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水泥28天抗压强度检测误差分析

张力

中国水电建设集团十五工程局有限公司测试中心，陕西（712000）

摘要：本文采用方差理论，对水泥强度检验结果的重复性及再现性的误差进行分析，以实现对检验人员、检验仪器设备和检验环境的考核和控制。

关键词：检测结果，误差分析，质量控制

1．引言

水泥抗压强度检验值是评判水泥强度等级的主要指标，因此水泥抗压强度检验值的精确性及其误差大小将直接影响对水泥质量的评判。我们知道检验误差是与检验人员是否具备熟练的检验技术、是否认真仔细地进行操作以及检验过程中是否有差错等有关，这些包括制备水泥强度试件的试模、成型方法、养护方法，试压时使用的抗压夹具、加荷方法以及试验环境、养护环境、检验数值的读取方法等有关。目前许多检验机构虽然已经将上述的检验仪器设备、环境、计量设备、检验人员操作等方面纳入了质量管理体系。但如何分析和判断这些因素对检验结果造成的影响呢？现在大多检验机构仅依据现行标准GB/T17671－1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》中对检验方法的精确性的规定。即：（10.5条）检验方法的精确性通过其重复性和再现性来测量，（10.6条）对于28天抗压强度的测定，在合格试验室之间的再现性，用变异系数表示，可要求不超过6%，（11.5条）对于28天抗压强度的测定，一个合格试验室在上述条件下的重复性以变异系数表示，可要求在1%－3%之间[1]。而上述这些规定过于宽泛，不容易使检验人员及时发现问题，为此本文试图用方差理论对水泥强度检验中的误差进行分析，以便及早发现影响强度检验值的因素，及时对影响的主要因素进行控制。

2．重复试验结果的（组间）误差分析

在水泥抗压强度检验中，如果没有误差的存在，则水泥抗压强度检验值应该相同。在实际检验中可以认为水泥强度检验值的波动，主要是由误差因素造成的。因此，可以假设在检验人员不变，试样质量均匀，检验仪器设备相同的情况下，水泥抗压强度的检验值应该服从正态分布，同时组与组的方差相等，且数据相互独立[2]。根据方差理论，试件的组内（三块试件，六个抗压强度检验值）的差异是由试件制作人员和破型人员及测试仪器的测试误差引起。为了便于讨论，我们以某检测单位对某32.5级普通硅酸盐水泥的四次重复试验结果进行分析，试验使用同一试样，试验由同一检验人员，采用相同的仪器设备，养护条件相同，其28d抗压强度测试结果见表1：

表1水泥28天抗压强度检验表

水平数P重复试验数r

A1

A2

A3

A4

1

41.2

40.1

40.7

42.2

2

44.4

40.8

39.9

40.4

3

42.6

41.2

41.9

41.1

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4

42.9

40.2

42.6

40.6

5

43.6

39.2

44.5

39.8

6

41.0

38.7

42.4

40.6

平均xi

42.6

40.0

42.0

40.8

总平均x

41.4

4组数据的强度代表值xi的统计特征值如下：

总平均值：x＝41.4MPa，标准差：S=1.17MPa，变异系数：δb=2.83%，变异系数在1~3%之间，符合GB/T17671－1999标准第11.5条重复性要求，即从标准角度而言检验的精确度满

足要求，但是若从方差上分析我们会发现检验的精确度并不符合检验要求。表2方差分析计算表

重复试验数r

各水平下（P=4）的抗压强度

A1

A2

A3

A4

1

41.2

40.1

40.7

42.2

2

44.4

40.8

39.9

40.4

3

42.6

41.2

41.9

41.1

4

42.9

40.2

42.6

40.6

5

43.6

39.2

44.5

39.8

6

41.0

38.7

42.4

40.6

Σ

Σxij

255.7

240.2

252.0

244.7

992.6

(Σxij)2

65382.49

57696.04

63504.00

59878.09

246460.62

Σx2ij

10905.93

9620.46

10596.88

9982.97

41106.24

方差分析如下[3]：

1）计算总变差、条件变差、试验误差及其自由度；

a）总变差的平方和ST和总自由度fT：

fT=P×r?1=23式中：xij——水平Ai的第j次试验值。

b）条件（因素）变差的平方和SA和自由度fA：

fA=P?1=3

c）试验误差的平方和Se和自由度fe：

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fe=P(r?1)=20

2）计算均方；

对于本例e=8.1628/1.4735=5.54＞F0.01=4.9