吴玉龙,卜青青,周红艳,顾以明,高 峰,耿军平
(1.昆山市建设工程质量检测中心,江苏 昆山 215337;2.江苏省建设工程质量监督总站,江苏 南京 210036;3.苏州方正工程技术开发检测有限公司,江苏 苏州 215131)
近年来,砂石等原材料和外加剂价格上涨,一些商品混凝土厂家为降低成本而使用劣质材料生产混凝土,导致工程混凝土强度不合格的情况时有发生,甚至还引发了一些工程事故。混凝土强度不足,构件易产生早期裂缝和较大的变形,还影响构件的抗渗性能、耐久性能,更重要的是影响结构承载能力[1-2]。因此,对工程实体的混凝土强度进行检测或抽查显得尤为重要,而工程检测机构和检测人员的能力关乎检测结果的有效性和准确性,进行江苏全省范围内的混凝土强度检测能力比对,对有效提高全省检测能力水平意义重大。
为顺应《省住房城乡建设厅关于做好 2019 年全省建设工程质量检测能力验证工作的通知》和《关于开展 2019 年全省建设工程主体结构现场检测能力验证工作的通知》要求,在江苏省建设工程质量监督总站的组织下,昆山市建设工程质量检测中心与协办方苏州方正工程技术开发检测有限公司紧密协作,顺利承办了“2019 年混凝土强度检测能力验证”工作。2019 年 10 月 26 日~27 日,全省 263 家检测机构的 789 名检测人员参加了此次能力验证活动并达到了预期的效果。
混凝土强度一般是指混凝土的抗压强度,其常用的检测方法主要包括回弹法和钻芯法。钻芯法作为最直观、最可靠的混凝土抗压强度检测方法优势明显但也存在不足之处:需要采用膨胀螺栓将钻芯机固定在构件上,并且需要进行 220 V 交流电和冷却水供应。此外,在后期,芯样必须在实验室进行加工处理并在压力试验机上进行抗压试验。因此,就安全性、可实施性和便捷性等各方面而言,钻芯法不适合用于开展能力验证等大型活动。回弹法作为工程上进行混凝土抗压强度检测最常用的方法之一,具有检测设备轻便、便于抽查、部位随机、对结构无损、单人即可操作、方面便捷等优势。采用回弹法开展混凝土抗压强度检测能力验证不仅意义重大,同时也易于实施[3]。
然而,采用回弹法开展能力验证仍然存在一些问题需要解决:一方面,根据 JGJ/T 23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》[4]要求,同一测点只允许弹击一次、测点的净距不宜小于 20 mm 以及对相邻测区间距和测区距边缘距离也作了要求,因此,与钢筋保护层或钢筋位置检测能力验证有所不同,样品试件无法循环利用。另一方面,若采用不同的样品试件进行能力验证也存在两个问题:一是由于不同样品试件其混凝土在浇筑、振捣及养护过程中都会存在一定差异,不同样品试件的混凝土强度会存在一定差异;二是由于回弹法是通过混凝土表面硬度推定其抗压强度的一种方法,因此对于必定存在表面状态差别的不同样品试件而言,回弹值必定受到影响从而最终影响抗压强度推定结果。因此无法使每个验证人员的样品试件统一化和标准化,使评价结果的科学性和合理性大打折扣[5]。
根据工程实践经验,综合上述两个因素,回弹法检测不同样品试件的抗压强度可能存在 ±2 MPa 的偏差,这个偏差不可忽略。因此,将能力验证检测结果直接与设计值比对进行能力评定显然欠缺合理性。Z 值统计法是一种常用来进行能力验证结果统计和评定的优良方法,它适用于对同一样品试件某一参数的大容量重复试验,依据检测随机误差呈正态分布的原理,将结果中与中位值偏离大的小概率事件结果评定为不满意。然而,对于不同的样品试件或同一样品试件的不同部位进行混凝土表面硬度或抗压强度检测,并不能认为是对同一参数的重复性试验,因此,采用 Z 值统计的方法进行结果评定也是不合理的[6]。可见,采用设计值或 Z 值统计法对回弹法检测混凝土抗压强度能力验证结果进行评定,缺乏科学性和公平性,容易招来非议。
1.2.1 创新对策
鉴于以上分析,回弹检测的对象无论是同一试件不同部位或是不同试件,都无法规避混凝土抗压强度存在偏差的问题。因此,为克服该问题,创造性地提出了“分割回弹检测和数据处理评价,分别对验证人员回弹检测的现场操作水平(数据不作采集)和数据处理水平进行考核”的新思路。在此基础上,鉴于单纯的回弹法数据处理考核难度低,经专家研究,制定了以“现场操作水平考核+钻心修正回弹数据处理水平考核”联合方式的创新方案,从根本上解决了上述的核心问题。
1.2.2 现场操作水平考核
按照 JGJ/T 23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》要求,每位检测人员对现场样品试件进行回弹操作,并对整个过程中环境条件检查、仪器检查和率定、测区和测点布置、回弹动作、碳化深度测量以及原始记录等进行全面考核,现场助理裁判事先进行回弹法统一培训,在能力验证现场进行全过程旁站监视、录像、20 分钟倒计时并在《现场操作水平考核记录表》对按各环节具体要求打分,再交由专家组综合评判,满分 100 分,《现场操作水平考核记录表》如图 1 所示。
1.2.3 数据处理水平考核
图1 现场操作水平考核记录表
数据处理水平考核是钻芯修正回弹数据处理水平考核的简称,依据 GB/T 50784-2013《混凝土结构现场检测技术标准》,采用总体修正量的钻芯修正法对检验批回弹法检测结果进行修正,考核时间为 150 min。每位能力验证人员提交的《结果报告单》中需要详细写出核心计算步骤和符合性评定过程,主要涵盖芯样试件尺寸偏差及判别和抗压强度计算、芯样混凝土抗压强度异常数据检验、判别和处理、总体修正量法芯样混凝土抗压强度推定区间计算与适用性判别、总体修正量计算、修正后检验批混凝土抗压强度推定区间计算以及结果评定等等[7]。阅卷专家组按《数据处理水平考核评分细则》对每份《结果报告单》进行综合评分,满分 100 分,《数据处理水平考核评分细则》如图 2 所示。
1.2.4 样品试件方案
图2 数据处理水平考核评分细则
1)样品试件来源。在“创新方案”下,回弹数据已不作采集分析,因此不再对样品试件的均质性提出高要求。然而,一方面,由于样品试件表面仍需要进行划分测区、回弹检测和碳化测量,因而每名人员都应具备独立的操作面。如果循环利用样品试件就一定会造成相互干扰而无法顺利实施,因此制备大量样品试件是必要的。另一方面,通常情况尺寸小的样品试件不易满足人员操作空间需要,因而采用大尺寸的样品试件也是必要的。这两方面都大大增加了制作成本。承办单位正计划采购一批桩基静载用的压重配块(尺寸3 000 mm×670 mm×800 mm),可以作为能力验证的样品试件,同时还解决了费用问题。
2)样品试件布置和检测区域划分。由于回弹数据不作采集,测区数量的多少基本不会对验证结果产生影响,因此,测区越少越有利于减少样品试件制作数量。然而,如果仅设定验证 1~4 个测区,就会面临 3 个问题:首先,在测区中随机选择测量碳化深度受到限制;其次,依据 JGJ/T 23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》要求,构件检测的最小测区数量不应小于 5 个,导致与规范不符且缺乏科学性;最后,测区太少也不利于现场有充足的时间考核打分。因此,综合考虑验证的规范性、科学性和样品试件数量,采取按照高度小于 300 mm 的小型构件回弹 5 个测区进行评定。
将每个样品试件正视面(后视面)划分为 4 个检测区域,并使每个检测区域的尺寸为 1 500 mm(长)×300 mm(高),符合小型构件要求,每名验证人员独立使用一个检测区域,即每个样品试件可供 8 人依次操作。根据全省检测机构和验证人员数量以及其他因素,制作样品试件 100 块,并且,为节省场地空间将样品试件分两层叠放。样品试件叠放与检测区域划分示意图如图 3 所示。
图3 样品试件叠放与检测区域划分示意图(Ⅰ面指代正视面)(单位:mm)
2019 年 7 月,承办方首先进行了方案设计并论证, 8 月~9 月进行了样品试件制作和数据处理水平考核 的试题编制,并顺利通过专家组的评审和确认。10 月 26 日~27 日,各检测机构的验证人员在协办方所在地进行了分批报到、抽签、测试和考核完成了全省共 263 家检测机构 789 名人员的验证工作,现场照片如图 4 所示。
依据相关标准规范,对验证人员的现场操作水平考核和数据处理水平考核得分进行专家组综合评审,综合成绩的满分为 100 分,其中现场操作权重 30 %,数据处理权重 70 %。当数据处理水平考核出现颠覆性结论时,直接判为不满意结果(以零分统计)。验证人员能力评定标准如表 1 所示。
表1 人员能力评定标准
对综合成绩在各得分区间的人数进行统计分析,人员能力评定结果如下:714 名人员为满意结果,占比 90.49 %;37 名人员可疑结果,占比 4.69 %;38 名人员为不满意结果,占比 4.82 %,人员能力评定结果如表 2 所示。在此基础上,对检测机构能力进行了综合评定结果如下:228 家检测机构为满意结果,占比 86.69 %;29 家检测机构为可疑结果,占比 11.03 %;6 家检测机构为不满意结果,占比 2.28 %,检测机构能力评定结果如表 3 所示,人员及检测机构能力分布如图 5 所示。
表2 人员能力评定结果
图4 能力验证实施过程现场照片
表3 检测机构能力评定结果
图5 人员及检测机构能力分布图
1)从验证结果而言,90.49 % 的人员和 86.69 % 的检测机构为满意结果,4.69 % 的人员和 11.03 % 的检测机构为可疑结果,仅有 4.82 % 的人员和 2.28 % 的检测机构出现不满意结果,间接表明本次能力验证难度不大,对熟练或基本掌握混凝土抗压强度检测能力的人员和检测机构均可以顺利通过能力验证,而不通过能力验证的人员和检测机构都明显表现出在该项检测能力上的不足,亟需进一步学习或培训以满足工程检测的要求。
2)根据《现场操作水平考核记录表》、录像以及巡查记录,对人员在能力验证过程中出现的问题汇总分析,主要包括:仪器或标示未检查、率定操作弹击杆旋转方式错误、测区布置不符合要求或测区未编号、弹击操作过快或伴有冲击、碳化深度的记录测区与实际不对应、记录碳化深度值时修约错误、芯样抗压强度或异常值检验计算错误、异常值剔除错误、n 值取值错误、推定区间系数 k0.5和 k0.05取值错误以及将高度和直径看反或错误采用芯样抗压强度推定区间直接评判导致颠覆性结论等等。此外,将已知量数据看错、计算单位错误或遗漏以及数据修约错误等问题普遍存在。
在主办单位的组织下,承办单位与协办单位紧密合作较为成功地完成了本次能力验证工作,受到了广泛好评,总结有以下结论和建议。
1)验证结果表明:大多数检测机构和人员较好地掌握了混凝土抗压强度的检测操作和数据分析,能较好地运用;小部分检测机构和人员在现场回弹法检测的仪器检查或率定、测区布置、碳化深度测量以及数据处理水平考核的数据分析和结果评定存在较多问题。各检测机构和人员可参照本文汇总的问题,进行对标找茬,有效提高检测能力水平。
2)本次能力验证方案设计科学并通过创新考核方式克服技术难点,从源头保证了比对活动的科学性和公平性;有效的组织、全面的监督和合理的评分机制也是验证活动顺利实施的保障,相关经验可供参考借鉴。