结构实体检测中混凝土强度推定问题的探讨.pdf

2 0 1 1年 第 8 期 总 第 2 6 2 期 Nu mb e r 8i n 2 01 1 T o t a l No ． 2 6 2 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 PRACTI CAL T ECHNOLOGY d o i 1 0 ．3 9 6 9 8 ． i s s n ． 1 0 0 2 3 5 5 0 ． 2 0 1 1 ． 0 8 ． 0 5 2 结构实体检测中混凝土强度推定问题的探讨 刘轶 新蒲建设集团有限公 司，河南 郑州 4 5 0 0 4 8 摘要 根据相关标准规范的要求 ， 对结构实体检测中混凝土强度推定的相关问题进行了探讨 ， 并提出了进行检测结果评定时应注意 的几个问题。 关键词 混凝土强度推定；推定区间；检测方法及评定 中图分 类号 T U5 2 8 ．0 7 文献标志码 A 文章 编号 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 8 0 1 5 5 0 3 De t ec t i on o f s t r u c t ur al pr obl e ms i n t he c onc r e t e s t r eng t h of t he pr es ump t i on L儿， Xi n p uC o n s t r u c t i o nG r o u p C o ． ， L t d ． ， Z h e n g z h o u4 5 0 0 4 8 ， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e r e q u i r e me n t s o f r e l e v a n t s t a n d a r d s ， o n t h e d e t e c t i o n o f s t ruc t u r a l s t r e n g t h o f o n c r e t e i s s u e s r e l a t e d t o t h e p r e s u mp - t i o n d i s c u s s e d a n d p u t f o r wa r d t h e e v a l u a t i o n r e s u l t s s h o ul d pa y a t t e n t i o n t o s e v e r a l i s s ue s ． Ke y wor ds p r e s u mp t i o n o f c o nc r e t e s t r e n g t h； p r e s u mp t i v e r a n g e； de t e c t i o n a n d e va l u i o n 0 引言 G B 5 0 3 0 0 - -- 2 0 0 1 建筑工程施工质量验收统一标准 提出要 求， 对涉及安全和使用功能的地基基础、 主体结构、 有关安全及 重要使用功能的安装分部工程应进行有关见证取样送样或抽 样检测。 GB 5 0 2 0 4 --2 0 0 2 混凝土结构工程施工质量验收规范 规定， 在混凝土结构子分部工程验收前应进行结构实体检验。 对结构实体进行检验， 是在相应分项工程验收合格、 过程 控制质量得到保证的基础上， 对重要项目进行验证性的检查， 其 目的是为了加强混凝土结构的施工质量验收 ， 真实地反映混凝 土强度指标 ， 确保结构安全。 G B 5 0 0 1 0 --2 0 0 2 混凝土结构设计规范 ， 以混凝土强度等 级为基础， 确定混凝土各项力学指标 ； G B 5 0 2 0 4 --2 0 0 2 混凝土 结构工程施工质量验收规范 ， 以混凝土强度等级为主要指标对 混凝土进行验收； G B ／ T 5 0 1 0 7 --2 0 1 0 混凝土强度检验指标评定 标准 ， 混凝土检验评定的主要依据。 1 计量抽 样检 测批 混凝土抗压强度的推定 1 ． 1 检 测方 法 结构实体中的混凝土强度现场检测方法， 如回弹法、 超声 回弹综合法 、 后装拔出法及钻芯法等。 特殊情况下， 可以采用钻 芯法或钻芯修正法检测结构实体混凝土抗压强度。 实践证明， 回弹法、 超声回弹综合法与钻芯法相结合 ， 可提高混凝土抗压 强度检测结果的可靠性。 1 ． 2 推 定 区间 对于一个结构实体来说， 混凝土强度特征值是客观存在的一 个值。 混凝土强度， 是混凝土的力学性能， 表征其抵抗外力的能力。 收稿 日期 2 0 1 1 _ o 2 _ _ 0 1 混凝土强度等级是按立方体抗压强度标准值划分， 以 5 MP a 分 段 ， 并以其下限值作为示值。 计量抽样检测批的检测结果 ， 宜提 供推定区间。 1 推定区间的置信度宜为 0 ． 9 0 ， 并使错判概率和漏判概 率均为 0 ． 0 5 。 特殊情况下， 推定区间的置信度可为 0 ． 8 5 ， 使漏判 概率 为 0 ． 1 0 ， 错判概率仍为 0 ． 0 5 。 2 上限值和下限值。 检测批的标准差 r ，为未知时， 计量抽 样检测批具有 9 5 ％保证率的标准值 0 ． 0 5分位值 机的推定区间 上限值和下限值按式 1 、 2 计算 Xk ,l m 一 1 S 1 k 2 m 一 2 式中 X k A 标准值 0 ． 0 5分位值 推定区间的上限值； Xk,2标准值 0 ． 0 5分位值 推定 区间 的下限值 ； m样本均值； S 样本标准差 ； 、 推定系数， 取值见 G B ／ T 5 0 3 4 4 --2 0 0 4 建筑结构 检测技术标准 表 3 ． 3 ． 1 9 标准差未知时推定区间 上限值与下限值系数。 被推定值为具有 9 5 ％保证率的标准值 特征值 ①当推定区间的置信度为 0 ． 9 0且错判概率和漏判概率均 为 0 ． 0 5时， 推定系数取标准值 0 ． 0 5 栏中数值。 例如样本容量 n 30， ，1 ． 2 49 81， k 2 2 ． 21 9 8 4。 ②当推定区间的置信度为 0 ． 8 0 且错判概率和漏判概率均 为 0 ． 1 0时， 推定系数取标准值 0 ． 1 0 栏中数值。 例如样本容量 n 3 0 1 ． 3 3 1 7 5， k 2 2 ． 0 7 9 8 2 。 ③当推定区间的置信度为 O ． 8 5 且错判概率为 0 ． 0 5 而漏判 概率为 0 ． 1 0 时， 上限推定系数 ， 取标准值 0 ． 0 5 栏 中数值 ， 下 1 55 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 限推定系数 取标准值 0 ． 1 栏中数值。 例如样本容量 n 3 0 ， 七 1 1 ． 2 4 9 8 l ， 2 -- 2 ． 0 7 9 8 2。 3 推定值的确定。 结构或构件混凝土强度推定值， 即指相 应于强度换算值总体分布中保证率不低于 9 5 ％的结构或构件 中的混凝土抗压强度值。 G B ／ T 5 0 3 4 4 --2 0 0 1 建筑结构检测技 术标准 规定 ， 推定区间的上限值为推定值 ， 由此作为最终结果 判 断值。 4 计量抽样检测批的判定。 当设计要求相应数值小于或 等于推定上限值时， 可判定为符合设计要求； 当设计要求相应 数值大于推定上限值时， 可判定为低于设计要求。 如混凝土立 方体抗压强度推定区间为 1 8 ． 8 ～ 2 2 ． 5 MP a ， 当设计要求的 ． 为 2 0 MP a 混凝土时， 可判为立方体抗压强度满足设计要求， 当设 计要 求的． ， 为 2 5 MP a混凝 土时 ， 可判为低于设计要求 。 2 统计方 法与非统 计方法 2 ． 1统计 方法 统计方法是采用样本均值、 标准差以及最小值来进行控制， 按式 3 ～ 5 计算 m ．k Al 。 S ． 3 厶， ≥A ， k 4 同一检验批混凝土立方体抗压强度的标准差， 按式 5 计算 s n 2 2 5 式中 r ／ 2 同一检验批混凝土立方体抗压强度的平均值 ， 精 确到 0 ． 1 MP a ； 混凝土立方体抗压强度的平均值， 精确到0 ． 1 MP a ； A 。 、 A 合格评定系数 ， 按 GB ／ T 5 0 1 0 7 2 0 1 0 混凝土 强度检验评定标准 取用。 S 同一检验批混凝土立方体抗压强度的标准值 ， 精 确到 O ． 0 1 MP a ； 当检验批混凝土标准差计算值小 于 2 ． 5 MP a 时 ， 应 取 2 ． 5 MP a 。 n 样本容量。 统计方法在确定合格评定系数时， 根据错判概率和漏判概率 均控制在 5 ％以内， 同时设定可接受质量水平 A ，k 1 ．6 4 5 ， 即 可接受质量水平相当于 ， 具有不低于 9 5 ％的保证 率 ，极 限质 量水平 L Q ， k 0 ． 2 5 3 3 0 - ， 即极限质量水平相当于 ， 具有不低 于 6 0 ％的保证率。 2 ． 2 非统 计 方法 非统计方法是按样本的平均值和最小值来控制 ， 评定混凝 土强度按式 6 、 7 计算 ‰≥ A3 ‘ ，k 6 ， ≥ A ．k 7 式中 A 、 A 厂合格评定系数。 3 结构或构件 混凝土强度推定值 结构或构件按批量检测时， 混凝土强度推定值， 按式 8 计算 ． m盎 一1 ． 6 4 5 S 8 式中 m 结构或构件测区} 昆 凝土强度换算值的平均值， 精 确至 0 ． 1 MP a ； s 盎结构或构件测区混凝土强度换算值的标准差， 精 确至 0 ． 0 1 MP a 。 1 56 4 实例 某框架工程现浇板混凝土设计强度等级为 C 3 0 ， 采用回弹 法检测混凝土强度， 按照计量抽样检测批抽取最小样本容量， 进 行一般施工质量的检验， 每个试件的抗压强度推定值及计算结 果如表 1 所示 。 表 1 试件混凝土强度推定值 汇总表 注 平均值为3 4 ．2 ； 标准差为 3 A 1 ； 最小值为 2 8 ．5 ； 计量抽样检测批评 定推定 区间3 0 ． 1 ～ 2 6 ． 1 MP a ， 上、 下限差值小于5 MP a ， 推定值3 0 ． 1 MP a ， 符 合设计要求； 统计方法 平均值 3 4 ． 2 MP a 3 0 1 ． 0 5 x 3 ． 4 1 3 3 ． 6 MP a ， 最小值 2 8 ． 5 MP a 0 ． 8 5 x 3 0 2 5 ．5 M P a ， 符合设计要求 ； 非统计方法 平 均值 3 4 ． 2 MP a I ． 1 5 3 0 3 4 ．5 MP a ， 最小值 2 8 ． 5 MP a 0 ． 9 5 x 3 0 - 2 8 ． 5 MP a ， 不符合设计要求 ； 结构或构 件混凝土强度 推定值 推定值 为 2 8 ．6 MP a 3 4 ．2 1 ．6 4 5 x 3 ． 4 1 ， 不符合设计要求 。 从表 1 可以看出， 推定方法的不同可以得出截然相反的结果。 5 与检测 方法相 关的 问题 1 混凝土的龄期 回弹法一般应在规程规定的混凝土龄 期内使用， 超声回弹综合法也宜在一定的混凝土龄期内使用。 当 采用 回弹法或超声回弹综合法检测龄期较长混凝土抗压强度 时， 应配合使用钻芯法， 原因是钻芯法受混凝土龄期影响较小。 2 表层质量的代表性 采用回弹法 、 超声回弹综合法和后 装拔出法时 ， 构件表层和内部混凝土质量差异较大时， 如表层 混凝土受到火灾 、 腐蚀性物质浸蚀等影响， 会对检测带来较大 的测试误差。 对于超声回弹综合法 ， 如内外混凝土质量差异不明 显也可以采用。 钻芯法受表层混凝土质量影响较小。 3 混凝土强度 被测混凝土强度不得超过相应规程规定 的范围， 否则将会带来较大的误差。 4 有关推定区间 ① 推定 区间的限制条 件。 推定 区间的限 制条件 结构材料强度计量抽样的检测结果， 推定区间的上限 值与下限值之差 ， 不宜大于材料相邻强度等级的差值和推定区 间上限值与下限值算术平均值的 1 0 ％两者中的较大值。 ②推定 结果的不确定性。 由于对计量抽样检测批检测结果的推定区间 进行了限制， 在置信度相同的前提下， 推定区间越小， 推定结果 的不确定性越小。 ③推定区间大小的影响因素 样本的标准差 和 样本容量 n决定 了推定区间的大小 。 因此 ， 减小检测结果不确定 性 的措施 ， 是减小样本的标准差 S 和增加样本的容量 n 。 对于无损 检测 方法来说 ， 增 加样本容量 相对容易 实现 ； 对于局部 破损 的 取样检测方法来说， 增加样本容量相对难于实现 ， 减／ I , N试误 差则更为重要 。 6结论 1 从计量抽样检测批的检测结果来看 ， 采用推定区间的 置信度对结构实体进行检测和评定比较合理， 基本满足设计规 范 、 验收规范和检验评定标准 ， 推定值偏 于安全 。 2 检测时一定要注意结合具体规程所要求的条件。 当标 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 准差过大时， 说明已有某些偶然因素起作用， 例如构件不是同 一 强度等级 ， 龄期差异较 大 ， 样本容量不符合具体规程规定 等 ， 不属 于同一母体 ， 因此不能按批进行推定。 3 检测批中的异常数据， 可予以舍弃。 异常数据的舍弃要 符合 G B 4 8 8 3 数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断 和处理 或其他标准的规定。 4 一般情况下 ， 结构或构件由于制作、 养护等方面原因， 回弹时其强度值要低于同条件试件强度值。 所计算得出的强度 推定值为结构或构件本身强度值， 而实际应用时， 多数错误的 将该值直接与标准养护 1 5 0 mm立方体试件强度对比， 造成强度 值偏低的印象。 5 试验表明， 掺加矿物掺合料混凝土的强度与纯水泥混 上接第 1 5 4页 凝土灌注记录、 混凝土、 浆砌圬工灌注 日志 、 混凝土 施工 检验 批质 量验 收记 录表 。 4 ． 3 ． 1 检查钻孔桩孑 L 内灌注水下混凝土前l丁程检查 1 护筒顶标 高 4 6 1 ． 8 3 0 n l ， 护筒底标高 4 5 4 ． 8 3 0 m。 2 设计 直径 1 ．2 5 m， 终孔经验孔器检查 ， 无缩孔 。 3 钻孔桩孔底设计标高 4 1 9 ． 9 8 5 m， 钻孔完毕时孑 L 底实际 标高 4 1 9 ． 8 2 0 m， 清孑 L 后孔底标高 4 1 9 ． 9 3 0 m， 灌注前孑 L 底标高 4 1 9 ． 9 3 0 m， 沉渣厚度 1 1 c m。 4 钢筋骨架按图施工， 主筋直径为2 5 m m， 钢筋骨架总重 3 7 6 3 ． 1 k g ， 钢筋骨架顶面标高 4 5 9 ． 2 8 5 m， 钢筋骨架底面标高 4 1 9 ． 9 8 5 m， 钢筋 骨架分 3节 ， 每节重 1 2 5 4 ．4 k g 。 5 导管底标 高 4 2 0 ．2 8 0 m， 导管直径 2 5 c m， 导管长度 4 2 m， 分 1 5 节 ， 混凝土设计强度 C 4 0级， 混凝土坍落度 1 8 - 2 2 c m， 混 凝土计算数量 4 6 ． 6 ms 。 6 孑 L 位最大偏差为 5 0 m m， 最大倾斜度为 0 ． 5 ％ 7 钻孔桩承台底高程为 4 5 7 ． 9 8 5 m， 桩长为 3 8 n l 。 8 钢筋笼已检查签证 。 4 ． 3 ． 2 水下混凝土灌注记录见 图 9 。 工程名称 某特大桥 D K 3 4 5 9 2 6 2 3 6 羲 号 桩号 成孔孔底标 灌往前孔底标高 拄境 瑷计高程 锅筋笼底高程 护筒璜高程 每盘棍凝士数量 2 设计混凝数量 4 6 6 测 量 混凝土面 底口高程， m 埋深度， m 灌注棍凝土 附注 时间 标高／ m 导管 套管 导管 套管 累计盘数 数量， 拆管3 节2 5 柚 拆管 2节 拆管 3节 拆管 3节 拆管完成 蛀位示意图见钻孔桩桩位捡查表 图 9水下混凝土灌注记录见表 4 ． 3 ． 3 混凝土、 浆砌圬工灌注记录见图 1 0 。 I 程鲁 称 某 特 丈桥 D K 3 4 5 9 2 6 2 3 6 厂名 山 西 新 缚威 顿 水 坭 有限 公 司 卡 片号l I程地点 E 4 堰 3 4 6 5 3 a 1 0 0 品种 普硅低碾 水胶比 水 理 都 位 E 4 铺桩 泥 聋度等级 论 配台 比 等 级 宝 I 号 要求坍 藩度 开矗n e f f 施工数 量 墙 工坍藩度 2 a o e ra 终盘时 间 水泥总用 置 试件} ． 号 施 配合 比 1 2 ∞ 3 0 。 o 4 8 n 1 3 n 3 4 含水率 9 5 石 I 水胶 水 坭 3 5 3 ／ 缸 水泥 砂 7 0 6 k／ m 攻 砂 1 4 1 2 k 用 石 1 0 5 8 k ／ m 样 石 2 i i 6 k g 料 水 1 6 5 ／ m 台 水 3 3 0 外加荆 4 7 I k g ／ m 用 外 加剂 9 4 2 k 外掺料 1 1 8 h／ m 柑 外 掺料 2 3 6 k B 图 1 O 混凝 土、 浆砌圬工灌注记录表 凝土相比， 早期强度较低， 而后期强度发展较快 ， 在温度较低条 件下更为明显 。 为了充分利用掺加矿物掺合料混凝土 的后期 强 度 ， 其混凝土强度进行合格评定时 的试验龄期可以大于 2 8 d 。 参考文献 [ 1 】 G B ／ T 5 0 3 4 4 --2 0 0 4 ， 建筑结构检测技术标准[ s 】 ． 【 2 】G B ／ T 5 0 1 0 7 --2 0 1 0 ， 混凝土 茧 度砬额 定称准 [ S 】 ． [ 3 ] J G J ／ T 2 3 2 o 0 1 ， 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[ s ] ． 【4 ] 彭立新． 现场检测中混凝土强度推定相关问题的探讨[ J ] ． 工程质量， 2 0 1 0 1 2 ． 作者简 介 联 系地址 联 系电话 刘轶 1 9 5 5 一 ， 男， 高级工程师， 长期从事建设工程技术工作。 郑州市郑东新区商务内环新蒲大厦 新蒲建设集团有限公 司 4 5 0 0 4 8 0 3 7 l 一 6 8 O 8 O 5 2 2 4 ． 3 ．4 混凝土 施工 检验批质量验收见图 l 1 。 单位工程名称 某特大桥 DK 3 4 5 9 2 62 3 6 分部工程名称 钻孔桩 分 项工程 名称 涅凝土 l 验 收部 位 l E 4 ．9 埘 施工簟 l立 中 铁某 局集团 有 限公司 I 项目 负 责 I 施工质量验收标准名 T B 1 0 4 2 4 --2 0 0 3 铁路混壤土与砌体工程施工质量验收栎 称爰编号 嘲 。 T B 1 0 4 1 5 --2 0 0 3 帙路桥涵工程施工质量验收标准 益理单位 施工质量验收标准的规定 旒工单位揸查评定记录 验收记录 混凝土强度等般试件 嘲 第 6 ．41 条 试件取样、制作方法殛数量符合规定，试 l 件稿号 F H ∞E 9 *2 0 1 1 0 1 2 4试验报 符台要求 取样 、留置 圆 第 6 , 51 6 枭 古犏号 符台要求． 主 第 9 3 7 枭 2 麟 符合薹求 符台要求 控 囹 第6j1 5 条 项 3 】 觅蓟 苦 混凝土质量、高程和 唧 第6 51 7 条 符台蔓求 符台要求 目 主筋棵最台长度 嘲 第6 ． 71 0 条 钻孔桩、管柱内的水下混 钻孔桩桩舅混凝土匀质、完整 ， 检测报告 4 圆 第6 ． 51 3 条 符合要求 凝土质量 l份 -橱号 符舍要求． 承戴力试验 咖 第6 51 9条 l 施工舀 己 台比调整 [ A 】 第6 ． 4 4条 符台妻求 [ A ] 第6 ． 4 5条 现场进行坍落度试验 ， 删锯坍落度平均 一 2 拌合物的坍落度 圆 第9 ． 3 9 条 值 2 0 0 ram符台要求． 般 原材 料 I 水 泥和千 蠊状 1 ％ 称量i 晏 差在． 0 3 ％～0 4 之问- 符台要求． 项 称重 每 I 态挎舍 物 符 台要 求 目 3 盘 尤 许『 粗 、 细 骨 科 2 ％ 称 量 误 差 在 ． 0 4 ～ 0 3 ％ 之 间 ． 符 合 要 求 ． h n m l水、 外加 剂 1 ％ 称量 误差 在．0 2 ％ ～ 0 3 ％ 之 问 符 台要 求． 图 1 1 混凝土 施工 检验批质量验收见表 5结 束 语 高性能混凝土已在路桥施工中被广泛采用， 但对于我国第 一 条重载铁路 ， 特大桥桥墩水下桩基的配合比设计资料还比较 缺少， 通过合理的配合比设计及全面的施工质量控制技术 ， 可以 大大提高混凝土耐久性， 节约成本， 确保工程质量。 参考文献 [ 1 】[ 2 0 0 5 1 1 5 7 号 ， 铁路混凝土结构而 寸 久性设计暂行规定[ s ] ． 北京 中国 铁道出版 社 ， 2 0 0 6 ． f 2 】 J G J 5 5 --2 0 0 0 ， 普通混凝土配合比设计规程[ s ] _ ] E 京 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 1 ． 【 3 】 T B 1 0 4 1 5 --2 0 0 3 ， 铁路桥涵工程施工质量验收标准[ s 】 _] ￡ 京 中国铁 道出版社， 2 0 0 3 ． [ 4 ] T B 1 0 4 2 4 --2 0 0 3 ， 铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准[ s 】 - 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