某工程混凝土強度在結(jié)構(gòu)工程檢測中的評價
2015-03-25
根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，如何對混凝土強度進行科學(xué)、準確地推定，關(guān)系到工程的驗收和加固、改造的質(zhì)量問題?，F(xiàn)場檢測混凝土強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)合工程實例，比較幾種芯樣修正及強度推定方法，并就修正和推定中的一些問題進行探討。
1 混凝土強度推定的基本概念
?。?）檢測批。檢測批是由基本相同的制造條件、一定時間內(nèi)制造出來的同種單位產(chǎn)品構(gòu)成。對這一概念的理解和應(yīng)用很容易產(chǎn)生誤解。一般認為只要是同一型號的產(chǎn)品都可以進入同一檢測批。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)品列入同一檢測批，造成最終檢測結(jié)果的誤判。這一概念正確的理解是：在同型號、同原材料、同工藝、同設(shè)備條件下、施工時間相近所生產(chǎn)的產(chǎn)品可視為同一檢測批。在混凝土強度檢測選擇檢測批時時，要求該檢測批的混凝土應(yīng)是配合比相同、施工工藝及齡期相近、檢測方法統(tǒng)一，由一定數(shù)量構(gòu)件構(gòu)成的檢測對象。
?。?）樣本。按一定程序從檢測批中抽取的一組（一個或多個）個體。樣本是檢測批的一部分，其所包含的數(shù)目稱為樣本大小和樣本容量。在混凝土強度檢測中，就是我們要進行檢測的測區(qū)的集合，如檢測某一構(gòu)件的強度，布置 10個測區(qū)，可以構(gòu)成一個樣本；布置 100個測區(qū)，也可以構(gòu)成一個樣本。樣本具有隨機性，因此，用樣本的統(tǒng)計量反映檢測批特征量在數(shù)值上是不確定的，但檢測準確度總是隨著樣本容量的增大而提高。選擇樣本時，首先要求確認測區(qū)混凝土屬于檢測批的一部分，與檢測批的混凝土應(yīng)是配合比相同、施工工藝及齡期相近、檢測方法統(tǒng)一；其次，要保證一定的測區(qū)數(shù)量，以便對檢測批的特征值進行準確的估計。
?。?）抽樣方案。常用的抽樣方法有三種，即簡單隨機抽樣，系統(tǒng)隨機抽樣和分層隨機抽樣。當抽樣樣品量較少時，我們采用簡單隨機抽樣；當抽樣樣品量較大時，我們可采用系統(tǒng)隨機抽樣；當不同班組（或車間）生產(chǎn)同一型號的產(chǎn)品時，考慮各班組、車間生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量可能波動,為了取得有代表性的樣本，我們采用分層隨機抽樣方案。抽樣數(shù)量可根據(jù)不同檢測方法的相關(guān)檢測規(guī)范規(guī)定的要求抽取。
（4）統(tǒng)計量。統(tǒng)計量是根據(jù)樣本數(shù)據(jù)計算出來的量，是樣本的函數(shù)，如樣本中混凝土強度的均值、樣本方差等。由于統(tǒng)計量是樣本的函數(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)計量也就確定。在混凝土強度檢測中，對同一個評定單元，不同檢測單位、不同檢測人員、選擇不同的測區(qū)，得到的統(tǒng)計量是不同的。
?。?）檢測批特征量估計及推定區(qū)間。人們要認識客觀事物，就需要了解檢測批的性質(zhì)。以數(shù)據(jù)來表示的檢測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準差。隨機抽樣不能得到被推定參數(shù)的準確數(shù)值，只能得到被推定參數(shù)的估計值，因此，推定結(jié)果應(yīng)該是一個區(qū)間。在混凝土結(jié)構(gòu)工程中，混凝土強度代表值是檢測批強度分布函數(shù)中具有 95%保證率的特征值，對于一個具體的評定單元，如某一層柱，其混凝土強度代表值應(yīng)是唯一的客觀存在，是一個確定值，在一定的置信水平上應(yīng)包含在檢測給定的推定區(qū)間之內(nèi)。對該層柱混凝土強度的檢測，都是利用樣本統(tǒng)計量來得到這個確定值的推定值。因此，從理論上來講，對同一個評定單元，雖然不同檢測單位、不同檢測人員、選擇不同的測區(qū)，得到的統(tǒng)計量是不同的，但給定的推定區(qū)間應(yīng)是部分重疊的。
2 混凝土強度的推定實例
?。?）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)項目的籌建辦公室。由于項目一直未建，后為另一建設(shè)方收購，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（后更為：廣東精信電力工程質(zhì)量檢測有限公司）進場對混凝土強度進行檢測，而后根據(jù)檢測結(jié)果采取加固措施。
?。?）檢測及推定方法。根據(jù)現(xiàn)場具體情況，本工程進行了混凝土強度檢測、鋼筋保護層厚度檢測，鋼筋檢測、截面尺寸等檢測。
下文以1至4層設(shè)計強度為C25的混凝土柱就回彈法檢測混凝土強度，并在回彈測區(qū)內(nèi)鉆取混凝土芯樣進行修正進行展開。本批次檢測共鉆取 50個芯樣，對現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)分別按鉆芯法、回彈法、鉆芯修正回彈法，一一對應(yīng)修正量法、一一對應(yīng)修正系數(shù)法進行統(tǒng)計推定并進行總結(jié)；柱混凝土強度推定結(jié)果見表 1。
3 結(jié)果綜述
從該工程混凝土強度的檢測、推定結(jié)果得出如下結(jié)論：
（1）5種推定方法中單獨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，是由于樣本標準差大，與芯樣鉆取、切割、補平等制備環(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)。
?。?）鉆芯―回彈法推定強度（21.46MPa）是樣本具有 95%保證率的特征值，而一一對應(yīng)修正量法、一一對應(yīng)修正系數(shù)法得到的推定區(qū)間為檢測批具有 95%保證率的特征值在置信度 90%水平時的接收區(qū)間。
從本實例中可以看出，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，滿足《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準》規(guī)定的“不宜大于相鄰強度等級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)檢測結(jié)果、混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量等情況，建議使用混凝土的強度等級按 C20進行核算。
4 問題與探討
（1） 現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)混凝土強度檢測方法中，除鉆芯法外，都是間接方法，其測強曲線的準確性依賴于種種條件。由于混凝土材料和施工條件的復(fù)雜性，因此，在檢測中應(yīng)盡可能鉆取芯樣進行修正。
?。?）《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準》對推定區(qū)間有嚴格的要求。而根據(jù)經(jīng)驗，由于芯樣鉆取、切割、補平等制備環(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)間不太容易滿足《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準》 的相關(guān)要求。因此，在進行批量檢測時，應(yīng)優(yōu)先采用芯樣修正回彈法的無損檢測方法。
當嚴格按照 《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》進行芯樣鉆取、切割、補平、試壓后，得到的推定區(qū)間仍不能滿足 《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準》的相關(guān)要求，有需要采用芯樣批評定時，應(yīng)結(jié)合工程具體情況，分析樣本是否來自同一個檢測批，必要時按照《正態(tài)性檢驗》（GB/T4882）和《正態(tài)分布異常值的判斷和處理》（GB/T4883）進行處理。
（3）理論上來講，采用盡可能多的芯樣，得到的芯樣修正系數(shù)更準確，而實際檢測中又不可能大量鉆取芯樣。根據(jù)本例分析結(jié)果，當芯樣數(shù)量大于 10個且推定區(qū)間滿足《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準》的相關(guān)要求，修正系數(shù)的偏離不超過 5%，能滿足準確度要求。
?。?）按照《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T23-2001得到的推定強度是樣本具有95%保證率的特征值，不同檢測單位、不同檢測人員、選擇不同的測區(qū)，得到的結(jié)果是不同的，易造成困惑。按照《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準》得到的強度推定區(qū)間，是評定單元強度代表值的接收區(qū)間，從概念上與相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范和施工質(zhì)量驗收標準的有關(guān)規(guī)定也是一致的。
