混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)能力驗(yàn)證的實(shí)施與分析

吳玉龍，卜青青，陳滿軍，趙廣輝，許振華，丁晨晨

(1.昆山市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心，昆山 215337；2.江蘇省建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站，南京 210036；3.蘇州方正工程技術(shù)開發(fā)檢測(cè)有限公司，蘇州 215131)

為了提高江蘇省建設(shè)工程質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)水平，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和試驗(yàn)操作的規(guī)范性[1-2]，在《省住房城鄉(xiāng)建設(shè)廳關(guān)于做好2019年全省建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)能力驗(yàn)證工作的通知》(蘇建函質(zhì)〔2019〕354號(hào))的總要求下，由江蘇省建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站組織開展,昆山市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心承辦實(shí)施,蘇州方正工程技術(shù)開發(fā)檢測(cè)有限公司協(xié)辦的2019年江蘇省建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)混凝土強(qiáng)度(回彈、鉆芯法)檢測(cè)能力驗(yàn)證工作于2019年10月順利完成，全省共263 家檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)參加了此次能力驗(yàn)證活動(dòng)。

2019年10月26～27日，各檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在協(xié)辦單位集中進(jìn)行了能力驗(yàn)證活動(dòng)；11月初完成了考核結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)告的編寫工作。此次能力驗(yàn)證不僅科學(xué)公正地評(píng)價(jià)了檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和人員的能力，而且在方案策劃和實(shí)施過程中取得了突破。

筆者介紹了此次混凝土強(qiáng)度檢測(cè)能力驗(yàn)證的方案策劃、實(shí)施過程和評(píng)價(jià)結(jié)果，分析了此次能力驗(yàn)證方案的創(chuàng)新點(diǎn)、全省檢測(cè)機(jī)構(gòu)和驗(yàn)證人員的能力分布以及驗(yàn)證人員的問題, 以為主管部門的監(jiān)管工作和后續(xù)類似的能力驗(yàn)證提供參考。

1 方案策劃

1.1 難點(diǎn)分析

不同于鋼筋保護(hù)層和鋼焊縫的超聲檢測(cè)，混凝土強(qiáng)度檢測(cè)能力驗(yàn)證的開展較為困難[3-5]?；炷翉?qiáng)度一般指混凝土抗壓強(qiáng)度，實(shí)體混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)主要采用回彈法和鉆芯法。鉆芯法雖直觀、可靠，但需要打膨脹螺栓固定鉆芯機(jī)、供應(yīng)交流電和冷卻水以及在實(shí)驗(yàn)室對(duì)芯樣進(jìn)行加工和抗壓試驗(yàn)[6]。因此，從安全性、可實(shí)施性和便捷性考慮，能力驗(yàn)證這類大型活動(dòng)并不是很適合使用鉆芯法。

回彈法作為實(shí)體混凝土抗壓強(qiáng)度常用的檢測(cè)方法之一，相較鉆芯法具有檢測(cè)設(shè)備輕便、抽查方便、檢測(cè)位置隨機(jī)、對(duì)結(jié)構(gòu)無損、環(huán)境和噪聲污染小、單人即可操作、省時(shí)省力、方便快捷等明顯優(yōu)勢(shì)。開展混凝土抗壓強(qiáng)度回彈法檢測(cè)能力驗(yàn)證意義重大，且可實(shí)施性強(qiáng)[7],但是也仍然存在以下問題和困難需要解決：① JGJ/T 23-2011 《回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》 規(guī)定，同一測(cè)點(diǎn)只允許彈擊一次，并對(duì)測(cè)區(qū)間距和測(cè)點(diǎn)間距也有要求，其試件無法重復(fù)利用；② 回彈法是以混凝土表面硬度來推定其強(qiáng)度的方法，而不同試件的表面情況會(huì)有顯著差別，且不同試件的混凝土在澆筑、振搗和養(yǎng)護(hù)時(shí)或多或少存在差異，因此不同試件的混凝土強(qiáng)度本身就存在差異;③ 試件尺寸如何確定(尺寸小則不利于檢測(cè)操作，大則制作成本高),試件堆放場(chǎng)地如何選擇,如何保證試件成型后表面狀態(tài)基本一致等[9]。

根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，回彈法檢測(cè)試件的抗壓強(qiáng)度可能存在0～2 MPa的偏差。既然試件的實(shí)際抗壓強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值之間存在不可忽略的偏差，那么將驗(yàn)證結(jié)果直接與設(shè)計(jì)值比對(duì)進(jìn)行評(píng)定是不合理的。中位值和Z值統(tǒng)計(jì)法作為能力驗(yàn)證中結(jié)果統(tǒng)計(jì)和評(píng)定的常用方法，其優(yōu)勢(shì)明顯[8]，但用于此參數(shù)的檢測(cè)評(píng)定并不適用。該方法適用于對(duì)同一試件某一參數(shù)的大量重復(fù)性試驗(yàn)，根據(jù)其測(cè)試結(jié)果服從正態(tài)分布的原理，將出現(xiàn)小概率的大偏差評(píng)定為不滿意結(jié)果。對(duì)于不同的試件或試件的不同部位混凝土表面硬度或抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，并非同一試件同一參數(shù)的重復(fù)試驗(yàn)，而是每個(gè)驗(yàn)證人員的獨(dú)立試驗(yàn)。采用中位值和Z值統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行結(jié)果評(píng)定，對(duì)于部分試件實(shí)際抗壓強(qiáng)度確實(shí)與中位值偏離較大而評(píng)定為不滿意結(jié)果的，顯然會(huì)引起異議[9]。因此，必須解決這一技術(shù)難題，才能保證此次能力驗(yàn)證的科學(xué)性和公平性。

1.2 方案設(shè)計(jì)

1.2.1 核心問題的解決對(duì)策

由上文的分析可知，無論是在同一試件不同部位還是不同試件上進(jìn)行回彈檢測(cè)，都無法規(guī)避不同位置處表面硬度和混凝土強(qiáng)度存在差別的問題。為了確保能力驗(yàn)證方式的科學(xué)性和公平性，提出了“將回彈檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理評(píng)價(jià)相分割，對(duì)人員回彈檢測(cè)的操作過程進(jìn)行考核(回彈數(shù)據(jù)不作采集分析)，并對(duì)給定工程背景的回彈數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析及推定混凝土抗壓強(qiáng)度結(jié)果”的新思路。另外，考慮到單純的回彈法數(shù)據(jù)處理的考核難度較低，經(jīng)研究確定，在數(shù)據(jù)處理能力方面考察“鉆芯修正回彈數(shù)據(jù)處理水平”。最終，確定了“現(xiàn)場(chǎng)操作水平考核+鉆芯修正回彈數(shù)據(jù)處理水平考核”的方案，從根本上解決了上述問題。

1.2.2 考核方案

(1) 現(xiàn)場(chǎng)操作水平考核。按照J(rèn)GJ/T 23-2011的要求，每位檢測(cè)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試件進(jìn)行回彈檢測(cè)，并對(duì)其環(huán)境條件檢查、儀器檢查和率定、測(cè)區(qū)和測(cè)點(diǎn)布置、回彈動(dòng)作、碳化深度測(cè)量以及原始記錄等進(jìn)行全面考核，由經(jīng)統(tǒng)一培訓(xùn)后的現(xiàn)場(chǎng)助理裁判進(jìn)行全過程旁站監(jiān)視、錄像、20 min倒計(jì)時(shí),并對(duì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分，交由專家組綜合評(píng)判，滿分為100分。

(2) 鉆芯修正回彈數(shù)據(jù)處理水平考核(以下簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)處理水平考核)。按照GB/T 50784-2013 《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，采用總體修正量的鉆芯修正法對(duì)檢驗(yàn)批回彈法檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，考核時(shí)間為150 min，不同考核時(shí)間段的試題均不相同，共設(shè)置AF 6套試題。每家檢測(cè)機(jī)構(gòu)每位驗(yàn)證人員提交的結(jié)果報(bào)告單中應(yīng)寫明核心計(jì)算步驟和符合性評(píng)定過程，包括芯樣試件尺寸偏差判別和抗壓強(qiáng)度計(jì)算，芯樣混凝土抗壓強(qiáng)度異常數(shù)據(jù)檢驗(yàn)、判別和處理，總體修正量法芯樣混凝土抗壓強(qiáng)度推定區(qū)間計(jì)算與適用性判別、總體修正量計(jì)算、修正后檢驗(yàn)批混凝土抗壓強(qiáng)度推定區(qū)間計(jì)算以及結(jié)果判定等[10]。閱卷專家組對(duì)每份試卷(結(jié)果報(bào)告單)進(jìn)行評(píng)分，滿分為100分。

1.2.3 試件方案

考核方案中的現(xiàn)場(chǎng)操作水平考核主要是演示回彈檢測(cè)操作過程，即不對(duì)回彈數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，故試件均質(zhì)性不再作高要求。由于試件表面需要?jiǎng)澐譁y(cè)區(qū)，進(jìn)行回彈和碳化檢測(cè)，因此每個(gè)驗(yàn)證人員應(yīng)具備獨(dú)立的檢測(cè)工作面。若試件重復(fù)利用則必然會(huì)引起檢測(cè)的相互干擾而影響評(píng)判，因此仍然需要制備大量試件；另一方面，考慮到人員操作的便利性，不宜采用高度較小的構(gòu)件，這兩方面都大大增加了實(shí)施費(fèi)用。承辦方計(jì)劃采購(gòu)一批樁基靜載用的壓重配塊，尺寸(長(zhǎng)×寬×高)為3 000 mm×670 mm×800 mm，認(rèn)為這些配塊可以用作能力驗(yàn)證的試件，解決了費(fèi)用問題。

根據(jù)JGJ/T 23-2011要求，對(duì)于高度小于300 mm的小型構(gòu)件可回彈5個(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行評(píng)定。另外，由于不需對(duì)回彈數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，故彈擊的測(cè)區(qū)數(shù)量少并不會(huì)對(duì)驗(yàn)證結(jié)果產(chǎn)生影響。因此，將每個(gè)試件前后兩個(gè)面各劃分為4個(gè)檢測(cè)區(qū)域，并使每個(gè)檢測(cè)區(qū)域的尺寸為1 500 mm(長(zhǎng))×300 mm(高)，以符合小型構(gòu)件的要求，每位損傷人員使用一個(gè)檢測(cè)區(qū)域，即每個(gè)試件陸續(xù)可供8人操作，試件與檢測(cè)區(qū)域分布示意如圖1所示(圖中I面和II面分別指代前后兩個(gè)側(cè)面)。

2018年參加能力驗(yàn)證機(jī)構(gòu)為261家，每個(gè)機(jī)構(gòu)3人參加，共計(jì)783人，需要的試件數(shù)為98塊。故此次能力驗(yàn)證制作試件100塊，留2塊備用。

圖1 試件與檢測(cè)區(qū)域分布示意

1.2.4 場(chǎng)地和試件布置方案

與往年不同，該次承辦單位不易滿足能力驗(yàn)證場(chǎng)地的需求，因此使用協(xié)辦方北側(cè)硬化瀝青路面作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的場(chǎng)地，其東西長(zhǎng)100 m，南北寬11 m。試件于場(chǎng)地沿南北方向布置2列、沿東西方向布置25行，上下堆放2層，共計(jì)50個(gè)位置和100個(gè)試塊，試件布置示意如圖2所示。

圖2 試件布置示意

2 實(shí)施過程

2019年7月，承辦方昆山市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心首先進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)并論證，8～9月進(jìn)行了試件制作和試題編制并通過專家組的評(píng)審和確認(rèn)。10月26～27日，依照設(shè)計(jì)的能力驗(yàn)證方案，各檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)(全省共263家)驗(yàn)證人員在協(xié)辦方進(jìn)行了分批報(bào)到,現(xiàn)場(chǎng)抽簽,分批測(cè)試和理論考核的比對(duì)方式?，F(xiàn)場(chǎng)操作水平考核和數(shù)據(jù)處理水平考核的能力驗(yàn)證流程分別如圖3，4所示，考核現(xiàn)場(chǎng)的照片如圖5所示。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)操作考核流程

圖4 數(shù)據(jù)處理水平考核流程

3 驗(yàn)證結(jié)果和問題分析匯總

3.1 驗(yàn)證結(jié)果

該次能力驗(yàn)證采用專家組評(píng)審的方式進(jìn)行，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)驗(yàn)證人員的現(xiàn)場(chǎng)操作水平考核和數(shù)據(jù)處理水平考核得分進(jìn)行綜合評(píng)審，滿分為100分，其中現(xiàn)場(chǎng)操作權(quán)重30%，數(shù)據(jù)處理權(quán)重70%。即：綜合成績(jī)=30%×現(xiàn)場(chǎng)操作得分+70%×數(shù)據(jù)處理得分。

圖5 能力驗(yàn)證實(shí)施過程現(xiàn)場(chǎng)照片

當(dāng)數(shù)據(jù)處理水平考核出現(xiàn)顛覆性結(jié)論時(shí)，直接判為不滿意結(jié)果(按零分統(tǒng)計(jì))。該次能力驗(yàn)證對(duì)人員能力的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 人員能力評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)操作、數(shù)據(jù)處理和綜合成績(jī)的各得分區(qū)間人數(shù)和占比結(jié)果如表2所示。人員和機(jī)構(gòu)能力評(píng)定結(jié)果為：714名人員的評(píng)定結(jié)果為滿意，占比90.49%；37名人員的評(píng)定結(jié)果為可疑，占比4.69%；38名人員的評(píng)定結(jié)果為不滿意，占比4.82%。同時(shí)，對(duì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)能力進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，228家檢測(cè)機(jī)構(gòu)得到滿意結(jié)果，占比86.69%；29家檢測(cè)機(jī)構(gòu)得到可疑結(jié)果，占比11.03%；6家檢測(cè)機(jī)構(gòu)得到不滿意結(jié)果，占比2.28%。人員能力和檢測(cè)機(jī)構(gòu)能力評(píng)定結(jié)果如表3所示，占比分布如圖6，7所示。

表2 各得分區(qū)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.2 問題分析匯總

3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)操作的問題

該次能力驗(yàn)證的現(xiàn)場(chǎng)操作水平考核過程中，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)助理裁判提供的《現(xiàn)場(chǎng)操作水平考核記錄表》、錄像以及專家巡查結(jié)果分析總結(jié)，人員現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操存在的問題主要可歸納為：① 在試驗(yàn)儀器準(zhǔn)備階段，不檢查儀器標(biāo)示或不檢查儀器狀態(tài)直接使用，率定時(shí)錯(cuò)誤采用身體旋轉(zhuǎn)90°而非彈擊桿旋轉(zhuǎn)90°的方式；② 在測(cè)區(qū)布置階段，測(cè)區(qū)距離構(gòu)件邊緣小于規(guī)范要求，未及時(shí)對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行編號(hào)；③ 在回彈操作階段，彈擊操作過快或伴有沖擊動(dòng)作；④ 碳化深度檢測(cè)階段,清理凹坑碎屑時(shí)直接用嘴吹除、噴霧時(shí)不能將孔口全覆蓋、碳化深度的記錄位置與實(shí)際測(cè)區(qū)不對(duì)應(yīng)、記錄碳化深度值時(shí)修約錯(cuò)誤。

表3 人員能力和檢測(cè)機(jī)構(gòu)能力評(píng)定結(jié)果

圖6 人員能力分布圖

圖7 檢測(cè)機(jī)構(gòu)能力分布圖

3.2.2 數(shù)據(jù)處理的問題

對(duì)數(shù)據(jù)處理水平考核中出現(xiàn)的主要錯(cuò)誤進(jìn)行了分析和歸納，主要表現(xiàn)為：① 芯樣抗壓強(qiáng)度公式記憶錯(cuò)誤或計(jì)算錯(cuò)誤；② 芯樣抗壓強(qiáng)度異常值檢驗(yàn)步驟錯(cuò)誤或計(jì)算錯(cuò)誤,異常值未予以剔除或剔除錯(cuò)誤；③ 修正后推定區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算錯(cuò)誤或錯(cuò)誤代入了芯樣標(biāo)準(zhǔn)差；④n值取值錯(cuò)誤或推定區(qū)間系數(shù)k0.5和k0.05取值錯(cuò)誤；⑤ 結(jié)果判定時(shí)錯(cuò)誤采用芯樣抗壓強(qiáng)度推定區(qū)間直接進(jìn)行；⑥ 將高度和直徑看反、已知量數(shù)據(jù)看錯(cuò)、計(jì)算單位錯(cuò)誤或遺漏以及數(shù)據(jù)修約錯(cuò)誤。

4 結(jié)語

(1) 該次能力驗(yàn)證克服了技術(shù)難點(diǎn)，創(chuàng)新了考核方式，從根本上保證了比對(duì)結(jié)果的科學(xué)性和公平性，可供相關(guān)機(jī)構(gòu)參考借鑒。

(2) 驗(yàn)證結(jié)果表明：大多數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和人員對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度(回彈法、鉆芯法)檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)操作、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果評(píng)定較為清晰且能順利運(yùn)用；部分檢測(cè)機(jī)構(gòu)人員在現(xiàn)場(chǎng)回彈法檢測(cè)試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作、測(cè)區(qū)布置、碳化深度測(cè)量以及數(shù)據(jù)處理水平考核的數(shù)據(jù)分析和結(jié)果評(píng)定中仍然存在較多問題。

(3) 各檢測(cè)機(jī)構(gòu)和人員可針對(duì)文中總結(jié)的相關(guān)問題進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，共同提高混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)能力水平。