對(duì)水工混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)
2006-08-24 00:00
關(guān)鍵詞： 水工混凝土； 強(qiáng)度檢驗(yàn)； 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)
0 引言
在實(shí)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(duì)驗(yàn)收批混凝土抗壓強(qiáng)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(duì)小樣本要求的抗壓強(qiáng)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(duì)驗(yàn)收批混凝土抗壓強(qiáng)度平均值的要求卻不同， 這使執(zhí)行施工規(guī)范的人有點(diǎn)無(wú)所適從。為此， 筆者從混凝土配制強(qiáng)度的確定， 驗(yàn)收批混凝土抗壓強(qiáng)度平均值要求的合理性， 以及與國(guó)標(biāo)GBJ107—87《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》等有關(guān)規(guī)范進(jìn)行比較等方面， 對(duì)《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(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
1 混凝土配制強(qiáng)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(jì)時(shí)， 混凝土配制強(qiáng)度按下式計(jì)算R 配=R標(biāo)+tσ
式中， R配為混凝土配制強(qiáng)度， MPa； R標(biāo)為混凝土設(shè)計(jì)齡期的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差， 根據(jù)施工質(zhì)量控制水平選定。
混凝土配制強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值關(guān)系見(jiàn)圖1， 圖中陰影部分為不合格率面積， 對(duì)水工大體積混凝土來(lái)說(shuō)， 混凝土強(qiáng)度保證率為80%， 這陰影部分面積為20%。
2 各規(guī)范混凝土強(qiáng)度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)
2.1 《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》的強(qiáng)度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)
2.1.1 大樣本（ n≥30 組）
驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度平均值和最小值應(yīng)同時(shí)滿足下列要求：
2.1.2 小樣本（ n≤6 組）
當(dāng)組數(shù)n≤6 時(shí)， 混凝土強(qiáng)度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為
式中， A、B 為常數(shù)， 與統(tǒng)計(jì)組數(shù)n 有關(guān)， 取值見(jiàn)表1。
2.2 《水工混凝土施工規(guī)范》的強(qiáng)度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)
驗(yàn)收批（樣本）混凝土強(qiáng)度平均值和最小值應(yīng)同時(shí)滿足下列要求：
式中， 
為驗(yàn)收批混凝土抗壓強(qiáng)度平均值， MPa； R標(biāo)為混凝土設(shè)計(jì)齡期的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值， MPa； Rmin 為驗(yàn)收批混凝土抗壓強(qiáng)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(jiàn)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(yàn)收批混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差， MPa。
為驗(yàn)收批混凝土抗壓強(qiáng)度平均值， MPa； R標(biāo)為混凝土設(shè)計(jì)齡期的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值， MPa； Rmin 為驗(yàn)收批混凝土抗壓強(qiáng)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(jiàn)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(yàn)收批混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差， MPa。
2.3 《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的強(qiáng)度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)
2.3.1 按統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定
式中， σ0 按式σ0= 
計(jì)算； Δi 為第i 批試件立方體抗壓強(qiáng)度最大值與最小值之差； m 為用以確定驗(yàn)收批混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)據(jù)總批數(shù)。
計(jì)算； Δi 為第i 批試件立方體抗壓強(qiáng)度最大值與最小值之差； m 為用以確定驗(yàn)收批混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)據(jù)總批數(shù)。2.3.2 非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定
3 對(duì)兩施工規(guī)范強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)
3.1 評(píng)定強(qiáng)度合格的原則
評(píng)定驗(yàn)收批（ 樣本） 混凝土抗壓強(qiáng)度平均值是否合格的原則是， 總體強(qiáng)度均值
應(yīng)等于混凝土配制強(qiáng)度， 即 
=R標(biāo)+tσ
應(yīng)等于混凝土配制強(qiáng)度， 即 =R標(biāo)+tσ 這樣總體均值與配制強(qiáng)度相同， 也就是樣本強(qiáng)度平均值的正態(tài)分布曲線與圖1 確定配制強(qiáng)度的正態(tài)分布曲線相似，這也說(shuō)明確定的配制強(qiáng)度是合適的。
3.2 對(duì)《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)
3.2.1 平均強(qiáng)度
《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》規(guī)定， 對(duì)大樣本（ n≥30 組）驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度平均值應(yīng)不小于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與tσ0 之和，這對(duì)樣本均值要求過(guò)高， 是不合理的。其原因是， 平均強(qiáng)度不小于R標(biāo)+tσ是對(duì)總體均值的要求， 不是對(duì)樣本均值的要求，這里誤將對(duì)總體均值的要求去對(duì)樣本了， 概念是錯(cuò)誤的， 實(shí)際上該規(guī)范將混凝土配制強(qiáng)度值為判定合格的最低強(qiáng)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(biāo)+tσ作為判定強(qiáng)度合格的標(biāo)準(zhǔn)， 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(shí)際總體均值（ 配制強(qiáng)度） 高得多， 這樣使圖中水平線陰影部分錯(cuò)判為不合格， 即將本來(lái)合格的錯(cuò)判為不合格，對(duì)混凝土強(qiáng)度保證率要求為80%的水工混凝土來(lái)說(shuō)， 其錯(cuò)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(biāo)+tσ作為判定強(qiáng)度合格的標(biāo)準(zhǔn)， 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(shí)際總體均值（ 配制強(qiáng)度） 高得多， 這樣使圖中水平線陰影部分錯(cuò)判為不合格， 即將本來(lái)合格的錯(cuò)判為不合格，對(duì)混凝土強(qiáng)度保證率要求為80%的水工混凝土來(lái)說(shuō)， 其錯(cuò)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(qiáng)度
《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》規(guī)定， 在大樣本中， 當(dāng) 
≤20 MPa 時(shí)， 最小強(qiáng)度不小于0.73R標(biāo)； 當(dāng) 
>20 MPa 時(shí)， 最小強(qiáng)度為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值減去1.16σ0 （ 若以R標(biāo)為20 MPa 的混凝土來(lái)說(shuō)， 最小強(qiáng)度僅14.6 MPa） ， 以上規(guī)定似乎對(duì)大樣本中最小強(qiáng)度要求過(guò)低。
≤20 MPa 時(shí)， 最小強(qiáng)度不小于0.73R標(biāo)； 當(dāng) >20 MPa 時(shí)， 最小強(qiáng)度為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值減去1.16σ0 （ 若以R標(biāo)為20 MPa 的混凝土來(lái)說(shuō)， 最小強(qiáng)度僅14.6 MPa） ， 以上規(guī)定似乎對(duì)大樣本中最小強(qiáng)度要求過(guò)低。 這樣， 對(duì)平均強(qiáng)度要求過(guò)高與對(duì)最小強(qiáng)度要求過(guò)低， 必然導(dǎo)致大樣本強(qiáng)度離散性很大， 也就是混凝土強(qiáng)度不均勻，將嚴(yán)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(dāng)n≤6 組時(shí)， 驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度平均值應(yīng)不小于AR標(biāo)。其中常數(shù)A 隨統(tǒng)計(jì)組數(shù)的增多而增大， 為0.73～1.00。從常理來(lái)看， 統(tǒng)計(jì)組數(shù)越少要求驗(yàn)收批的強(qiáng)度平均值越大才對(duì)、才安全， 而該規(guī)范卻相反， 統(tǒng)計(jì)組數(shù)越少， 要求強(qiáng)度平均值越小， 且均不大于標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度， 這是不安全的。
另外， 該規(guī)范沒(méi)有規(guī)定統(tǒng)計(jì)組數(shù)為7～29 組時(shí)驗(yàn)收批強(qiáng)度平均值的要求， 這區(qū)間是個(gè)空白， 統(tǒng)計(jì)組數(shù)不連續(xù)， 給使用帶來(lái)不便。
3.3 對(duì)《水工混凝土施工規(guī)范》強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)
3.3.1 平均強(qiáng)度
《水工混凝土施工規(guī)范》規(guī)定， 驗(yàn)收批（ 大樣本） 抗壓強(qiáng)度平均值應(yīng)不小于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與0.2tσ0 之和， 也就是說(shuō)， 該規(guī)范對(duì)大樣本平均值要求僅比強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值大0.2tσ0， 而比混凝土配制強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)差分別與混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)正態(tài)分布曲線（ 見(jiàn)圖1） 的均值（ 配制強(qiáng)度） 、標(biāo)準(zhǔn)差基本相同， 這就達(dá)到了當(dāng)初混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)的要求。因此， 該規(guī)范規(guī)定的驗(yàn)收批（樣本）強(qiáng)度平均值的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)， 概念是正確的， 對(duì)平均強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)差分別與混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)正態(tài)分布曲線（ 見(jiàn)圖1） 的均值（ 配制強(qiáng)度） 、標(biāo)準(zhǔn)差基本相同， 這就達(dá)到了當(dāng)初混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)的要求。因此， 該規(guī)范規(guī)定的驗(yàn)收批（樣本）強(qiáng)度平均值的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)， 概念是正確的， 對(duì)平均強(qiáng)度要求是合理的。
3.3.2 最小強(qiáng)度
《水工混凝土施工規(guī)范》規(guī)定， 在大樣本中， ≤C9020 時(shí)，最小強(qiáng)度不小于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的85%； >C9020 時(shí)， 最小強(qiáng)度不小于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的90%。這比《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》的規(guī)定高， 與國(guó)標(biāo)GBJ107—87 的基本相同。因此， 該規(guī)范規(guī)定的大樣本中最小強(qiáng)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(yàn)收批（ 小樣本）混凝土強(qiáng)度平均值要求計(jì)算公式為 
≥R標(biāo)+Ktσ0， 其中常數(shù)K=1/ 
， 與統(tǒng)計(jì)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(shuō)， 相應(yīng)驗(yàn)收批平均強(qiáng)度要求值隨組數(shù)的增多而減小， 這是符合常理的。
≥R標(biāo)+Ktσ0， 其中常數(shù)K=1/ ， 與統(tǒng)計(jì)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(shuō)， 相應(yīng)驗(yàn)收批平均強(qiáng)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(yàn)收批平均強(qiáng)度計(jì)算公式可知， 該規(guī)范對(duì)任何統(tǒng)計(jì)組數(shù)都能確定驗(yàn)收批強(qiáng)度平均值要求， 是連續(xù)的， 使用起來(lái)很方便。
3.4 實(shí)例
以C9020、保證率P 為80%（ t 為0.842） 、σ為4.0 MPa 為例， 對(duì)《水工混凝土施工規(guī)范》與《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較， 對(duì)大樣本、小樣本， 兩施工規(guī)范要求驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度平均值計(jì)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(yàn)收批混凝土強(qiáng)度平均值為20.68 MPa， 比混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值略高， 而比混凝土配制強(qiáng)度23.36 MPa 低2.68 MPa；《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》大樣本驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度平均值為23.36 MPa， 比混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值高3.36 MPa， 與混凝土配制強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度要求為14.6 MPa。前者比后者高2.4 MPa， 后者似乎最小強(qiáng)度要求過(guò)低， 會(huì)嚴(yán)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(qiáng)度要求太低， 偏不安全。
（ 3）《水工混凝土施工規(guī)范》小樣本強(qiáng)度平均值要求隨統(tǒng)計(jì)組數(shù)的增多而減?。?見(jiàn)圖4） ， 統(tǒng)計(jì)組數(shù)為1~6 時(shí)， 平均強(qiáng)度為23.36～21.21 MPa， 驗(yàn)收批強(qiáng)度平均值要求均超過(guò)混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（ 20.0 MPa） ； 而《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》小樣本強(qiáng)度平均值要求隨統(tǒng)計(jì)組數(shù)的增多而增大（ 見(jiàn)圖4） ， 統(tǒng)計(jì)組數(shù)為1～6 時(shí)， 相應(yīng)強(qiáng)度平均值為14.6～20.0 MPa， 小樣本驗(yàn)收批強(qiáng)度平均值要求均不大于混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值， 與大樣本強(qiáng)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(dá)8.76 MPa， 導(dǎo)致混凝土均勻性差， 嚴(yán)重影響混凝土質(zhì)量。
4 與國(guó)標(biāo)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的比較
4.1 平均強(qiáng)度
《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》主要是針對(duì)建工混凝土制定的， 其混凝土強(qiáng)度保證率為95%， 相應(yīng)t 為1.645。因此建工混凝土配制強(qiáng)度為R配=R標(biāo)+1.645σ， 而其驗(yàn)收批要求混凝土強(qiáng)度平均值為 
≥R標(biāo)+0.7σ0。也就是說(shuō)， 國(guó)標(biāo)混凝土強(qiáng)度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度平均值比混凝土配制強(qiáng)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(qiáng)度為26.56 MPa， 而驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度平均值為22.8 MPa， 后者比前者低3.76 MPa。
≥R標(biāo)+0.7σ0。也就是說(shuō)， 國(guó)標(biāo)混凝土強(qiáng)度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度平均值比混凝土配制強(qiáng)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(qiáng)度為26.56 MPa， 而驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)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(yàn)收批混凝土強(qiáng)度平均值比混凝土配制強(qiáng)度低， 這是符合國(guó)標(biāo)GBJ107—87《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》要求的， 而《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度平均值與混凝土配制強(qiáng)度基本相同， 這不符合國(guó)標(biāo)要求。
4.2 最小強(qiáng)度
《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定驗(yàn)收批混凝土最小強(qiáng)度為
《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》規(guī)定最小強(qiáng)度Rmin≥0.73R標(biāo)， 顯然比國(guó)標(biāo)要求低， 而《水工混凝土施工規(guī)范》規(guī)定最小強(qiáng)度與國(guó)標(biāo)的要求基本相同， 較為合理。
5 結(jié)語(yǔ)
（ 1）《水工混凝土施工規(guī)范》混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的概念是正確的， 對(duì)大樣本的均值略高于混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，但小于混凝土配制強(qiáng)度， 最小強(qiáng)度與GBJ107—87《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》要求基本一致， 因此是合理的； 對(duì)小樣本的均值都要求大于混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值， 且隨統(tǒng)計(jì)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(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的概念是錯(cuò)誤的， 對(duì)大樣本的均值要求過(guò)高， 導(dǎo)致接收概率僅為50%， 而對(duì)最小強(qiáng)度要求過(guò)低， 導(dǎo)致混凝土均勻性差， 是不合理的； 對(duì)小樣本均值又都要求不大于混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值， 且隨統(tǒng)計(jì)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(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不合理， 建議下次修訂該規(guī)范時(shí)進(jìn)行修訂， 水工碾壓混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)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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