沥青软化点试验（环球法）测量不确定度评定

□文 /郝树伟

测量不确定度是指表征被测量值分散性的非负参数。分析不确定度来源，进行不确定度评定，有利于提高检测数据的准确性和可信度。目前，化工和机械加工领域开展的测量不确定度分析较多，公路施工质量检测领域中测量不确定度评定开展的较少。沥青软化点是沥青施工质量控制的三大指标之一，是沥青施工质量检测的重要指标[1]。而环球法测量沥青软化点是最为常用的检测方法，因此，开展该项指标的不确定度分析，明确其不确定度来源，评定其测量不确定度，对提高沥青的软化点检测质量具有重要意义。

1 测量原理

1）沥青软化点是指在规定条件下，自动软化点仪的钢球接触下底板时的温度，以℃表示。

2）依据JTGE 20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》之T 0606—2011沥青软化点（环球法）[1]进行测量。将装有沥青试样的试样环连同试样底板、钢球等置于（5±0.5）℃水的烧杯中保温至少15 min，然后将烧杯移至装有石棉网的加热炉具上加热，使杯中水温在3 min内调节至维持每分钟上升（5±0.5）℃，试样受热软化逐渐下坠，至与下层底板表面接触时，立即读取温度即为软化点，准确至0.5℃。

2 数学模型

式中：Y为沥青软化点，℃；X为软化点仪读数值，℃；x为软化点仪设备误差；V为升温速度，℃/min。

3 测量不确定度来源分析[2]

1）温度示值引入的不确定度分量u（T），采用标准不确定度B类评定。

2）软化点仪引入的不确定度分量u（x），采用标准不确定度B类评定。

3）升温速度引入的不确定度分量u（V），采用标准不确定度B类评定。

4 测量不确定度分量的确定

依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》，分别对上述3个测量不确定度分量及软化点的测量不稳定度进行评定。

4.1 温度示值引入的不确定度分量u（T）

温度示值的最大允许误差为0.5℃，假设试验温度为60℃，以均匀分布估计，则

4.2 软化点仪引入的不确定度分量u（x）

4.2.1 钢球直径引入的不确定度u（d）

钢球直径的最大允许误差为0.02 mm，假设钢球直径为9.53 mm，以正态分布估计，概率p=0.99的置信因子k=2.576，则

以相对不确定度表示为

4.2.2 钢球重量引入的不确定度u（g）

钢球质量的最大允许误差为0.05 g，假设钢球质量为3.5 g，以正态分布估计，概率p=0.99的置信因子k

4.2.3 试样环上口内径引入的不确定度u（d1）

试样环上口内径的最大允许误差为0.1 mm，假设试样环上口内径为19.8 mm，以正态分布估计，概率p=0.99的置信因子k=2.576，则

以相对不确定度表示为

4.2.4 试样环下口内径引入的不确定度u（d2）

试样环上口内径的最大允许误差为0.1 mm，假设试样环上口内径为15.9 mm，以正态分布估计，概率p=0.99的置信因子k=2.576，则

以相对不确定度表示为

4.2.5 测量环下距下层底板的距离引入的不确定度 u（L）

测量环下距下层底板的距离的最大允许误差为0.2 mm，假设测量环下距下层底板的距离为25.4 mm，以正态分布估计，概率p=0.99的置信因子k=2.576，则

4.2.6 软化点仪引入的合成相对不确定度u（x）

由于 u（d）、u（g）、u（d1）、u（d2）、u（L）各分量之间彼此独立，则软化点仪引入的相对合成标准相对不确定度为

4.3 升温速度引入的不确定度分量u（V）

升温速度的最大允许误差为0.5℃/min，假设升温速度为5℃/min，以正态分布估计，概率p=0.99的置信因子k=2.576，则

以相对不确定度表示为

5 沥青软化点测量不确定度的评定

由于 u（T）、u（x）、u（V）各分量之间彼此独立，沥青软化点Y的合成相对不确定度为

则以Y=60℃为例，合成标准不确定度uc（Y）=60×3.97×10-2=2.4℃

取包含因子k=2[3]，则沥青软化点Y的扩展不确定度为U=k×uc=2×2.382=4.8（℃）。

6 测量不确定度报告

沥青软化点Y=60℃，扩展不确定度为U=4.8℃，包含因子k=2。

7 结论

1）采用环球法测量沥青软化点为60℃，扩展不确定度U=4.8℃，包含因子k=2。

2）不确定度分析结果表明，升温速度引入的不确定度分量是测量不确定度的主要来源。

[1]JTGE 20—2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[2]JJF 1059.1—2012，测量不确定度评定与表示[S].

[3]国家质量技术监督局计量司.测量不确定度评定与表示指南[M].北京：中国计量出版社，2003.