瀝青軟化點試驗（環球法）測量不確定度評定

□文 /郝樹偉

測量不確定度是指表征被測量值分散性的非負參數。分析不確定度來源，進行不確定度評定，有利于提高檢測數據的準確性和可信度。目前，化工和機械加工領域開展的測量不確定度分析較多，公路施工質量檢測領域中測量不確定度評定開展的較少。瀝青軟化點是瀝青施工質量控制的三大指標之一，是瀝青施工質量檢測的重要指標[1]。而環球法測量瀝青軟化點是最為常用的檢測方法，因此，開展該項指標的不確定度分析，明確其不確定度來源，評定其測量不確定度，對提高瀝青的軟化點檢測質量具有重要意義。

1 測量原理

1）瀝青軟化點是指在規定條件下，自動軟化點儀的鋼球接觸下底板時的溫度，以℃表示。

2）依據JTGE 20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》之T 0606—2011瀝青軟化點（環球法）[1]進行測量。將裝有瀝青試樣的試樣環連同試樣底板、鋼球等置于（5±0.5）℃水的燒杯中保溫至少15 min，然后將燒杯移至裝有石棉網的加熱爐具上加熱，使杯中水溫在3 min內調節至維持每分鐘上升（5±0.5）℃，試樣受熱軟化逐漸下墜，至與下層底板表面接觸時，立即讀取溫度即為軟化點，準確至0.5℃。

2 數學模型

式中：Y為瀝青軟化點，℃；X為軟化點儀讀數值，℃；x為軟化點儀設備誤差；V為升溫速度，℃/min。

3 測量不確定度來源分析[2]

1）溫度示值引入的不確定度分量u（T），采用標準不確定度B類評定。

2）軟化點儀引入的不確定度分量u（x），采用標準不確定度B類評定。

3）升溫速度引入的不確定度分量u（V），采用標準不確定度B類評定。

4 測量不確定度分量的確定

依據JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》，分別對上述3個測量不確定度分量及軟化點的測量不穩定度進行評定。

4.1 溫度示值引入的不確定度分量u（T）

溫度示值的最大允許誤差為0.5℃，假設試驗溫度為60℃，以均勻分布估計，則

4.2 軟化點儀引入的不確定度分量u（x）

4.2.1 鋼球直徑引入的不確定度u（d）

鋼球直徑的最大允許誤差為0.02 mm，假設鋼球直徑為9.53 mm，以正態分布估計，概率p=0.99的置信因子k=2.576，則

以相對不確定度表示為

4.2.2 鋼球重量引入的不確定度u（g）

鋼球質量的最大允許誤差為0.05 g，假設鋼球質量為3.5 g，以正態分布估計，概率p=0.99的置信因子k

4.2.3 試樣環上口內徑引入的不確定度u（d1）

試樣環上口內徑的最大允許誤差為0.1 mm，假設試樣環上口內徑為19.8 mm，以正態分布估計，概率p=0.99的置信因子k=2.576，則

以相對不確定度表示為

4.2.4 試樣環下口內徑引入的不確定度u（d2）

試樣環上口內徑的最大允許誤差為0.1 mm，假設試樣環上口內徑為15.9 mm，以正態分布估計，概率p=0.99的置信因子k=2.576，則

以相對不確定度表示為

4.2.5 測量環下距下層底板的距離引入的不確定度 u（L）

測量環下距下層底板的距離的最大允許誤差為0.2 mm，假設測量環下距下層底板的距離為25.4 mm，以正態分布估計，概率p=0.99的置信因子k=2.576，則

4.2.6 軟化點儀引入的合成相對不確定度u（x）

由于 u（d）、u（g）、u（d1）、u（d2）、u（L）各分量之間彼此獨立，則軟化點儀引入的相對合成標準相對不確定度為

4.3 升溫速度引入的不確定度分量u（V）

升溫速度的最大允許誤差為0.5℃/min，假設升溫速度為5℃/min，以正態分布估計，概率p=0.99的置信因子k=2.576，則

以相對不確定度表示為

5 瀝青軟化點測量不確定度的評定

由于 u（T）、u（x）、u（V）各分量之間彼此獨立，瀝青軟化點Y的合成相對不確定度為

則以Y=60℃為例，合成標準不確定度uc（Y）=60×3.97×10-2=2.4℃

取包含因子k=2[3]，則瀝青軟化點Y的擴展不確定度為U=k×uc=2×2.382=4.8（℃）。

6 測量不確定度報告

瀝青軟化點Y=60℃，擴展不確定度為U=4.8℃，包含因子k=2。

7 結論

1）采用環球法測量瀝青軟化點為60℃，擴展不確定度U=4.8℃，包含因子k=2。

2）不確定度分析結果表明，升溫速度引入的不確定度分量是測量不確定度的主要來源。

[1]JTGE 20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].

[2]JJF 1059.1—2012，測量不確定度評定與表示[S].

[3]國家質量技術監督局計量司.測量不確定度評定與表示指南[M].北京：中國計量出版社，2003.