混凝土试块抗压强度检测数据分析及其价值探讨

宋文霞

（山西建工建筑工程检测有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

混凝土结构是当前土木工程建筑最常用且最主要的建筑基材，作为建筑的主体结构组成部分，其强度指标关系到结构的整体安全性。为此，大型、重要的土木工程项目均要对混凝土结构强度进行专业检测，以验证其施工质量及工程结构的安全性。

建筑工程检测机构在对各单位或各项目的送检样品进行常规的强度检测中，能够接收到大量不同送检单位以及不同条件下的混凝土试块，拥有庞大的数据资料，如果不能对整体数据进行综合分析并总结，显然是一种资源浪费。因此，最大化地利用检测数据进行整体性分析，发现数据的规律，进而将其与混凝土材料的生产研发、施工操作过程进行对比，可以发现生产实际中的趋势性问题，从而为行业发展指明方向。本文就某检测机构拥有的来自不同送检单位以及不同条件下的混凝土试块抗压强度检测数据进行综合分析，并探讨其价值。

1 相同养护条件下混凝土试块抗压强度检测和结果使用

混凝土抗压强度的检测，通常是通过对与实体建筑混凝土材料相同标号、相同配合比、同炉搅拌及浇筑以及相同养护条件所制作的试块（如图1 所示）进行检测，以试验数据是否达标来体现试块所代表的实体部位混凝土强度是否达到标准。

图1 某施工现场正在进行的同条件养护试块

同一单位送检的试块根据检测需要分为多种：一是不同部位的试块，如不同地块下的混凝土结构，或者不同结构位置的梁、板、柱混凝土试块，通过不同部位试块检验才能验证区分相应部位混凝土的质量；二是不同养护条件下的试块，一般分为标准条件下养护试块和与实体相同养护条件下的试块。前者是按照标准温湿度条件，即在（20±2）℃、湿度≥95%的养护室，28d养护期条件下制作的试块，其强度合格率必须达到100%，作为质量验收比对的标准试块。而相同养护条件是指试块放置于所代表的混凝土实体建筑的旁边，环境温度相同，养护操作相同，其强度往往会低于标准养护条件下的试块，但作为实体混凝土质量的验证，其低于标准试块的强度是有着明确的下限值，一般除以系数0.88后其强度合格率需达到100%。

2 混凝土试块抗压强度检测数据的综合分析

某检测机构对2022 年二季度送检混凝土试块（其中占比最大的为C30~C50 强度等级混凝土试块）的检测数据进行统计，共获得抗压强度数据10951 组。为了找出整体趋势和突出问题，对28d 标准条件养护和同条件养护的试块强度情况，按照数量比例、不合格率、标准差、变异系数进行深入分析。

2.1 数量比例

首先按照混凝土标号、不同养护龄期对各类数据进行划分，见图2所示。该案例中C30混凝土试块强度检测数据3952 组，占比总数量的36%，其次分别为C35、C40、C45。通过该数量结合市场行情，C30～C50标号的混凝土具有代表性，也是检测机构检测量最大的类型，说明这些标号的混凝土是建筑施工现场的主要用材，而对普遍采用的材料进行分析才能得出有价值的结论。

图2 各强度等级试块检测数量比例

2.2 不合格率

不合格率是不合格数除以总数得到的相对值，不仅反映分类数据中总体不合格率的情况，也可以体现不同数据类型的趋势分析。本文根据每组检测数据按照全部、标准养护、同条件养护分别计算，为了便于观察，将数据表格转换为折线图，如图3所示。

图3 不合格率统计

由图3可知，从C30到C50，不合格率逐渐上升，在全部数据和同条件养护体现较为明显；C50 的全部、同条件养护分类不合格率分别达到了51.4%、38.5%，相对而言最为突出。

2.3 平均值、标准差和变异系数

为了深入分析各标号等级混凝土试块的强度情况，需要逐步对数据进行综合分析。

（1）为了看出总体质量趋势，可以进行平均值的统计分析，以最简要的统计方式体现某一组数据的集中程度。其计算公式为：

对统计数据按照上述平均值公式进行计算后列表，见表1所示。从表1可看出，从C30~C50的全部、标准养护和同条件养护类型的平均抗压强度数值均达到了合格标准，这充分说明了总体质量合格的标准趋势。

表1 平均值统计

（2）仅依靠平均值只能片面地反映总体质量趋势，如何反映同一类试块抗压强度的稳定性，表明这一技术是否成熟，是否具备可改进空间，从数据上来讲则是需对其离散程度进行统计分析，因此，引入标准差的概念，来反映数据集合内个体间的差异程度或离散程度。其计算公式为：

例如：数据集合｛0,5,9,14｝和{5,6,8,9}，其平均值均为7，但显然后一组数据的离散程度更小，用于产品质量说明，则说明其质量控制技术更加成熟。依据标准差的概念，对C30～C50 标号等级混凝土试块抗压强度数据进行计算，形成标准差的折现图，如图4 所示。从图4 可知，C30 标号混凝土尽管是最常用的标号，但其质量差异十分巨大。

图4 标准差统计

（3）由于各个标号混凝土间离散程度的不同和平均抗压强度数值的差异，其表现出的质量风险是存在差异的，如何度量这一差异性，则引入变异系数这一概念，用标准差与平均值的比表示。公式为：

式中：ρ——标准差；

μ——平均值。

对C30~C50 间各等级混凝土试块的数据运用公式进行计算统计，形成折线图，如图5所示。显然，C30混凝土的风险系数更高，其质量的弹性最大。

3 混凝土试块检测数据综合分析的价值

通过对混凝土试块检测数据从数量统计、不合格率、平均值、标准差、变异系数等角度逐步深入进行综合分析，很容易发现数据规律，并结合混凝土材料的生产研发、施工操作过程进行对比，可以发现实际生产中的趋势性问题，从而为行业发展提出建议。

3.1 发现突出问题指导混凝土养护工艺管理

通过对比C50 混凝土的同养护条件下不合格率51.4%和标准条件下不合格率5%，差距是养护条件的不同引起的，这说明了建筑工程施工单位在混凝土养护环节的操作工艺管理存在较大的问题。例如：冬期温度过低，未采用覆膜、盖垫或其他保温升温措施；夏季在温度过高水蒸发量太大的情况下，洒水不均匀或操作频率不够造成混凝土湿度不够。因此，通过本案例数据分析，可以指导施工单位加强C50 混凝土养护的标准梳理，及时进行技能培训，并通过现场核查等手段促使混凝土养护质量的提升，进而促进工程整体质量的提高。

3.2 通过趋势问题反映混凝土全流程质量问题

通过全部数据的不合格率分析发现，C30混凝土不合格率（1.91%）远低于C50混凝土不合格率（38.5%），反映出C30混凝土的质量水平总体强于C50混凝土。但从C30 至C50，标准差、变异系数数据有依次减小的趋势，说明质量的可控程度最差的反而是运用最多的C30 标号混凝土。这种差异性说明了两方面问题：一方面C30混凝土质量水平是最容易达到的，其不合格率最低；另一方面，C30混凝土质量的可控性是最差的，其原因应该从整个建筑市场规模进行分析，由于其用量大，生产厂家多，反而存在着鱼龙混杂的质量现状。因此，应该加强生产厂家、建筑工程施工单位的混凝土质量管理，特别是常用混凝土的抽查验证，从而促使建筑行业安全稳定的发展。

4 结束语

通过对某建筑工程检测机构季度混凝土试块抗压强度检测数据的充分利用，从数据的集中性方面分析了其抗压强度的平均值、不合格率，验证了混凝土行业整体质量向好的趋势；从数据的离散程度和风险控制方面分析了标准差、变异系数，指出了需要对行业占比较大的C30 混凝土质量加强管理；根据C50 标准养护和同条件养护不合格率的巨大差异，指出了施工单位要加强混凝土养护工艺的管理。这些充分体现了混凝土试块抗压强度检测数据综合分析对行业指导的重要性。