混凝土强度的平均值与其变异性

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1、混凝土强度的平均值与其变异性韩素芳?中国建筑科学研究院结构所?杜益彦?河 北省第一建筑工程公 司?混凝上强度是衡量钢筋混凝土结构质量的一个重要指标,是直接影响结构可靠性的主要因素之一。因此,提高混凝 土强度质量十分重要。混凝土 强度是随机变量,根据概率分布的假设检验和工程概率 分析,由同材料、同配比、同生产工艺 和相同试验方法所取得的混凝 土强度,一般可用正态分布来描述。正态分布可 由其平均值和标准差两个参数确定。所以,评定一批混凝土强度质量的好坏,除强度的平均值外,还要了解混凝土强度离散性的大小。反映混凝土强度离散性的指标,可用混凝土强度的标准差?或其相对指标变异系数?,?,二 ?豆?来表示

2、。平均强度是考核 混凝土强度质量的重要依据,又可作为混凝土施工配制 强度定得是否合理的考核指标,离散性指标是相应技术水平和管理水平 的综合反映。因此,一 般均按反映混凝土强度离散性的指标作为划分其质 量管理水平等级的重要依据。但采用标准差还是变异系数,则要看那 一个参数受混 凝土强度平均值的变动影响较小而定。关于这个问题,国内外从事这方面研究工作的学者,早就进行过许多研究,提出过不同的看法,有的认为?值不会因 豆值的变化而 产生明显的增减。所以建议用?,值作为衡量混凝土质量管理水平等级的指标,并已正式纳人有关的标准。有的则认为?较为稳定,所以,推荐以?作为划分混凝土质量管理水平等级的指标。这种

3、争论,至今未取得一致意一叫?一心一? ?侧? 刁? ? ? ?侧?心?目? 月?曰门? ?门一? ?月? ?心? ?一月? ?心?一? ?叫?心一? ?门?叫?一? ? ? ? ? ?一?心? ?月?叫? ? 口一? ?、暇易划公板根据这些选定的参数,可以绘出?依从豆的关系曲线,如图?。从图?中包络线的形状看出,当豆小于? ? ?“时,?和豆近似地成直线比例关系,豆超过? ?。?以后,?增长极为微弱?而豆值在? ? ? ?之间时,?与豆的关系有一个急剧过渡的 阶段。这些情况是和许多来源不 同的统计结果吻合一致的。脚柳柳卿肋 平均 吸度尸匆左舰之,图?, , , , , , ? ? ? ?少少尸

4、?碑? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?,? ? 洲洲洲洲洲子子?户户户户户产产产产产尹尹尹尹尹尹二二二二花 李户户户户户户户 ? ? ? ? ?,? 目? ? ? 净净产产产产产产产一一?碑碑碑碑碑碑碑碑碑 ? ? ?户一,尹户户 必必必必必必必必 ? ? ?了了了了了了了了了 厂厂表?施工管理水平? ? ?一? ?的修改 的原建议值 变异系 数建议? ?年?英国? 的建议值日本建筑学会 过去建议值日本建筑学会 ?,?标?差 吕?差 ?变异系数 ?施工 级别标准 ?毒? ? ? ?。?。? ?。?。?一?。?一?。?约? ?约? ? ? ? ? ?甲种?乙种?

5、丙种、 ?、 ? ?、 沪 月?、? ?优秀好通良劣甚优良普不低见。但从各国有关标准规定的发展来看,其趋势是以标准差值作 为划 分管理水平 等级的参数,参见表?。大家都知道,造成混凝土强度离散的因素,是众多而复杂的,诸如施工过程中对混凝土配合比执行的 严格程度,对现场骨料含水率是否及时测 定并调整 其用水量,配比计量误差的控制程度?组成混凝土材料的特性差异,特别是水泥活性的波动?混凝土搅拌的均匀程度,混凝土运输过程的离析情况?试块成型方法的差异?包括取样、装料、振捣、抹面等?,养护条件的变异,试压时试件的干 湿程度和试件破型试压过程的差异?加荷速度和试件在压力机上的对中情况?等等,都能 引起混

6、凝土强度的波动。对上述影响混凝土强度的 因素若控制严格,则混 凝土强度的离散程度能相应缩小,反之,则要增大。其中,混凝土的水灰比、配比 的计量误差、原材料质量特别是水泥质量和运输、浇灌、振捣条件等,在施工过程是可 以 通过相应的管理制度和技术措施进 行 控制的。它们是属于施工条件的差异而造成混凝土强度波动的 主要因素,也是反映施工管理水平高低的主要方面。我们称它为 第一类因素。试件的取样、成型、养护、外型尺寸 以及测试技术等 的差异应属试验误差,它是引起混凝土 强度波动的另一 个方面 的 因素。我们称它为第二类因素。它是由试验条件差异而引起的 混凝土强度的变异。它的变异程度,综合地反应了试验室

7、的管理水平。可作为划分试验室管理水平 等级的指标。欲考核上述两类因素对混凝土强度离散性的影响程度,则可采用混凝土强度总的变异来综合反映。第二类因素造成混凝土强度的离散性?远小于第一类?,则可用盘内混凝土强度的变异来反映。对于评定混凝土强度总的变异和盘内变异是采用强度的标准差还是采用变异系数为好呢?下面以? ?年对四川、辽宁、广西、甘肃、江苏、北 京、天津、上海以及中国建筑第三工程局 等十个省、市 建工系统的预制厂和施工现场的 混凝土强度调 查资料为依据,谈谈我们对这个问题的看法。用预制构件厂? ? ! ?号 混凝土 的平均强度豆及其标准差和变异系数?,分别按各标号 混凝土的 等权批量,作了?一

8、?和豆一?,的 回 归分析。从? ?批的混凝土平均强度豆及其标准差?回归计算得出关系式? ? ? ? ? 豆?如图?所示。其相关性优于? 的显著性水平。由图?可知,当混凝土 平均强度豆? ? ?时,?随豆的增大而增加缓慢,当豆? ?时,?随豆的增大而有较为明显的增加。另外,我们又作过分段的线性回归,也发现当 豆?“时,其回归式为? ?,? !豆,此关系式优于显著性水平?。而哀? ?区段的回归式为? ?,? ? ? ? ?,关系式次于显著性水平?,说明该区段的乐与豆线性递增关系不明显,而。保持了基本的稳定。口杨介况树脚刀?甜不加柳 柳胡之,图?一?关系?预制构件厂数据?由上述资料,我们又作了豆与

9、?的 回归分析,参见图?。其回归 式为?,? ?,? ? ?一? ?呱,此关系式优于显著性水平?,说明?值随豆的增大而成线性递减,它与豆的大小有密切关系。为了进一步分析?与豆和?,与?的关索,我们仍采用上述全部调查资料?即各种标号不考虑等权批量?,分别对预制构件厂和施工现场的混凝土强 度,先分标号统计,再进行?一豆和?,一豆的回归分析,如图?、?所示。由图?、?可知,预制 构件厂和施工现场各种标号混凝土强度的?,与?均存在线性密切相关关系。所以,可以说?,是随豆的增大而存在线性递减关系。另外从图?、?中,我们也明显地看出,预制构件厂和施工现场各种标号混凝土强度的?和豆,虽然,当豆? ?“时,?

10、随豆的增大而有所递增的趋势,但不存在上述的 明显关系。所以说,?对不同 的风能比?,更稳定。这与图?、?的结论是一致的。作为衡量混凝土强度的总变异或评定施工管理水平等级的参数,?比?,为好。当复? ?“?“时,为什么?随?的增大而有较明显的递增呢?这可能与影响混凝土强度主要因素的影 响程度有关。诸如水灰比的变异、试验误差及配比的计量误差等对混凝土强度的影响,将随着标号的提高而增大。在正常情况下,当?增大到一定 范围时,上述因素对混凝土强度变异的影响也趋向稳定。这些独立因素对混凝土强度总变异的影响数值,是不成线性关系的。因此,在按?划分施工管理水平等级时,是否应按目前混凝土标号 的? ?号为斗一

11、刀蒯一夕乙 止 玫草刃议巧、李?、息?罄?匕万勿巧矽 歹?次?公柳卿娜撇刀心?印之,?一?关系?预制构件厂数据?尸?心?阶?图?图?、?,与?关系?预 制构件厂 数据? ? ?诊卯乃勿万浓歹犷?一一一兰一一一肠外改卿器拍动刃四胭飞罄之?匕删脚脚柳卿 尸?心?细夕?图?、?,与豆关系?施工现场数据?界,分别定值,也是值得进一步研究的。此外,在图?、?中,预制构件厂的。值均小于施工现场的对应值,这种规律也基本反映了我国两类不同混凝土生产单位的实际管理水平的差异。第二类因素对混凝土 强度变异的影响,主要由盘内混凝土强度变异来反映。盘内混凝土强度变异用什么指标来表示为好?对此,我们也作了不分混凝土标号

12、,由全部调查资料进行?其中?盘是一盘混凝土取三个试件为一 组,由一组试件强度的极差推算的,而?,盘?盘?豆?盘与托和?盘与豆的回 归分析,其结果如图?、?所示。由图可知,?,盘对平均强度豆来说,具有不受?变化影响的稳定性,在这点上优于?盘。这与混凝土强度的总变异与混凝土强度平均值的关系正好相反。同时,我们又作了按不同标号混凝土的盘内变异与豆的分析,其结果 见表?。?盘与豆和C,盘与豆的关系 曲线如图7所示。由图7可知盘内的标准差u盘与豆有密乍双姗一 z卿求拐公刀夕力才刀乃君笃护产“那 丁长 ,邵图了a盘、Cv盘与豆关系(预制构件厂数据)匆石必砚 /夕蒸图5。盘一R关 系_巧 艺、确目 公歹夕刀

13、心/研2图6Cv盘一豆关系切的线性关系。而C,对不同的豆值,是基本稳定的。盘内混凝土强度变异的这种特性,可由第二类因素对混凝土强度的影响程度,将随豆的增大而增大,而第一类因素对盘内混凝土强度的变异基本不发生影响来解释。而且第二类因素对混凝土强度的影响程度远小于第一类因素。所以盘内混凝土强度的变异系数比较小,一般在5%左右。作为主要考核试验误差的盘内混凝土 强度变异性参数,宜选用盘内变异系数 C,盘。这类引起混凝土强度波动的因素,在实际结构的混凝土中并不存在。当 由于这类因素造成混凝土强度波动过大时,并不表明混凝土工程质量不好。因此,它可作为考核试验室管理水平的参数。冀辈冀裴衷裴冀裴车辈冀冀军半

14、策辈裴辈辈丰宋策冀裴半策兼策衷非非求冀冀歌曰炭曰翅六曰照曰自狱曰韧自曰娥曰日扮现场混凝土强度均方差与平均强度的关系护淤裤淤淤树沂去二二二二二、黄国 兴姜福田(水利水电科学研究院结构所)二3丈卫仁岌二酬:二茶二二举二近几十年来,各国混凝土学者在研究混凝土质量控制,选定评定指标时碰到一个以什么指标较为合理的问题。为 了解决这个问题,必须弄清混凝土 强度均方差、离差系数与平均强度的关系。对这个问题早在五十年代开始国外就有争论,概括起来有三种不同看法:一种认为当混凝土生产控制 条件不变时,混凝土强度均方差a与平均强度豆呈线性关系,而离差 系数Cv接近常数;另一种认为 当混凝土生产控制条件不变时,混凝土

15、强度均方差接近常数,而与平均强度无关,近年来还有一种认为当强度低时,a与R 呈线性关系,而超过某一 强度值时a大致为常数。我国水利水电工程自六十年代起一直采用离差系数作为质量控制评定指标。近几年来,不少混凝土研究者认为离差系数并非是常数,而是随平均强度的增加而减表2混凝土试件一平均平均盘内标准盘内变异 包遏哩竺进竺哩 嗜遂竺匡竺全 。 。2 2 6 25,” 3550 1“74一1 986,” 54 8200“1 89“ 7 6“3 2一13 75 o300784 5“53”o 5一18“540085043442 4“5 15 8小 的,均方差是随平 均强度的提高而 加大的,两者都与平均强度呈线性关系。为了深入研究这个问题,我们搜集了国内3 0余个水利水电工程混凝土资料进行统计分析,对均方差、离差系数与平均强度的关系及现场混凝土质量控制的评定指标等问题进行了探讨。一、国内主要水电工程资料的统计推断我们对国内主要水电工程现场混凝土强度均方差a与平均强度豆(龄期为2 8天)的关系进行了统计推断,