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0 引言 在工程中涉及的混凝土性能中，结构实体混凝土强度应是评价混凝土结构安全性方面最为重要的质量参数之一。新修订的GB50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》对结构实体混凝土强度的检验方法与合格性评定标准有重大的技术创新，首次提出“回弹-取芯”法可用于结构实体混凝土强度验收，并规定了使用方法及合格评判标准，为我国建立新的工程质量验收标准体系奠定重要基础。 但是，由于结构实体混凝土强度的检验与合格性评定涉及的问题很多，不仅有理论上、检验技术上、实际操作上的问题，还关系到各方的利益以及与其他相关标准的协调统一等问题，需要广大学者与工程技术人员继续探索研究，进一步完善结构实体混凝土强度的验收标准。 笔者在基层从事质量监督检测工作多年，有幸参加GB50204-2015的修订工作，对结构实体混凝土强度的检验与合格性评定工作作过不少思考和探索，籍此想结合自己多年的经验和对相关规范的学习体会，针对结构实体混凝土强度检验方法与合格性评定工作中存在的一些问题进行讨论并予建议。 1“检验批”的定义与划分问题讨论 1.1“检验批”定义 定义“检验批”的重要性是由于其直接关系到结构实体混凝土强度的抽样、检验、强度计算及合格性判定。 GB50300-2013《建筑工程施工质量验收统一标准》 (以下简称“GB50300”)与GB50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》(以下简称“GB50204”)的定义:按相同的生产条件或按规定的方式汇总起来供抽样检验用的，由一定数量样本组成的检验体；GB/T 50784-2013《混凝土结构现场检测技术标准》 (以下简称“GB/T50784”) 的定义:由检测项目相同、质量要求和生产工艺等基本相同、环境条件或损伤程度相近的一定数量构件或区域构成的检测对象；GB/T 50344-2004《建筑结构检测技术标准》 (以下简称“GB/T 50344”) 的定义:检测项目相同、质量要求和生产工艺等基本相同，由一定数量构件等构成的检测对象。 1.2“检验批”划分 GB50300第4.0.5条规定:检验批可根据施工、质量控制和专业验收的需要，按工程量、楼层、施工段、变形缝进行划分；GB50204规定结构实体混凝土强度应按不同强度等级分别检验，同时也规定了检验时的等效养护龄期取600℃﹒d；GB/T 50784第4.2.9条规定:将混凝土抗压强度和质量状况相近同类构件划分为一个检验批；GB/T 50344对检验批的划分原则没有明确的表态，仅规定了检验批的最小样本容量。 1.3讨论 笔者认为，现行各标准中涉及结构实体混凝土强度检验与评定用的“检验批”定义与划分尚有值得商榷之处，如果这些问题处理不好会影响对结构实体混凝土强度合格性评定的客观性与公正性。 1.3.1 水化热影响问题 现行标准对结构实体混凝土强度“检验批”定义与划分时没有考虑混凝土水化热对结构实体混凝土强度的影响。除同条件养护试件检验方法不是直接取自结构实体混凝土外，其他几乎所有的检验方法都是直接对结构实体混凝土进行强度检测；同样强度等级、相同配合比且同一天浇筑的混凝土，因构件尺寸不同其水化热是不同的，这必然影响结构实体混凝土强度值的检验结果及标准差计算；此时，如果我们将具有不同热工特性的混凝土构件划分为一个检验批，且按GB/T 50784或GB/T 50344进行混凝土强度值的推定时，由于标准差参与了强度的计算，如果人为划分的检验批处理不当将导致标准差增大，这必然影响强度推定结果。 1.3.2 龄期影响问题 GB/T 50784与GB/T 50344未考虑检验龄期对结构实体混凝土强度的影响。众所周知，检验龄期对结构实体混凝土强度的影响是显著的，GB/T 50784与GB/T 50344对检验批的划分没有明确提出等效养护龄期(检验龄期)的规定，这将引起实操过程中对检验批划分的不合理性与不确定性。GB50204第10.1.2条规定了结构实体混凝土强度检验时的等效养护龄期可取600℃﹒d，从成熟度的角度反映了检验批划分时需考虑检验龄期的问题。 1.3.3 成熟度的影响问题 结构实体混凝土强度是成熟度(混凝土经历的温度与时间的积分)的函数，在划分结构实体混凝土强度“检验批”时，必须充分考虑成熟度影响因素；如果将不同龄期或成熟度的结构实体混凝土构件划分为同一个检验批，正如上述的原因，必然会影响对结构实体混凝土强度合格性评定结果的准确性与公正性。例如：GB/T 50784标准中4.2.11-1至4.2.11-4的计算公式及GB/T 50344标准中3.3.19、3.3.20的计算公式中就存在这方面的问题。 根据笔者所做实验证明英国学者绍尔(A.Saul)早在1951年提出成熟度理论的正确性:对于一种已知(配合比)的混凝土而言，其强度是由它的养护温度与硬化时间(即成熟度)决定的。实验结果如图1所示，图1中显示了结构实体混凝土强度随成熟度呈对数增长规律(笔者注:28d标准立方体试件为42.5MPa)，其回归公式如式（1）所示。 Y=5.992Ln(X)-0.047 ………………(1)(R2=0.981) 式中：Y—￠100芯样强度，MPa；X—成熟度，℃﹒d；R—相关系数。
GB50204-2015编制组组织的专题研究也验证了图1所示的结构实体混凝土强度上述增长规律。 1.3.4 可划分为同一个检验批的条件问题 结构实体混凝土强度随时间而变化，而钢筋保护层厚度、结构几何尺寸等为非时变对象，两者在划分检验批时应有所区别。建议可划分为同一个检验批的条件应符合如下要求: (1) 相同强度等级、相同配合比、相同的浇筑工艺且在同一天浇筑的混凝土； (2) 同一个混凝土供应商供应； (3) 所处环境条件与养护工艺基本一致； (4) 结构实体混凝土的热工特性与成熟度基本相同。 2 结构实体混凝土强度 2.1概念 我国现行技术标准中对“结构实体混凝土强度”似没有明确的定义，当前较完整表述“结构实体混凝土强度”这一术语性用词的似是GB50204第10.1.2条，但该规范并未将其列为法定的术语。按GB50204第10.1.2条所表达的意思，“结构实体混凝土强度”仅指结构实体混凝土的抗压强度，相当于GB/T50784所指的混凝土抗压强度及GB/T 50344指的结构或构件混凝土抗压强度的概念；但是，这二者之间存在很大的不同，其原因是不同的标准规定了各自的抽样方法、抽样数量、检验方法、数据计算与强度推定方法及合格性判定标准。 基于结构实体混凝土强度具有随成熟度呈对数增长的规律性以及结构实体混凝土某一检验批所包含的构件尺寸不同(或热工特性不同)等原因，同样强度等级同样配合比同时浇筑的混凝土，用同样的检验方法测得的结构实体混凝土强度值往往会有所不同；所以，国内也有学者提出“结构实体混凝土强度”是一个“域”而不是一个值。 笔者认为，反映一个检验批“结构实体混凝土强度”这一物理量应具备如下几个特征: (1) 强度数据是直接采集于结构实体混凝土； (2) 所获得的强度数据是用成熟的测试方法获得，包括直接法(如钻芯法)或间接法(如：回弹法、超声法、拔出法等)； (3) 一个检验批内的被测混凝土构件是按事先统一确定的抽样规则(包括：抽样方法、样本数量等)确定的； (4) 一个检验批内的强度数据应该来自同一个样本总体并经分布检验认可的同一个分布； (5) 一个检验批“结构实体混凝土强度”是按事先统一确定的计算规则推定所得，其规则是基于一个合理的保证率和置信水平，宜给出平均值、最小值和变异系数作为这个检验批“结构实体混凝土强度”的特征值。 2.2检验方法 GB50204规定了对“结构实体混凝土强度”二种检验方法，即：同条件养护试件检验法和回弹-取芯法，除此二个检验方法外，对其他检验方法（包括单独的钻芯法及其他间接的无损检测方法）未作表态。 GB/T50784第4.2.2条规定对“结构实体混凝土强度”可采用回弹法、超声-回弹综合法、后装拔出法、后锚固法等间接方法，当具备钻芯法检测条件时，宜采用钻芯法对间接法检验结果进行修正或验证；附录A第A.1.2、A.1.4条允许采用钻芯法，但未给出具体的强度计算与推定方法；GB/T 50344规定对“结构实体混凝土强度”可采用回弹法、超声-回弹综合法、后装拔出法或钻芯法等方法；将单独的钻芯法列为检验方法，并规定了推定强度的计算方法。 2.3合格性判定 （1）GB50204-2015规定：按附录D要求进行抽样与回弹法检测并排序后，对排序中最小三个回弹测区进行钻芯检测，当同时满足:3个芯样的抗压强度算术平均值不小于设计要求的混凝土强度等级值的0.88；且3个芯样抗压强度的最小值不小于设计要求的混凝土强度等级值0.80时，则判定该强度等级的结构实体混凝土强度为合格； （2）GB/T50784规定：当检验批混凝土抗压强度推定值不小于设计要求的混凝土抗压强度等级时，可判定检验批混凝土抗压强度符合设计要求(相当于合格，笔者注,下同) （3）GB/T 50344规定：当设计要求相应数值小于或等于推定上限值时，可判定为符合设计要求(相当于合格)；当设计要求相应数值大于推定上限值时，可判定为低于设计要求(相当于不合格)。 3 结构实体混凝土强度问题讨论 3.1术语问题 对“结构实体混凝土强度”进行定义是必要的，并且应明确为“结构实体混凝土抗压强度”，建议GB50204今后修订时将其列为术语；同时建议各标准中对“结构实体混凝土强度”的表述应该统一。 3.2分布规律问题 在谈及“结构实体混凝土强度”计算问题时不可避免地需对样本的分布规律作出回答，否则就没有理由做符合统计学要求的推定强度计算了，更不能依据数理统计学原理对“结构实体混凝土强度”的合格性作出评判，否则有可能出错。 有研究资料表明：混凝土的材料强度(笔者注:按GB/T50107标准进行抽样检验与评定,对象为新拌混凝土)服从正态分布；然而，笔者一直没有在国内找到关于“结构实体混凝土强度”服从正态分布的研究资料。 欧洲标准BS EN 13791:2007《建筑物和预浇混凝土构件现场抗压强度评估》在“3术语及定义”3.4现场抗压强度特征值：现场抗压强度值位于所有测得的可能混凝土强度值分布中0.05分位值的估计值。但该标准中的样本和BSEN206-1中测定新拌混凝土合格性的混凝土不属于同一个样本。英国标准BS6089:1981《现存结构的混凝土强度评估》第6.5.2条指出：“钢筋混凝土和预应力混凝土设计时基于这样一个被普遍接受的原理：混凝土认为是可自由变形的材料，试验结果符合正态分布。混凝土现场强度和标准立方体强度必然不同，这就意味着同一混凝土，大量的现场试验数据与标准立方体试验数据相比，有不同的分布。”欧洲标准BSEN13791及英国标准BS6089:1981中提示“结构实体混凝土强度”与“混凝土的材料强度”不属于同一个样本，至于这个样本是否仍然服从正态分布，以上二个标准都未予指明。 因此，对“结构实体混凝土强度”作出强度推定与合格性评定前，首先需要对这个“检验批”的样本数据是否仍然服从正态分布以及是否属于同一个正态样本总体需作出明确的回答，否则就失去了所有统计计算的前提条件。 3.3 检验批、分布规律与强度推定误差问题 笔者认为，检验批、分布规律与强度推定误差这三者之间存在必然联系，关键是检验批的正确划分与否!如果检验批划分不正确，将来自不同分布的样本数据划归为一个“检验批”中，则必然会增大标准差,这显然是人为引起的；有些检测单位试图通过增加取样量(增大样本)来减小标准差的意愿往往会适得其反，因为这些取得的样本可能来自不同的样本总体。 笔者认为如果按上1.3.4所述要求来划分检验批，无论以何种检验手段测得的强度样本可以认为来是同一个正态样本且具有相同的分布，此时可依据数理统计原理对“结构实体混凝土强度”作出强度推定与合格性评定。 笔者建议相关标准的制定单位应对此进行专题的研究，为建立客观科学的结构实体混凝土强度检验与评定标准打好基础。 3.4 合格性判定标准问题 3.4.1合格判定标准尺度问题 GB50204-2015与GB/T50784、GB/T 50344对某个检验批结构实体混凝土强度的合格性判定方法与标准尺度有明显区别，主要反映在以下几点： 1)GB50204-2015规定了检验龄期为600℃﹒d，而GB/T50784、GB/T 50344都没有检验龄期限制，这大大增加了标准尺度的不确定性和不可比性； 2)GB50204-2015采取先用回弹法寻找相对薄弱区以定性，然后采取钻芯方法用芯样强度对相对薄弱区的强度以定量，最后以芯样强度的平均值与最小值双控作为合格与否的评判标准，在标准的结构形式上类同于美国ACI318标准，这样的检验与评定方法无疑是科学的，同时也避开了样本分布问题及标准差的纠缠；而GB/T50784、GB/T 50344不仅避不开样本分布问题的纠缠，同时也不能解决因标准差原因导致推定区间上下限差值超过5.0MPa和0.1m△f时如何作合格性判定的问题； 3)基于GB/T50784、GB/T 50344并没有规定结构实体混凝土强度的检验龄期，而GB50204-2015规定了检验龄期为600℃﹒d；因此，若要比较这两者之间在结构实体混凝土强度合格性评判标准上谁宽谁严的问题是困难的； 4)笔者认为，在成熟度相同的条件下，测得的结构实体混凝土强度要比标准养护条件下立方体试件强度要低是符合客观事实的，至于低多少为宜，这需要研究，但应该符合我国国情；欧洲标准《建筑物和预浇混凝土构件现场抗压强度评估》（BS EN 13791:2007）资料型附录C：“现场强度和标准试件强度关系的概念”指出：芯样抗压强度和现场强度一般会比同批次混凝土标准试件上测得的小。这归因于一系列因素，包括凝结程度、现场实际养护情况、现场强度测试位置。 3.4.2 检验龄期问题 由于GB50204有检验龄期为600℃﹒d的规定，这必将大大限制其实际的适用范围。从严格意义上说,它既不适用小于600℃﹒d的情况，也不适用于大于600℃﹒d的情况，这无疑是脱离工程质量验收工作实际情况的，建议作进一步研究后予以修订。 3.4.3芯样修正问题 GB/T 50784、GB/T 50344都认可无损检测结果的合法性，大大方便了对结构实体混凝土强度检验与评定工作的开展，也符合国际上通行做法；而GB 50204-2015对回弹法检测结构实体混凝土强度的推定方法及结果参与合格性评定方面未予表态，这将出现这样的情况:不管结构实体混凝土强度如何优质，每个强度等级、不同浇筑日期、不同结构部位等的结构实体混凝土强度每次都必须要钻取三个芯样，不仅大大增加钻芯频率与费用，而且对结构安全性也是不利的。 GB/T 50784、GB/T 50344都将用芯样强度来修正各间接检验方法的测试结果为优先方案的做法是很合理的，有利于提高间接检验法的准确性，与欧洲标准《建筑物和预浇混凝土构件现场抗压强度评估》（BS EN 13791:2007）相类似；但是，笔者在此要提出一个问题:间接法测试结果用芯样强度修正后，最后得到的强度是指立方体强度呢还是圆柱体(芯样)强度?如果修正后变为圆柱体(芯样)强度，这个圆柱体强度与我国现行的以标准立方体强度为设计强度定级的原则是否一致? 圆柱体(芯样)强度与现场立方体(笔者注:相当于取自结构实体)强度之间的关系如何?与标准立方体试件用标准养护28d所获得的强度值这二者之间又是个什么关系?这些都需要进一步的理清。 笔者的实验表明，圆柱体(芯样)强度与现场立方体强度之间存在“尺寸效应”。根据实验获得的现场同条件养护立方体试件与从结构实体混凝土中钻取￠100标准芯样强度值的关系式如式（2）所示，￠100芯样强度与同条件养护150mm立方体试件强度的关系图如图2所示。 Y = 1.257*X - 2.82 ………………………(2) 式中：Y—同条件养护150mm立方体试件强度，MPa；X--￠100芯样强度，MPa。 式(2)依据试验周期一整年、样本组数n=156组、￠100芯样共888个经回归分式后给出，其相关系数r= 0.966 ,平均相对误差δ(%)=6.50,平均相对标准差er(%)=8.16。 图2 ￠100芯样强度与同条件养护150mm立方体试件强度的关系 3.4.4 相关规范有待完善 无损检测技术在结构实体混凝土强度检测领域，无论是我国还是国际上都有着广泛的应用，也有相应的技术标准。例如:国际标准ISO1920-7:2004(E)《混凝土试验—第7部分:硬化混凝土的无损检测》、英国标准 BS6089:1981《现存结构的混凝土强度评估》、欧洲标准BSEN 13791:2007《建筑物和预浇混凝土构件现场抗压强度评估》等； 引进、消化、吸收发达国家先进技术标准也是促进我国标准化技术进步的重要方法，GB50204-2015附录D的验收方法需要进一步的补充完善，以求进一步增加实际可操作性及适用范围，并应与国际接轨。 无论是GB50204-2015附录D还是GB/T50784、GB/T50344都没有应用结构实体混凝土强度随成熟度呈对数增长的客观规律性，建议相关标准的制订单位能开展些专题研究工作；美国标准ASTM C1074-11《用成熟度法评估混凝土强度的标准》等标准值得借鉴。 4 结构实体混凝土强度的置信水平取值问题讨论 4.1置信水平取值 对结构实体混凝土强度的置信水平取值，不同的规范有自己不同的取值或取回避态度。结构实体混凝土强度检验与评定的几个主要标准对置信水平的取值如表1所示。 表1 置信水平取值 4.2 讨论 (1) 置信水平取值大小将直接影响结构实体混凝土强度的推定结果与合格判定标准，也必将影响如GB50300标准[2]中所述及的错判概率α和漏判概率β；置信水平取值过大增加生产方风险，置信水平取值过小则增加使用方风险。 (2) 在结构实体混凝土强度的评定中，应将置信水平取值与错判概率α和漏判概率β统筹协调，以确保工程结构混凝土强度具有同一个的质量控制水平和验收标准；笔者认为,结构实体混凝土强度在没有一个公认的置信水平取值情况下来谈错判概率a和漏判概率β是不合适的。 (3) 结构实体混凝土强度检验与合格性评定是混凝土结构施工与验收环节中一项十分重要的工作，确定一个符合我国国情及质量控制水平的结构实体混凝土强度合理的置信水平是很有必要的，建议GB50300和 GB50204等标准在下次修订时需统筹兼顾、补充完善，努力提高结构实体混凝土强度验收标准的科学性、先进性和统一性。 5 结语 结构实体混凝土强度检验与合格性评定是混凝土结构工程施工质量实现闭环控制的最重要一环，也是我国在市场经济体制下建立以实体检验为基础的新的工程质量验收标准体系的重要方面；新修订的《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015首次提出的“回弹-取芯”法作为结构实体混凝土强度验收的检验方法与合格性评判标准，是我国建设工程领域一项十分重要的技术创新，具有里程碑意义。但是，现行的结构实体混凝土强度检验与合格性评定标准尚有许多理论上、技术上、操作实务上等诸多问题需要研究解决，需要广大研究机构、学者与工程技术人员不断的探索，共同为我国建立一套完整的、科学的、具有可操作性的结构实体混凝土强度检验与评定标准体系而努力奋斗。 鉴于笔者水平所限，错误难免，敬请指正。 作者简介： |
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