混凝土强度分布规律及其评定结果在线分析系统设计与实现

2020-01-16岳向阳

建材与装饰 2020年4期

关键词：正态分布标准差直方图

李猛岳向阳

（中建西部建设新疆有限公司新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830000）

1 混凝土材料的抽样

目前，我国对混凝土强度以“强度等级”来表达，混凝土的实际强度值是一些离散的数值。为设计、施工和验收的方便，将不同质量的混凝土按标准条件下的立方体抗压分为若干级别，以符号C及其后面的立方体抗压强度标准值来表达。如：C20、C30等。

一批混凝土的实际强度不可能是一个值，而是呈现某种分布，强度有高有低。在实际工程中进行质量检验时，我们不能将所有的混凝土逐一进行试验而求得结果，而只能用抽样检验的方法。

所谓抽样检验是指从交验的一批产品中（批量为N）随机抽取一个样本（由几个单位产品组成）进行检验，从而对产品质量作出评判的过程。抽样检验的目的在于：通过样本推断总体。而其期望在于“用尽量少的样本量来尽可能准确地判定总体（批）的质量”。

对于混凝土的评定规范规定：结构混凝土的强度等级必须符合设计要求。用于结构混凝土强度的试件，应在混凝土的浇筑地点随机抽取。预拌（商品）混凝土应随机从同一运输车中抽取，试样应在卸料量的1/4～3/4之间采取，取样与试件留置应符合下列规定：

每拌制100盘且不超过100m3的同配合比的混凝土，取样不得少于一次。

每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盘时，取样不得少于一次。

每一楼层，同一配合比混凝土，取样不得少于一次。

当一次连续浇筑超过1000m3时，同一配合比的混凝土每200m3取样不得少于一次。

对有抗渗要求的混凝土，取样频率均应为同一工程，同一配合比不得少于一次，留置组数科根据实际需要确定。

为了统一和便于比较，规范以边长150mm的立方体作为标准试件。当混凝土中粗骨料粒径不大于31.5mm时，可采用边长100mm的立方体，评定时，乘以0.95的换算系数。当混凝土强度等级≥C60时，宜采用标准试件。否则，尺寸换算系数应由试验确定。

2 混凝土强度的波动规律-正态分布

大量的试验结果表明，尽管原材料、配合比、搅拌成型、养护、试验条件完全相同的一批混凝土，其试件强度有高有低，抗压强度呈现出波动的数值。有时波动还比较大，但这种波动不是杂乱无章的，当抽样数量达到足够量时，这种波动则遵循一定的规律。对同强度等级的一批混凝土，强度大多数都出现在强度平均值附近，距平均值越远的数量越少，形成中间多两侧少的分布。经分布假设检验其结果表明，混凝土强度的波动规律可用正态分布来描述。

正态分布具有两个参数：即平均值μ和标准差σ。平均值表达了这批混凝土强度平均水平的高低，平均值越大，则这批混凝土的强度越高。标准差表达了这批混凝土的匀质性，匀质性越好则标准差越小，曲线越“瘦高”，即各组强度值都集中在平均值附近离散程度越小。在建筑工程中，如能较好的控制混凝土强度波动规律，基本上可视为正态分布。

下面就中建西部建设某批次C30级取样收集成型的混凝土试件为例，论述分析过程：

（1）从数据库中查询开发区厂、强度等级为C30、普通混凝土、2019-05-21至2019-06-21的混凝土强度检测结果数据。

（2）如将上述数据用间距4MPa分成10组，则可根据分组强度计算得出频率表，见图2。

以Y轴为频率值，X轴为强度值建立直角坐标系，描绘出频率直方图，见图3。

（3）计算出试块强度的平均值和标准差，mfc（uμ）=36.3MPa，sfc（uσ）=3.1MPa，见表1。根据概率密度函数可计算对应正态分布值。以Y轴为频率值，X轴为强度值建立直角坐标系，见图4；在根据频率直方图近似地描绘出正态分布曲线，见图5。

图1 强度数据查询结果

图2 强度计算频率

图3 强度频率直方

表1 强度均值、标准差、组数

图4 强度正太分布曲线值

3 混凝土强度检验评定

混凝土强度检验评定应分批进行，构成同一验收批的混凝土质量状态应大体一致。规范规定混凝土强度等级、龄期、生产工艺条件配合比应相同。对施工现场的现浇混凝土，应按单位工程验收项目划分验收批进行统计评定。

图5 频率直方图-正态分布曲线

混凝土强度检验评定有两种方法：统计方法和非统计方法。查询原始数据后先计算出 λ1、λ2、λ3、λ4、组数、平均值、最小值、标准差的值，当标准差小于 2.5 时取 2.5。分别计算 mfcu-λ1×Sfcu≥fcu，k，fcu，min≥λ2×fcu，k，mfcu≥λ3×fcu，k，fcu，min≥0.95fcu，k，根据组数选用对于评定规则，最终计算出此条件下该批次混凝土强度评定结果，见图6。