前言
在結(jié)構(gòu)工程檢測(cè)中，混凝土強(qiáng)度是一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)?；炷翉?qiáng)度評(píng)價(jià)偏低，會(huì)提高加固、處理費(fèi)用，造成資源浪費(fèi)；混凝土強(qiáng)度評(píng)價(jià)偏高，會(huì)降低結(jié)構(gòu)的可靠度，出現(xiàn)安全隱患。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，如何對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確地推定，關(guān)系到工程的驗(yàn)收和加固、改造的質(zhì)量問(wèn)題。
現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的方法主要有鉆芯法、回彈法、超聲-回彈綜合法和后裝拔出法，其中最常用的是鉆芯修正回彈法。本文結(jié)合工程實(shí)例，比較幾種芯樣修正及強(qiáng)度推定方法，并就修正和推定中的一些問(wèn)題進(jìn)行探討。
1 混凝土強(qiáng)度的基本概念
?。?）總體。總體是所要研究對(duì)象的全體，它由個(gè)體構(gòu)成，隨研究對(duì)象的不同而不同。在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中，根據(jù)檢測(cè)的目的不同，我們進(jìn)行檢測(cè)的對(duì)象，可能是某一根柱，也可能是某一層樓所有的柱。選擇總體時(shí)，要求該總體的混凝土應(yīng)是配合比相同、施工工藝及齡期相近、檢測(cè)方法統(tǒng)一。
（2）樣本。樣本是總體的一部分，也是由個(gè)體構(gòu)成，其所包含的數(shù)目稱為樣本大小和樣本容量。在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中，就是我們要進(jìn)行檢測(cè)的測(cè)區(qū)的集合，如檢測(cè)某一構(gòu)件的強(qiáng)度，布置10 個(gè)測(cè)區(qū)，可以構(gòu)成一個(gè)樣本；布置100 個(gè)測(cè)區(qū)，也可以構(gòu)成一個(gè)樣本。樣本具有隨機(jī)性，因此，用樣本的統(tǒng)計(jì)量反映總體特征量在數(shù)值上是不確定的，但檢測(cè)準(zhǔn)確度總是隨著樣本容量的增大而提高。
選擇樣本時(shí)，首先要求確認(rèn)測(cè)區(qū)混凝土屬于總體的一部分，與總體的混凝土應(yīng)是配合比相同、施工工藝及齡期相近、檢測(cè)方法統(tǒng)一；其次，要保證一定的測(cè)區(qū)數(shù)量，以便對(duì)總體的特征值進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)。
?。?）統(tǒng)計(jì)量。統(tǒng)計(jì)量是根據(jù)樣本數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)的量，是樣本的函數(shù)，如樣本中混凝土強(qiáng)度的均值、樣本方差等。由于統(tǒng)計(jì)量是樣本的函數(shù)，隨著樣本的變化，其值是變化的，但與樣本存在確定的關(guān)系，樣本一旦確定，統(tǒng)計(jì)量也就確定。在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中，對(duì)同一個(gè)評(píng)定單元，不同檢測(cè)單位、不同檢測(cè)人員、選擇不同的測(cè)區(qū)，得到的統(tǒng)計(jì)量是不同的。
?。?）總體特征量估計(jì)及推定區(qū)間。人們要認(rèn)識(shí)客觀事物，就需要了解總體的性質(zhì)。以數(shù)據(jù)來(lái)表示的總體特征值是多種多樣的，有表示集中程度的均值；也有表示離散程度的方差或標(biāo)準(zhǔn)差。隨機(jī)抽樣不能得到被推定參數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)值，只能得到被推定參數(shù)的估計(jì)值，因此，推定結(jié)果應(yīng)該是一個(gè)區(qū)間。在混凝土結(jié)構(gòu)工程中，混凝土強(qiáng)度代表值是總體強(qiáng)度分布函數(shù)中具有95%保證率的特征值，對(duì)于一個(gè)具體的評(píng)定單元，如某一層柱，其混凝土強(qiáng)度代表值應(yīng)是唯一的客觀存在，是一個(gè)確定值，在一定的置信水平上應(yīng)包含在檢測(cè)給定的推定區(qū)間之內(nèi)。對(duì)該層柱混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)，都是利用樣本統(tǒng)計(jì)量來(lái)得到這個(gè)確定值的推定值。
因此，從理論上來(lái)講，對(duì)同一個(gè)評(píng)定單元，雖然不同檢測(cè)單位、不同檢測(cè)人員、選擇不同的測(cè)區(qū)，得到的統(tǒng)計(jì)量是不同的，但給定的推定區(qū)間應(yīng)是部分重疊的。
2 混凝土強(qiáng)度的推定實(shí)例
?。?）工程概況。某工程采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，墻體混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40，采用泵送混凝土進(jìn)行澆筑。在澆筑過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)混凝土凝結(jié)異常，28d 試塊強(qiáng)度僅為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%。90d 后又重新進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)。
?。?）檢測(cè)及推定方法。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，采用回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，為保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性，在回彈測(cè)區(qū)內(nèi)鉆取芯樣進(jìn)行修正，共鉆取50 個(gè)芯樣。
依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分別按鉆芯法、回彈法、鉆芯修正回彈法，一一對(duì)應(yīng)修正量法、一一對(duì)應(yīng)修正系數(shù)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推定，混凝土強(qiáng)度推定結(jié)果見(jiàn)表1。
采用不同數(shù)量芯樣得到的芯樣修正系數(shù)見(jiàn)表2 和圖1。
3 結(jié)果綜述
從該工程混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)、推定結(jié)果得出如下結(jié)論：
?。?）5 種推定方法中單獨(dú)采用鉆芯法的推定結(jié)果最低，采用回彈法的推定結(jié)果最高，其他3 種方法的推定結(jié)果相近，誤差在5%之內(nèi)。
鉆芯法的推定結(jié)果最低，是由于樣本標(biāo)準(zhǔn)差大，與芯樣鉆取、切割、補(bǔ)平等制備環(huán)節(jié)的各種不利影響有關(guān)；回彈法的推定結(jié)果最高，是由于回彈只反映表面特征，與施工單位后期采取保溫、養(yǎng)護(hù)等有利因素有關(guān)。
?。?）鉆芯- 回彈法推定強(qiáng)度（21.46MPa）是樣本具有95%保證率的特征值，而一一對(duì)應(yīng)修正量法、一一對(duì)應(yīng)修正系數(shù)法得到的推定區(qū)間為總體具有95%保證率的特征值在置信度90%水平時(shí)的接收區(qū)間。
從本實(shí)例中可以看出，樣本特征值21.46MPa 落在20.07~21.48MPa 和20.77~21.96MPa 區(qū)間之內(nèi)。
?。?）推定區(qū)間上限與下限的差值，滿足《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的“不宜大于相鄰強(qiáng)度等級(jí)的差值和上限與下限算術(shù)平均值的10%兩者中較大值”的要求。
?。?）根據(jù)檢測(cè)結(jié)果、混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量、施工單位資質(zhì)等情況，建議加固設(shè)計(jì)時(shí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)按C20 進(jìn)行核算。
4 問(wèn)題與探討
?。?）現(xiàn)有的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)方法中，除鉆芯法外，都是間接方法，其測(cè)強(qiáng)曲線的準(zhǔn)確性依賴于種種條件。由于混凝土材料和施工條件的復(fù)雜性，因此，在檢測(cè)中應(yīng)盡可能鉆取芯樣進(jìn)行修正。
?。?）《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)推定區(qū)間有嚴(yán)格的要求。而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，由于芯樣鉆取、切割、補(bǔ)平等制備環(huán)節(jié)中各種不利因素的影響和芯樣數(shù)量的限制，工程中鉆芯法的推定區(qū)間不太容易滿足《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求。因此，在進(jìn)行批量檢測(cè)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用芯樣修正的無(wú)損檢測(cè)方法。
當(dāng)嚴(yán)格按照《鉆芯法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行芯樣鉆取、切割、補(bǔ)平、試壓后，得到的推定區(qū)間仍不能滿足《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求，有需要采用芯樣批評(píng)定時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程具體情況，分析樣本是否來(lái)自同一個(gè)總體，必要時(shí)按照《正態(tài)性檢驗(yàn)》（GB/T4882）和《正態(tài)分布異常值的判斷和處理》（GB/T4883）進(jìn)行處理。
?。?）理論上來(lái)講，采用盡可能多的芯樣，得到的芯樣修正系數(shù)更準(zhǔn)確，而實(shí)際檢測(cè)中又不可能大量鉆取芯樣。根據(jù)本例分析結(jié)果，當(dāng)芯樣數(shù)量大于10 個(gè)且推定區(qū)間滿足《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求，修正系數(shù)的偏離不超過(guò)5%，能滿足準(zhǔn)確度要求。
（4）按照《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T23-2001 得到的推定強(qiáng)度是樣本具有95%保證率的特征值，不同檢測(cè)單位、不同檢測(cè)人員、選擇不同的測(cè)區(qū)，得到的結(jié)果是不同的，易造成困惑。按照《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》得到的強(qiáng)度推定區(qū)間，是評(píng)定單元強(qiáng)度代表值的接收區(qū)間，從概念上與相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定是一致的。
