2023年8月3日发(作者：)
■标准与检测2019
年水泥化学分析中氧化钾氧化钠测量不确定度评定徐熠（福州市建筑工程检测中心有限公司，福建福州350000）摘
要
采用火焰光度法（基准法）测定水泥的氧化钾和氧化钠含量，评定测量结果不确定度,找出不确定度的主要
影响因素，从而提高分析结果的准确程度。关键词
氧化钾;氧化钠；火焰光度法;不确定度0引言水泥化学分析结果可以通过测量不
标准溶液的配制移液管（校准、温度效应｝容量瓶（校准、温度效应）-标准物质纯度确定度来证明其适宜性叫在实际的分
-称量（天平线性）析过程中,不确定度的来源很多,如测量
重复性、玻璃量具、称量器具等，分析每
容量瓶（校准、温度效应）——个不确定分量对总不确定度的贡献,可
称量（天平线性）-----►/提高检测结果的可靠性。1测定方法及数学模型1.1仪器设备待测溶液的配制重复性图1因果图准包含灵敏度和校准函数的线性叫而本分析方法是在同一
电子分析天平FA2004,火焰光度计FP6410,100
~
lOOOmL容量瓶,25mL移液管□天平且很窄的范围内称量，故灵敏度的不确定度可忽略。本
分析方法的各类试验至少包含了容量瓶和移液管的重复性
1.2分析方法称取约0.2g试样，以氢氟酸-硫酸在钳皿中蒸发除硅
（SiO2
+4HF-^SiF41
+2H2
0）,用热水浸取残渣,加入甲基红指
（即溶液排出体积的随机性），故将各重复性分量合并于重复
性中。示剂,用氨水中和,再加入碳酸够溶液,搅拌,加热至沸并继
3测量不确定度评定3.1测量重复性的不确定度续微沸，以使铁、铝、钙、镁有良好的沉淀生成条件，达到分离
目的。用快速滤纸过滤，充分洗涤，滤液与洗液收集于100mL
在短时间内由同一操作人员操作同一火焰光度计对同
一批具有代表性的均匀的P-O42.5水泥进行氧化钾、氧化钠
的检测8次，检测结果详见表1。由表1可知,氧化钾任意两
容量瓶中,冷却。用盐酸中和,定容。通过建立氧化钾和氧化
钠的工作曲线，按仪器使用规程测定滤液中的钾、钠巩1.3被测量个检测结果重复性限之差均在0.10%冋内，氧化钠任意两个检
根据GB/T176-2017《水泥化学分析方法》叫被测量为氧
化钾、氧化钠含量，其数学模型分别为：
测结果重复性限之差均在0.05%何内。氧化钾和氧化钠的标准差为：（m1
白］）x0.1
m
空白
2）x0.1叽o=
—式中:为氧化钾质量分数,％；
3两为氧化钠质量分数,％；
m1为待测溶液中氧化钾含量,mg/100mL;
m空白t为空白试验
氧化钾含量,mg/100mL;
%为待测溶液中氧化钠含量，
mg/100mL;
m空白？为空白试验氧化钠含量,mg/100mL;
m为[/
2
(WNa2O,
-^NajO
)s两=y
… ----------=0.0128%则氧化钾和氧化钠的标准不确定度为:0.0169%=5.975
x
IO-%试样质量,goP-
t-V-
r~7*-
»=t2不确定度来源分析基于上述的分析方法和数学模型，考虑测量重复性、标
准溶液的配制、待测溶液的配制、空白试验四个方面引入的
不确定度。其有关的具体影响因素因果关系见图1。天平的校u（Sn辺）=V8~S
两=0.0128%=4.525
x
IO-%那么相对标准不确定度分别为:•
26
•第9期（总第221期）心3)=5.975区10「'％=9.64
x 10-30.62%“（'两）4.525x10-'%~0.32%~=1.41 x
10-2表4
P-042.5水泥氧化钾、氧化钠的检测结果样品编号试样质量m/g恤/%NazO/%10.20020.620.3120.20010.600.3130.20040.630.3240.20060.650.3450.19980.600.3060.20020.620.3170.20020.610.3280.20050.630.33平均值0.2002m°.62
3
畑0.32tuNaaO3.2氧化钾标准溶液配制的不确定度3.2.1标准物质称量的不确定度称取KC1基准试剂1.5829g回（m®
采用差减法进行称
量,经检定的天平线性为,按矩形分布,则天平校准产生的不确定度为:"（叫a）=—=0.058mg。因采用差减法，两次称量校准引入的不^定度为:"（mkci
）=乂2"（%（：1）2 =0.082mg。
相对标准不确定度为："(%)=
0.082mx%a
-
l-5829g=1.58
x
IO'53.2.2KC1纯度的不确定度供应商质量证明文件给出的KC1纯度为（100
±
0.05）%,
其没有给出不确定度的进一步信息，那么假定不确定度按照
矩形分布,则标准不确定度为：“(p(KCl)=型塑■
=0.0289%VT纯度P（KC1）的相对标准不确定度为:“(p(KCl))_
0.0289%p(KCl)
100%=2.89
x
10-3.2.3容量瓶定容的不确定度标准溶液的定容采用lOOOmL和500mL容量瓶，如前所
述，容量瓶的重复性合并于测量重复性中。因此，容量瓶主要考虑校准和温度效应引入的不确定度O（1）校准引入的不确定度。从容量瓶检定证书可知，在20t检定条件下,lOOOmL和500mL容量瓶为A类合格,最大容量允差分别为±
0.40mL和士
0.25mlA
在_个有效的生值比极鍊用三角形分布,
则lOOOmL和500mL容量瓶校准引入的不确定度分别为：u（卩爲）=O^OmL=o.l63mLV6"标准与检测■魂氏）=曲nL=2mLV6~（2）温度效应引入的不确定度。试验室可能的温度为
（20
±
5）t,即使用温度与校准温度的最大偏差为±
,水的
膨胀系数为2.1
x
10卅0
,按矩形分布,那么lOOOmL和
500mL容量瓶测量过程因温度差异引入的标准不确定度分
别为：“（V爲）=1000x2.1x10
x5
=0
606mLuCV^
）=500x2.1x10
x5
=a3（）3mLVT由上述各不确定度分量，分别合成lOOOmL和500mL容
量瓶的标准不确定度：u（Vloa> ）=V"（y：ooo）+"&ooo）=V0.1632+0.6062
=0.628mLu(
V500
)=“(卩；00)+"(応00)
=V0.1022+0.3032
=0.320mLlOOOmL和500mL容量瓶的相对标准不确定度分别为:^1000
)0.628mL
：6.28xl0*%lOOOmL“％)
0.320mL=6.40x10*叫00500mL3.2.4移液管分液引入的不确定度使用量程为25mL的分度移液管分液，其不确定来源主
要考虑校准和温度效应,而重复性（溶液排出体积）合并于测
量重复性中。（1）校准引入的不确定度。25mL分度移液管检定证书为
201时A类合格,最大容量允差±
按三角形分布，
则25mL容量瓶校准引入的不确定度为：“（V；
）=0・lOmL
=（）.0408mLV6~（2）温度效应引入的不确定度。试验室可能的温度为
（20
±
5）r,即移液管使用温度与校准温度的最大偏差为士，水的膨胀系数为2.1
x
10FC，按矩形分布，那么标准不
确定度为：”（卩；）=25x2.1x10
x5
=0
0152mLV3~由上述各不确定度分量,合成相应的标准不确定度：u（V25 ）=认（卩；）+“（卩；）=Vo.O4O『+O.O152'
=0.0435mL
则移液管的相对标准不确定度为：w(^25)_0.0435mL=1.74xl0'3%
_
25mL3.3待测溶液配制不确定度3.3.1试样称量的不确定度试样同样采用差减法进行称量，称取8次，试样质量m
平均值为0.2002g。称量过程中引入的标准不确定度评定与•
27
•■标准与检测3.2.1
一致，其标准不确定度为0.082mg,则试样称量的相对
2019
年lOOxZlxloJ标准不确定度为：“(m) _
0.082mR=4.10x10"m
0.2002g3.3.2容量瓶定容的不确定度V3-合成标准不确定度为:=0.0606mLu(
V100
)=Vu(Vi00)+u(Vi00)
=Vo.O4O82+O.O6O62
=0.073
ImL试样的制备采用100mL容量瓶定容，容量瓶不确定来源
则相对标准不确定度为："%)=0.0731mL
=7.31x10"V1W
~
100mL主要考虑校准不确定度和温度效应。(1)校准引入的不确定度。100mL容量瓶检定证书为
20t时A类合格，最大容量允差回±0.10mL,按三角形分布,
3.4空白试验的不确定度则容量瓶校准引入的不确定度为：空白试验主要考虑容量瓶定容引入的不确定度,其评定同3.3.2,故相对标准不确定度亦为："(Vwo)=
0.073
ImL
=7.31x10“%
-
100mLu(Vm
V6~=0.0408mL(2)温度效应引入的不确定度。试验室可能的温度为
(20
±
5)T,即使用温度与校准温度的最大偏差为±
,水的
3.5水泥中氧化钾测量不确定度的评定膨胀系数为2.1
x
10少七,按矩形分布，那么标准不确定度为：以上各不确定度分量互不相关,则合成相对标准不确定
度为：%0("(SkQ
)
)2
I
("(
)
)2
|
(
“(p(KCl)))|(®KsO
mi.a p(KCl)
『1000)2
+(叫00
)
)2
+("(卩25))2
+(
"5))2
+2(
"(J100
)
)2
=0.99%
叫00
卩25
m%根据测量重复性氧化钾含量平均值为0.62%,那么合成
标准不确定度为：uc
=0.99%x0.62%=0.0061%根据测量重复性氧化钠含量平均值为0.32%,那么合成
标准不确定度为：%=1.450%
x
0.32%=0.0046%取包含因子K=2,则扩展不确定度为：17(%)=%
xK=0.0061%x2=0.012%取包含因子K=2,则扩展不确定度为：1/(%
)=«
xK=0.0046%x2=0.0092%水泥氧化钾含量的测量结果表示为叫氧化钾含量：(0.62
±
0.012)%3.6水泥中氧化钠测量不确定度的评定水泥氧化钠含量的测量结果表示为叫氧化钠含量:(0.32
±
0.0092)%4结果分析通过分析各相对标准不确定度，可知测量重复性的不确
定度对不确定度影响最大，标准溶液配制过程使用的移液管
氧化钠的测量过程与氧化钾一致,各分量不确定度的评
定同3.2〜3.4,不再赘述，具体数据及其不确定度见表2O表2氧化钠检测数据及不确定度名称的不确定度次之。因此,测量可以通过增加样品平行测定次
数值0.32%标准不确定度4.525
x
IO-3%相对标准
不确定度1.41
x IO-24.35
x
10^数来降低重复性引入的不确定度分量。正确选择与使用相近
量程的或采用更高准确度级的移液管,亦能有效降低该项不
确定度分量，从而提高分析结果的准确程度。参考文献[1]
化学分析中不确定度的评估指南:CNAS-GL006：2019
测量重复性标准物质
18859护称量标准溶液配制P(NaCl)100%0.082mg0.0289%2.89
X
计6.28
x IO-46.40
xl
O'4容量瓶容量瓶移液管lOOOmL500mL0.628mL0.320mL[S].北京：中国计量出版社,2019.[2]
水泥化学分析方法:GB/T176-2017
[S].北京：中国标准出
版社,2017.[3]
常用玻璃量器检定规程:JJG196-2006
[S].北京：中国计量
25mL0.0435mL0.082mg1.74x10-34.10
x IO-47.31
x
IO-47.31
x
ICT4待测溶液配制空白试验试样称量0.2002g出版社,2007.容量瓶容量瓶lOOmLlOOmL0.0731mL0.0731mL作者简介:徐熠(1985-),男，本科，工学，工程师，从事工
程检测。合成相对标准不确定度1.43%•
28
•
2023年8月3日发(作者：)
■标准与检测2019
年水泥化学分析中氧化钾氧化钠测量不确定度评定徐熠（福州市建筑工程检测中心有限公司，福建福州350000）摘
要
采用火焰光度法（基准法）测定水泥的氧化钾和氧化钠含量，评定测量结果不确定度,找出不确定度的主要
影响因素，从而提高分析结果的准确程度。关键词
氧化钾;氧化钠；火焰光度法;不确定度0引言水泥化学分析结果可以通过测量不
标准溶液的配制移液管（校准、温度效应｝容量瓶（校准、温度效应）-标准物质纯度确定度来证明其适宜性叫在实际的分
-称量（天平线性）析过程中,不确定度的来源很多,如测量
重复性、玻璃量具、称量器具等，分析每
容量瓶（校准、温度效应）——个不确定分量对总不确定度的贡献,可
称量（天平线性）-----►/提高检测结果的可靠性。1测定方法及数学模型1.1仪器设备待测溶液的配制重复性图1因果图准包含灵敏度和校准函数的线性叫而本分析方法是在同一
电子分析天平FA2004,火焰光度计FP6410,100
~
lOOOmL容量瓶,25mL移液管□天平且很窄的范围内称量，故灵敏度的不确定度可忽略。本
分析方法的各类试验至少包含了容量瓶和移液管的重复性
1.2分析方法称取约0.2g试样，以氢氟酸-硫酸在钳皿中蒸发除硅
（SiO2
+4HF-^SiF41
+2H2
0）,用热水浸取残渣,加入甲基红指
（即溶液排出体积的随机性），故将各重复性分量合并于重复
性中。示剂,用氨水中和,再加入碳酸够溶液,搅拌,加热至沸并继
3测量不确定度评定3.1测量重复性的不确定度续微沸，以使铁、铝、钙、镁有良好的沉淀生成条件，达到分离
目的。用快速滤纸过滤，充分洗涤，滤液与洗液收集于100mL
在短时间内由同一操作人员操作同一火焰光度计对同
一批具有代表性的均匀的P-O42.5水泥进行氧化钾、氧化钠
的检测8次，检测结果详见表1。由表1可知,氧化钾任意两
容量瓶中,冷却。用盐酸中和,定容。通过建立氧化钾和氧化
钠的工作曲线，按仪器使用规程测定滤液中的钾、钠巩1.3被测量个检测结果重复性限之差均在0.10%冋内，氧化钠任意两个检
根据GB/T176-2017《水泥化学分析方法》叫被测量为氧
化钾、氧化钠含量，其数学模型分别为：
测结果重复性限之差均在0.05%何内。氧化钾和氧化钠的标准差为：（m1
白］）x0.1
m
空白
2）x0.1叽o=
—式中:为氧化钾质量分数,％；
3两为氧化钠质量分数,％；
m1为待测溶液中氧化钾含量,mg/100mL;
m空白t为空白试验
氧化钾含量,mg/100mL;
%为待测溶液中氧化钠含量，
mg/100mL;
m空白？为空白试验氧化钠含量,mg/100mL;
m为[/
2
(WNa2O,
-^NajO
)s两=y
… ----------=0.0128%则氧化钾和氧化钠的标准不确定度为:0.0169%=5.975
x
IO-%试样质量,goP-
t-V-
r~7*-
»=t2不确定度来源分析基于上述的分析方法和数学模型，考虑测量重复性、标
准溶液的配制、待测溶液的配制、空白试验四个方面引入的
不确定度。其有关的具体影响因素因果关系见图1。天平的校u（Sn辺）=V8~S
两=0.0128%=4.525
x
IO-%那么相对标准不确定度分别为:•
26
•第9期（总第221期）心3)=5.975区10「'％=9.64
x 10-30.62%“（'两）4.525x10-'%~0.32%~=1.41 x
10-2表4
P-042.5水泥氧化钾、氧化钠的检测结果样品编号试样质量m/g恤/%NazO/%10.20020.620.3120.20010.600.3130.20040.630.3240.20060.650.3450.19980.600.3060.20020.620.3170.20020.610.3280.20050.630.33平均值0.2002m°.62
3
畑0.32tuNaaO3.2氧化钾标准溶液配制的不确定度3.2.1标准物质称量的不确定度称取KC1基准试剂1.5829g回（m®
采用差减法进行称
量,经检定的天平线性为,按矩形分布,则天平校准产生的不确定度为:"（叫a）=—=0.058mg。因采用差减法，两次称量校准引入的不^定度为:"（mkci
）=乂2"（%（：1）2 =0.082mg。
相对标准不确定度为："(%)=
0.082mx%a
-
l-5829g=1.58
x
IO'53.2.2KC1纯度的不确定度供应商质量证明文件给出的KC1纯度为（100
±
0.05）%,
其没有给出不确定度的进一步信息，那么假定不确定度按照
矩形分布,则标准不确定度为：“(p(KCl)=型塑■
=0.0289%VT纯度P（KC1）的相对标准不确定度为:“(p(KCl))_
0.0289%p(KCl)
100%=2.89
x
10-3.2.3容量瓶定容的不确定度标准溶液的定容采用lOOOmL和500mL容量瓶，如前所
述，容量瓶的重复性合并于测量重复性中。因此，容量瓶主要考虑校准和温度效应引入的不确定度O（1）校准引入的不确定度。从容量瓶检定证书可知，在20t检定条件下,lOOOmL和500mL容量瓶为A类合格,最大容量允差分别为±
0.40mL和士
0.25mlA
在_个有效的生值比极鍊用三角形分布,
则lOOOmL和500mL容量瓶校准引入的不确定度分别为：u（卩爲）=O^OmL=o.l63mLV6"标准与检测■魂氏）=曲nL=2mLV6~（2）温度效应引入的不确定度。试验室可能的温度为
（20
±
5）t,即使用温度与校准温度的最大偏差为±
,水的
膨胀系数为2.1
x
10卅0
,按矩形分布,那么lOOOmL和
500mL容量瓶测量过程因温度差异引入的标准不确定度分
别为：“（V爲）=1000x2.1x10
x5
=0
606mLuCV^
）=500x2.1x10
x5
=a3（）3mLVT由上述各不确定度分量，分别合成lOOOmL和500mL容
量瓶的标准不确定度：u（Vloa> ）=V"（y：ooo）+"&ooo）=V0.1632+0.6062
=0.628mLu(
V500
)=“(卩；00)+"(応00)
=V0.1022+0.3032
=0.320mLlOOOmL和500mL容量瓶的相对标准不确定度分别为:^1000
)0.628mL
：6.28xl0*%lOOOmL“％)
0.320mL=6.40x10*叫00500mL3.2.4移液管分液引入的不确定度使用量程为25mL的分度移液管分液，其不确定来源主
要考虑校准和温度效应,而重复性（溶液排出体积）合并于测
量重复性中。（1）校准引入的不确定度。25mL分度移液管检定证书为
201时A类合格,最大容量允差±
按三角形分布，
则25mL容量瓶校准引入的不确定度为：“（V；
）=0・lOmL
=（）.0408mLV6~（2）温度效应引入的不确定度。试验室可能的温度为
（20
±
5）r,即移液管使用温度与校准温度的最大偏差为士，水的膨胀系数为2.1
x
10FC，按矩形分布，那么标准不
确定度为：”（卩；）=25x2.1x10
x5
=0
0152mLV3~由上述各不确定度分量,合成相应的标准不确定度：u（V25 ）=认（卩；）+“（卩；）=Vo.O4O『+O.O152'
=0.0435mL
则移液管的相对标准不确定度为：w(^25)_0.0435mL=1.74xl0'3%
_
25mL3.3待测溶液配制不确定度3.3.1试样称量的不确定度试样同样采用差减法进行称量，称取8次，试样质量m
平均值为0.2002g。称量过程中引入的标准不确定度评定与•
27
•■标准与检测3.2.1
一致，其标准不确定度为0.082mg,则试样称量的相对
2019
年lOOxZlxloJ标准不确定度为：“(m) _
0.082mR=4.10x10"m
0.2002g3.3.2容量瓶定容的不确定度V3-合成标准不确定度为:=0.0606mLu(
V100
)=Vu(Vi00)+u(Vi00)
=Vo.O4O82+O.O6O62
=0.073
ImL试样的制备采用100mL容量瓶定容，容量瓶不确定来源
则相对标准不确定度为："%)=0.0731mL
=7.31x10"V1W
~
100mL主要考虑校准不确定度和温度效应。(1)校准引入的不确定度。100mL容量瓶检定证书为
20t时A类合格，最大容量允差回±0.10mL,按三角形分布,
3.4空白试验的不确定度则容量瓶校准引入的不确定度为：空白试验主要考虑容量瓶定容引入的不确定度,其评定同3.3.2,故相对标准不确定度亦为："(Vwo)=
0.073
ImL
=7.31x10“%
-
100mLu(Vm
V6~=0.0408mL(2)温度效应引入的不确定度。试验室可能的温度为
(20
±
5)T,即使用温度与校准温度的最大偏差为±
,水的
3.5水泥中氧化钾测量不确定度的评定膨胀系数为2.1
x
10少七,按矩形分布，那么标准不确定度为：以上各不确定度分量互不相关,则合成相对标准不确定
度为：%0("(SkQ
)
)2
I
("(
)
)2
|
(
“(p(KCl)))|(®KsO
mi.a p(KCl)
『1000)2
+(叫00
)
)2
+("(卩25))2
+(
"5))2
+2(
"(J100
)
)2
=0.99%
叫00
卩25
m%根据测量重复性氧化钾含量平均值为0.62%,那么合成
标准不确定度为：uc
=0.99%x0.62%=0.0061%根据测量重复性氧化钠含量平均值为0.32%,那么合成
标准不确定度为：%=1.450%
x
0.32%=0.0046%取包含因子K=2,则扩展不确定度为：17(%)=%
xK=0.0061%x2=0.012%取包含因子K=2,则扩展不确定度为：1/(%
)=«
xK=0.0046%x2=0.0092%水泥氧化钾含量的测量结果表示为叫氧化钾含量：(0.62
±
0.012)%3.6水泥中氧化钠测量不确定度的评定水泥氧化钠含量的测量结果表示为叫氧化钠含量:(0.32
±
0.0092)%4结果分析通过分析各相对标准不确定度，可知测量重复性的不确
定度对不确定度影响最大，标准溶液配制过程使用的移液管
氧化钠的测量过程与氧化钾一致,各分量不确定度的评
定同3.2〜3.4,不再赘述，具体数据及其不确定度见表2O表2氧化钠检测数据及不确定度名称的不确定度次之。因此,测量可以通过增加样品平行测定次
数值0.32%标准不确定度4.525
x
IO-3%相对标准
不确定度1.41
x IO-24.35
x
10^数来降低重复性引入的不确定度分量。正确选择与使用相近
量程的或采用更高准确度级的移液管,亦能有效降低该项不
确定度分量，从而提高分析结果的准确程度。参考文献[1]
化学分析中不确定度的评估指南:CNAS-GL006：2019
测量重复性标准物质
18859护称量标准溶液配制P(NaCl)100%0.082mg0.0289%2.89
X
计6.28
x IO-46.40
xl
O'4容量瓶容量瓶移液管lOOOmL500mL0.628mL0.320mL[S].北京：中国计量出版社,2019.[2]
水泥化学分析方法:GB/T176-2017
[S].北京：中国标准出
版社,2017.[3]
常用玻璃量器检定规程:JJG196-2006
[S].北京：中国计量
25mL0.0435mL0.082mg1.74x10-34.10
x IO-47.31
x
IO-47.31
x
ICT4待测溶液配制空白试验试样称量0.2002g出版社,2007.容量瓶容量瓶lOOmLlOOmL0.0731mL0.0731mL作者简介:徐熠(1985-),男，本科，工学，工程师，从事工
程检测。合成相对标准不确定度1.43%•
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