鐵路工程用混凝土強度檢驗評定方法的研究

王濤 付廷宇

【摘 要】《鐵路混凝土強度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（TB10425-94）（以下簡稱94版《鐵標(biāo)》）已經(jīng)實施了20多年，在此期間，鐵路混凝土的原材料制備水平、生產(chǎn)機械裝備水平、生產(chǎn)管理水平、拌制和質(zhì)量控制技術(shù)都有了很大的提高，若沿用之前的評定標(biāo)準(zhǔn)可能會出現(xiàn)不安全或不經(jīng)濟的問題。本文通過對混凝土強度檢驗過程中存在的特殊和隱性問題進(jìn)行分析，提出具體和有針對性的監(jiān)督管理方法，探討樣本容量和檢驗批劃分對混凝土強度檢驗評定結(jié)果產(chǎn)生的影響，為提高項目管理和質(zhì)量監(jiān)督水平提供一定的思路和經(jīng)驗，進(jìn)而規(guī)范混凝土強度檢驗和評定。

【關(guān)鍵詞】鐵路工程;混凝土強度;檢驗;評定方法

在我國鐵路工程建設(shè)中，混凝土是一種使用非常廣泛的土木工程材料。從94版《鐵標(biāo)》距今已20多年，在此期間，由于新材料、新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的不斷出現(xiàn)，使鐵路工程混凝土的制備原材料，制備工藝，施工控制水準(zhǔn)都發(fā)生了很大的變化。尤其是近年來，鐵路混凝土中各種添加劑、外加劑及礦物摻合料的使用，使鐵路混凝土朝著高強度、低收縮和高耐久性方向發(fā)展。因此，對鐵路混凝土強度檢驗評定方案中的風(fēng)險分析研究比較重要。

一、鐵路混凝土的特點

鐵路混凝土不同于一般的房屋建筑混凝土，具有服役環(huán)境復(fù)雜、施工水平要求高、單項工程混凝土用量大、原材料要求較高、承受疲勞荷載以及耐久性要求高等特點。

（一）服役環(huán)境復(fù)雜

眾所周知，鐵路線路呈長條狀分布，跨度較大。一方面鐵路工程的基礎(chǔ)必須與土壤、地下水或河水接觸，服役環(huán)境中的硫酸鹽、氯離子、堿等會對混凝土的性能產(chǎn)生影響;另一方面，鐵路工程處于露天的服役環(huán)境當(dāng)中，這決定了鐵路混凝土結(jié)構(gòu)必須經(jīng)受外界惡劣氣候環(huán)境（溫度、濕度、風(fēng)、霜、雨、雪）的影響，比如在沿海地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)會受到鹽霧的影響，西南地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)要收到酸雨的影響，東北地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)要收到凍融破壞的影響。

（二）施工水平要求高

由于鐵路工程大多處于交通不便的露天環(huán)境，混凝土施工還可能處于荒無人煙或大風(fēng)口等惡劣環(huán)境的地方，因此混凝土結(jié)構(gòu)的施工除了要考慮通常意義上的冬期施工或熱期施工對混凝土性能的影響外，還要考慮特殊環(huán)境下施工。

（三）單項工程混凝土用量大

2000年以來，為了方便人民的出行生活，開始大量修建鐵路工程。如連接天津和保定的津保高鐵，全長157.8公里，使用的混凝土量高達(dá)700萬方。青煙威榮城際鐵路，全長299公里，使用的混凝土量高達(dá)1600萬方。

（四）原材料要求高

在鐵路工程建設(shè)中，對混凝土的原材料要求比較高，如《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10424-2010）、《鐵路混凝土》（TB/T3275-2011）和《鐵路混凝土工程施工技術(shù)規(guī)程》（Q/CR9207-2017）中規(guī)定水泥宜為硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，且對硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的各性能參數(shù)做了規(guī)定。

（五）耐久性要求高

高速鐵路主題混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性要求很高，為了確保鐵路混凝土在正常使用情況下不出現(xiàn)安全事故，不同的國家對鐵路混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限規(guī)定不同。德國規(guī)定無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計的使用壽命至少為60年，而整體式混凝土軌枕設(shè)計規(guī)定軌枕的使用年限至少為40年，歐洲規(guī)定橋梁等主要結(jié)構(gòu)物的設(shè)計使用年限為100年，美國則規(guī)定為75-100年，日本建筑學(xué)會按使用等級的不同規(guī)定了三個使用年限。我國對不同道路的使用年限規(guī)定為50年或100年，而鐵路混凝土結(jié)構(gòu)按實際使用年限級別的不同，分為100年、50年和30年。

二、鐵路混凝土強度評定方法

（一）標(biāo)準(zhǔn)差已知法

在現(xiàn)行的鐵路混凝土檢驗評定方法中，標(biāo)準(zhǔn)差已知法比較符合現(xiàn)代統(tǒng)計學(xué)思想精髓，但是該方法要求進(jìn)行多組試驗求出標(biāo)準(zhǔn)差，限制了其在實踐中的廣泛應(yīng)用。在鐵路施工過程中，對于一些混凝土工程量較大的項目，例如橋梁、隧道等，應(yīng)盡量多采用標(biāo)準(zhǔn)差已知法。

（二）標(biāo)準(zhǔn)差未知法

該方法比較適用于工程量小、工期短、工程技術(shù)不成熟的項目上，例如鐵路橋梁較大孔徑通道、站臺混凝土工程項目等。這類工程在鐵路施工中比較常見，所占比例較高，因此建議采用標(biāo)準(zhǔn)差未知方法，盡量保證工程技術(shù)和建筑材料成熟穩(wěn)定，節(jié)省工程成本。

（三）小樣本方法

小樣本方法比較適用于工程量小、分散稀疏的工程項目。小樣本法檢驗精度不高、容易造成較大損失，對于分布在鐵路線上各種涵洞、交通立交橋等混凝土工程比較適用。這類工程項目有比較分散、位置偏僻、工程技術(shù)不穩(wěn)定等特點。

三、檢驗批劃分方案對評定結(jié)果的影響

除上文所述混凝土強度檢驗評定存在的錯誤和問題外，檢驗批樣本容量及其劃分方案也會直接影響混凝土強度檢驗評定結(jié)論，關(guān)系到混凝土工程質(zhì)量驗收，影響施工企業(yè)的工作效率和經(jīng)濟利益，因此，同樣值得關(guān)注和研究。

（一）明顯不合格及無代表值樣本的處理

參與混凝土強度檢驗評定計算的數(shù)值是按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》進(jìn)行檢測所得的混凝土立方體抗壓強度代表值。因此，一種情況是個別混凝土試件有可能無強度代表值;另一種情況是混凝土試件抗壓強度代表值明顯低于抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（如低于標(biāo)準(zhǔn)值的85%）。如將以上兩種混凝土納入檢驗批進(jìn)行強度評定，則評定將無法進(jìn)行或結(jié)論顯然是不合格的。對此，應(yīng)將其不納入檢驗批進(jìn)行評定，但必須單獨進(jìn)行現(xiàn)場實體結(jié)構(gòu)檢測、鑒定或其他處理，使其滿足設(shè)計要求，并對處理情況予以記錄和驗收。

（二）單個異常值影響數(shù)據(jù)離散性時的檢驗批劃分

個別混凝土樣本強度代表值雖高于評定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗批強度最小限定值，但將其劃入某個檢驗批進(jìn)行評定時，會使數(shù)據(jù)離散性較大，直接影響到混凝土強度檢驗評定結(jié)果。為盡可能減少混凝土強度評定不合格結(jié)果的影響范圍，降低設(shè)計驗算、檢測或鑒定成本，可以根據(jù)實際將個別強度值異常的混凝土樣本從檢驗批中去除后再進(jìn)行強度評定。對于去除的樣本，可納入臨近的其它檢驗批，或單獨進(jìn)行處理，使其滿足專業(yè)驗收規(guī)范和設(shè)計要求，并對處理情況進(jìn)行記錄和重新驗收。

（三）混凝土評定檢驗批劃分的優(yōu)化設(shè)置

混凝土立方體抗壓強度代表值的檢測結(jié)果受諸多因素影響，試驗數(shù)值均存在一定的離散性?；炷翉姸葯z驗評定時，若檢驗批的樣本容量較小，其中的個別值或異常值可對結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，當(dāng)適當(dāng)增大檢驗批的樣本容量時，可以弱化個別值的這種影響，對強度評定結(jié)果有利。

結(jié)束語

在實際的鐵路工程中，混凝土強度檢驗評定雖然經(jīng)常存在一些細(xì)節(jié)和隱性問題，但通過采取一定的監(jiān)督檢查方法，問題很容易被找到。單個異常樣本的科學(xué)處理以及檢驗批的優(yōu)化劃分不僅有助于混凝土檢驗評定獲得理想的效果，也有利于評定結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。通過深入研究混凝土強度檢驗評定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求及評定原理，精準(zhǔn)把握其評定方法和計算過程，對保證混凝土工程質(zhì)量、提高混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量管理水平以及提高企業(yè)經(jīng)濟效益等具有非常重要的意義和作用。

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（作者單位：1中國建筑第六工程局有限公司;2中鐵九局集團工程檢測試驗有限公司）