大体积混凝土强度验收.doc

大体积混凝土强度验收 姜福田 （中国水利水电科学研究院，北京，100038） 关键词：混凝土强度验收；设计强度标准值；强度平均值；强度标准差；强度变异系数；概率系数。 摘 要：大体积混凝土强度验收缺少适用的标准和论据，套用工业民用建筑标准，又不完全适合于大坝混凝土设计要求和特点。本文着重于研究大坝混凝土强度验收问题。强度验收提出了两种验收方法，两种方法具有同等判定效果。 一 前言 水利水电枢纽工程由大坝、水闸、泄水道和电站厂房等结构物组成。各种结构物因工作条件、结构应力不同，所以各结构物对混凝土要求的强度保证率也不相同。大坝混凝土要求抗压强度保证率为80%，水闸混凝土为90%，电站厂房为95%。不同建筑物执行的规范也不相同，水闸建筑物执行《水闸施工规范》（SL 27-91）；厂房工程执行工业民用建筑规范《混凝土强度检验评定标准》（GBJ 107-87）和《混凝土质量控制标准》（GB 50164-92）；大坝混凝土执行《水工混凝土施工规范》（SDJ 207-82）和（DL/T 5144-2001）。SDJ 207-82，制定时间较早，与当今混凝土强度验收规范相比，显得比较陈旧；DL/T 5144-2001，对强度验收不够严格，混凝土强度验收会发生错判，达不到设计对混凝土强度要求。 目前对大体积混凝土强度验收这么重要的问题，缺少适用的标准和论据。套用工业民用建筑标准，又不完全适合于大坝混凝土的特点。为此，本文针对大体积混凝土，着重于大坝混凝土强度验收问题，根据大坝混凝土的特点、吸收国外较成熟的质量评定标准[1]，阐明作者对大体积混凝土质量检控的认识和理念，抛砖引玉，以供讨论。 大坝混凝土的特点： （1）结构混凝土承受荷载在后期，设计龄期较长，龄期为90d或180d； （2）设计龄期强度标准值以标号（R）表示，如R90200，R的下标为龄期，后面数字为设计强度标准值（MPa）乘以10； （3）设计强度保证率为80%； （4）混凝土抗压强度属中等水平，R90150~R90350。 二 混凝土强度验收 1 设计强度标准值和验收函数 混凝土设计强度标准值，是由大坝结构设计所得最大主压应力乘以安全系数确定的。设计规范规定：“设计强度标准值应按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在设计龄期用标准试验方法测得的具有80%保证率的强度来确定”；“混凝土设计强度标准值确定原则是强度总体分布的平均值减去0.842倍标准差”。施工时，对混凝土进行严格检测与控制，其目的就是保证混凝土强度达到要求，必须有80%以上的抽样强度超过设计强度标准值，这是混凝土强度验收的首要标准。 混凝土强度验收是采用“抽样检验法”，抽样取得验收批内一系列强度值，再按数理统计理论做出统计推断，判断混凝土强度是否合格。 数理统计学证明，混凝土抗压强度测值总体呈正态分布。基于此，总体平均值和标准差的期望值可由样本容量n≥30组随机连续抽取单组强度值估计。当强度平均值和标准差取得后，混凝土强度正态分布曲线就确定。混凝土强度保证率由保证率保证系数（t）决定，保证率为80%时t=0.842。 混凝土抗压强度平均值、强度标准差、设计强度标准值和保证率系数组成的验收函数，见公式（1）。 = （1） 式中：—混凝土强度平均值，又称混凝土配制强度，MPa； —混凝土设计龄期强度标准值，MPa； —混凝土强度标准差，MPa，按公式（3）计算； —强度保证率系数，保证率为80%时t=0.842。 大中型水利水电工程混凝土采用搅拌楼（站）集中生产，可以做到控制相同的生产条件、原材料、工艺及人员配备的稳定性。混凝土生产在相对较长的时间内保持稳定，且同一品种混凝土的强度变异性也保持稳定，达到了方差已知统计推断条件。 混凝土强度算术平均值与强度标准差按公式（2）和公式（3）计算： （2） （3） 式中：—统计时段内第i组混凝土单组强度值，MPa； —统计时段内n组混凝土强度算术平均值，MPa； n—统计时段内同一品种的混凝土强度组数； —统计时段内混凝土强度标准差，MPa，公式（3）中n≥30。 2 验收批内强度最小值 混凝土生产管理失控，强度标准差增加，施工单位可以采用提高抗压强度的方法，使总体抗压强度保证率达到80%要求。但是，混凝土总体中低强部分增多，这对建筑物安全运行是不利的，所以需要设置强度最小值限制，来检控生产管理出现失控。 当强度最小值低于2.5%概率时，可认为是小概率事件，即认为该验收批不属于同一总体，而判定为不合格。 混凝土强度正态分布曲线见图1。由图1得 （4） 假设： （5） 式中：—强度最小值，MPa； k—强度最小限值系数； Cv—强度变异系数。 将公式（5）代