謝正奮（1.廣東省梅州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測所，廣東 梅州 514072；2.國家水泥及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（廣東），廣東 梅州 514072）

0 引言

《通用硅酸鹽水泥》國家標(biāo)準(zhǔn)第3號(hào)修改單（GB 175-2007/XG3-2018）于2019年10月1日正式實(shí)施，其中一個(gè)重要修改為條款6.4條更改：“6.4復(fù)合硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)分為42.5、42.5R、52.5、52.5R四個(gè)等級(jí)”。這意味著在《通用硅酸鹽水泥》國家標(biāo)準(zhǔn)第2號(hào)修改單（GB 175-2007/XG2-2015）取消復(fù)合硅酸鹽水泥32.5強(qiáng)度等級(jí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步取消復(fù)合硅酸鹽水泥32.5R強(qiáng)度等級(jí)。至此，復(fù)合硅酸鹽水泥32.5級(jí)別全部告別舞臺(tái)，過去由于P·C 32.5多應(yīng)用于砌筑及農(nóng)村市場等非主體結(jié)構(gòu)工程，主要是這些工程及部位對(duì)水泥早期強(qiáng)度要求不高，更強(qiáng)調(diào)如保水等性能，故生產(chǎn)廠家在滿足技術(shù)參數(shù)的情況下，可以提高一些礦物摻合料比例，進(jìn)一步降低價(jià)格，在市場上，相對(duì)有競爭力且用量較大。隨著P·C 32.5的取消，留下巨大的空間，除了由保留32.5等級(jí)水泥的PS（礦渣）、PP（火山灰）、PF（粉煤灰）系列品種來填補(bǔ)外，砌筑水泥M 32.5作為“替代品”的聲音也越來越大，砌筑水泥的產(chǎn)量也確實(shí)越來越高。但GB/T 3183—2017《砌筑水泥》標(biāo)準(zhǔn)中并沒有對(duì)M 32.5水泥中的熟料占比作規(guī)定(P·C 32.5等級(jí)要求熟料+石膏≥50%)，且混合材種類比起P·C 32.5要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步放寬，增加了?；姞t磷渣與?；伒V渣，有可能導(dǎo)致放射性核素限量增高現(xiàn)象，且GB 6566—2010《建筑材料放射性核素限量》[1]標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，當(dāng)樣品中鐳-226、釷-232和鉀-40放射性比活度之和＞37 Bq/kg時(shí)，要求測量不確定度(擴(kuò)展因子k=1)≤20%。故有必要對(duì)砌筑水泥的放射性核素限量測量進(jìn)行不確定度研究，以提升檢測的準(zhǔn)確率。

1 測量依據(jù)與儀器

測量依據(jù)：GB 6566—2010《建筑材料放射性核素限量》。

評(píng)定依據(jù)：JJF 1059.1—2012《測量不確定度評(píng)定與表示》。

主要儀器：低本底多道γ能譜儀（型號(hào)為FYFS-2002F，制造商為湖北方圓）；YP20002電子天平（量程1000g，精確度0.01g）

試驗(yàn)環(huán)境：溫度控制在（21±2）℃，相對(duì)濕度控制在（50～60）%。

測量方法：按GB 6566—2010規(guī)定，將砌筑水泥磨細(xì)至粒徑≤0.16mm，然后將水泥樣品裝入與標(biāo)準(zhǔn)源幾何尺寸一致的樣品盒中（Φ75mm×70mm，空樣品盒提前稱重），直至裝滿樣品盒，密封，稱重，并記錄重量，計(jì)算出凈重（本次試驗(yàn)凈重280.0g），待測，靜置7 d，使得砌筑水泥檢驗(yàn)樣品中天然放射性衰變鏈基本達(dá)到平衡后，在與標(biāo)準(zhǔn)源測量條件相同情況下，采用低本底多道γ能譜儀對(duì)其進(jìn)行鐳-226、釷-232和鉀-40比活度測量，樣品測試時(shí)間為7 200 s。

2 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 6566—2010，內(nèi)照射指數(shù)（IRa）、外照射指數(shù)（Ir）計(jì)算公式分別如下：

公式中，IRa為內(nèi)照射指數(shù)；Iγ為外照射指數(shù)；CRa、CTh、CK分別為砌筑水泥中天然放射性核素鐳-226、釷-232和鉀-40的放射性比活度(單位：Bq/kg)；200為僅考慮內(nèi)照射情況下，GB 6566—2010標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的砌筑水泥中放射性核素鐳-226的放射性比活度限量(單位：Bq/kg)；370、260、4200分別為僅考慮外照射情況下，GB 6566—2010標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的砌筑水泥中天然放射性核素鐳-226、釷-232和鉀-40在其各自單獨(dú)存在時(shí)的限量（單位：Bq/kg）。

3 測量不確定度的來源

3.1 A類不確定度

主要是測量重復(fù)性引入的相對(duì)不確定度，取同一批次的砌筑水泥M 32.5等級(jí)樣品2kg，均勻混合后，裝入已稱量過的空樣品盒中至滿盒，稱重并計(jì)算出凈重（280.0g），靜置至滿足測試條件后，測試其放射性，重復(fù)測試10次，并分別記錄結(jié)果，主要的檢測參數(shù)CRa、CTh、CK、IRa、Ir的結(jié)果見表1。

表1 重復(fù)測量10次砌筑水泥試樣放射性結(jié)果

3.1.1CRa的相對(duì)不確定度uARa

3.2 B類不確定度

B類不確定度主要由低本底多道γ能譜儀檢測設(shè)備、鐳-226、釷-232和鉀-40標(biāo)準(zhǔn)源、電子天平稱量設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、樣品靜置時(shí)間，樣品的測試時(shí)間等因素引入的相對(duì)不確定度，這些因素所引起的不確定度之間是互為獨(dú)立的。

3.2.1 由低本底多道γ能譜儀引入的相對(duì)不確定度urb1

根據(jù)湖北省計(jì)量測試技術(shù)研究院出具的校準(zhǔn)證書（證書號(hào)：2021YD03960197）顯示，活度示值誤差的相對(duì)擴(kuò)展不確定度Urel=10%，k=2，則低本底多道γ能譜儀引入的相對(duì)不確定度urb1=10%/2=5%。

3.2.2 由電子天平稱量設(shè)備引入的相對(duì)不確定度urb2

采用的電子天平為YP20002型，由廣東省梅州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測所檢定證書可知，天平最大示值誤差的測量結(jié)果擴(kuò)展不確定度：U=0.03g，k=2，則區(qū)間半寬度a=U=0.03g，試驗(yàn)稱取砌筑水泥凈重為280.0g，由電子天平稱量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ub2=0.03/2=0.015g，故電子天平稱量設(shè)備引入的相對(duì)不確定度urb2=0.015/280=0.01%。

3.2.3 分別由鐳-226、釷-232和鉀-40標(biāo)準(zhǔn)源引入的相對(duì)不確定度urb3、urb4、urb5

根據(jù)送檢國防科技工業(yè)電離輻射一級(jí)計(jì)量站提供的校準(zhǔn)證書（證書號(hào)：JZ-A21-200824A201）顯示：

（1）鐳-226的相對(duì)擴(kuò)展不確定度Ura=4.4%，k=2，由此可得出鐳-226標(biāo)準(zhǔn)源引入的相對(duì)不確定度urb3=Ura/k=4.4%/2=2.2%

（2）釷-232的相對(duì)擴(kuò)展不確定度UTh=4.8%，k=2，由此可得出釷-232標(biāo)準(zhǔn)源引入的相對(duì)不確定度urb4=UTh/k=4.8%/2=2.4%

（3）鉀-40的相對(duì)擴(kuò)展不確定度Uk=4.6%，k=2，由此可得出鉀-40標(biāo)準(zhǔn)源引入的相對(duì)不確定度urb5=Uk/k=4.6%/2=2.3%

3.2.4 由實(shí)驗(yàn)室環(huán)境引入的相對(duì)不確定度urb6

檢測實(shí)驗(yàn)室配置了空調(diào)調(diào)節(jié)，除了溫度控制，尤其注重除濕，溫度控制在（21±2）℃，相對(duì)濕度控制在50%～60%，以保證低本底多道γ能譜儀正常穩(wěn)定工作，但仍難以測量其準(zhǔn)確度，采取與蘇燦洪[3]等人的經(jīng)驗(yàn)估值法一致，取urb6=1%。

3.2.5 由樣品的靜置時(shí)間引入的相對(duì)不確定度urb7

標(biāo)準(zhǔn)GB 6566—2010《建筑材料放射性核素限量》中，只規(guī)定檢驗(yàn)樣品靜置至天然放射性衰變鏈基本達(dá)到平衡后才測試放射性核素限量，沒有注明靜置時(shí)間為多長，因不同的材料，天然放射性衰變鏈平衡時(shí)間不一致，有些材料靜置時(shí)間太短，則天然放射性衰變鏈未達(dá)到平衡，進(jìn)而帶來測量偏差影響較大，對(duì)砌筑水泥的靜置時(shí)間研究暫未查找到相關(guān)文獻(xiàn)，昌文芳等[4]等研究了52份磚類樣品靜置時(shí)間對(duì)放射性的影響，結(jié)果顯示，靜置5d基本穩(wěn)定，對(duì)內(nèi)、外照射指數(shù)基本沒有影響，結(jié)合對(duì)砌筑水泥日常大量放射性測試的經(jīng)驗(yàn)，選擇保守的靜置時(shí)間7d，天然放射性衰變鏈基本達(dá)到平衡，因此靜置時(shí)間引入的相對(duì)不確定度影響較小，取urb7=0.5%

3.2.6 由樣品的測試時(shí)間引入的相對(duì)不確定度urb8

標(biāo)準(zhǔn)GB 6566—2010《建筑材料放射性核素限量》中，并未對(duì)樣品的測試時(shí)間作規(guī)定，本試驗(yàn)采用NaI探測器效率較為優(yōu)越，在本底一定的情況下，樣品放射性較強(qiáng)，測試時(shí)間應(yīng)選擇短一些；樣品放射性較弱，則測試時(shí)間適當(dāng)延長，巫紅萍[5]研究了陶瓷磚放射性測試時(shí)間對(duì)結(jié)果的影響，表明測試3600s后，繼續(xù)延長時(shí)間，對(duì)結(jié)果影響很小，其測得的內(nèi)、外照射指數(shù)為：0.33、0.53，本試驗(yàn)測試的砌筑水泥放射性水平較其測量的低不少，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，對(duì)砌筑水泥樣品采用7200s作為測試時(shí)間，測試結(jié)果穩(wěn)定性好，因此測試時(shí)間引入的不確定度影響較小，選取urb8=1%。

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

各因素構(gòu)成的不確定度（分析結(jié)果匯總見表2）彼此獨(dú)立，無相關(guān)關(guān)系，由此可得出內(nèi)照射指數(shù)與不確定度因素1、4～11相關(guān)，故內(nèi)照射指數(shù)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度見式（1），外照射指數(shù)與不確定度因素1～11相關(guān)，外照射指數(shù)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度見式（2）。

表2 各因素構(gòu)成的不確定度分析結(jié)果

5 擴(kuò)展不確定度

GB 6566—2010中要求當(dāng)樣品中鐳-226、釷-232和鉀-40放射性比活度之和d＞37 Bq/kg時(shí)，要求測量不確定度(擴(kuò)展因子k=1)≤20%，故取擴(kuò)展因子k=1，則擴(kuò)展不確定度為:

內(nèi)照射指數(shù)U（Ira）=uc(Ira)×k=6.53%×1=6.53%；

外照射指數(shù)U（Iγ）=uc(Ira)×k=6.89%×1=6.89%。

6 結(jié)論

（1）砌筑水泥的鐳-226、釷-232和鉀-40放射性比活度之和＞37 Bq/kg時(shí)，內(nèi)、外照射指數(shù)的測量不確定度(擴(kuò)展因子k=1)分別為6.53%和6.89%，均滿足GB 6566—2010中≤20%的要求。

（2）砌筑水泥放射性的靜置時(shí)間選擇7d，測試時(shí)間為7200s時(shí)，較好平衡穩(wěn)定性與日常檢測效率。