混凝土試塊抗壓強度檢測數據分析及其價值探討

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

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

建筑工程檢測機構在對各單位或各項目的送檢樣品進行常規的強度檢測中，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，擁有龐大的數據資料，如果不能對整體數據進行綜合分析并總結，顯然是一種資源浪費。因此，最大化地利用檢測數據進行整體性分析，發現數據的規律，進而將其與混凝土材料的生產研發、施工操作過程進行對比，可以發現生產實際中的趨勢性問題，從而為行業發展指明方向。本文就某檢測機構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據進行綜合分析，并探討其價值。

1 相同養護條件下混凝土試塊抗壓強度檢測和結果使用

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護條件所制作的試塊（如圖1 所示）進行檢測，以試驗數據是否達標來體現試塊所代表的實體部位混凝土強度是否達到標準。

圖1 某施工現場正在進行的同條件養護試塊

同一單位送檢的試塊根據檢測需要分為多種：一是不同部位的試塊，如不同地塊下的混凝土結構，或者不同結構位置的梁、板、柱混凝土試塊，通過不同部位試塊檢驗才能驗證區分相應部位混凝土的質量；二是不同養護條件下的試塊，一般分為標準條件下養護試塊和與實體相同養護條件下的試塊。前者是按照標準溫濕度條件，即在（20±2）℃、濕度≥95%的養護室，28d養護期條件下制作的試塊，其強度合格率必須達到100%，作為質量驗收比對的標準試塊。而相同養護條件是指試塊放置于所代表的混凝土實體建筑的旁邊，環境溫度相同，養護操作相同，其強度往往會低于標準養護條件下的試塊，但作為實體混凝土質量的驗證，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據的綜合分析

某檢測機構對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）的檢測數據進行統計，共獲得抗壓強度數據10951 組。為了找出整體趨勢和突出問題，對28d 標準條件養護和同條件養護的試塊強度情況，按照數量比例、不合格率、標準差、變異系數進行深入分析。

2.1 數量比例

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

圖2 各強度等級試塊檢測數量比例

2.2 不合格率

不合格率是不合格數除以總數得到的相對值，不僅反映分類數據中總體不合格率的情況，也可以體現不同數據類型的趨勢分析。本文根據每組檢測數據按照全部、標準養護、同條件養護分別計算，為了便于觀察，將數據表格轉換為折線圖，如圖3所示。

圖3 不合格率統計

由圖3可知，從C30到C50，不合格率逐漸上升，在全部數據和同條件養護體現較為明顯；C50 的全部、同條件養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

為了深入分析各標號等級混凝土試塊的強度情況，需要逐步對數據進行綜合分析。

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

對統計數據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、標準養護和同條件養護類型的平均抗壓強度數值均達到了合格標準，這充分說明了總體質量合格的標準趨勢。

表1 平均值統計

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

例如：數據集合｛0,5,9,14｝和{5,6,8,9}，其平均值均為7，但顯然后一組數據的離散程度更小，用于產品質量說明，則說明其質量控制技術更加成熟。依據標準差的概念，對C30～C50 標號等級混凝土試塊抗壓強度數據進行計算，形成標準差的折現圖，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，但其質量差異十分巨大。

圖4 標準差統計

（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值的差異，其表現出的質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據運用公式進行計算統計，形成折線圖，如圖5所示。顯然，C30混凝土的風險系數更高，其質量的彈性最大。

3 混凝土試塊檢測數據綜合分析的價值

通過對混凝土試塊檢測數據從數量統計、不合格率、平均值、標準差、變異系數等角度逐步深入進行綜合分析，很容易發現數據規律，并結合混凝土材料的生產研發、施工操作過程進行對比，可以發現實際生產中的趨勢性問題，從而為行業發展提出建議。

3.1 發現突出問題指導混凝土養護工藝管理

通過對比C50 混凝土的同養護條件下不合格率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護環節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，通過本案例數據分析，可以指導施工單位加強C50 混凝土養護的標準梳理，及時進行技能培訓，并通過現場核查等手段促使混凝土養護質量的提升，進而促進工程整體質量的提高。

3.2 通過趨勢問題反映混凝土全流程質量問題

通過全部數據的不合格率分析發現，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混凝土的質量水平總體強于C50混凝土。但從C30 至C50，標準差、變異系數數據有依次減小的趨勢，說明質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混凝土質量的可控性是最差的，其原因應該從整個建筑市場規模進行分析，由于其用量大，生產廠家多，反而存在著魚龍混雜的質量現狀。因此，應該加強生產廠家、建筑工程施工單位的混凝土質量管理，特別是常用混凝土的抽查驗證，從而促使建筑行業安全穩定的發展。

4 結束語

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