混凝土强度分布规律及其评定结果在线分析系统设计与实现

李 猛 岳向阳

（中建西部建设新疆有限公司 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830000）

1 混凝土材料的抽样

目前，我国对混凝土强度以“强度等级”来表达，混凝土的实际强度值是一些离散的数值。为设计、施工和验收的方便，将不同质量的混凝土按标准条件下的立方体抗压分为若干级别，以符号C及其后面的立方体抗压强度标准值来表达。如：C20、C30等。

一批混凝土的实际强度不可能是一个值，而是呈现某种分布，强度有高有低。在实际工程中进行质量检验时，我们不能将所有的混凝土逐一进行试验而求得结果，而只能用抽样检验的方法。

所谓抽样检验是指从交验的一批产品中（批量为N）随机抽取一个样本（由几个单位产品组成）进行检验，从而对产品质量作出评判的过程。抽样检验的目的在于：通过样本推断总体。而其期望在于“用尽量少的样本量来尽可能准确地判定总体（批）的质量”。

对于混凝土的评定规范规定：结构混凝土的强度等级必须符合设计要求。用于结构混凝土强度的试件，应在混凝土的浇筑地点随机抽取。预拌（商品）混凝土应随机从同一运输车中抽取，试样应在卸料量的1/4～3/4之间采取，取样与试件留置应符合下列规定：

每拌制100盘且不超过100m3的同配合比的混凝土，取样不得少于一次。

每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盘时，取样不得少于一次。

每一楼层，同一配合比混凝土，取样不得少于一次。

当一次连续浇筑超过1000m3时，同一配合比的混凝土每200m3取样不得少于一次。

对有抗渗要求的混凝土，取样频率均应为同一工程，同一配合比不得少于一次，留置组数科根据实际需要确定。

为了统一和便于比较，规范以边长150mm的立方体作为标准试件。当混凝土中粗骨料粒径不大于31.5mm时，可采用边长100mm的立方体，评定时，乘以0.95的换算系数。当混凝土强度等级≥C60时，宜采用标准试件。否则，尺寸换算系数应由试验确定。

2 混凝土强度的波动规律-正态分布

大量的试验结果表明，尽管原材料、配合比、搅拌成型、养护、试验条件完全相同的一批混凝土，其试件强度有高有低，抗压强度呈现出波动的数值。有时波动还比较大，但这种波动不是杂乱无章的，当抽样数量达到足够量时，这种波动则遵循一定的规律。对同强度等级的一批混凝土，强度大多数都出现在强度平均值附近，距平均值越远的数量越少，形成中间多两侧少的分布。经分布假设检验其结果表明，混凝土强度的波动规律可用正态分布来描述。

正态分布具有两个参数：即平均值μ和标准差σ。平均值表达了这批混凝土强度平均水平的高低，平均值越大，则这批混凝土的强度越高。标准差表达了这批混凝土的匀质性，匀质性越好则标准差越小，曲线越“瘦高”，即各组强度值都集中在平均值附近离散程度越小。在建筑工程中，如能较好的控制混凝土强度波动规律，基本上可视为正态分布。

下面就中建西部建设某批次C30级取样收集成型的混凝土试件为例，论述分析过程：

（1）从数据库中查询开发区厂、强度等级为C30、普通混凝土、2019-05-21至2019-06-21的混凝土强度检测结果数据。

（2）如将上述数据用间距4MPa分成10组，则可根据分组强度计算得出频率表，见图2。

以Y轴为频率值，X轴为强度值建立直角坐标系，描绘出频率直方图，见图3。

（3）计算出试块强度的平均值和标准差，mfc（uμ）=36.3MPa，sfc（uσ）=3.1MPa，见表1。根据概率密度函数可计算对应正态分布值。以Y轴为频率值，X轴为强度值建立直角坐标系，见图4；在根据频率直方图近似地描绘出正态分布曲线，见图5。

图1 强度数据查询结果

图2 强度计算频率

图3 强度频率直方

表1 强度均值、标准差、组数

图4 强度正太分布曲线值

3 混凝土强度检验评定

混凝土强度检验评定应分批进行，构成同一验收批的混凝土质量状态应大体一致。规范规定混凝土强度等级、龄期、生产工艺条件配合比应相同。对施工现场的现浇混凝土，应按单位工程验收项目划分验收批进行统计评定。

图5 频率直方图-正态分布曲线

混凝土强度检验评定有两种方法：统计方法和非统计方法。查询原始数据后先计算出 λ1、λ2、λ3、λ4、组数、平均值、最小值、标准差的值，当标准差小于 2.5 时取 2.5。分别计算 mfcu-λ1×Sfcu≥fcu，k，fcu，min≥λ2×fcu，k，mfcu≥λ3×fcu，k，fcu，min≥0.95fcu，k，根据组数选用对于评定规则，最终计算出此条件下该批次混凝土强度评定结果，见图6。

图6 强度评定结果

4 信息系统设计与实现

基于以上过程，以finereport开发平台为例，实现该信息系统功能设计。实现强度检测结果的在线查询，自动生成该查询结果批次的强度评定结果和强度正态分布曲线。

（1）引入数据库查询语句，并设置单位、预拌厂、等级、类型、开始日期、截止日期为筛选条件。

（2）然后设计频率直方图—正态分布曲线图表，7d、28d变化曲线图表，评定结果列表，检测记录明细表4个组件，并关联对应数据集。

（3）最后查看运行结果，可根据顶部筛选条件，查询对应取样和检测结果明细，并生成对应评定结果，直方图与正态分布曲线，强度变化曲线。

5 结论

（1）运用SQL数据库语句结合概率密度函数可快速计算各分段强度的正态分布曲线值。

（2）运用SQL数据库语句结合强度检测结果评定规则，可对结果数据按规则进行批量评定。

（3）基于以上两点，可利用信息化工具简单快速实现混凝土强度分布规律及其评定结果在线分析系统的开发设计。

（4）后期结合数据分析工具与算法模型，可进一步对混凝土质量进行更加科学、直观、便捷的评定分析。