混凝土抗压强度检测能力验证的实施与分析

吴玉龙，卜青青，陈满军，赵广辉，许振华，丁晨晨

(1.昆山市建设工程质量检测中心，昆山 215337；2.江苏省建设工程质量监督总站，南京 210036；3.苏州方正工程技术开发检测有限公司，苏州 215131)

为了提高江苏省建设工程质量检验机构对混凝土强度的检测水平，保证检测结果的准确性和试验操作的规范性[1-2]，在《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》(苏建函质〔2019〕354号)的总要求下，由江苏省建设工程质量监督总站组织开展,昆山市建设工程质量检测中心承办实施,苏州方正工程技术开发检测有限公司协办的2019年江苏省建设工程质量检测机构混凝土强度(回弹、钻芯法)检测能力验证工作于2019年10月顺利完成，全省共263 家检验机构参加了此次能力验证活动。

2019年10月26～27日，各检验机构在协办单位集中进行了能力验证活动；11月初完成了考核结果的统计分析和报告的编写工作。此次能力验证不仅科学公正地评价了检验机构和人员的能力，而且在方案策划和实施过程中取得了突破。

笔者介绍了此次混凝土强度检测能力验证的方案策划、实施过程和评价结果，分析了此次能力验证方案的创新点、全省检测机构和验证人员的能力分布以及验证人员的问题, 以为主管部门的监管工作和后续类似的能力验证提供参考。

1 方案策划

1.1 难点分析

不同于钢筋保护层和钢焊缝的超声检测，混凝土强度检测能力验证的开展较为困难[3-5]。混凝土强度一般指混凝土抗压强度，实体混凝土抗压强度检测主要采用回弹法和钻芯法。钻芯法虽直观、可靠，但需要打膨胀螺栓固定钻芯机、供应交流电和冷却水以及在实验室对芯样进行加工和抗压试验[6]。因此，从安全性、可实施性和便捷性考虑，能力验证这类大型活动并不是很适合使用钻芯法。

回弹法作为实体混凝土抗压强度常用的检测方法之一，相较钻芯法具有检测设备轻便、抽查方便、检测位置随机、对结构无损、环境和噪声污染小、单人即可操作、省时省力、方便快捷等明显优势。开展混凝土抗压强度回弹法检测能力验证意义重大，且可实施性强[7],但是也仍然存在以下问题和困难需要解决：① JGJ/T 23-2011 《回弹法检测混凝土强度技术规程》 规定，同一测点只允许弹击一次，并对测区间距和测点间距也有要求，其试件无法重复利用；② 回弹法是以混凝土表面硬度来推定其强度的方法，而不同试件的表面情况会有显著差别，且不同试件的混凝土在浇筑、振捣和养护时或多或少存在差异，因此不同试件的混凝土强度本身就存在差异;③ 试件尺寸如何确定(尺寸小则不利于检测操作，大则制作成本高),试件堆放场地如何选择,如何保证试件成型后表面状态基本一致等[9]。

根据工程实践经验，回弹法检测试件的抗压强度可能存在0～2 MPa的偏差。既然试件的实际抗压强度与抗压强度设计值之间存在不可忽略的偏差，那么将验证结果直接与设计值比对进行评定是不合理的。中位值和Z值统计法作为能力验证中结果统计和评定的常用方法，其优势明显[8]，但用于此参数的检测评定并不适用。该方法适用于对同一试件某一参数的大量重复性试验，根据其测试结果服从正态分布的原理，将出现小概率的大偏差评定为不满意结果。对于不同的试件或试件的不同部位混凝土表面硬度或抗压强度检测，并非同一试件同一参数的重复试验，而是每个验证人员的独立试验。采用中位值和Z值统计的方法进行结果评定，对于部分试件实际抗压强度确实与中位值偏离较大而评定为不满意结果的，显然会引起异议[9]。因此，必须解决这一技术难题，才能保证此次能力验证的科学性和公平性。

1.2 方案设计

1.2.1 核心问题的解决对策

由上文的分析可知，无论是在同一试件不同部位还是不同试件上进行回弹检测，都无法规避不同位置处表面硬度和混凝土强度存在差别的问题。为了确保能力验证方式的科学性和公平性，提出了“将回弹检测和数据处理评价相分割，对人员回弹检测的操作过程进行考核(回弹数据不作采集分析)，并对给定工程背景的回弹数据进行处理分析及推定混凝土抗压强度结果”的新思路。另外，考虑到单纯的回弹法数据处理的考核难度较低，经研究确定，在数据处理能力方面考察“钻芯修正回弹数据处理水平”。最终，确定了“现场操作水平考核+钻芯修正回弹数据处理水平考核”的方案，从根本上解决了上述问题。

1.2.2 考核方案

(1) 现场操作水平考核。按照JGJ/T 23-2011的要求，每位检测人员对现场试件进行回弹检测，并对其环境条件检查、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，由经统一培训后的现场助理裁判进行全过程旁站监视、录像、20 min倒计时,并对各环节进行现场打分，交由专家组综合评判，满分为100分。

(2) 钻芯修正回弹数据处理水平考核(以下简称数据处理水平考核)。按照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，不同考核时间段的试题均不相同，共设置AF 6套试题。每家检测机构每位验证人员提交的结果报告单中应写明核心计算步骤和符合性评定过程，包括芯样试件尺寸偏差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判定等[10]。阅卷专家组对每份试卷(结果报告单)进行评分，满分为100分。

1.2.3 试件方案

考核方案中的现场操作水平考核主要是演示回弹检测操作过程，即不对回弹数据进行采集分析，故试件均质性不再作高要求。由于试件表面需要划分测区，进行回弹和碳化检测，因此每个验证人员应具备独立的检测工作面。若试件重复利用则必然会引起检测的相互干扰而影响评判，因此仍然需要制备大量试件；另一方面，考虑到人员操作的便利性，不宜采用高度较小的构件，这两方面都大大增加了实施费用。承办方计划采购一批桩基静载用的压重配块，尺寸(长×宽×高)为3 000 mm×670 mm×800 mm，认为这些配块可以用作能力验证的试件，解决了费用问题。

根据JGJ/T 23-2011要求，对于高度小于300 mm的小型构件可回弹5个测区进行评定。另外，由于不需对回弹数据进行采集分析，故弹击的测区数量少并不会对验证结果产生影响。因此，将每个试件前后两个面各划分为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)，以符合小型构件的要求，每位损伤人员使用一个检测区域，即每个试件陆续可供8人操作，试件与检测区域分布示意如图1所示(图中I面和II面分别指代前后两个侧面)。

2018年参加能力验证机构为261家，每个机构3人参加，共计783人，需要的试件数为98块。故此次能力验证制作试件100块，留2块备用。

图1 试件与检测区域分布示意

1.2.4 场地和试件布置方案

与往年不同，该次承办单位不易满足能力验证场地的需求，因此使用协办方北侧硬化沥青路面作为现场测试的场地，其东西长100 m，南北宽11 m。试件于场地沿南北方向布置2列、沿东西方向布置25行，上下堆放2层，共计50个位置和100个试块，试件布置示意如图2所示。

图2 试件布置示意

2 实施过程

2019年7月，承办方昆山市建设工程质量检测中心首先进行了方案设计并论证，8～9月进行了试件制作和试题编制并通过专家组的评审和确认。10月26～27日，依照设计的能力验证方案，各检验机构(全省共263家)验证人员在协办方进行了分批报到,现场抽签,分批测试和理论考核的比对方式。现场操作水平考核和数据处理水平考核的能力验证流程分别如图3，4所示，考核现场的照片如图5所示。

图3 现场操作考核流程

图4 数据处理水平考核流程

3 验证结果和问题分析汇总

3.1 验证结果

该次能力验证采用专家组评审的方式进行，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综合评审，满分为100分，其中现场操作权重30%，数据处理权重70%。即：综合成绩=30%×现场操作得分+70%×数据处理得分。

图5 能力验证实施过程现场照片

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(按零分统计)。该次能力验证对人员能力的评定标准如表1所示。

表1 人员能力评定标准

经计算统计，现场操作、数据处理和综合成绩的各得分区间人数和占比结果如表2所示。人员和机构能力评定结果为：714名人员的评定结果为满意，占比90.49%；37名人员的评定结果为可疑，占比4.69%；38名人员的评定结果为不满意，占比4.82%。同时，对检测机构能力进行了综合评价，228家检测机构得到满意结果，占比86.69%；29家检测机构得到可疑结果，占比11.03%；6家检测机构得到不满意结果，占比2.28%。人员能力和检测机构能力评定结果如表3所示，占比分布如图6，7所示。

表2 各得分区间统计结果

3.2 问题分析汇总

3.2.1 现场操作的问题

该次能力验证的现场操作水平考核过程中，对现场助理裁判提供的《现场操作水平考核记录表》、录像以及专家巡查结果分析总结，人员现场实操存在的问题主要可归纳为：① 在试验仪器准备阶段，不检查仪器标示或不检查仪器状态直接使用，率定时错误采用身体旋转90°而非弹击杆旋转90°的方式；② 在测区布置阶段，测区距离构件边缘小于规范要求，未及时对测区进行编号；③ 在回弹操作阶段，弹击操作过快或伴有冲击动作；④ 碳化深度检测阶段,清理凹坑碎屑时直接用嘴吹除、喷雾时不能将孔口全覆盖、碳化深度的记录位置与实际测区不对应、记录碳化深度值时修约错误。

表3 人员能力和检测机构能力评定结果

图6 人员能力分布图

图7 检测机构能力分布图

3.2.2 数据处理的问题

对数据处理水平考核中出现的主要错误进行了分析和归纳，主要表现为：① 芯样抗压强度公式记忆错误或计算错误；② 芯样抗压强度异常值检验步骤错误或计算错误,异常值未予以剔除或剔除错误；③ 修正后推定区间标准差计算错误或错误代入了芯样标准差；④n值取值错误或推定区间系数k0.5和k0.05取值错误；⑤ 结果判定时错误采用芯样抗压强度推定区间直接进行；⑥ 将高度和直径看反、已知量数据看错、计算单位错误或遗漏以及数据修约错误。

4 结语

(1) 该次能力验证克服了技术难点，创新了考核方式，从根本上保证了比对结果的科学性和公平性，可供相关机构参考借鉴。

(2) 验证结果表明：大多数检测机构和人员对混凝土抗压强度(回弹法、钻芯法)检测的现场操作、数据分析和结果评定较为清晰且能顺利运用；部分检测机构人员在现场回弹法检测试验前的准备工作、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中仍然存在较多问题。

(3) 各检测机构和人员可针对文中总结的相关问题进行查漏补缺，共同提高混凝土抗压强度检测能力水平。