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          石灰有效氧化钙含量测定的不确定度分析

          冯睿    四川四正建设工程质量检测有限公司  成都  610031

          [摘要]:依据中华人民共和国国家计量技术规范对石灰有效氧化钙含量测定中有关测定不确定度的评定与表示进行了论述。

          [关键词]:石灰;有效氧化钙;不确定度。

          1、前言

              石灰是一种气硬性无机胶凝材料,其产生胶结性的成分主要是有效氧化钙,其次是氧化镁。国家建材行业将石灰分为建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉三种。将消石灰粉或生石灰粉掺入各种粉碎或原来松散的土中,经拌合、压实及养护后得到石灰稳定土,广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。本文就消石灰粉有效氧化钙含量测定的不确定度分析进行探讨。

          2、检测依据:

          1JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》之T 0811-1994《石灰有效氧化钙测定方法》;

          2JC/T 481-92《建筑消石灰粉》。

          3、检测对象

          消石灰粉。

          4、仪器及设备:

          烘箱(50250℃);干燥器(Ф25cm);称量瓶(Ф30mm×50mm);瓷研钵(Ф1213cm);分析天平(量程不小于50g,感量0.0001g);玻璃珠(Ф3mm);具塞三角瓶(250mL);塑料洗瓶;量筒(50mL);A级酸式滴定管(50mL);滴定台及滴定管夹;试剂勺等。

          5、试剂

          1)蔗糖(分析纯);

          21%酚酞指示剂;

          30.1%甲基橙水溶液

          4)盐酸标准溶液(相当于0.5mol/L):将42mL浓盐酸(相对密度1.19)稀释至1L,按下述方法标定其摩尔浓度后备用。

          称取0.81.0g(精确至0.0001g)已在180℃烘干2h的碳酸钠(优级纯或基准级)记录为m,置于250mL三角瓶中,100mL水使其完全溶解:然后加入230.1%甲基橙指示剂,记录滴定管中待标定盐酸标准溶液的体积V1,用待标定的盐酸标准溶液滴定至碳酸钠溶液由黄色变为橙红色;将溶液加热至微沸,并保持微沸3min,然后放在冷水中冷却至室温,如此时橙红色变为黄色,再用盐酸标准溶液滴定,直到溶液出现稳定橙红色时为止,记录滴定管中盐酸标准溶液的体积V2。V1、V2的差值即为盐酸标准溶液的消耗量V。

          盐酸标准溶液的摩尔浓度按下式计算:

          M=m/V×0.053

          式中:M——盐酸标准溶液的摩尔浓度(mol/L);

                m——称取碳酸钠的质量(g);

                V——滴定时盐酸标准溶液的消耗量(mL);

          0.053——1.00mL盐酸标准溶液[C(HCl)=1.000 mol/L]相当的以克表示的无水碳酸钠的质量。

          6、准备试样

          将消石灰样品用四分法缩减至10余克。如有大颗粒存在,须在瓷研钵中磨细至无不均匀颗粒存在为止。置于称量瓶中在105℃烘箱内烘至恒重,储于干燥器中,供试验用。

          7、试验步骤

          1)称取约0.5g(用减量法称量,精确至0.0001g)试样,记录为m1,放入干燥的250mL具塞三角瓶中,取5g蔗糖覆盖在试样表面,投入干玻璃珠15粒,迅速加入新煮沸并已冷却的蒸馏水50mL,立即加塞振荡15min(如有试样结块或粘于瓶壁现象,则应重新取样)。

          2)打开瓶塞,用水冲洗瓶塞及瓶壁,加入23滴酚酞指示剂,记录滴定管中盐酸标准溶液体积V3,用已标定好的约0.5mol/L盐酸标注溶液滴定(滴定速度以23/s为宜),至溶液的粉红色显著消失并在30s内不再复现即为终点,记录滴定管中盐酸标准溶液的体积V4。V3、V4的差值即为盐酸标准溶液的消耗量V5。

          8、数学模型

          X=(V5×M×0.028)/m1×100

          式中:X——有效氧化钙的含量(%);

                V5——滴定时消耗盐酸标准溶液的体积(mL);

                0.028——氧化钙毫克当量;

                m1——试样质量(g);

                M——盐酸标准溶液的摩尔浓度(mol/L)。

          9、输入量的标准不确定度评定

          9.1输入量m的不确定度来源主要由以下几部分组成:

          1)称重天平的示值误差引起的不确定度分量;

          2)校准天平用的E2等级标准砝码引起的不确定度分量。

          9.1.1称重天平的示值误差引起的不确定度分量的评定

          称重天平鉴定证书(证书编号201004001324)给出以下检定结果(其中e=10mg):

          检定项目

          称量载荷(g

          检定结果(e

          最大允许误差(e

          天平示值误差

          0m50

          0.0

          ±0.5

          50m200

          0.2

          ±1.0

          可以看出最大允许误差呈均匀分布,取包含因子k=,采用B类方法进行评定,则标准不确定度为:

          u1=a/k=0.5×10/=2.89mg

          相对不确定度为:

          2.89/(50×1000)=0.0000578

          9.1.2校准天平用的E2等级标准砝码引起的不确定度分量的评定

          由标准砝码误差表(附录一)可以看出,E2等级标准砝码(50g)的误差为±0.1mg,则标准不确定度为:

          u2=a/k=0.1/=0.0577mg

          相对不确定度为:

          0.0577/(50×1000)=0.000001154

          9.1.3输入量m的合成不确定度的评定

              u(m)= =0.0000578

          9.2输入量M的不确定度来源主要由以下几部分组成:

          11000mL容量瓶引入的标准不确定度分量;

          250mLA级酸式滴定管引入的标准不确定度分量;

          350ml量筒引入的标准不确定度分量;

          4)称取碳酸钠时称重天平引入的标准不确定度分量。

          9.2.11000mL容量瓶引入的标准不确定度分量的评定(1000.00±0.40mL

          标准不确定度为:

          u1=0.40/=0.23(mL)

          相对不确定度为:

          0.23/1000=0.00023

          9.2.250mLA级酸式滴定管引入的标准不确定度分量的评定(50.00±0.05mL

          标准不确定度为:

          u2=0.05/=0.0289(mL)

          相对不确定度为:

          0.0289/50=0.000578

          9.2.350ml量筒引入的标准不确定度分量的评定(50.0±0.25mL)

          标准不确定度为:

          u3=0.25/=0.144(mL)

          相对不确定度为:

          0.144/50=0.00288

          9.2.4称取碳酸钠时称重天平引入的标准不确定度分量评定

          相对不确定度为:0.0000578。

          9.2.5输入量M的合成不确定度的评定

          u(M)==0.0029

          9.3输入量V5的标准不确定度主要由以下几部分组成:

          150mLA级酸式滴定管引入的标准不确定度分量;

          2)用50mL量筒取蒸馏水时引入的标准不确定度分量。

          9.3.150mLA级酸式滴定管引入的标准不确定度分量的评定(50.00±0.05mL

          相对标准不确定度为:0.000578。

          9.3.250mL量筒取蒸馏水时引入的标准不确定度分量的评定(50.0±0.25mL)

          相对不确定度为:0.00288。

          9.3.3输入量V5的合成不确定度的评定

          u(V5)== 0.0029

          10、有效氧化钙合成标准不确定度的评定

          uc(X)==0.0041

          11、扩展不确定度的评定

          取包含因子k=2,则扩展不确定度为:

          URm=kuc(X)=2×0.0041=0.0082

          12、不确定报告

          12.1石灰有效氧化钙含量的计算

          第一次:m=0.5005g,M=0.495mol/L,V5=25.10mL,

          X1=25.10×0.495×0.028/0.5005×100=69.51%

          第二次:m=0.5016g,M=0.495mol/L,V5=25.15mL,

          X1=25.15×0.495×0.028/0.5016×100=69.49%

          平均值X=69.50%

          12.2测量结果相关的不确定的计算

          U=X×U(Rm)=69.50%×0.0082=0.57%

          12.3测量结果的表达方式

          X=69.50%,U=0.57%

          参考文献

          [1]中国实验室国家认可委员会.中国实验室注册评审员培训教程[M].北京:中国标准出版社,2001.66-85.

          [2]唐志海.水中氯化物测定的不确定度评定[J].职业与健康,2004,207):41-43.

          附录一  标准砝码误差表

          点击次数:  发布日期:2011-04-21  【打印此页】  【关闭
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