混凝土强度的质量控制

二、混凝土强度的质量控制

由于混凝土质量的波动将直接反映到其最终的强度上，而混凝土的抗压强度与其他性能有较好的相关性，因此在混凝土生产质量管理中，常以混凝土的抗压强度作为评定和控制其质量的主要指标。如必要时，也需进行其他力学性能及抗冻、抗渗等试验检定。

1．混凝土强度的波动规律

对混凝土质量进行控制和判断，实践结果证明，同一等级的混凝土，在施工条件基本一致的情况下，其强度的波动是服从正态分布规律的（见图3－5）。正态分布是一形状如钟形的曲线，以平均强度为对称轴，距离对称轴越远，强度概率值越小。对称轴两侧曲线上各有一个σ点，σ点至对称轴的水平距离等于标准差（σ），曲线与横坐标之间的面积为概率的总和，等于100％。在数理统计方法中，常用强度平均值、标准差、变异系数和强度保证率等统计参数来评定混凝土质量。

（1）强度平均值（f_cu）

它代表混凝土强度总体的平均水平，其值按下式计算

式中　n——试件组数；

　　　f_cu，i——第i组试验值。

图3－5　混凝土强度正态分布曲线及保证率

平均强度反映混凝土总体强度的平均值，但并不反映混凝土强度的波动情况。

（2）标准差（σ）　也称均方差，反映混凝土强度的离散程度，σ值越大，强度分布曲线就越宽而矮，离散程度越大，则混凝土质量越不稳定。σ是评定混凝土质量均匀性的重要指标，可按下式计算

式中　n——试件组数（≥25）；

　　　f_cu、i——第i组试件的抗压强度（MPa）；

　　　——n组试件抗压强度的算术平均值（MPa）；

　　　σ——n组试件抗压强度的标准差（MPa）。

（3）变异系数（CV）　又称离差系数，也是说明混凝土质量均匀性的指标。对平均强度水平不同的混凝土之间质量稳定性的比较，可考虑相对波动的大小，用变异系数CV来表示，CV值越小，说明该混凝土强度质量越稳定。CV可按下式计算

2．混凝土强度保证率（P）

强度保证率，是指混凝土强度总体分布中，大于设计要求的强度等级值的概率P（％）。以正态分布曲线的阴影部分来表示。强度正态分布曲线下的面积为概率的总和，等于100％。强度保证率可按如下方法计算：

首先计算出概率度t，即

或

根据标准正态分布曲线方程，可得到概率度t与强度保证率P（％）的关系如表3－12所示。

表3－12　不同t值的保证率P

工程中P（％）值可根据统计周期内，混凝土试件强度不低于要求强度等级标准值的组数与试件总数之比求得，即

式中　N₀——统计周期内，同批混凝土试件强度大于或等于规定强度等级值的组数；

　　　N——统计周期内同批混凝土试件总组数，N≥25。

根据以上数值，按表3－13可确定混凝土生产质量水平。

表3－13　混凝土生产质量水平（GB　50164）

3．混凝土配制强度

由于混凝土施工过程中原材料性能及生产因素的差异，会出现混凝土质量的不稳定，如果按设计的强度等级（f_cu，k）配制混凝土，则在施工中将有一半的混凝土达不到设计强度等级，即保证率只有50％。为使混凝土强度保证率满足规定的要求，在设计混凝土配合比时，必须使配制强度高于混凝土设计要求的强度（即f_cu＝f_cu，k＋tσ₀）。根据强度保证率的要求和施工控制水平，可确定t值。可以看出，施工水平越差，设计要求的保证率越大，配制强度就要求越高。根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2000）规定，工业与民用建筑及一般构筑物所采用的普通混凝土配制强度按下式计算，强度保证率为95％。其表达式为

式中　f_cu，o——混凝土配制强度（MPa）；

　　　f_cu，k——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；

　　　σ——混凝土强度标准差（MPa）。