水泥净浆搅拌机测量结果的不确定度评定研究.pdf

48 Vol.40,No.1January,2024第 40 卷第 1 期2024 年 1 月IT REPORT0 前言水泥净浆搅拌机在许多领域中都有着广泛的应用，如建筑工程、道路施工、水利工程等。它主要用于制备试验用净浆，是混凝土实验室试验中必不可少的设备之一1。此外，它也被广泛应用于建筑工地，以现场制备混凝土所需的净浆。1 水泥净浆搅拌机的工作原理水泥净浆搅拌机是一种广泛应用于试验用净浆制备的设备，其工作原理是将按标准规定的水泥和水混合后进行搅拌，以获得均匀的净浆2。水泥净浆搅拌机通常按照严格的标准进行生产制造，该设备具有以下几个主要特点：1）高效率搅拌：水泥净浆搅拌机采用高效搅拌器，能够快速将水泥和水混合，并确保搅拌均匀，从而提高了净浆制备的效率。2）自动化操作：设备通常具有自动化控制系统，可以实现自动加水、自动搅拌等功能，简化了操作过程，降低了人工干预的难度3。3）高精度计量：设备通常配备高精度计量装置，可以确保准确控制水泥和水的水泥净浆搅拌机测量结果的不确定度评定研究李柏（防城港市检验检测中心，广西防城港538000）摘要：水泥净浆搅拌机是一种畅通的设备，在众多领域得到广泛的应用。为确保其应用效果，还需要做好相应的测量结果不确定度评定与分析研究。此次研究中，以尺寸测量不确定度与时间测量不确定度为例，分析水泥净浆搅拌机测量结果的不确定度评定问题。关键词：水泥净浆搅拌机；测量结果；尺寸；时间；不确定度；评定中图分类号：TQ172.6文献标志码：A文章编号：1672-4739（2024）01-0048-03Research on Uncertainty Evaluation of Measurement Results of Cement Slurry MixerLI Bai（Fangchenggang Inspection and Testing Center,Fangchenggang 538000,China）Abstract：Cement slurry mixer is a smooth equipment that has been widely used in many fields.To ensure its application effectiveness,it is necessary to conduct corresponding evaluation and analysis of measurement uncertainty.In this study,taking the uncertainty of size measurement and time measurement as examples,the uncertainty evaluation of the measurement results of cement slurry mixer is analyzed.Keywords：cement slurry mixer；measurement results；size；time；uncertainty；evaluate用量，从而保证制备的净浆质量。4）易于维护：水泥净浆搅拌机通常设计为易于维护和清洁的结构，减少了维护成本和时间，提高了设备的可靠性和使用寿命。因此，水泥净浆搅拌机在建筑、交通、水利等众多领域中得到了广泛应用。例如，在混凝土配合比试验中，制备高质量的净浆是必不可少的环节，而水泥净浆搅拌机的应用则为这一环节提供了重要支持。此外，水泥净浆搅拌机还可用于制备其他涉及到净浆的材料，如砂浆、防水材料等。总的来说，水泥净浆搅拌机的应用范围十分广泛，具有很高的实用价值。可用于测定水泥的凝固时间等参数，是水泥厂、建筑公司以及科研单位的必备设备之一。在搅拌的过程中，搅拌叶在搅拌机构的作用下，一边自转一边做圆周运动。水泥净浆搅拌机结构如图 1 所示：图1 水泥净浆搅拌机结构示意图收稿日期：2023-12-14作者简介：李柏（1982.11-），男，壮族，广西防城港人，本科，工程师，研究方向：质量计量、力学方向。49 Vol.40,No.1January,2024第 40 卷第 1 期2024 年 1 月IT REPORT搅拌过程中，往往会因为混合搅拌不均匀，而造成混合物的粘性降低，影响了工作效率；同时会因搅拌叶片的混合幅度较小，而需要加长工作时间，影响工作进度4。水泥净浆搅拌机通常具备精确的计量系统，具备高效、稳定、易于维护等特点，以确保其能够长时间稳定运行。水泥净浆搅拌机能够大大提高净浆制备的效率，保证净浆的质量和均匀性，从而为混凝土的制备和质量提供了坚实的基础5。同时，它的使用也大大降低实验室和施工现场的成本，提高施工效率。2 水泥净浆搅拌机测量结果的不确定度评定以尺寸测量不确定度为例2.1 测量背景此次研究中，以尺寸测量不确定度与时间测量不确定度为例，分析水泥净浆搅拌机测量结果的不确定度评定问题。其中，在进行尺寸测量不确定度评定的过程中，将JJF(建材)104-2021水泥净浆搅拌机校准规范作为测量依据。具体的测量过程中，需要对周围的环境条件进行合理的设置。湿度应保持在 65%左右的水平，温度应当维持在 20左右的水平。同时，应保持测量环境的清洁，并远离电磁干扰或振动等干扰因素6。测量中将数显卡尺作为标准器，将水泥净浆搅拌机(搅拌叶片外沿直径)作为测量对象。2.2 测量模型评定过程中参考的数学模型如下：y=d （1）其中：1）d：数显卡尺示值；2）y：被测水泥净浆搅拌机搅拌叶片测量值。2.3 标准不确定度分量评定与汇总评定过程中主要涉及到 5 个不同的分量，具体情况如表 1 所示：表 1 尺寸测量标准不确定度分量标准不确定度分量表示方法在具体的测量中所产生的重复性导致 u（d1）所使用标准器在示值方面的误差 u（d2）所使用标准器所具备的分辩力 u（d3）所使用标准器与被测搅拌叶片外沿直径在线胀系数方面的差值 u（d4）所使用标准器与被测搅拌叶片外沿直径在温度方面的差值u（d5）不同分量的具体评定方法如下：2.3.1 u（d1）连续进行 10 次测量，对每次测量结果进行记录，计算出平均值，具体得到测量列如下所示：表 2 测量结果第 1次第 2次第 3次第 4次第 5次第 6次第 7次第 8次第 9次第 10次平均值5.48 mm5.49 mm5.49 mm5.48 mm5.48 mm5.49 mm5.52 mm5.48 mm5.48 mm5.51 mm5.49mm标准不确定度为：u（d1）=s=0.14（mm）=14（m）（2）2.3.2 u（d2）数显卡尺最大允许误差为 0.03 mm，查表得 k=3，则标准不确定度为：u（d2）=0.0330.01（mm）=10（m）（3）2.3.3 u（d3）所使用标准器分辨力 0.01 mm，k 值大小为，则标准不确定度为：u（d3）=0.0050.0029（mm）=2.9（m）（4）2.3.4 u（d4）在线胀系数方面，标准器与被测量水泥净浆搅拌机(搅拌叶片外沿直径)分别为(11.50.5)10-6-1和(11.50.5)10-6-1，最大差值为 110-6-1。通过查表获得 k 值具体大小，为 k=，则标准不确定度为：u（d4）=110-6105=0.00002（mm）=0.02（m）（5）2.3.5 u（d5）k 值为 k=，标准不确定度为：u（d5）=1210-6-1150.00004（mm）=0.04（m）（6）标准不确定度汇总情况如表 3 所示：表 3 尺寸测量标准不确定度汇总情况标准不确定度分量标准不确定度数值来源u（d1）14m在具体的测量中所产生的重复性导致 u（d2）10m所使用标准器在示值方面的误差 u（d3）2.9m所使用标准器所具备的分辩力 u（d4）0.02m所使用标准器与被测搅拌叶片外沿直径在线胀系数方面的差值 u（d5）0.04m所使用标准器与被测搅拌叶片外沿直径在温度方面的差值2.4 合成标准不确定度与扩展不确定度评定灵敏系数 ci=1，合成标准不确定度为：uc=17（m）=0.017（mm）（7）取k=2，参照公式（2）进行计算，可得扩展不确定度为：U=kuc=0.0034mm （8）50 Vol.40,No.1January,2024第 40 卷第 1 期2024 年 1 月IT REPORT3 水泥净浆搅拌机测量结果的不确定度评定以时间测量不确定度为例3.1 测量背景在进行时间测量不确定度评定的过程中，将JJF(建材)104-2021水泥净浆搅拌机校准规范作为测量依据。具体的测量过程中，需要对周围的环境条件进行合理的设置。湿度应保持在 65%左右的水平，温度应当维持在 20左右的水平。同时，应保持测量环境的清洁，并远离电磁干扰或振动等干扰因素。测量中将电子秒表作为标准器，将水泥净浆搅拌机(慢速搅拌工作时间 120s)作为测量对象。3.2 测量模型评定过程中参考的数学模型如下：y=t （9）其中：1）t：电子秒表示值；2）y：被测水泥净浆搅拌机测量值。3.3 标准不确定度分量评定与汇总在进行标准不确定度分量评定的过程中，主要涉及到5 个不同的分量，具体情况如表 4 所示：表 4 时间测量标准不确定度分量标准不确定度分量表示方法在具体的测量中所产生的重复性导致u（t1）测量中人员的反应速度所导致u（t2）所使用标准器时间间隔误差u（t3）所使用标准器分辨力导致u（t4）不同分量的具体评定方法如下：3.3.1 u（t1）连续进行 10 次测量，对每次测量结果进行记录，计算出平均值，得到测量列如下所示：表 5 测量结果第 1 次 第 2 次 第 3 次 第 4 次 第 5 次 第 6 次 第 7 次 第 8 次 第 9 次第 10次平均值120.52 s120.82 s120.66 s120.32 s120.72 s120.32 s120.44 s120.56 s121.18 s120.86 s120.64 s由测量重复性引起的标准不确定度为：u（t1）=s=0.27（s）（10）3.3.2 u（t2）人员反应速度一般为 0.2s，为均匀分布，通过查表获得 k 值具体大小，为 k=，则标准不确定度为：u（t2）=0.20.12（s）（11）3.3.3 u（t3）秒表时间间隔误差小于 0.1s，通过查表获得 k 值具体大小，为 k=，则标准不确定度为：u（t3）=0.10.06（s）（12）3.3.4 u（t4）秒表分辨力为 0.01s，则区间半宽度为=0.01s2=0.005s，可认为均匀分布，通过查表获得 k 值具体大小，为 k=，则标准不确定度为：u（t4）=0.0050.003（s）（13）标准不确定度汇总情况如表 6 所示：表 6 时间测量标准不确定度汇总情况标准不确定度分量标准不确定度数值来源u（t1）0.27 s在具体的测量中所产生的重复性导致u（t2）0.12 s测量中人员的反应速度所导致u（t3）0.06 s所使用标准器时间间隔误差u（t4）0.003s所使用标准器分辨力导致3.4 合成标准不确定度与扩展不确定度评定灵敏系数 ci=1，合成标准不确定度为：uc=0.3（s）（14）取k=2，参照公式（2）进行计算，可得扩展不确定度为：U=kuc=0.6s （15）参考文献：1 张有斌.水泥净浆搅拌机叶片转速示值误差测量值的不确定度分析J.建材发展导向（上）,2015,13(10):246-247.2李海燕.水泥净浆搅拌机时间示值测量结果的不确定度评定J.商品与质量（学术观察）,2014(10):211-211.3王渝榕,赵庆岳,何天松,等.水泥净浆搅拌机转速示值误差测量值的不确定度评定 J.计量与测试技术,2015(3):77-77,80.4朱中举,王学武,胡成群.水泥净浆搅拌机叶片转速示值误差测量结果的不确定度评定J.计量与测试技术,2012,39(2):48-49.5卓焕权.水泥净浆搅拌机测量结果的不确定度评定J.仪器仪表标准化与计量,2019(6):40-42.6王静萍.水泥净浆搅拌机转速示值测量结果的不确定度评定J.中国化工贸易,2014(16):49-49,50.