對水工混凝土強度檢驗評定標準的評價
2006-08-24 00:00
關(guān)鍵詞： 水工混凝土； 強度檢驗； 評定標準
0 引言
在實際工作中， 發(fā)現(xiàn)2002年頒布的DL/T 5144—2001《水工混凝土施工規(guī)范》對驗收批混凝土抗壓強度平均值的要求， 比2001 年頒布的DL/T 5112—2000《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》的低， 而對小樣本要求的抗壓強度平均值， 前者又比后者高。眾所周知， 水工碾壓混凝土也屬水工混凝土范疇，而兩規(guī)范對驗收批混凝土抗壓強度平均值的要求卻不同， 這使執(zhí)行施工規(guī)范的人有點無所適從。為此， 筆者從混凝土配制強度的確定， 驗收批混凝土抗壓強度平均值要求的合理性， 以及與國標GBJ107—87《混凝土強度檢驗評定標準》等有關(guān)規(guī)范進行比較等方面， 對《水工混凝土施工規(guī)范》與《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》中的混凝土強度檢驗評定標準進行評價。
1 混凝土配制強度的確定
DL/T 5144—2001《水工混凝土施工規(guī)范》規(guī)定， 在混凝土配合比設(shè)計時， 混凝土配制強度按下式計算R 配=R標+tσ
式中， R配為混凝土配制強度， MPa； R標為混凝土設(shè)計齡期的強度標準值， MPa； t 為概率度系數(shù)， 根據(jù)保證率P 選定（ P=80%，t=0.842； P=90%， t=1.282； P=95%， t=1.645） ； σ為混凝土強度標準差， 根據(jù)施工質(zhì)量控制水平選定。
混凝土配制強度與混凝土強度標準值關(guān)系見圖1， 圖中陰影部分為不合格率面積， 對水工大體積混凝土來說， 混凝土強度保證率為80%， 這陰影部分面積為20%。
2 各規(guī)范混凝土強度評定標準
2.1 《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》的強度評定標準
2.1.1 大樣本（ n≥30 組）
驗收批混凝土強度平均值和最小值應(yīng)同時滿足下列要求：
2.1.2 小樣本（ n≤6 組）
當組數(shù)n≤6 時， 混凝土強度評定標準為
式中， A、B 為常數(shù)， 與統(tǒng)計組數(shù)n 有關(guān)， 取值見表1。
2.2 《水工混凝土施工規(guī)范》的強度評定標準
驗收批（樣本）混凝土強度平均值和最小值應(yīng)同時滿足下列要求：
式中， 
為驗收批混凝土抗壓強度平均值， MPa； R標為混凝土設(shè)計齡期的抗壓強度標準值， MPa； Rmin 為驗收批混凝土抗壓強度最小值， MPa； K 為合格判定系數(shù)， 與組數(shù)n 有關(guān)（K=1/ 
， 見表2） ； t 為概率度系數(shù)， 根據(jù)保證率P 選定（ P=80%，t=0.842； P=90%， t=1.282； P=95%， t=1.645） ；σ0 為驗收批混凝土抗壓強度標準差， MPa。
為驗收批混凝土抗壓強度平均值， MPa； R標為混凝土設(shè)計齡期的抗壓強度標準值， MPa； Rmin 為驗收批混凝土抗壓強度最小值， MPa； K 為合格判定系數(shù)， 與組數(shù)n 有關(guān)（K=1/ ， 見表2） ； t 為概率度系數(shù)， 根據(jù)保證率P 選定（ P=80%，t=0.842； P=90%， t=1.282； P=95%， t=1.645） ；σ0 為驗收批混凝土抗壓強度標準差， MPa。
2.3 《混凝土強度檢驗評定標準》的強度評定標準
2.3.1 按統(tǒng)計方法評定
式中， σ0 按式σ0= 
計算； Δi 為第i 批試件立方體抗壓強度最大值與最小值之差； m 為用以確定驗收批混凝土立方體抗壓強度標準差的數(shù)據(jù)總批數(shù)。
計算； Δi 為第i 批試件立方體抗壓強度最大值與最小值之差； m 為用以確定驗收批混凝土立方體抗壓強度標準差的數(shù)據(jù)總批數(shù)。2.3.2 非統(tǒng)計方法評定
3 對兩施工規(guī)范強度檢驗評定標準的評價
3.1 評定強度合格的原則
評定驗收批（ 樣本） 混凝土抗壓強度平均值是否合格的原則是， 總體強度均值
應(yīng)等于混凝土配制強度， 即 
=R標+tσ
應(yīng)等于混凝土配制強度， 即 =R標+tσ 這樣總體均值與配制強度相同， 也就是樣本強度平均值的正態(tài)分布曲線與圖1 確定配制強度的正態(tài)分布曲線相似，這也說明確定的配制強度是合適的。
3.2 對《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》強度檢驗評定標準的評價
3.2.1 平均強度
《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》規(guī)定， 對大樣本（ n≥30 組）驗收批混凝土強度平均值應(yīng)不小于強度標準值與tσ0 之和，這對樣本均值要求過高， 是不合理的。其原因是， 平均強度不小于R標+tσ是對總體均值的要求， 不是對樣本均值的要求，這里誤將對總體均值的要求去對樣本了， 概念是錯誤的， 實際上該規(guī)范將混凝土配制強度值為判定合格的最低強度。樣本均值 
正態(tài)分布曲線如圖2 所示。
正態(tài)分布曲線如圖2 所示。
從圖2 可以看出， 若用 
≥R標+tσ作為判定強度合格的標準， 則樣本均值正態(tài)分布曲線如圖中虛線曲線。很明顯， 該總體均值比實際總體均值（ 配制強度） 高得多， 這樣使圖中水平線陰影部分錯判為不合格， 即將本來合格的錯判為不合格，對混凝土強度保證率要求為80%的水工混凝土來說， 其錯判概率約為30%， 而接收概率僅為50%， 導(dǎo)致混凝土生產(chǎn)方受到巨大損失， 是很不合理的。
≥R標+tσ作為判定強度合格的標準， 則樣本均值正態(tài)分布曲線如圖中虛線曲線。很明顯， 該總體均值比實際總體均值（ 配制強度） 高得多， 這樣使圖中水平線陰影部分錯判為不合格， 即將本來合格的錯判為不合格，對混凝土強度保證率要求為80%的水工混凝土來說， 其錯判概率約為30%， 而接收概率僅為50%， 導(dǎo)致混凝土生產(chǎn)方受到巨大損失， 是很不合理的。3.2.2 最小強度
《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》規(guī)定， 在大樣本中， 當 
≤20 MPa 時， 最小強度不小于0.73R標； 當 
>20 MPa 時， 最小強度為強度標準值減去1.16σ0 （ 若以R標為20 MPa 的混凝土來說， 最小強度僅14.6 MPa） ， 以上規(guī)定似乎對大樣本中最小強度要求過低。
≤20 MPa 時， 最小強度不小于0.73R標； 當 >20 MPa 時， 最小強度為強度標準值減去1.16σ0 （ 若以R標為20 MPa 的混凝土來說， 最小強度僅14.6 MPa） ， 以上規(guī)定似乎對大樣本中最小強度要求過低。 這樣， 對平均強度要求過高與對最小強度要求過低， 必然導(dǎo)致大樣本強度離散性很大， 也就是混凝土強度不均勻，將嚴重影響混凝土質(zhì)量， 是不可取的。
3.2.3 小樣本
《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》規(guī)定， 當n≤6 組時， 驗收批混凝土強度平均值應(yīng)不小于AR標。其中常數(shù)A 隨統(tǒng)計組數(shù)的增多而增大， 為0.73～1.00。從常理來看， 統(tǒng)計組數(shù)越少要求驗收批的強度平均值越大才對、才安全， 而該規(guī)范卻相反， 統(tǒng)計組數(shù)越少， 要求強度平均值越小， 且均不大于標準強度， 這是不安全的。
另外， 該規(guī)范沒有規(guī)定統(tǒng)計組數(shù)為7～29 組時驗收批強度平均值的要求， 這區(qū)間是個空白， 統(tǒng)計組數(shù)不連續(xù)， 給使用帶來不便。
3.3 對《水工混凝土施工規(guī)范》強度檢驗評定標準的評價
3.3.1 平均強度
《水工混凝土施工規(guī)范》規(guī)定， 驗收批（ 大樣本） 抗壓強度平均值應(yīng)不小于強度標準值與0.2tσ0 之和， 也就是說， 該規(guī)范對大樣本平均值要求僅比強度標準值大0.2tσ0， 而比混凝土配制強度小0.8tσ0 左右。樣本均值
正態(tài)曲線如圖3 所示。從圖3 可以看出， 樣本均值正態(tài)分布曲線的均值（ 總體） 、標準差分別與混凝土配合比設(shè)計時正態(tài)分布曲線（ 見圖1） 的均值（ 配制強度） 、標準差基本相同， 這就達到了當初混凝土配合比設(shè)計時的要求。因此， 該規(guī)范規(guī)定的驗收批（樣本）強度平均值的評定標準， 概念是正確的， 對平均強度要求是合理的。
正態(tài)曲線如圖3 所示。從圖3 可以看出， 樣本均值正態(tài)分布曲線的均值（ 總體） 、標準差分別與混凝土配合比設(shè)計時正態(tài)分布曲線（ 見圖1） 的均值（ 配制強度） 、標準差基本相同， 這就達到了當初混凝土配合比設(shè)計時的要求。因此， 該規(guī)范規(guī)定的驗收批（樣本）強度平均值的評定標準， 概念是正確的， 對平均強度要求是合理的。
3.3.2 最小強度
《水工混凝土施工規(guī)范》規(guī)定， 在大樣本中， ≤C9020 時，最小強度不小于強度標準值的85%； >C9020 時， 最小強度不小于強度標準值的90%。這比《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》的規(guī)定高， 與國標GBJ107—87 的基本相同。因此， 該規(guī)范規(guī)定的大樣本中最小強度要求較為合理。
3.3.3 小樣本
《水工混凝土施工規(guī)范》規(guī)定了1～25 組驗收批（ 小樣本）混凝土強度平均值要求計算公式為 
≥R標+Ktσ0， 其中常數(shù)K=1/ 
， 與統(tǒng)計組數(shù)有關(guān)。常數(shù)K 隨組數(shù)n 的增多而減?。?為1～0.20） ， 也就是說， 相應(yīng)驗收批平均強度要求值隨組數(shù)的增多而減小， 這是符合常理的。
≥R標+Ktσ0， 其中常數(shù)K=1/ ， 與統(tǒng)計組數(shù)有關(guān)。常數(shù)K 隨組數(shù)n 的增多而減?。?為1～0.20） ， 也就是說， 相應(yīng)驗收批平均強度要求值隨組數(shù)的增多而減小， 這是符合常理的。 另外， 從驗收批平均強度計算公式可知， 該規(guī)范對任何統(tǒng)計組數(shù)都能確定驗收批強度平均值要求， 是連續(xù)的， 使用起來很方便。
3.4 實例
以C9020、保證率P 為80%（ t 為0.842） 、σ為4.0 MPa 為例， 對《水工混凝土施工規(guī)范》與《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》驗收批混凝土強度評定標準進行比較， 對大樣本、小樣本， 兩施工規(guī)范要求驗收批混凝土強度平均值計算結(jié)果列于表3。
從表3 可以看出：
?。?1）《水工混凝土施工規(guī)范》大樣本驗收批混凝土強度平均值為20.68 MPa， 比混凝土強度標準值略高， 而比混凝土配制強度23.36 MPa 低2.68 MPa；《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》大樣本驗收批混凝土強度平均值為23.36 MPa， 比混凝土強度標準值高3.36 MPa， 與混凝土配制強度相同， 很明顯是不合理的。
?。?2）《水工混凝土施工規(guī)范》大樣本的最小強度要求為17.0 MPa， 而《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》大樣本的最小強度要求為14.6 MPa。前者比后者高2.4 MPa， 后者似乎最小強度要求過低， 會嚴重影響混凝土的均勻性。因此，《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》大樣本最小強度要求太低， 偏不安全。
?。?3）《水工混凝土施工規(guī)范》小樣本強度平均值要求隨統(tǒng)計組數(shù)的增多而減?。?見圖4） ， 統(tǒng)計組數(shù)為1~6 時， 平均強度為23.36～21.21 MPa， 驗收批強度平均值要求均超過混凝土強度標準值（ 20.0 MPa） ； 而《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》小樣本強度平均值要求隨統(tǒng)計組數(shù)的增多而增大（ 見圖4） ， 統(tǒng)計組數(shù)為1～6 時， 相應(yīng)強度平均值為14.6～20.0 MPa， 小樣本驗收批強度平均值要求均不大于混凝土強度標準值， 與大樣本強度平均值形成較大反差， 大樣本均值與小樣本最小均值之差高達8.76 MPa， 導(dǎo)致混凝土均勻性差， 嚴重影響混凝土質(zhì)量。
4 與國標《混凝土強度檢驗評定標準》的比較
4.1 平均強度
《混凝土強度檢驗評定標準》主要是針對建工混凝土制定的， 其混凝土強度保證率為95%， 相應(yīng)t 為1.645。因此建工混凝土配制強度為R配=R標+1.645σ， 而其驗收批要求混凝土強度平均值為 
≥R標+0.7σ0。也就是說， 國標混凝土強度評定標準的驗收批混凝土強度平均值比混凝土配制強度低0.945σ0。若以C20、P 為95%、t 為1.645、σ為4 MPa為例， 該混凝土配制強度為26.56 MPa， 而驗收批混凝土強度平均值為22.8 MPa， 后者比前者低3.76 MPa。
≥R標+0.7σ0。也就是說， 國標混凝土強度評定標準的驗收批混凝土強度平均值比混凝土配制強度低0.945σ0。若以C20、P 為95%、t 為1.645、σ為4 MPa為例， 該混凝土配制強度為26.56 MPa， 而驗收批混凝土強度平均值為22.8 MPa， 后者比前者低3.76 MPa。 很顯然，《水工混凝土施工規(guī)范》驗收批混凝土強度平均值比混凝土配制強度低， 這是符合國標GBJ107—87《混凝土強度檢驗評定標準》要求的， 而《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》驗收批混凝土強度平均值與混凝土配制強度基本相同， 這不符合國標要求。
4.2 最小強度
《混凝土強度檢驗評定標準》規(guī)定驗收批混凝土最小強度為
《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》規(guī)定最小強度Rmin≥0.73R標， 顯然比國標要求低， 而《水工混凝土施工規(guī)范》規(guī)定最小強度與國標的要求基本相同， 較為合理。
5 結(jié)語
?。?1）《水工混凝土施工規(guī)范》混凝土強度檢驗評定標準的概念是正確的， 對大樣本的均值略高于混凝土強度標準值，但小于混凝土配制強度， 最小強度與GBJ107—87《混凝土強度檢驗評定標準》要求基本一致， 因此是合理的； 對小樣本的均值都要求大于混凝土強度標準值， 且隨統(tǒng)計組數(shù)的增多而減小， 這也是合理的。
?。?2）《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》混凝土強度檢驗評定標準的概念是錯誤的， 對大樣本的均值要求過高， 導(dǎo)致接收概率僅為50%， 而對最小強度要求過低， 導(dǎo)致混凝土均勻性差， 是不合理的； 對小樣本均值又都要求不大于混凝土強度標準值， 且隨統(tǒng)計組數(shù)的增多而增大， 也是不合理的。
?。?3） 由于《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》混凝土強度檢驗評定標準不合理， 建議下次修訂該規(guī)范時進行修訂， 水工碾壓混凝土強度檢驗評定標準建議暫按《水工混凝土施工規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行。
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