２０１４年第１４期（总第１４３期 江西建材 应用研究 玻璃纤维增强塑料夹砂管初始环刚度不确定度评定 ■黎骏昭，敖卓炳，周肖枝 摘广州市建筑材料工业研究所有限公司，广东广州５１０６６３ 要：通过对玻璃纤维增强塑料夹砂管初始环目幢测量结果不确定度的评定， 分析影响试验结果的各种因素，提高该试验的检测水平和准确性，供同 行检测参考。 初始环刚度不确定度 试验环境：（２３±２） 、（５０±１０）％。 试验方法：按照ＧＢ／Ｔ ２１２３８—２００７试验方法进行试验，将试样 置于加载板的中心位置，安装变形测量仪表于合适位置，施加初载使上 加载板与试样接触。检查并调整变形测量系统，使整个系统处于正常 关键词：玻璃纤维增强塑料夹砂管玻璃纤维增强塑料夹砂管，简称玻璃钢管，是一种以玻璃纤维及其 工作状态，此时作为测量变形起点，按规定的加载速度，对试样加载。 试验示意图如下： 制品为增强材料，以不饱和聚酯树酯等为基体材料，以石英砂及碳酸钙 等无机非金属颗粒材料为填料，采用定长缠绕工艺、离心浇铸工艺、连 续缠绕工艺方法制成的管道。玻璃钢管与混凝土管相比，不仅有重量 轻、承压能力好、内壁阻力小等特点，而且具有使用寿命长、安装方便、 操作简单等优点，在工程中得到广泛的应用。初始环刚度系玻璃纤维 增强塑料夹砂管的重要技术指标之一，它直接影响管材的使用安全性 ２数学模型 夹砂管初始环刚度试验是将试样放置于两平行板之间，以恒速对 其径向施荷，由管直径变化３％时的线荷载计算初始环刚度，公式如 下： Ｓ０＝０．Ｏ１９３５Ｆ／￣Ｙ 和使用寿命，准确有效检测玻璃钢管的初始环钢度，对产品质量和施工 过程的质量控制有着极其重要的意义。本文通过对玻璃纤维增强塑料 夹砂管初始环刚度测量结果不确定度的评定，分析影响试验结果的各 种因素，提高该试验的检测水平和准确性，供同行检测参考 １试验过程简述 由于输入量彼此，于是不确定度为： （Ｊｓ０）＝ ｆ（ｒｅｐ）＋ ｆ（Ｆ）＋ ２ （△ｙ） 式中： Ｓ０……………………………………………………初始环刚度； 环刚度的定义：初始环刚度系指单位长度的管环在外压力作用下， 在一定径向变形下所承受的荷载大小。它表征管环抵抗外荷载能力。 试验样品：本文试样选择 玻璃纤维增强塑料夹砂管（以 下简称夹砂管）内径系列的 ＦＲＰＭ—Ｉ一８００—０．６—５０００ 上Ｆ…………………………………………与Ａｙ相对应的线荷载； Ａｙ………………………管直径变化量，取试样计算直径的３％； （ｒｅｐ）………………………试验的总重复性引起的不确定度； （Ｓ０）……………试样初始环刚度的相对合成标准不确定度； （Ｆ） ……………………与Ａｙ相对应的线荷载的不确定度； ＧＢ／Ｔ ２１２３８—２００７，共１０ 根，试样长度为３００ｍｍ，垂直 切割试样端部，切割时保证切 割面无毛刺和锯齿边缘。 试验所用设备：钢卷尺 （测量范围０～２ｍ，精确度 一 ｆ／１， ２（，ＡＹ） ……………………………管直径变化量的不确定度； ３夹砂管初始环刚度标准不确定度分量及其评定 ３．１ 夹砂管初始环刚度重复性引起的相对不确定度评定 重复性引起的相对不确定度主要来源于力的测量、长度测量、内径 按ＧＢ／Ｔ ２１２３８—２００７规定进行试验，根据公式： 及厚度测量引起测量的重复性。 Ｖ＝３．５Ｏ×１０— Ｄ２／ｔ １一上、下加载板 ２一试样 １ｍｍ）、游标卡尺（测量范围０—１０００ｍｍ，精确度０．０２ｍｍ）、数显游标卡 尺（测量范围０～１５０ｍｍ，精确度０．０１ｍｍ）、荷载传感器（测量范围０～ ３０ｋＮ，准确度１．０级）。 由试样的计算直径和实际厚度计算得到试验的加荷速度为ｍｍ／ ｍｉｎ，１０次初始环刚度试验测量结果见表１。 １ ＳＯ平均值：Ｓｏ＝÷ ｓｍ ＝ｌ，２，…，ｎ ｎ＝ｌ０ 从而处理泌水、离析问题。因此，相关工作人员再次增高了砂率，并且 降低了减水剂的拌合量，配置了２—４组，从而处理了泌水的情况，让混 凝土的拓展度由Ｔ５０，时间为１４．１秒，扩展度为６５５毫米，坍落度为２５５ 毫米。 ４对混凝土拌合试验的结果进行分析 度进行试验，其２８天抗压强度均在６６—７２ＭＰａ之间，强度变异值不大， 符合该项目对混凝土的标准。同时，混凝土没有出现离析情况、坍落度 相对较大、流动性较高，所以，可以选用此种方法配备混凝土，为后续施 工夯实基础。 ５结语 在配置混凝土期间，矿渣粉对其早期的强度有良好的作用，但是粉 煤灰对其后期的强度有作用，因此，可以同时应用两种骨料拌合混凝 土，提高混凝土的刚性强度。据相关分析发现，在粉煤灰中，其玻璃结 构网络中（Ｓｉ０４）４一聚合度高，所以对其碱性较难控制，可以采用氢氧 化钙进行激活。所以，应用纯粉煤灰进行控制的混凝土强度相对较差。 总而言之，在进行现场混凝土浇筑施工期间，施工队伍应用了六台 罐车进行混凝土的塌落度拓展试验，经过试验结果证明，其坍落度都在 ２４０—２６０ｍｍ之间，拓展度都在６００—６５０ｍｍ之间。所以，混凝土在２８ 天后的强度都超过设计的强度标准，在６８—７０ＭＰａ之间。该混凝土的 和易性优良，满足相关设计标准。所以，值得相关工作人员应用与推 广，为后续施工夯实基础。 参考文献 而矿渣玻璃机构网络中（Ｓｉ０４）４一聚合度低，十分容易被碱性激活，其 水化反映的速率也较粉煤灰更快，早期形成的水化物对粉煤灰有引导 作用。所以，可以同时应用粉煤灰及矿粉，增加混凝土的刚性强度。另 外，因为粉煤灰内的活性成分同硬化水泥中的氢氧化钙相近，所以，可 以同时进行应用。 在进行第二次拌合试验期间，２—４组的混凝土在２８天后，其折算 强度为７．１７×１０ Ｐａ，符合该项目工程对混凝土的要求，在结合相关规 定，应用２—４的配合比再次重复进行了试验，同时对混凝土的刚性强 ６· ［１］中国建筑科学研究院．ＪＧＪ５５－－２０００普通混凝土配合比设计规程 ［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００１． ［２］中国建筑标准设计研究院，清华大学．ＣＥＣＳ２０３：２００６自密实混凝土 应用技术规程［ｓ］．北京：中国计划出版社，２００６． 初始环刚度标准偏差：ｓ（Ｓｏ ）： １８６·Ｏ ＾√ ｎ一１ 重复性引起的相对不确定度分量： （ｒ印）＝ （Ｊｓｏ ）／Ｓ—ｏ＝ ×１００％＝１．８％ 』ｉ＝１ ／∑（ｓ０。一５０） ３．２．３ 与△１，相对应的线荷载Ｆ的不确定度分量评定 线荷载Ｆ＝Ｆｏ／ＬＦｏ、 彼此，故线荷载Ｆ的相对不确定度 为 （Ｆ）＝ Ｏ．６３％ （ ） （Ｌ）＝ｖ／（０．６０％） ＋（０．１９％） ＝ 表１ 夹砂管初始环刚度试验测试结果 序号 １ ２ ３ ３０ｏ ４ ５ ６ ２９９ ７ ３０２ ８ ３０１ ９ １０ ３．３ 管直径变化量ＡＹ的不确定度分量评定 管直径变化量与试样的计算直径有关，计算直径Ｄ：Ｄ ＋￡，故与 内径和厚度的测量设备有关。 ３．３．１ 内径Ｄ 测量的不确定度分量评定 试样长度 ３００ ３０２ ￡（ｍｍ） ３０２ ３Ｏ１ ３０ｏ ３０１ 试样内径 Ｄ （１ｌｌｍ） ８０ｏ．５２ ８ｏ０．２８ ７９９．８８ ８ｏ０．１２ ８ｏ０．１８ ７９９ ６８ ８ｏ０．８２ ８ｏ０．４４ ７９９．７６ ８ｏ０．ｏ４ 试样厚度 １５３４ ｌ５．Ｏ８ １４．９８ １５．１８ １５．２Ｏ ｌ５．２４ ｌ５．３Ｏ １５．２２ １５．１８ １５．ｏ６ ｔ（ｍｍ） 试样内径采用游标卡尺测量，检定证书上给出卡尺不确定度为ｕ ０．０２ｍｍ，ｋ＝２，该卡尺的标准不确定度为 ＝０．０２ｒａｍ￣２＝０． Ｏ１ｍｍ，相应的相对标准不确定度为： 试样的计 （Ｄ ）＝ Ｄ ＝０．００１２％ 算直径Ｄ ８１５．８６ ８１５．３６ ８１４．８６ ８１５．３Ｏ ８１５．３８ ８１４ ９２ ８ｌ６．１２ ８１５ ６６ ８１４．９４ ８１５．１０ （ｍｍ） ３．３．２厚度ｔ测量的不确定度分量评定 试样厚度采用数显游标卡尺测量，检定证书上给出卡尺不确定度 为（Ｕ＝０．０１ｍｍ，ｋ：２），该卡尺的标准不确定度为 ＝０．０１ｒａｍ￣２＝０． ００５ｍｍ，相应的相对标准不确定度为： （ｔ）＝ｔｔ／ｔ＝０．０３３％ 管直径变 化量ＡＹ ２４．４８ ２４．４６ ２４．４５ ２４．４６ ２４．４６ ２４．４５ ２４．４８ ２４．４７ ２４ ４５ ２４．４５ （ｍｍ） 与ｈＹ相 对应荷载 ３．８４７ ３．９ｌ４ ３ ９５３ ３．９２６ ３．８７４ ３．９９２ ３ ８９７ ３．７９９ ３．９８０ ３．８３９ （ｋＮ） ３．３．３管直径变化量△ｙ的不确定度分量评定 管直径变化量ＡＹ＝３％Ｄ，Ｄ中两分量相互，故管直径变化 量ＡＹ的相对不确定度为： ｆ与ＡＹ相 对应的线 １２８２３ １２９６０ １３１７７ １３ｏ（）ｏ １２８７０ １３３５１ １２９ｏ４ １２６２１ １３２６７ １２７５４ 荷载Ｆ （Ｎ／ｍ） 试样初始 环刚度Ｓ０ １０１３６ １０２５２ １０４２８ １０２８４ １０１８１ ｌ０５６６ １Ｏ２ｏ０ ９９８０ １Ｏ５ｏ０ １００９４ （Ｎ／ｍ ） （△ｙ）＝￣／ （Ｄ ）＋ （ｔ） （０．００１２％） ＋（０．０３３％） ＝０．０３３％ ４夹砂管初始环刚度标准不确定度评定 由于输入量彼此，相对合成标准不确定度为 ｆ（Ｓ０）＝、 ｆ（ｒｅｐ） （Ｆ） （Ａｙ） 初始环刚 度平均值 ＳＯ（Ｎ／ ｍ２） （１．８％） ＋（０．６３％） ＋（０．０３３％） ＝１．９％ １ ０３×１０４ ５扩展不确定度评定 取置信概率Ｐ＝９５％，按ｋ ＝２。夹砂管初始环刚度的相对扩展不 确定度为： ｆ３．２ 与ＡＹ相对应的线荷载Ｆ的不确定度分量评定 影响Ｆ测量的不确定度主要来源于负荷传感器、钢卷尺、仪器校准 的不确定度。 ３．２．１ 负荷传感器带来的标准不确定度评定 （１）示值误差带来的标准不确定度评定 １．０级荷载传感器示值误差为±１．０％，按均匀分布考虑，故ｋ＝ （Ｊｓｏ）＝ × ｆ（Ｓｏ）：２×１．９％＝３．８％ 合成修约不确定度后，可得其扩展不确定度为： ｆ（ｓ０）＝ （１．０３×１０ ×３．８％） ＋（０．２９×１００） ３９０Ｎ／ｍ２ 检测结果可表示为： Ｓ０＝１．０３×１０ Ｎ／ｍ ，Ｕ＝３９０Ｎ／ｍ ，ｋ＝２，Ｐ＝９５％； √３，则试验机的相对标准不确定度 １ ｚ（Ｆｏ）为： （ ）：１．Ｏ％／√３＝０．５８％ ６小结 （２）设备校准引入的不确定度评定 １．０级荷载传感器是借助０．３级标准测力仪进行校准的，检定证 书给出该校准源的不确定为０．３％，置信因子ｋ＝２，故由此引入的相对 标准不确定度 ２ ｆ（ ）为： ２ （ ）＝０．３％／２＝０．１５％ 通过此评定，可以知道影响初始环刚度试验结果的主要因素来自 于人员和仪器设备。试验人员进行试验时重复性测量、读数的准确度 会对结果造成影响。设备的计量较准和设备的精度同样对试验结果造 成一定影响，因此，要进一步提高本试验的准确性，必须加强检测人员 的培训和提高仪器设备计量的精度。 参考文献 由于传感器的示值可以峰值保持，检测人员读取示值的不确定度 不计。 荷载传感器的相对不确定度可合成为： ｆ（ ） ＝ ￣／ ｆ（Ｆ０） ； ｆ（ ） ： ［１］ＧＢ／Ｔ ２１２３８—２００７玻璃纤维增强塑料夹砂管［ｓ］． ［２］ＧＢ／Ｔ ５３５２—２００５纤维增强热固性塑料管平行板外载性能试验 方法［ｓ］． ［３］ＪＪＦ １０５９—２０１２测量不确定度评定与表标［ｓ］． 丁 研＝０．６０％ ３．２．２ 长度Ｌ测量的不确定度分量评定 ［４］邓宗梁．ＰＶＣ—Ｕ双壁波纹管环刚度测量的不确定度评定［Ｄ］．福 建建材．２０１２． 试样长度测量使用的钢卷尺最小分度值为１ｍｍ，按均匀分布考 虑，故ｋ＝ ，由此引起的相对不确定度为： ：０．１９％ Ｍ（￡）： ７·
