数理统计与管理统计学在混凝土质控中的应用

 　　无论是按照施工规范进行混凝土评定还是进行统计学分析，都得出拌和楼出机口C20混凝土完全达到了规范和验收标准，拌和楼质量控制在可控范围内。其中统计学分析更能直观反映出混凝土质量的波动趋势，显然比传统质量控制方法更进一步，增强了质量波动预防观念[6]。简要来说就是：通过数据的统计分析，发现质量控制存在的问题，做出有效的预防方案，从而指导后续生产。

　　《数理统计与管理》(双月刊)创刊于1982年，是由中国科协主管、会主办的会刊。办刊宗旨：推进数理统计与管理方法的研究与应用，更好的为我国社会主义建设事业服务。办刊方针：坚持面向基层、面向应用、侧重方法、注重效果，发挥传递成果信息、交流使用方法、服务生产和研究的重要作用。《数理统计与管理》主管单位：中国科协，主办单位：中国现场统计研究会，国内统一刊号：11-2242/O1，国际标准刊号：1002-1566

　　高性能混凝土在水电工程建设中占据重要地位，其质量控制更显得尤为突出。“数理统计学”就是对混凝土工程质量进行科学管理行之有效的手段之一，即从已知数据推导出未知数据，从而获得质量发展趋势的有效信息。通过这些信息及时了解混凝土工程质量管理水平，并对质量波动超出合理范围的单元工程，提前做出正确的处理方案。

　　作为某水电站商品混凝土质量控制管理者，将“数理统计”这种可靠性分析方法运用于高性能混凝土的生产质量控制，对后续阶段的质量进行风险性分析以确定生产质量的稳定性，使得经过控制的高性能混凝土能够达到合格验收的质量要求[1]。白鹤滩电站导流洞工程低热水泥混凝土强度的检验和评定以《水工混凝土试验规程》(DL/T 5150-2001)[2]，《水工混凝土施工规范》(DL/T 5144-2001)[3]等作为主要依据。

　　2 工程概况及检测数据计算分析

　　2.1数据计算

　　笔者收集拌和楼出机口(导流洞工程垫层)C20低热水泥混凝土抗压强度数据152组，根据施工规范对这些数据进行强度评定，同时对混凝土强度进行正态分布检验。

　　2.1.1 样本均值：= 27.6 MPa，=152;

　　2.1.2 样本标准差：=1.79;

　　2.1.3 样本最小值：= 23.5 MPa;

　　2.1.4 样本强度不低于强度标准值的百分率： =100%

　　备注：各符号含义同下

　　2.2混凝土评定

　　使用《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001中11.5章节对C20混凝土进行评定。

　　2.2.1 验收批混凝土强度均值和最小值同时满足：

　　式中：-混凝土平均值，MPa;-混凝土设计龄期的强度标准值，MPa;

　　-合格判定系数，n>25,取0.20;-概率度系数，混凝土保证率95%，取值1.645;-验收批混凝土强度标准差，MPa;-混凝土强度最小值，MPa;

　　2.2.2 由2.2计算得出=27.6≥=20+0.20×1.65×1.79= 20.6 MPa，=23.5≥ 0.85=0.85×20= 17.0 MPa。由计算结果得出混凝土强度均值和最小值同时满足强度检测评定标准，因此验收批混凝土强度合格。

　　2.2.3 衡量混凝土生产水平，由2.2计算结果得出=1.79，=100%。通过查表1，综合判断得出混凝土生产质量水平为“优秀”。

　　表1 混凝土生产质量水平

　　评定指标 质量等级

　　优秀 良好 一般 差

　　不同强度等级下的

　　混凝土强度标准差

　　MPa ≤C9020 <3.0 3.0~3.5 3.5~4.5 >4.5

　　C9020~C9035 <3.5 3.5~4.0 4.0~5.0 >5.0

　　>C9035 <4.0 4.0~4.5 4.5~5.5 >5.5

　　强度不低于强度标准值的百分率

　　≥90 ≥80 <80

　　备注：摘录《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001中表11.5.11

　　2.3正态性检验

　　2.3.1混凝土工程中质量波动是不可避免的，但正常质量波动是具有一定统计学规律的。正常情况下，反映质量的数据呈现中间高，两边低，左右对称的标准正态分布[4]。

　　2.3.2正是利用这种波动规律，运用统计学方法分析混凝土质量波动的原因，从而预测和控制混凝土质量。笔者使用“正态分布”对上述C20混凝土进行分析，其结果与《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001进行对比，绘制图表如下：

　　表2C20混凝土强度频数分布表

　　序号 分组区间 频数 频率 序号 分组区间 频数 频率

　　1 <22.50 0 0 7 28.38~29.55 24 0.16

　　2 22.50~23.68 1 0.01 8 29.55~30.72 8 0.05

　　3 23.68~24.85 3 0.02 9 30.72~31.90 8 0.05

　　4 24.85~26.02 29 0.19 10 31.90~33.80 1 0.01

　　5 26.02~27.20 37 0.24 11 >33.80 0 0

　　6 27.20~28.38 41 0.27 12 总计 152 1.0

　　图1C20样本正态分布曲线图

　　2.3.3从图1看出：

　　(1)C20拟合后呈现标准正态分布曲线的形态，结合标准差、均值等数据反映出混凝土质量在正常范围内波动，说明拌和楼出机口混凝土生产水平稳定、质量优良;

　　(2)虽然两种方法分析过程有所差异，但正态性检验结果与《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001中对C20混凝土评定结果高度一致，说明正态分布统计法也是一种对混凝土质量评定行之有效的手段。

　　(3)正态分布曲线直观反映出强度区间30.72MPa~31.90MPa的数值偏多，虽然强度满足混凝土设计要求，但超强较多。会造成经济上的浪费同时可能对混凝土性能产生不利影响，如胶材多，水化热高，混凝土易出现裂纹。

　　2.3.4这种混凝土超强趋势主要原因分析：一、作为首次大规模使用低热水泥的白鹤滩水电站，混凝土生产方量大、品种多、性能要求高，因此造成水泥厂家生产压力大，前期水泥质量波动频繁;二、导流洞工程前期原材料质量波动，为保证混凝土生产质量，混凝土配合比设计过程中存在一定富余量(C20配制强度26.6MPa，混凝土均值27.6MPa略有富余)。

　　2.3.5针对波动原因拌和楼质控部门采取应对措施：一、要求水泥厂家加强质量控制，另引进具有生产低热水泥资质的某水泥厂，要求相关部门增加抽检水泥频次，应对水泥供应量不足和质量波动大。二、开展配合优化，使用价格相对较低的粉煤灰代替部分水泥，合理调整水胶比等。

《数理统计与管理统计学在混凝土质控中的应用》

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