质量监督对中小型水利工程混凝土钻芯检测的判定分析

马 骏

(杭州市水利设施监管中心 310016)

1 前言

根据《水利工程质量监督管理规定》，工程质量检测是工程质量监督和质量检查的重要手段。对检测报告的审核及检测结论的归纳分析，是提供质量核定结果的主要依据之一。

目前对于钻芯的混凝土试件强度有两种观点，一种认为在《钻芯法检测混凝土强度技术规程》中混凝土抗压强度值定义为“由芯样试件得到的结构混凝土在检测龄期相当于边长为150mm立方体试块的抗压强度”。而依据《水工混凝土试验规程》，芯样抗压强度试验计算方法和定义方式也与立方体混凝土抗压强度相同，所以可以直接引用普通混凝土试块试验数据统计方法进行评定;另一种观点认为在《钻芯法检测混凝土强度技术规程》解释3.1.2中明确指出“钻芯检测混凝土强度是一种直接测定混凝土强度的检测技术”。钻芯强度即为混凝土实体强度的直接体现，其最小值应满足设计要求。

2 案例背景

某河道整治工程按标段划分为两个单位工程，完工后建设单位对基础平台设计C20混凝土钻芯(本文强度单位均为MPa)，共计24个芯样，见表1:

表1 24个混凝土芯样抗压强度 单位:MPa

检测机构检验结论为“测试龄期抗压强度平均值均大于设计强度等级值”，参建各方据此结论直接评定该结构混凝土合格。这样没有经过分析作出的判定显然过于草率，不能得到质量监督部门的认可。

3 案例分析

3.1 根据《混凝土强度检验评定标准》(GB/T 50107—2010)判断

首先对每组混凝土强度的代表值进行复核，原表中以每组混凝土强度平均值作为代表值，评判其结果符合标准要求，但是对于强度最大值和最小值与中间值之差大于中间值15%的情况未进行辨别。根据原始数据，一标段第二组最小值与中间值之差为中间值的18.1%，代表值应修正为中间值22.7，二标段第三组最小值与中间值之差为中间值的15.5%，代表值应修正为22.0。修正后的八组抗压强度为:20.1、22.7、23.7、21.9、22.7、20.5、22.0、21.4，样本容量少于10组，采用非统计方法评定混凝土强度，合格标准的强度条件为平均值大于等于1.15倍标准值，且最小值大于等于0.95倍标准值。

本案例计算得平均值21.875，计算得1.15倍标准值为23.0，不满足合格标准;查得最小值20.1，计算得0.95倍标准值为19.0，满足合格标准。以上两个要求未同时满足，可判定本批混凝土不合格。

3.2 根据《水工混凝土施工规范》(DL/T 5144—2001)判断

《水工混凝土施工规范》(DL/T 5144—2001)要求，计算保证率和概率度系数。根据规范要求8组试件，合格判定系数K查表为0.36，计算标准差为1.165，计算概率度系数t=(强度平均值－强度标准值)/标准差=1.363。根据该规范，第一个条件为最小值大于0.85倍的标准值，显然满足;第二个条件计算 Ktδ=0.5715，检测平均值应大于20+0.5715=20.5715，也满足。可判定本批混凝土合格。

3.3 根据《水利水电工程施工质量检验与评定规程》(SL 176—2007)判断

《水利水电工程施工质量检验与评定规程》(SL 176—2007)附录C普通混凝土试块试验数据统计方法并未说明试块形式，可假定其同时适用于圆柱体芯样，根据《水工混凝土试验规程》，直接以每组三个试件测值的平均值作为试验结果。组数n=8，介于5与30之间，统计评定方法为C.0.2条目，合格标准为Rn－0.7Sn＞R标且 Rn－1.60Sn≥0.83R标。

本案例Sn计算为1.165，根据规程，当统计值小于2.0时应取Sn为2.0。

Rn－0.7Sn=21.5875－0.7×2=20.1875＞R标，满足合格标准;

Rn－1.60Sn=21.5875－1.60×2=18.3875≥0.83R标=16.6，满足合格标准;

(以上计算中Rn为强度平均值，Sn为标准差)

由此可判定本批混凝土合格。

3.4 综合分析

以上三种方式均参照第一种观点，判断结果的矛盾根源在于对统计概率中离散性要求的不同，《混凝土强度检验评定标准》(GB/T 50107—2010)比电力和水利的规范规程要求更高。从专业对口上讨论，水利部颁布的《水利水电工程施工质量检验与评定规程》(SL 176—2007)显然更为适合。但是这里值得注意的是，如果运用《水利水电工程施工质量检验与评定规程》(SL 176—2007)，要求统计对象处于一个分部工程内，本案例为两个单位工程，应该分别统计，则每个单位工程的组数为4，统计评定方法应适用《水利水电工程施工质量检验与评定规程》(SL 176—2007)中 C.0.3条目，该条目统计评定方法和参数选择与《混凝土强度检验评定标准》(GB/T 50107—2010)完全相同，因此，仍可判定本批混凝土不合格。

如果运用第二种观点来判断，本案例中每个单位工程均存在小于标准值的芯样，可直接判定本批混凝土均不合格，但是质监直接下此结论也缺乏说服力。其实，根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS 03—2007)还有一种判断方式，这是2007版规程重点推荐的，即检测批混凝土强度的推定区间和推定值概念。

按《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS 03—2007)要求，对于芯样系列应根据《数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断和处理》(GB/T 4883—2008)验证是否需要剔除离群值，本案例为已知标准差的双侧情形，首先应计算统计量Rn和Rn’，奈尔上统计量 Rn=(25.2－21.5875)/1.795238=2.012268;奈尔下统计量 Rn’=(21.5875－18.6)/1.795238=1.664125;Rn ＞Rn’，仅可能出现最大值为离群值。

查标准附表表A.1，24组样本奈尔检验临界值如表2所列:

表2 24组样本奈尔检验临界值 单位:MPa

计算得 R1－a/2(n)=R0.975(n)=3.011

因为Rn小于R1－a/2(n)。可以直接判断离群值不存在，不需要剔除。

根据CECS 03—2007规程附录B查得在置信度0.85条件下，试件个数24个的上限值系数为k1=1.3，下限值系数为k2=2.309。

24个芯样平均值f平=21.5875，标准差S=1.795238;

计算上限值 fcu，e1=21.5875－1.3×1.795238=19.2537;

计算下限值 fcu，e2=21.5875 －2.309 ×1.795238=17.4423;

差值为19.2537－17.4423=1.8114，小于5和0.1倍f平，验证数据有效。

本批次混凝土强度推定区间为17.44～19.25，根据规程条文“宜以fcu，e1作为检测批混凝土强度的推定值”推定本批次混凝土强度推定值为19.25。判定本批混凝土不合格。

4 结论评判

在这个案例中，检测的数据是客观的，为什么存在不同的检测结论，表面上看只是引用规范的不同，实质上还有参建各方对钻芯检测认识的不同，存在的分歧表现在以下三个方面:

a.规程、规范有行业特征，也有强制性和非强制性之分，比如水利工程没有专门的钻芯规范，只能参照建设规范，而建设规范中引用的很多数据统计方法又来自推荐规范，效果屡次打折扣，如果引用的推荐规范和现行的水利规范又存在矛盾，取舍两难。

b.建设单位的钻芯是否是合格线的判断，规范数理统计针对的是大量试件，统计的目的是为了消除误差，因此，允许了不合格单体的存在，但是建设单位的钻芯是一种抽检行为，目的是为了寻找瑕疵，是否允许不合格单体存在有疑问。

c.水利规范编制来源于大中型工程实践经验，对于小型工程未必完全适用，同时，设计值判断的是标准养护下的试件，钻芯采之天然养护下的实体，建设时试块满足设计，建设后钻芯强度略微低于设计值也存在一定合理性，比如本文案例，如果设计校核后认为强度满足设计意图，质监也可以核定为合格。

5 结语

在质量结论的核定核备过程中存在争议是正常的，除了看数据能否满足离散性要求，比如系统误差和单体误差是否合理，还要看采样结构的形式，比如是薄壁，还是大体积，还是单件凌空;看结构荷载分布，比如是否均匀或者是否是应力集中部位;看检测的数量和目的，比如是判断数据检测还是校核数据检测;看是否能满足设计意图的实现等。总之，应综合分析，选用规范，合理判断。