通过测量的不确定度分析来提升测量数据准确度，保证产品质量检测科学、合理。

2 试 验

2.1 试验材料

衡水大众橡塑有限公司生产的1.5（mm）EVA 防水板。

2.2 试验设备

（1）电子万能试验机（配引伸计），UTM4502 型，量程500N，准确度等级1 级，由深圳市三思纵横有限公司生产。

（2）天津亚兴自动化实验仪器厂生产的实验室测厚仪（压足6mm）等。

2.3 试验环境

样品在（23±2）℃养护不少于24h 后，裁取Ⅰ型哑铃试件，在（23±2）℃环境中进行抗拉强度试验。

2.4 试验方法

试验依据：TB/T 3360.1—2014《铁道隧道防水材料第1 部分：防水板》；GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》；GB/T 328.10—2007《建筑防水材料试验办法》等。

试验步骤：①试样在标准环境下静置24h；②在裁取的亚铃试件狭窄部分中心两侧划两道平行线，平行线之间的距离为25mm；③用测厚仪在试件试验长度中部和两端测量厚度，取3个测量值的中位数用于计算横截面积；④取裁刀狭窄部分的距离作为试样宽度，并计算试件横截面积；⑤将试件放置到防水板拉伸试验设备中，保持（250±50）mm/min 的恒速进行加载，将试件拉伸到断裂；⑥根据所得数据，利用公式“P=F/A”（P 代表EVA 防水板拉伸强度，单位表示为“MPa”；F 代表最大拉力，单位表示为“N”；A代表试件原始横截面积，单位表示为“mm2”）得出EVA 防水板拉伸强度。

3 拉伸强度测量的不确定来源

引起EVA 防水板拉伸强度测量不确定的因素主要有：①EVA 防水板拉伸强度测量过程中，样品差异引入不确定度；②操作人员在测量过程中，进行重复性测量引入的不确定度；③EVA 防水板拉伸强度测量过程中，测量所用设备引入的不确定度，如电子万能试验机示值误差引入不确定度，测厚仪示值误差引入不确定度等；④测量数值修约引入的不确定度等。

4 不确定度的评定

4.1 样品差异引入的不确定度评定

在EVA 防水板拉伸强度测量过程中，样品差异引入的不确定度（UP1 表示）一方面与测量过程中选择样品位置差异存在密切关联性；另一方面与样品拉伸过程中夹具位置差异存在密切关联性。因此，样品差异引入的不确定度主要体现在试件重复测量上。对此，可利用式（1）代入试样测量数据计算样品差异引入的相对不确定度。（式中：x 表示试件测量值；表示平均值；n 表示试件总数；i 表示i 次测量，1～n）。在本次研究中，样品差异引入的相对不确定度为0.017%。

4.2 重复测量问题引起的不确定度评定

在EVA 防水板拉伸强度测量过程中针对操作人员重复测量引入的不确定度进行分析时，以某个试样为研究对象，利用拉力试验机测量试样拉伸强度，得到几组拉伸强度数据（在本次实验中重复测量5 次，数据平均值为25.0MPa，如表1 所示），利用贝塞尔公式（式2）计算单次测量标准差，得出标准不确定度。

表1 EVA 防水板拉伸强度测量结果

4.3 测量设备问题引起的不确定度评定

在EVA 防水板拉伸强度测量过程中，测量设备引入的不确定度来源主要有：①电子万能试验机示值误差引入不确定度；②测厚仪示值误差引入不确定度。

电子万能试验机最大允许误差为±0.5%，由电子万能试验机生产企业所提供鉴定证书提供的相对示值误差可知，在实际应用过程中电子万能试验机示值在±0.5%范围外的概率相对较小，在±0.5%范围内的概率呈均匀分布，区间半宽a1=0.25%，根据相关规定确定包含因子K1值为，利用B 类方法（式4）对电子万能试验机示值误差引入的不确定度（用UP3表示）进行分析，可有效得到不确定度分量。

测厚仪最大允许误差为±0.02mm，在实际应用过程中测厚仪示值在±0.02mm范围外的概率相对较小，在±0.02mm范围内的概率呈均匀分布，区间半宽a2=0.01mm，根据相关规定确定包含因子K2值为，利用B 类方法（式5）对厚度仪示值误差引入的不确定度（用UP4表示）进行分析，可得到不确定度分量为0.0058mm，由于试样平均厚度为1.5mm，因此，厚度仪示值误差引入的相对不确定度为0.387%（0.0058÷1.5）。

4.4 数值修约问题引入的不确定度评定

在EVA 防水板拉伸强度测量过程中，根据相关要求需要对测量值进行修约，保留小数点后一位数。通常情况下，EVA 防水板拉伸强度测量值的修约误差为±0.05MPa，且在±0.05MPa 范围内呈均匀分布，K=，利用B 类方法计算得到数值修约引入不确定度为0.029MPa，相对标准不确定度为0.029÷25.0=0.116%。

4.5 其他不确定度评定

在EVA 防水板拉伸强度测量不确定度分析过程中，也需考虑温度效应、应变率效应存在的影响。由于本次研究是在室温条件下进行，因此可忽略温度效应引入的不确定度。关于应变率效应修正引入的不确定度，假设测量结果在允许误差范围内，在本次研究中忽略不计。

5 合成标准不确定度评定

拉力与原始横截面积相对独立，平均拉力强度为25.0MPa。将上述所得不确定度进行统计（表2），根据相对合成标准不确定UP=（UP12+UP22+UP32+UP42+UP52）1/2进行计算能够得出相对合成标准不确定度（UP），并利用UP6=UP×K（当置信水平超过95%时，包含因子K=2）得到EVA 防水板拉伸强度测量的相对扩展不确定度（UP6）。

表2 各不确定度分量

相对合成标准不确定：

相对扩展不确定度：

6 拉伸强度测量的不确定度报告

EVA 防水板拉伸强度测量的不确定度报告需要含有拉伸强度、拉伸强度测量结果相关扩展不确度等内容。

7 结论

总之，防水材料力学性能测量的不确定度分析是提高防水材料质量检测结果准确性的重要手段。因此，在EVA 防水板拉伸强度测量过程中，应严格按照相关要求与规定，遵循试验基本原则进行操作，以保证测量的准确、真实。