2.2. Основы метрологии и стандартизации в строительстве

В условиях ускорения научно-технического прогресса и строи­тельства особое значение придается унификации строительных конструк­ций, деталей и узлов, повышению качества изготовления и монтажа строи­тельных конструкций. Решение поставленных задач требует существенного повышения роли метрологии и стандартизации в строительстве.

Метрология - это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. В метрологии рассматриваются: общая теория измерений, единицы физиче­ских величин и их системы, методы и средства измерений, методы опреде­ления точности измерений, основы обеспечения единства измерений и еди­нообразия средств измерений, методы передачи размеров единиц от этало­нов или образцовых средств измерений к рабочим средствам измерений.

Метрология является научной основой метрологического обеспе­чения, под которым понимают установление и применение научных и орга­низационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений. Метрологическое обеспечение включает следующие системы:

1) государственных эталонов единиц физических величин, обес­печивающих воспроизведение единиц с наивысшей точностью;

2) передачи размеров единиц физических величин от эталонов всем средствам измерений с помощью образцовых средств измерений и других средств поверки;

3) разработки, постановки на производство и выпуска в обраще­ние рабочих средств измерений, обеспечивающих определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов в сфере материального производства, научных исследований и других видов деятельности;

4) разработки стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов, обеспечивающих достовер­ными данными научные исследования, разработку технологических про­цессов получения и использования материалов и конструкций.

Кроме того, в метрологическое обеспечение входят:

- государственные испытания или метрологическая аттестация средств измерений, предназначенных для серийного или массового произ­водства и ввоза их из-за границы партиями, обеспечивающими единообра­зие средств измерений при их разработке и выпуске в обращение;

- обязательная государственная и ведомственная поверки средств измерений, обеспечивающие единообразие средств измерений при изготовлении, эксплуатации и ремонте, а также установление стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов, обеспечивающих вос­произведение единиц величин, характеризующих состав и свойства веществ и материалов.

Определим основные понятия, связанные с поверкой средств из­мерений.

Поверка средств измерений - это определение метрологически­ми органами погрешностей средств измерений и установление их пригод­ности к применению. Различают государственную (производится органами государственной метрологической службы) и ведомственную (производит­ся органами ведомственных метрологических служб) поверку средств из­мерений.

Метрологическая аттестация средств измерений - исследова­ние средств измерений, выполняемое метрологическими органами для оп­ределения метрологических свойств этих средств измерений, и выдача до­кумента с указанием полученных данных.

Поверочная схема - это утвержденный в определенном порядке документ, устанавливающий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от эталона к рабочим средствам измерений. Различают общегосударственные и локальные (отдельных органов метро­логической службы) поверочные схемы.

Средства поверки - это технические средства, необходимые для осуществления поверки средств измерений в соответствии с требованиями нормативно-технических документов на методы и средства поверки. Сред­ства поверки включают в себя рабочие эталоны, образцовые средства изме­рений, в том числе стандартные образцы и образцовые меры, вспомога­тельные приборы, устройства и материалы, поверочные приспособления.

Средства измерений - это технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характери­стики. Они состоят из системы мер, измерительных приборов и преобразо­вателей, а также измерительных установок и систем.

Под измерительным прибором понимают средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателя. Изме­рительный преобразователь - средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для пере­дачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддаю­щейся непосредственному восприятию с помощью наблюдения.

Измерение - это процесс нахождения какой-либо физической ве­личины с помощью технических средств и сравнения её с эталоном. Изме­рение включает следующие элементы: объект измерения, свойства или со­стояние которого характеризует измеряемая величина; единицу измерения; техническое средство измерения, градуированное в выбранных единицах; метод измерения; регистрирующее устройство, воспринимающее результат измерения; окончательный результат измерения.

Измерения характеризуются рядом параметров:

• погрешностью измерения - разностью между истинными и из­меренными значениями величин;

• точностью измерения - степенью приближения результатов из­мерения к истинному значению;

• достоверностью измерения - вероятностью отклонения измере­ния от истинного значения;

• диапазоном измерений - областью значений измеряемой вели­чины, для которой нормированы допускаемые погрешности средств изме­рений;

• ценой деления шкалы - разностью значений величины, соответ­ствующей двум соседним отметкам шкалы;

• пределом измерений - наибольшим и наименьшим значениями диапазона измерений;

• чувствительностью измерительного прибора - отношением из­менения сигнала на выходе измерительного прибора к вызвавшему его из­менению измеряемой величины.

Различают три класса измерений: особо точные, высокоточные и технические. Особо точные связаны с установлением эталона. Высоко­точные измерения проводятся при градуировании измерительных систем, а также при проведении измерений в особо ответственных испытаниях. Технические применяются в практике испытаний строительных конструк­ций.

Всякое измерение неизбежно связано с погрешностями измере­ний. Погрешности, порожденные несовершенством метода измерений, не­точной градуировкой и неправильной установкой измерительной аппарату­ры, называют систематическими. Систематические погрешности исклю­чают введением поправок, найденных экспериментально. В настоящее вре­мя для устранения систематических погрешностей применяется микропро­цессорная техника.

Случайные погрешности обусловлены влиянием на результаты измерений неконтролируемых факторов (случайные колебания температу­ры, вибрация и т. д.). Такие погрешности оцениваются методами математи­ческой статистики по данным многократных измерений. При измерениях могут возникать грубые ошибки, вызванные неисправностью измеритель­ных систем, ошибками регистратора и т.д. Эти ошибки также могут быть выявлены методами математической статистики.

Проблемы метрологического обеспечения измерений неразрывно связаны с задачами, стоящими перед стандартизацией.

Стандартизация - это установление и применение правил для упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при уча­стии всех заинтересованных сторон, в частности, для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении функциональных условий и требо­ваний техники безопасности.

Объектами стандартизации являются конкретная продукция, нормы, требования, методы, термины, обозначения и т. д., имеющие пер­спективу многократного применения, используемые в науке, технике, стро­ительстве. В строительстве стандартизации подлежат методы расчета и проектирования конструкций и сооружений, требования к материалам и изделиям, допуски на стадии монтажа и строительства конструкций зданий и сооружений, методы испытаний и проведения измерений, методы пред­ставления и обработки получаемых результатов измерений и т. д.

В зависимости от сферы действия стандарты разделяются на че­тыре категории: государственные (ГОСТ), отраслевые (ОСТ), республикан­ские (РСТ) и стандарты предприятий (СТП). Государственные стандарты в области строительства и строительных материалов утверждаются Госстро­ем. В настоящее время проводится большая работа по переработке отечест­венных стандартов в соответствии с международными требованиями и ме­ждународными стандартами.

В области строительства наряду со стандартами действуют строи­тельные нормы и правила (СНиП). Эти документы содержат отдельные об­щие элементы, но в целом они существенно различны. СНиПы устанавли­вают требования ко всей строительной продукции и содержат нормы строи­тельного проектирования, тогда как ГОСТы содержат требования к строи­тельным материалам и изделиям массового производства, методам испыта­ния материалов и конструкций, измерений, обработки и представления ре­зультатов.

В зависимости от содержания стандарты подразделяются на 13 отдельных видов. С точки зрения освидетельствования и испытания конст­рукций и сооружений наибольший интерес представляют следующие:

1) стандарты технических условий, которые, в частности, содер­жат всесторонние требования к продукции при ее изготовлении, поставке и эксплуатации, регламентируют методы испытаний, правила приемки;

2) стандарты технических требований, которые нормируют по­казатели качества, надежности и долговечности продукции, устанавливают срок службы и т. д.;

3) стандарты методов испытаний, которые включают требова­ния о порядке отбора проб или образцов, методы испытаний материалов и изделий, используемые для оценки качества продукции; эти стандарты обеспечивают единство методов и средств испытаний; в стандартах на ме­тоды испытаний содержатся также требования к измерительным приборам, инструментам и установкам, используемым для контроля показателей каче­ства изделий;

4) стандарты правил приемки, маркировки, упаковки, транспор­тирования и хранения, которые регламентируют, в частности, порядок при­емки изделий, вид и программу испытаний при приемке.

В большинстве строительных стандартов даны совмещающие данные, свойственные стандартам нескольких видов. Стандарты сущест­венно влияют на темпы развития и уровень производства. Базируясь на по­следних достижениях науки, техники и практического опыта, стандартиза­ция во многом не только фиксирует достигнутый уровень производства, но и является одним из рычагов прогресса науки и техники.