某工程混凝土強(qiáng)度在結(jié)構(gòu)工程檢測(cè)中的評(píng)價(jià)
2015-03-25
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，如何對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確地推定，關(guān)系到工程的驗(yàn)收和加固、改造的質(zhì)量問(wèn)題。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的方法主要有鉆芯法、回彈法、超聲―回彈綜合法和后裝拔出法，其中最常用的是鉆芯修正回彈法。本文結(jié)合工程實(shí)例，比較幾種芯樣修正及強(qiáng)度推定方法，并就修正和推定中的一些問(wèn)題進(jìn)行探討。
1 混凝土強(qiáng)度推定的基本概念
?。?）檢測(cè)批。檢測(cè)批是由基本相同的制造條件、一定時(shí)間內(nèi)制造出來(lái)的同種單位產(chǎn)品構(gòu)成。對(duì)這一概念的理解和應(yīng)用很容易產(chǎn)生誤解。一般認(rèn)為只要是同一型號(hào)的產(chǎn)品都可以進(jìn)入同一檢測(cè)批。結(jié)果使在原材料、施工工藝、設(shè)備等不盡相同的條件下產(chǎn)生的產(chǎn)品列入同一檢測(cè)批，造成最終檢測(cè)結(jié)果的誤判。這一概念正確的理解是：在同型號(hào)、同原材料、同工藝、同設(shè)備條件下、施工時(shí)間相近所生產(chǎn)的產(chǎn)品可視為同一檢測(cè)批。在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)選擇檢測(cè)批時(shí)時(shí)，要求該檢測(cè)批的混凝土應(yīng)是配合比相同、施工工藝及齡期相近、檢測(cè)方法統(tǒng)一，由一定數(shù)量構(gòu)件構(gòu)成的檢測(cè)對(duì)象。
?。?）樣本。按一定程序從檢測(cè)批中抽取的一組（一個(gè)或多個(gè)）個(gè)體。樣本是檢測(cè)批的一部分，其所包含的數(shù)目稱(chēng)為樣本大小和樣本容量。在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中，就是我們要進(jìn)行檢測(cè)的測(cè)區(qū)的集合，如檢測(cè)某一構(gòu)件的強(qiáng)度，布置 10個(gè)測(cè)區(qū)，可以構(gòu)成一個(gè)樣本；布置 100個(gè)測(cè)區(qū)，也可以構(gòu)成一個(gè)樣本。樣本具有隨機(jī)性，因此，用樣本的統(tǒng)計(jì)量反映檢測(cè)批特征量在數(shù)值上是不確定的，但檢測(cè)準(zhǔn)確度總是隨著樣本容量的增大而提高。選擇樣本時(shí)，首先要求確認(rèn)測(cè)區(qū)混凝土屬于檢測(cè)批的一部分，與檢測(cè)批的混凝土應(yīng)是配合比相同、施工工藝及齡期相近、檢測(cè)方法統(tǒng)一；其次，要保證一定的測(cè)區(qū)數(shù)量，以便對(duì)檢測(cè)批的特征值進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)。
?。?）抽樣方案。常用的抽樣方法有三種，即簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣，系統(tǒng)隨機(jī)抽樣和分層隨機(jī)抽樣。當(dāng)抽樣樣品量較少時(shí)，我們采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣；當(dāng)抽樣樣品量較大時(shí)，我們可采用系統(tǒng)隨機(jī)抽樣；當(dāng)不同班組（或車(chē)間）生產(chǎn)同一型號(hào)的產(chǎn)品時(shí)，考慮各班組、車(chē)間生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量可能波動(dòng),為了取得有代表性的樣本，我們采用分層隨機(jī)抽樣方案。抽樣數(shù)量可根據(jù)不同檢測(cè)方法的相關(guān)檢測(cè)規(guī)范規(guī)定的要求抽取。
?。?）統(tǒng)計(jì)量。統(tǒng)計(jì)量是根據(jù)樣本數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)的量，是樣本的函數(shù)，如樣本中混凝土強(qiáng)度的均值、樣本方差等。由于統(tǒng)計(jì)量是樣本的函數(shù)，隨著樣本的變化，其值是變化的，但與樣本存在確定的關(guān)系，樣本一旦確定，統(tǒng)計(jì)量也就確定。在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中，對(duì)同一個(gè)評(píng)定單元，不同檢測(cè)單位、不同檢測(cè)人員、選擇不同的測(cè)區(qū)，得到的統(tǒng)計(jì)量是不同的。
（5）檢測(cè)批特征量估計(jì)及推定區(qū)間。人們要認(rèn)識(shí)客觀(guān)事物，就需要了解檢測(cè)批的性質(zhì)。以數(shù)據(jù)來(lái)表示的檢測(cè)批特征值是多種多樣的，有表示集中程度的均值；也有表示離散程度的方差或標(biāo)準(zhǔn)差。隨機(jī)抽樣不能得到被推定參數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)值，只能得到被推定參數(shù)的估計(jì)值，因此，推定結(jié)果應(yīng)該是一個(gè)區(qū)間。在混凝土結(jié)構(gòu)工程中，混凝土強(qiáng)度代表值是檢測(cè)批強(qiáng)度分布函數(shù)中具有 95%保證率的特征值，對(duì)于一個(gè)具體的評(píng)定單元，如某一層柱，其混凝土強(qiáng)度代表值應(yīng)是唯一的客觀(guān)存在，是一個(gè)確定值，在一定的置信水平上應(yīng)包含在檢測(cè)給定的推定區(qū)間之內(nèi)。對(duì)該層柱混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)，都是利用樣本統(tǒng)計(jì)量來(lái)得到這個(gè)確定值的推定值。因此，從理論上來(lái)講，對(duì)同一個(gè)評(píng)定單元，雖然不同檢測(cè)單位、不同檢測(cè)人員、選擇不同的測(cè)區(qū)，得到的統(tǒng)計(jì)量是不同的，但給定的推定區(qū)間應(yīng)是部分重疊的。
2 混凝土強(qiáng)度的推定實(shí)例
（1）工程概況。某工程采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共5層，為建設(shè)項(xiàng)目的籌建辦公室。由于項(xiàng)目一直未建，后為另一建設(shè)方收購(gòu)，改為辦公大樓。在把裝修裝飾層去除后，發(fā)現(xiàn)樓板混凝土有多處露筋，工程觀(guān)感質(zhì)量較差，工藝粗糙，于是業(yè)主委托廣東省電力工程質(zhì)量監(jiān)督土建檢測(cè)（后更為：廣東精信電力工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司）進(jìn)場(chǎng)對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，而后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果采取加固措施。
?。?）檢測(cè)及推定方法。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，本工程進(jìn)行了混凝土強(qiáng)度檢測(cè)、鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)，鋼筋檢測(cè)、截面尺寸等檢測(cè)。
下文以1至4層設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C25的混凝土柱就回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，并在回彈測(cè)區(qū)內(nèi)鉆取混凝土芯樣進(jìn)行修正進(jìn)行展開(kāi)。本批次檢測(cè)共鉆取 50個(gè)芯樣，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)分別按鉆芯法、回彈法、鉆芯修正回彈法，一一對(duì)應(yīng)修正量法、一一對(duì)應(yīng)修正系數(shù)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推定并進(jìn)行總結(jié)；柱混凝土強(qiáng)度推定結(jié)果見(jiàn)表 1。
3 結(jié)果綜述
從該工程混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)、推定結(jié)果得出如下結(jié)論：
?。?）5種推定方法中單獨(dú)采用鉆芯法的推定結(jié)果最低，采用回彈法的推定結(jié)果最高，其他 3種方法的推定結(jié)果相近，誤差在 5%之內(nèi)。鉆芯法的推定結(jié)果最低，是由于樣本標(biāo)準(zhǔn)差大，與芯樣鉆取、切割、補(bǔ)平等制備環(huán)節(jié)的各種不利影響有關(guān)；回彈法的推定結(jié)果最高，是由于回彈只反映表面特征有關(guān)。
（2）鉆芯―回彈法推定強(qiáng)度（21.46MPa）是樣本具有 95%保證率的特征值，而一一對(duì)應(yīng)修正量法、一一對(duì)應(yīng)修正系數(shù)法得到的推定區(qū)間為檢測(cè)批具有 95%保證率的特征值在置信度 90%水平時(shí)的接收區(qū)間。
從本實(shí)例中可以看出，樣本特征值 21.46MPa落 在 20.07～21.48MPa和 20.77～21.96MPa區(qū) 間之內(nèi)。
?。?）推定區(qū)間上限與下限的差值，滿(mǎn)足《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的“不宜大于相鄰強(qiáng)度等級(jí)的差值和上限與下限算術(shù)平均值的 10%兩者中較大值”的要求。
?。?）根據(jù)檢測(cè)結(jié)果、混凝土構(gòu)件外觀(guān)質(zhì)量等情況，建議使用混凝土的強(qiáng)度等級(jí)按 C20進(jìn)行核算。
4 問(wèn)題與探討
?。?） 現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)方法中，除鉆芯法外，都是間接方法，其測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)的準(zhǔn)確性依賴(lài)于種種條件。由于混凝土材料和施工條件的復(fù)雜性，因此，在檢測(cè)中應(yīng)盡可能鉆取芯樣進(jìn)行修正。
?。?）《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)推定區(qū)間有嚴(yán)格的要求。而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，由于芯樣鉆取、切割、補(bǔ)平等制備環(huán)節(jié)中各種不利因素的影響和芯樣數(shù)量的限制，工程中鉆芯法的推定區(qū)間不太容易滿(mǎn)足《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 的相關(guān)要求。因此，在進(jìn)行批量檢測(cè)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用芯樣修正回彈法的無(wú)損檢測(cè)方法。
當(dāng)嚴(yán)格按照 《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行芯樣鉆取、切割、補(bǔ)平、試壓后，得到的推定區(qū)間仍不能滿(mǎn)足 《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求，有需要采用芯樣批評(píng)定時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程具體情況，分析樣本是否來(lái)自同一個(gè)檢測(cè)批，必要時(shí)按照《正態(tài)性檢驗(yàn)》（GB/T4882）和《正態(tài)分布異常值的判斷和處理》（GB/T4883）進(jìn)行處理。
?。?）理論上來(lái)講，采用盡可能多的芯樣，得到的芯樣修正系數(shù)更準(zhǔn)確，而實(shí)際檢測(cè)中又不可能大量鉆取芯樣。根據(jù)本例分析結(jié)果，當(dāng)芯樣數(shù)量大于 10個(gè)且推定區(qū)間滿(mǎn)足《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求，修正系數(shù)的偏離不超過(guò) 5%，能滿(mǎn)足準(zhǔn)確度要求。
?。?）按照《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T23-2001得到的推定強(qiáng)度是樣本具有95%保證率的特征值，不同檢測(cè)單位、不同檢測(cè)人員、選擇不同的測(cè)區(qū)，得到的結(jié)果是不同的，易造成困惑。按照《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》得到的強(qiáng)度推定區(qū)間，是評(píng)定單元強(qiáng)度代表值的接收區(qū)間，從概念上與相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定也是一致的。
