混凝土試塊抗壓強度檢測數(shù)據(jù)分析及其價值探討

宋文霞

（山西建工建筑工程檢測有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

混凝土結(jié)構(gòu)是當前土木工程建筑最常用且最主要的建筑基材，作為建筑的主體結(jié)構(gòu)組成部分，其強度指標關(guān)系到結(jié)構(gòu)的整體安全性。為此，大型、重要的土木工程項目均要對混凝土結(jié)構(gòu)強度進行專業(yè)檢測，以驗證其施工質(zhì)量及工程結(jié)構(gòu)的安全性。

建筑工程檢測機構(gòu)在對各單位或各項目的送檢樣品進行常規(guī)的強度檢測中，能夠接收到大量不同送檢單位以及不同條件下的混凝土試塊，擁有龐大的數(shù)據(jù)資料，如果不能對整體數(shù)據(jù)進行綜合分析并總結(jié)，顯然是一種資源浪費。因此，最大化地利用檢測數(shù)據(jù)進行整體性分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)律，進而將其與混凝土材料的生產(chǎn)研發(fā)、施工操作過程進行對比，可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)實際中的趨勢性問題，從而為行業(yè)發(fā)展指明方向。本文就某檢測機構(gòu)擁有的來自不同送檢單位以及不同條件下的混凝土試塊抗壓強度檢測數(shù)據(jù)進行綜合分析，并探討其價值。

1 相同養(yǎng)護條件下混凝土試塊抗壓強度檢測和結(jié)果使用

混凝土抗壓強度的檢測，通常是通過對與實體建筑混凝土材料相同標號、相同配合比、同爐攪拌及澆筑以及相同養(yǎng)護條件所制作的試塊（如圖1 所示）進行檢測，以試驗數(shù)據(jù)是否達標來體現(xiàn)試塊所代表的實體部位混凝土強度是否達到標準。

圖1 某施工現(xiàn)場正在進行的同條件養(yǎng)護試塊

同一單位送檢的試塊根據(jù)檢測需要分為多種：一是不同部位的試塊，如不同地塊下的混凝土結(jié)構(gòu)，或者不同結(jié)構(gòu)位置的梁、板、柱混凝土試塊，通過不同部位試塊檢驗才能驗證區(qū)分相應部位混凝土的質(zhì)量；二是不同養(yǎng)護條件下的試塊，一般分為標準條件下養(yǎng)護試塊和與實體相同養(yǎng)護條件下的試塊。前者是按照標準溫濕度條件，即在（20±2）℃、濕度≥95%的養(yǎng)護室，28d養(yǎng)護期條件下制作的試塊，其強度合格率必須達到100%，作為質(zhì)量驗收比對的標準試塊。而相同養(yǎng)護條件是指試塊放置于所代表的混凝土實體建筑的旁邊，環(huán)境溫度相同，養(yǎng)護操作相同，其強度往往會低于標準養(yǎng)護條件下的試塊，但作為實體混凝土質(zhì)量的驗證，其低于標準試塊的強度是有著明確的下限值，一般除以系數(shù)0.88后其強度合格率需達到100%。

2 混凝土試塊抗壓強度檢測數(shù)據(jù)的綜合分析

某檢測機構(gòu)對2022 年二季度送檢混凝土試塊（其中占比最大的為C30~C50 強度等級混凝土試塊）的檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，共獲得抗壓強度數(shù)據(jù)10951 組。為了找出整體趨勢和突出問題，對28d 標準條件養(yǎng)護和同條件養(yǎng)護的試塊強度情況，按照數(shù)量比例、不合格率、標準差、變異系數(shù)進行深入分析。

2.1 數(shù)量比例

首先按照混凝土標號、不同養(yǎng)護齡期對各類數(shù)據(jù)進行劃分，見圖2所示。該案例中C30混凝土試塊強度檢測數(shù)據(jù)3952 組，占比總數(shù)量的36%，其次分別為C35、C40、C45。通過該數(shù)量結(jié)合市場行情，C30～C50標號的混凝土具有代表性，也是檢測機構(gòu)檢測量最大的類型，說明這些標號的混凝土是建筑施工現(xiàn)場的主要用材，而對普遍采用的材料進行分析才能得出有價值的結(jié)論。

圖2 各強度等級試塊檢測數(shù)量比例

2.2 不合格率

不合格率是不合格數(shù)除以總數(shù)得到的相對值，不僅反映分類數(shù)據(jù)中總體不合格率的情況，也可以體現(xiàn)不同數(shù)據(jù)類型的趨勢分析。本文根據(jù)每組檢測數(shù)據(jù)按照全部、標準養(yǎng)護、同條件養(yǎng)護分別計算，為了便于觀察，將數(shù)據(jù)表格轉(zhuǎn)換為折線圖，如圖3所示。

圖3 不合格率統(tǒng)計

由圖3可知，從C30到C50，不合格率逐漸上升，在全部數(shù)據(jù)和同條件養(yǎng)護體現(xiàn)較為明顯；C50 的全部、同條件養(yǎng)護分類不合格率分別達到了51.4%、38.5%，相對而言最為突出。

2.3 平均值、標準差和變異系數(shù)

為了深入分析各標號等級混凝土試塊的強度情況，需要逐步對數(shù)據(jù)進行綜合分析。

（1）為了看出總體質(zhì)量趨勢，可以進行平均值的統(tǒng)計分析，以最簡要的統(tǒng)計方式體現(xiàn)某一組數(shù)據(jù)的集中程度。其計算公式為：

對統(tǒng)計數(shù)據(jù)按照上述平均值公式進行計算后列表，見表1所示。從表1可看出，從C30~C50的全部、標準養(yǎng)護和同條件養(yǎng)護類型的平均抗壓強度數(shù)值均達到了合格標準，這充分說明了總體質(zhì)量合格的標準趨勢。

表1 平均值統(tǒng)計

（2）僅依靠平均值只能片面地反映總體質(zhì)量趨勢，如何反映同一類試塊抗壓強度的穩(wěn)定性，表明這一技術(shù)是否成熟，是否具備可改進空間，從數(shù)據(jù)上來講則是需對其離散程度進行統(tǒng)計分析，因此，引入標準差的概念，來反映數(shù)據(jù)集合內(nèi)個體間的差異程度或離散程度。其計算公式為：

例如：數(shù)據(jù)集合｛0,5,9,14｝和{5,6,8,9}，其平均值均為7，但顯然后一組數(shù)據(jù)的離散程度更小，用于產(chǎn)品質(zhì)量說明，則說明其質(zhì)量控制技術(shù)更加成熟。依據(jù)標準差的概念，對C30～C50 標號等級混凝土試塊抗壓強度數(shù)據(jù)進行計算，形成標準差的折現(xiàn)圖，如圖4 所示。從圖4 可知，C30 標號混凝土盡管是最常用的標號，但其質(zhì)量差異十分巨大。

圖4 標準差統(tǒng)計

（3）由于各個標號混凝土間離散程度的不同和平均抗壓強度數(shù)值的差異，其表現(xiàn)出的質(zhì)量風險是存在差異的，如何度量這一差異性，則引入變異系數(shù)這一概念，用標準差與平均值的比表示。公式為：

式中：ρ——標準差；

μ——平均值。

對C30~C50 間各等級混凝土試塊的數(shù)據(jù)運用公式進行計算統(tǒng)計，形成折線圖，如圖5所示。顯然，C30混凝土的風險系數(shù)更高，其質(zhì)量的彈性最大。

3 混凝土試塊檢測數(shù)據(jù)綜合分析的價值

通過對混凝土試塊檢測數(shù)據(jù)從數(shù)量統(tǒng)計、不合格率、平均值、標準差、變異系數(shù)等角度逐步深入進行綜合分析，很容易發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)律，并結(jié)合混凝土材料的生產(chǎn)研發(fā)、施工操作過程進行對比，可以發(fā)現(xiàn)實際生產(chǎn)中的趨勢性問題，從而為行業(yè)發(fā)展提出建議。

3.1 發(fā)現(xiàn)突出問題指導混凝土養(yǎng)護工藝管理

通過對比C50 混凝土的同養(yǎng)護條件下不合格率51.4%和標準條件下不合格率5%，差距是養(yǎng)護條件的不同引起的，這說明了建筑工程施工單位在混凝土養(yǎng)護環(huán)節(jié)的操作工藝管理存在較大的問題。例如：冬期溫度過低，未采用覆膜、蓋墊或其他保溫升溫措施；夏季在溫度過高水蒸發(fā)量太大的情況下，灑水不均勻或操作頻率不夠造成混凝土濕度不夠。因此，通過本案例數(shù)據(jù)分析，可以指導施工單位加強C50 混凝土養(yǎng)護的標準梳理，及時進行技能培訓，并通過現(xiàn)場核查等手段促使混凝土養(yǎng)護質(zhì)量的提升，進而促進工程整體質(zhì)量的提高。

3.2 通過趨勢問題反映混凝土全流程質(zhì)量問題

通過全部數(shù)據(jù)的不合格率分析發(fā)現(xiàn)，C30混凝土不合格率（1.91%）遠低于C50混凝土不合格率（38.5%），反映出C30混凝土的質(zhì)量水平總體強于C50混凝土。但從C30 至C50，標準差、變異系數(shù)數(shù)據(jù)有依次減小的趨勢，說明質(zhì)量的可控程度最差的反而是運用最多的C30 標號混凝土。這種差異性說明了兩方面問題：一方面C30混凝土質(zhì)量水平是最容易達到的，其不合格率最低；另一方面，C30混凝土質(zhì)量的可控性是最差的，其原因應該從整個建筑市場規(guī)模進行分析，由于其用量大，生產(chǎn)廠家多，反而存在著魚龍混雜的質(zhì)量現(xiàn)狀。因此，應該加強生產(chǎn)廠家、建筑工程施工單位的混凝土質(zhì)量管理，特別是常用混凝土的抽查驗證，從而促使建筑行業(yè)安全穩(wěn)定的發(fā)展。

4 結(jié)束語

通過對某建筑工程檢測機構(gòu)季度混凝土試塊抗壓強度檢測數(shù)據(jù)的充分利用，從數(shù)據(jù)的集中性方面分析了其抗壓強度的平均值、不合格率，驗證了混凝土行業(yè)整體質(zhì)量向好的趨勢；從數(shù)據(jù)的離散程度和風險控制方面分析了標準差、變異系數(shù)，指出了需要對行業(yè)占比較大的C30 混凝土質(zhì)量加強管理；根據(jù)C50 標準養(yǎng)護和同條件養(yǎng)護不合格率的巨大差異，指出了施工單位要加強混凝土養(yǎng)護工藝的管理。這些充分體現(xiàn)了混凝土試塊抗壓強度檢測數(shù)據(jù)綜合分析對行業(yè)指導的重要性。