質量監督對中小型水利工程混凝土鉆芯檢測的判定分析

馬 駿

(杭州市水利設施監管中心 310016)

1 前言

根據《水利工程質量監督管理規定》，工程質量檢測是工程質量監督和質量檢查的重要手段。對檢測報告的審核及檢測結論的歸納分析，是提供質量核定結果的主要依據之一。

目前對于鉆芯的混凝土試件強度有兩種觀點，一種認為在《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》中混凝土抗壓強度值定義為“由芯樣試件得到的結構混凝土在檢測齡期相當于邊長為150mm立方體試塊的抗壓強度”。而依據《水工混凝土試驗規程》，芯樣抗壓強度試驗計算方法和定義方式也與立方體混凝土抗壓強度相同，所以可以直接引用普通混凝土試塊試驗數據統計方法進行評定;另一種觀點認為在《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》解釋3.1.2中明確指出“鉆芯檢測混凝土強度是一種直接測定混凝土強度的檢測技術”。鉆芯強度即為混凝土實體強度的直接體現，其最小值應滿足設計要求。

2 案例背景

某河道整治工程按標段劃分為兩個單位工程，完工后建設單位對基礎平臺設計C20混凝土鉆芯(本文強度單位均為MPa)，共計24個芯樣，見表1:

表1 24個混凝土芯樣抗壓強度 單位:MPa

檢測機構檢驗結論為“測試齡期抗壓強度平均值均大于設計強度等級值”，參建各方據此結論直接評定該結構混凝土合格。這樣沒有經過分析作出的判定顯然過于草率，不能得到質量監督部門的認可。

3 案例分析

3.1 根據《混凝土強度檢驗評定標準》(GB/T 50107—2010)判斷

首先對每組混凝土強度的代表值進行復核，原表中以每組混凝土強度平均值作為代表值，評判其結果符合標準要求，但是對于強度最大值和最小值與中間值之差大于中間值15%的情況未進行辨別。根據原始數據，一標段第二組最小值與中間值之差為中間值的18.1%，代表值應修正為中間值22.7，二標段第三組最小值與中間值之差為中間值的15.5%，代表值應修正為22.0。修正后的八組抗壓強度為:20.1、22.7、23.7、21.9、22.7、20.5、22.0、21.4，樣本容量少于10組，采用非統計方法評定混凝土強度，合格標準的強度條件為平均值大于等于1.15倍標準值，且最小值大于等于0.95倍標準值。

本案例計算得平均值21.875，計算得1.15倍標準值為23.0，不滿足合格標準;查得最小值20.1，計算得0.95倍標準值為19.0，滿足合格標準。以上兩個要求未同時滿足，可判定本批混凝土不合格。

3.2 根據《水工混凝土施工規范》(DL/T 5144—2001)判斷

《水工混凝土施工規范》(DL/T 5144—2001)要求，計算保證率和概率度系數。根據規范要求8組試件，合格判定系數K查表為0.36，計算標準差為1.165，計算概率度系數t=(強度平均值－強度標準值)/標準差=1.363。根據該規范，第一個條件為最小值大于0.85倍的標準值，顯然滿足;第二個條件計算 Ktδ=0.5715，檢測平均值應大于20+0.5715=20.5715，也滿足。可判定本批混凝土合格。

3.3 根據《水利水電工程施工質量檢驗與評定規程》(SL 176—2007)判斷

《水利水電工程施工質量檢驗與評定規程》(SL 176—2007)附錄C普通混凝土試塊試驗數據統計方法并未說明試塊形式，可假定其同時適用于圓柱體芯樣，根據《水工混凝土試驗規程》，直接以每組三個試件測值的平均值作為試驗結果。組數n=8，介于5與30之間，統計評定方法為C.0.2條目，合格標準為Rn－0.7Sn＞R標且 Rn－1.60Sn≥0.83R標。

本案例Sn計算為1.165，根據規程，當統計值小于2.0時應取Sn為2.0。

Rn－0.7Sn=21.5875－0.7×2=20.1875＞R標，滿足合格標準;

Rn－1.60Sn=21.5875－1.60×2=18.3875≥0.83R標=16.6，滿足合格標準;

(以上計算中Rn為強度平均值，Sn為標準差)

由此可判定本批混凝土合格。

3.4 綜合分析

以上三種方式均參照第一種觀點，判斷結果的矛盾根源在于對統計概率中離散性要求的不同，《混凝土強度檢驗評定標準》(GB/T 50107—2010)比電力和水利的規范規程要求更高。從專業對口上討論，水利部頒布的《水利水電工程施工質量檢驗與評定規程》(SL 176—2007)顯然更為適合。但是這里值得注意的是，如果運用《水利水電工程施工質量檢驗與評定規程》(SL 176—2007)，要求統計對象處于一個分部工程內，本案例為兩個單位工程，應該分別統計，則每個單位工程的組數為4，統計評定方法應適用《水利水電工程施工質量檢驗與評定規程》(SL 176—2007)中 C.0.3條目，該條目統計評定方法和參數選擇與《混凝土強度檢驗評定標準》(GB/T 50107—2010)完全相同，因此，仍可判定本批混凝土不合格。

如果運用第二種觀點來判斷，本案例中每個單位工程均存在小于標準值的芯樣，可直接判定本批混凝土均不合格，但是質監直接下此結論也缺乏說服力。其實，根據《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》(CECS 03—2007)還有一種判斷方式，這是2007版規程重點推薦的，即檢測批混凝土強度的推定區間和推定值概念。

按《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》(CECS 03—2007)要求，對于芯樣系列應根據《數據的統計處理和解釋正態樣本離群值的判斷和處理》(GB/T 4883—2008)驗證是否需要剔除離群值，本案例為已知標準差的雙側情形，首先應計算統計量Rn和Rn’，奈爾上統計量 Rn=(25.2－21.5875)/1.795238=2.012268;奈爾下統計量 Rn’=(21.5875－18.6)/1.795238=1.664125;Rn ＞Rn’，僅可能出現最大值為離群值。

查標準附表表A.1，24組樣本奈爾檢驗臨界值如表2所列:

表2 24組樣本奈爾檢驗臨界值 單位:MPa

計算得 R1－a/2(n)=R0.975(n)=3.011

因為Rn小于R1－a/2(n)。可以直接判斷離群值不存在，不需要剔除。

根據CECS 03—2007規程附錄B查得在置信度0.85條件下，試件個數24個的上限值系數為k1=1.3，下限值系數為k2=2.309。

24個芯樣平均值f平=21.5875，標準差S=1.795238;

計算上限值 fcu，e1=21.5875－1.3×1.795238=19.2537;

計算下限值 fcu，e2=21.5875 －2.309 ×1.795238=17.4423;

差值為19.2537－17.4423=1.8114，小于5和0.1倍f平，驗證數據有效。

本批次混凝土強度推定區間為17.44～19.25，根據規程條文“宜以fcu，e1作為檢測批混凝土強度的推定值”推定本批次混凝土強度推定值為19.25。判定本批混凝土不合格。

4 結論評判

在這個案例中，檢測的數據是客觀的，為什么存在不同的檢測結論，表面上看只是引用規范的不同，實質上還有參建各方對鉆芯檢測認識的不同，存在的分歧表現在以下三個方面:

a.規程、規范有行業特征，也有強制性和非強制性之分，比如水利工程沒有專門的鉆芯規范，只能參照建設規范，而建設規范中引用的很多數據統計方法又來自推薦規范，效果屢次打折扣，如果引用的推薦規范和現行的水利規范又存在矛盾，取舍兩難。

b.建設單位的鉆芯是否是合格線的判斷，規范數理統計針對的是大量試件，統計的目的是為了消除誤差，因此，允許了不合格單體的存在，但是建設單位的鉆芯是一種抽檢行為，目的是為了尋找瑕疵，是否允許不合格單體存在有疑問。

c.水利規范編制來源于大中型工程實踐經驗，對于小型工程未必完全適用，同時，設計值判斷的是標準養護下的試件，鉆芯采之天然養護下的實體，建設時試塊滿足設計，建設后鉆芯強度略微低于設計值也存在一定合理性，比如本文案例，如果設計校核后認為強度滿足設計意圖，質監也可以核定為合格。

5 結語

在質量結論的核定核備過程中存在爭議是正常的，除了看數據能否滿足離散性要求，比如系統誤差和單體誤差是否合理，還要看采樣結構的形式，比如是薄壁，還是大體積，還是單件凌空;看結構荷載分布，比如是否均勻或者是否是應力集中部位;看檢測的數量和目的，比如是判斷數據檢測還是校核數據檢測;看是否能滿足設計意圖的實現等。總之，應綜合分析，選用規范，合理判斷。