建筑弹性涂料是以合成树脂乳液为基料,与颜料、填料及助剂配制而成,施涂一定厚度(干膜厚度大于等于150 μm)后,具有弥盖因基材伸缩产生细小裂纹的有弹性的功能性涂料。
在建筑工程中,为了正确合理地选择和使用材料,都必须知道材料的力学性能。而这些力学性能试验的数据是否准确可靠,与所用计量仪器是否准确以及测量不确定度评定是否合理密切相关[1]中国机械网okmao.com。文章按JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》[2]对影响弹性建筑涂料拉伸强度测量的不确定度进行分析探讨。
1 测量方法
1.1 测量和评定依据
JG/T172-2005《弹性建筑涂料》[3];JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》。
1.2 环境条件
温度(23±2) ℃;相对湿度(50±5) %。
1.3 测量仪器
高铁公司 TSC-2000 型拉力试验机,负荷0~1000 N;上海六中量仪厂CH-10-A 型测厚仪,0~10 mm,最小刻度0.01mm;上海量具刃具厂电子数显卡尺,0~150 mm,分度0.01 mm。
1.4 被测对象
建筑弹性涂料
1.5 测量过程
按标准规定方法制备涂膜,并在标准条件下正、反面朝上各养护7 d,制成干膜厚度为(1.0±0.02) mm 的涂膜,并裁切成哑铃1型试件。
哑铃1 型试件在标准环境条件下放置至少3 h,用直尺在试件上划好两条间距25 mm 的平行线,用测厚仪测出试件标线中间和两端三点的厚度,取三个测量值的中位数作为试样厚度[4]。取裁刀狭小平行部分刀刃间距离作为试样的宽度,用游标卡尺测量并精确至0.05 mm,计算出原始的横截面积;使试样对称地夹在拉力试验机的上、下夹持器上,使拉力均匀地分布在横截面上,以200 mm/min的拉伸速度拉伸试件至断裂,记录试件断裂时的最大荷载;拉伸强度P 等于测量过程中的最大荷载F 与试件原有截A 之比。测量结果以五个试件的算术平均值表示,计算精确至0.1
MPa。
2 数学模型
P=F/A
式中:P——拉伸强度,MPa;
F——最大拉力,N;
A——原始截面积,mm2。
3 不确定度来源
从以上的测量过程、所用仪器设备及数学模型可以看出,影响测量结果的主要因素有:
(1)试样的养护环境条件和测试环境条件产生的不确定度;
(2)样品不均匀性引起的不确定度;
(3)试验设备引起的不确定度;
(4)检测人员重复测量厚度产生的不确定度。
4 测量不确定度的评定、计算与合成
4.1 试样的养护环境条件和测试环境条件引起的测量不确定度环境温度和湿度条件对试样的养护有一定的影响,实验室配备了恒温恒湿房,温度和湿度控制在标准规定的范围内,根据经验,环境条件的局部的微小变化对测量不确定度的贡献很小,可以忽略不计。在室温条件下进行拉伸试验时,温度效应修正及其所引入的标准不确定度可以忽略不计。
4.2 样品不均匀性引起的不确定度
样品不均匀性引起的测量不确定度U (d):
试件测量数据如表1,则由于样品不均匀性引起的测量不确定度为:

4.3 试验设备引起的不确定度
4.3.1 电子拉力试验机示值误差引起的测量不确定度U(ÆF)TSC-2000 型电子拉力试验机,其示值误差小于±0.5 %,按其均匀分布考虑,则按B 类方法评定,得出不确定度为:

4.3.2 测厚仪示值校准结果引起的标准不确定度
试样的制备标准厚度为(1.0±0.2) mm,CH-10-A 测厚仪的测量范围为(0~10) mm,其校准证书(证书编号:CD-2007091858)上提供的不确定度U=0.001,k=2,采用B 类方法进行评定,则不确定
度为:

测厚仪对同一试样重复测量7 次,得到一组厚度数据为:1.068、1.070、1.072、1.064、1.076、1.070、1.060(单位:mm)。采用A 类贝塞尔方法进行评定,则算术平均值为1.068 mm,标准差为0.005,计算得到标准不确定度为:

5 合成不确定度
影响各不确定度分量的因素互不相关,则测量结果的合成不确定度为:

测量结果:P=2.1986 MPa
合成不确定度可以表示为:U=2.1986×0.73 %=0.016 MPa
6 扩展不确定度U95
取k=2,则U95=Ku=2×0.016=0.03 MPa则建筑涂料拉伸强度的结果可表示为P=(2.1986±0.03) MPa,P=95 %,k=2。