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第二章建筑材料测试基本知识 质量管理体系建筑材料常用技术标准建筑材料检测的取样及试样处理仪器及量测方法检验数据处理检验报告 2 1质量管理体系 一 定义ISO8402 1994规定质量管理体系定义 为实施质量管理的组织结构 程序 职责 过程和资源 这一整体构成质量管理体系 包含硬件和软件两部分 通过质量管理体系的合格实验室要具备的条件包括 必要的符合要求的仪器设备实验场地及办公设施合格的检测人员 二 质量管理体系的特性系统性 实验室建立的质量管理体系是为实施质量管理 质量检测过程中的各个方面综合起来的完整体系 全面性 质量管理体系的建立 应对质量检测等各个方面进行有效的控制 对检验过程直至检验报告的完成进行全过程 全要素 全方位的控制 有效性 质量管理体系的建立 应能减少 消除和预防质量缺陷的产生 使各项检测工作都处于受控状态 适应性 质量管理体系能随环境变化和体系的发展进行修订补充 以适应变化的需求 按标准化的对象分为三类 2 2建筑材料常用标准 技术标准 管理标准 工作标准 按执行程度分为二类 强制性标准和推荐性标准 实施标准化的目的和作用产品系列化 使产品品种得到合理发展 保证产品的可靠性和互换性 如不同厂家生产螺丝和螺母 生产同标号的水泥等 通过生产技术 试验方法等各类标准统一生产和工作的程序和要求 保证每项工作的质量 通过安全 卫生 环境保护等标准 减少疾病和事故的发生 有效保障人身健康和安全 通过标准传播技术信息 加速新技术和成果的应用和推广 促使企业实施标准 提高和发展企业的科学管理水平 对于建材生产企业必须按照标准生产 并控制产品质量 建筑材料使用部门必须按照标准选用 设计和施工 并按标准验收 建筑材料技术标准分类 ISO标准表示方法 ISO 标准号 标准号 可有可无 冒号 发布年号 标准名称 ISO9000 1 1994 标准名称 标准代号 ISO 族标准编号 9000 标准编号 1 修订年份 1994年 国家标准表示方法 各级标准均有相应的代号 其表示方法由标准代号 编号 发布顺序号 修订年份和标准名称组成 GB T5101 1998 烧结普通砖 标准名称 烧结普通砖 标准代号 GB 推荐标准 T 编号 5101 修订年份 1998年 工程中可能涉及到的其他国外技术标准 美国材料试验学会标准 代号为ASTM 日本工业标准 代号为JIS 德国工业标准 代号为DIN 英国标准 代号为BS 法国标准 代号为NF 注意 工程中使用的建筑材料除必须满足产品标准 生产标准 验收标准 外 还需满足有关的设计规范 施工规范及验收规范 或规程 等 取样的一般规定 所抽取的样本的特性应当对材料总体特征具有代表性 以保证所得到的试验结果有代表性 取样方法简单随机抽取 使总体中的每个个体被抽取的机会均等 周期系统抽取 按生产顺序或运输顺序每隔若干个个体进行抽取 分层抽取 从一个可以分成若干层的总体中 在不同层中抽取个体作为样本 2 3建筑材料检验的取样及试样处理 整群抽取 将总体分为许多群 随机抽取若干群作为样本 多级抽取 事先规定若干级单位 上一级抽样单位大 下一级抽样单位小 下一级样本是从上一级样本中抽取的 试样处理 如不同规格试样处理 烘干 加工 砌筑等 砂 石的四分法取样 将所取样品置于平板上在潮湿状态下拌和均匀 并堆成圆饼 然后沿互相垂直的两条直径吧圆饼分成大致相等的四份 取齐对角线的两份重新拌匀 再堆成圆饼 重复上述过程 直至把样品缩分到检验所需量 抽样检验就是通过一个样本来判断总体是否合格 选取试样是材料测试的第一个环节 抽样方法的正确与否直接关系到所检验材料的整体结果 因此必须制定一个抽样的方案 1 批量的划分批量 需要检验的一批产品中所包含的单位产品的总量 注意事项 或划分原则 1 批量划分前提是生产的基本条件必须一致 不然样本的分布就没有比较明确的规律性 不能正确估计整批材料的质量 2 要考虑批量的数量 批量过大 则一旦不合格 处理麻烦 批量过小 样本容量相对减小 对总体质量的判断容易产生失误 2 抽样的规则样本原则上应以同一批量中随机抽取 检验目的不同 不同材料取样规则不同 1 取样地点取样地点是保证材料具有真实质量的关键 常用进场取样 2 样品的保存条件要求不同 反映情况不同 导致样品的保存条件也存在着差异 3 测试时间的确定很多材料性能随时间变化而变化 因此不同时间测试 结果差别很大 4 取样的方法一般取样方法视材料而定 注意 取样应具有代表性 客观公正反映材料的真实质量 既要有随机性 还要有均匀性 科学性 例 颗粒装材料取样方法 自料堆的顶 中 底三个不同的高度处 在均匀分布的五个不同部位处 取大致相等的试样各一份 共取15份 取样时应先将取样部位的表面铲除 于较深处铲取 铲取后按四分法缩分 5 取样频率及样本容量取样频率 指材料中所取样本的次数 样本容量 取样组数 一个样本有几个产品 取样频率 过大 则试验量加大 过小 不能反映批量材料的均匀性 6 取样数量的多少决定了试样的科学性和代表性 取样数量多 代表性好 但浪费 少则代表性不足 力学性能测试仪器 压力试验机使用和操作注意事项 2 4检验仪器 机械及量测方法 1 保证试件在最大载荷的25 75 之间破坏 2 试验调零前先打开送油阀 将活塞升起一段距离 目的是消除下压板 试件等的重力 3 升活塞后挂砣 调节平衡锤 使摆锤左侧面与刻线重合 4 升活塞的速度可以快一些 但试验要按照规定速度加载 避免过快 5 试件破坏后 先关送油阀 再打开回油阀 送油时回油阀必须关死 送油阀关闭时不要关的太死 避免损伤油针尖梢 质量的量测仪器 磅秤 台秤 天平等 长度的量测仪器 米尺 卷尺 直尺 游标卡尺等 容量的量测仪器 量筒 容量筒 烧杯等 时间的量测仪器 秒表等 温度湿度的量测仪器 温度计 湿度计 电子温湿度计等 一 检验数据的平均值1 算数平均值 该值只能反映该批试验的总体结果的平均值 而不能反映数据的波动情况 n 试件组数 Ri 第i组试验值 2 5检验数据处理 2 均方根平均值S 该值可以反映测得数据大小及数据波动范围的变化程度 n 试件组数 Ri 第i组试验值 二 检验数据的误差计算1 极差 试验所测得的数据中最大值和最小值之差 也称范围误差或最大误差 试验条件 设备的精确程度和操作人员的熟练程度是影响极差大小的主要因素 2 算数平均误差 n 试件组数 Ri 第i组试验值 3 标准差 标准差反映测试结果波动的大小或离散程度 标准差越大 说明测试结果的波动越大 离散程度越大 n 试件组数 Ri 第i组试验值 4 变异 离差 系数Cv 变异系数越小 说明测试结果越均匀 三 正态分布曲线在正常测试的情况下 许多影响质量的因素都是随机的 因此测试结果的大小也是随机变化的 对同一批试样经随机取样测定 其数据经整理绘成曲线 一般均接近正态分布曲线 强度 概率 图为混凝土的强度概率分布曲线 正态分布曲线的特点是 曲线高峰为平均值出现的概率 以平均值为对称轴 左右两边曲线是对称的 表明对称轴两边出现的概率大致相等 测试结果越接近平均值 其出现的概率越大 离对称轴越远 即测定值越高或越低 其出现的概率越小 并逐渐趋近于0 在对称轴两侧的曲线上各有一拐点 两拐点之间的曲线向下弯曲 拐点以外的曲线向上弯曲 以横坐标为渐近线 对混凝土强度 概率分布曲线图的分析 可以判断混凝土的质量状况 拐点与平均值之间的距离叫做强度的标准差 也称均方差 越大 强度分布曲线就宽而矮 平均强度出现的概率低 离散程度就越大 表明混凝土质量不稳定 施工控制不良 四 检测结果中数字的取舍处理1 数字修约规则 1 在拟舍弃的数字中 保留数后边第一个数字小于5时 则舍去 保留数的末位数字不变 2 保留数后边第一个数字大于5时 则进一 保留数的末位数字加一 3 在拟舍弃的数字中 保留数后边第一个数字是5时 若5后边的无数字或数字全部为零时 奇进偶不进 保留数的末位数字为奇数时则进一 若保留数的末位数字为偶数 包括0 则不进 若5后跟有并非全部为0的数字时则进一 例 修约前0 6512修约后0 7修约前0 65001修约后0 7 4 在拟舍弃的数字 若为两位以上的数字 不得连续进行多次修约 例 将35 4546修约成整数正确的修约是 修约前35 4546修约后35而不是一次修约35 455二次修约35 46三次修约35 6四次修约36 5 负数修约时 先将它的绝对值按前面规则进行修约 然后再修约值前面加上负号 例 将 36 5修约成两位有效数字 36 6 0 5个单位的修约 指修约间隔为制定位数的0 5个单位 修约规则是现将拟修约数值乘以2 按制定位数依照进舍规则修约 所得数值再除以2 例 将下列数字修约到个位数的0 5个单位 拟修约数值 A 乘以2 2A 2A修约值A修约值60 25120 5012060 060 38120 7612160 5 60 75 121 50 122 61 0 6 数值修约的有效位数 从非零数字最左一位向右数而得到的位数就是有效位数 例 6 2 0 62 0 062均为两位有效数字0 00620三位有效数字10 00四位有效数字 2 试验数值的记录记录测量数值时 应读至测量仪器的最小分度值 最小分度值是按仪器所能达到的精度来确定的 其误差为 0 5最小分度值 有效数字的位数 第一位自左第一个不为0的数字算起 最末一位规定允许有 0 5单位误差 如 用最小分度值为1mm的仪器测试件的边长 按最接近的刻度值 记录为151mm 则真实边长可能在151 0 5mm之间 有效数字为三位 如果需要做进一步运算 则读数时 应在最小分度值读取后 再估读一位 上例中可记录为150 7或151 3mm 3 误差对同一物理量进行重复测量时 经常发现数值不一样 因为每项实验都有误差 误差可控制 但不能完全消除 失误可消除 在测试中 1 正确认识误差的性质 分析误差产生的原因 以消除或减少测量误差 2 正确处理数据 合理计算结果 以更接近于真实值的数据 3 正确组织试验 合理设计或选用仪器和操作方法 以便在经济的条件下取得理想的结果 测量误差 由于测试中 仪器的精确性 人的视觉差 试件尺寸偏差的大小 测试取点等因素的影响 注意 测试值不是真值 虽然真值的量试未知数 但可以估计测试值与真值相差的程度 测试值的观测误差 简称误差 1 测量及分类测量分为直接测量 间接测量 总体测量 直接测量 Y X Y为未知量值 X为测量直接获得的数值 间接测量 未知量是通过一定的公式与几个变量相联系 不能直接求得 需将直接测量量所得的各变量值代入公式中 经过计算而得的未知量的数值 Y f X1 X2 X3 Xn X1 X2 X3 Xn 各直接测量之数值 总和测量 使各个未知量以不同的组合形式出现 根据直接测量或间接测量所得数值 如 混凝土强度与回弹值的关系可用下式表示 可得a bR aNb式中 R 混凝土强度N 混凝土回弹值a b 系数 可用两个方程式或采用回归分析法求得 2 误差分类系统误差 凡恒定不变或遵循一定规律变化的误差 产生原因 测量仪器和工具 测量人员 测量方法和条件 测量仪器和工具 仪器不准确测量人员产生的系统误差 观测者不同习惯 如左右眼观察 压力机给油速度测量方法和条件 没按正确方法操作 外界环境影响 如系统误差很小 则表示测试结果相当准确 测试的准确度有系统误差表征 随机误差 当误差出现没有规律性 其数值的大小与性质也不固定时 即误差随机变化 任一次测量中 随机误差不可避免 而且在同一条件下 重复进行的各次测量中 随机误差的大小 正负各有其特性 但就总体而言 却具有某些内在的共性 即服从一定的统计规律 出现的正负误差概率几乎相等 随机误差由许多互不相干的独立因素引起 其中大多数因素与系统误差一样 无法掌握具体规律 个体 随机误差不能通过实验消除 但总体有规律 因此 算术平均值可作为测量结果的一个重要指标 具体测量中 数值大的随机误差出现概率比数值小的随机误差出现的概率低得多 则测试就够比较精密 测试的精密度是由随机误差离散程度表征的 疏忽误差 由于测试者的疏忽大意引起的操作 读数或计算产生的误差 疏忽误差远远超过同一客观条件下的系统误差与随机误差 凡含该种误差的数据应舍弃 综合误差 随机误差与系统误差的合成 统称为综合误差 注意 误差的性质可在一定条件下转化 如 压力机的示值误差对成批的压力机来说是偶然误差 对一台来说 示值结果始终偏大或偏小为系统误差 3 绝对误差与相对误差绝对误差 表示测试值与真值之偏离 是数值的大小表示偏离程度 其值之正负 指明了偏离的方向 绝对误差有时称为误差 表示测试的准确度 因为真值一般是无法测得的 故通常采用最大绝对误差表示 相对误差 绝对误差与真值之比 表示测试的精密度 具有可比性 通常采用最大相对误差 例 钢材抗拉试验 测得最大荷载为198000N 如最大绝对误差为1000N 则最大相对误差为 1 1000 198000 100 0 5 另一抗折机 测值728N 最大绝对误差为4N 则最大相对误差为 2 4 728 100 0 5 两个相对误差相等 即两者精密度相近 如用绝对误差表示准确度 则 1 2 这是错的 4 计算过程中计算数字的选择 1 小数的加减运算运算时各数所保留的位数应比其中小数点后位数最少的多一位 计算结果应和原来数字中小数点后位数最少的那个相同 例 三个计量数字相加100 6mm 101 12mm 100 623mm 其中小数点后位数最少的是一位 所以演算应保留两位 100 6 101 12 100 62 302 34mm计算结果保留小数点后一位取302 3mm 2 小数的乘除运算运算时各数所保留的位数应比其中有效数字最少的多保留一位 计算结果中 应保留的位数与原来数字中有效数字最少的那个相同 例 100 6mm 101 12mm 100 623mm相乘 其中有效数字最少的是4位 所以演算应保留5位 100 6 101 12 100 62 1023574 257计算结果保留四位有效数字 1 024 106mm3 3 小数的乘方 开方运算计算结果应保留的位数和原来有效数字位数相同 例 100 6的2次方为 100 6 2 10120 36 结果保留四位有效数字 应取1 012 104 4 同时需做几种运算时 对需要做中间计算的数字所保留的位数 应比单一运算时所应保留的位数多一位 5 一般关系式的建立测试中 一般关系式的建立是通过相关变量大量实验值确立的 也可以理论上推导 习题下列数字保留2位小数 1 7632 1 7610 335 10 341 7500 1 7527 832 27 831 773 1 7719 985 19 981 785 1 78 101 254 101 251 795 1 801 585 1 58 101 754