大体积混凝土强度验收.doc

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大体积混凝土强度验收

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

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