混凝土质量控制，建筑材料中的重要工作

5.7.1　混凝土质量波动与控制

质量合格的混凝土，应能满足设计要求的技术性质，具有较好的均匀性，且达到规定的保证率。但由于多种因素的影响，混凝土的质量是不均匀的、波动的。

造成混凝土质量波动的原因有:原材料质量（如水泥的强度、骨料的级配及含水率等）的波动，施工工艺（如配料、拌和、运输、浇筑及养护等）的不稳定性，施工条件和气温的变化，实验方法及操作所造成的实验误差，施工人员的素质等。在正常施工条件下，这些影响因素都是随机的，因此，混凝土的质量也是随机变化的。

混凝土质量控制的目的就是分析掌握质量波动规律，控制正常波动因素，发现并排除异常波动因素，使混凝土质量波动控制在规定范围内，以达到既保证混凝土质量，又节约用料的目的。

1.原材料质量检验

原材料是决定混凝土性能的主要因素，材料的变化将导致混凝土性能的波动。因此，施工现场必须对所用材料及时检验。检验的内容主要有水泥的强度等级、凝结时间、体积安定性等，骨料的含泥量、含水率、颗粒级配，砂的细度模数，石子的超、逊径等。

2.混凝土质量控制图

为了掌握分析混凝土质量波动情况，及时分析出现的问题，将水泥强度、混凝土坍落度、混凝土强度等检验结果绘制成质量控制图。

质量控制图的横坐标为按时间测得的质量指标子样编号，纵坐标为质量指标的特征值，中间一条横线为中心控制线，上、下两条线为控制界线，如图5-9所示。图中横坐标表示混凝土浇筑时间或试件编号，纵坐标表示强度测定值，各点表示连续测得的强度，中心线表示平均强度，上、下控制线为±3σ。

图5-9　混凝土强度控制图

从质量控制图的变动趋势，可以判断施工是否正常。如果测得的各点在中心线附近的较多，即为施工正常。如果各点显著偏离中心线或分布在一侧，尤其是有些点超出上、下控制线，说明混凝土质量均匀性已下降，应立即查明原因，加以解决。

5.7.2　混凝土强度评定

1.混凝土强度数理统计量

（1）强度平均值cu。混凝土强度平均值cu可用式（5-15）计算:

式中　n——试验组数（n≥25）；

fcu，i——第i组试件的立方体强度值，MPa。

（2）强度标准值（均方差）σ。σ是评定混凝土质量均匀性的主要指标，可用式（5-16）计算:

(www.xing528.com)

（3）变异系数（离差系数）Cv，可用式（5-17）计算:

2.混凝土强度的波动规律——正态分布

试验表明，混凝土强度的波动规律是符合正态分布的。即在施工条件相同的情况下，对同一种混凝土进行系统取样，测定其强度，以强度为横坐标，以某一强度出现的概率为纵坐标，可绘出强度概率正态分布曲线。正态分布的特点为:以强度平均值为对称轴，左右两面边的曲线是对称的，距离对称轴愈远的值，出现的概率愈小，并逐渐趋近于零；曲线和横坐标之间的面积为概率的总和，等于100%；对称轴两边，出现的概率相等，在对称轴两侧的曲线上各有一个拐点，拐点距强度平均值的距离即为标准差。

3.混凝土强度保证率（P）

强度保证率是指混凝土强度总体中，大于或等于设计强度所占的概率，以正态分布曲线上的阴影部分面积表示，如图5-10所示。其计算方法如下:

图5-10　混凝土强度正态分布曲线图

先根据混凝土设计要求的强度等级（fcu，k）、混凝土的强度平均值（cu）、标准差（σ）或变异系数（Cv），计算出概率度t，式（5-18）如下所示:

或

再根据t值，由表5-15查得保证率P（%）。

我国《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107—1987）及《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）规定，同批试件的统计强度保证率不得小于95%。

4.混凝土质量均匀性评定

在混凝土强度的平均值、强度标准差、离差系数三个数理统计量中，强度平均值是强度概率曲线最高点的横坐标，代表混凝土强度总体的平均值，并不说明其强度的波动情况。强度标准值是强度概率曲线上拐点离强度平均值的距离，它反映了强度的离散性，其值越大，正态分布曲线愈矮而宽，表示强度数据的离散程度愈小，混凝土的均匀性愈差，混凝土强度质量也愈不稳定，施工控制水平愈差；反之，σ愈小，分布曲线愈高而窄，表示强度测定值的分布集中，波动较小，混凝土的均匀性好，施工控制水平愈高。

我国《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107—1987）中，根据强度标准差的大小，将现场集中搅拌混凝土的质量管理水平划分为“优良”、“一般”和“差”三等。衡量水工混凝土生产质量水平以现场试件28d龄期抗压标准差σ值表示，其评定标准见《水工混凝土施工规范》（DL/T5144—2001），如表5-25所示。

表5-25　现场集中搅拌混凝土的生产质量水平