統計學在混凝土質控中的應用論文
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統計學在混凝土質控中的應用全文如下：
摘要：本文主要使用《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T5144-2001)和正態(tài)分布統計學分析方法，對C20混凝土強度及拌和樓生產質量進行評定分析。將兩種方法進行對比，結果說明：相對傳統統計學分析方法，具有前瞻性的正態(tài)分布統計學分析法增強了質量波動預防觀念。
關鍵詞：統計學、均值、方差、正態(tài)分布、質量控制、混凝土評定
1 引言
高性能混凝土在水電工程建設中占據重要地位，其質量控制更顯得尤為突出。“數理統計學”就是對混凝土工程質量進行科學管理行之有效的手段之一，即從已知數據推導出未知數據，從而獲得質量發(fā)展趨勢的有效信息。通過這些信息及時了解混凝土工程質量管理水平，并對質量波動超出合理范圍的單元工程，提前做出正確的處理方案。
作為某水電站商品混凝土質量控制管理者，將“數理統計”這種可靠性分析方法運用于高性能混凝土的生產質量控制，對后續(xù)階段的質量進行風險性分析以確定生產質量的穩(wěn)定性，使得經過控制的高性能混凝土能夠達到合格驗收的質量要求[1]。白鶴灘電站導流洞工程低熱水泥混凝土強度的檢驗和評定以《水工混凝土試驗規(guī)程》(DL/T 5150-2001)[2]，《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5144-2001)[3]等作為主要依據。
2 工程概況及檢測數據計算分析
2.1數據計算
筆者收集拌和樓出機口(導流洞工程墊層)C20低熱水泥混凝土抗壓強度數據152組，根據施工規(guī)范對這些數據進行強度評定，同時對混凝土強度進行正態(tài)分布檢驗。
2.1.1 樣本均值：= 27.6 MPa，=152;
2.1.2 樣本標準差：=1.79;
2.1.3 樣本最小值：= 23.5 MPa;
2.1.4 樣本強度不低于強度標準值的百分率： =100%
備注：各符號含義同下
2.2混凝土評定
使用《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T 5144-2001中11.5章節(jié)對C20混凝土進行評定。
2.2.1 驗收批混凝土強度均值和最小值同時滿足：
式中：-混凝土平均值，MPa;-混凝土設計齡期的強度標準值，MPa;
-合格判定系數，n>25,取0.20;-概率度系數，混凝土保證率95%，取值1.645;-驗收批混凝土強度標準差，MPa;-混凝土強度最小值，MPa;
2.2.2 由2.2計算得出=27.6≥=20+0.20×1.65×1.79= 20.6 MPa，=23.5≥ 0.85=0.85×20= 17.0 MPa。由計算結果得出混凝土強度均值和最小值同時滿足強度檢測評定標準，因此驗收批混凝土強度合格。
2.2.3 衡量混凝土生產水平，由2.2計算結果得出=1.79，=100%。通過查表1，綜合判斷得出混凝土生產質量水平為“優(yōu)秀”。
表1 混凝土生產質量水平
評定指標 質量等級
優(yōu)秀 良好 一般 差
不同強度等級下的
混凝土強度標準差
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
強度不低于強度標準值的百分率
≥90 ≥80 <80
備注：摘錄《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T 5144-2001中表11.5.11
2.3正態(tài)性檢驗
2.3.1混凝土工程中質量波動是不可避免的，但正常質量波動是具有一定統計學規(guī)律的。正常情況下，反映質量的數據呈現中間高，兩邊低，左右對稱的標準正態(tài)分布[4]。
2.3.2正是利用這種波動規(guī)律，運用統計學方法分析混凝土質量波動的原因，從而預測和控制混凝土質量。筆者使用“正態(tài)分布”對上述C20混凝土進行分析，其結果與《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T 5144-2001進行對比，繪制圖表如下：
表2C20混凝土強度頻數分布表
序號 分組區(qū)間 頻數 頻率 序號 分組區(qū)間 頻數 頻率
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 總計 152 1.0
圖1C20樣本正態(tài)分布曲線圖
2.3.3從圖1看出：
(1)C20擬合后呈現標準正態(tài)分布曲線的形態(tài)，結合標準差、均值等數據反映出混凝土質量在正常范圍內波動，說明拌和樓出機口混凝土生產水平穩(wěn)定、質量優(yōu)良;
(2)雖然兩種方法分析過程有所差異，但正態(tài)性檢驗結果與《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T 5144-2001中對C20混凝土評定結果高度一致，說明正態(tài)分布統計法也是一種對混凝土質量評定行之有效的手段。
(3)正態(tài)分布曲線直觀反映出強度區(qū)間30.72MPa~31.90MPa的數值偏多，雖然強度滿足混凝土設計要求，但超強較多。會造成經濟上的浪費同時可能對混凝土性能產生不利影響，如膠材多，水化熱高，混凝土易出現裂紋。
2.3.4這種混凝土超強趨勢主要原因分析：一、作為首次大規(guī)模使用低熱水泥的白鶴灘水電站，混凝土生產方量大、品種多、性能要求高，因此造成水泥廠家生產壓力大，前期水泥質量波動頻繁;二、導流洞工程前期原材料質量波動，為保證混凝土生產質量，混凝土配合比設計過程中存在一定富余量(C20配制強度26.6MPa，混凝土均值27.6MPa略有富余)。
2.3.5針對波動原因拌和樓質控部門采取應對措施：一、要求水泥廠家加強質量控制，另引進具有生產低熱水泥資質的某水泥廠，要求相關部門增加抽檢水泥頻次，應對水泥供應量不足和質量波動大。二、開展配合優(yōu)化，使用價格相對較低的粉煤灰代替部分水泥，合理調整水膠比等。
3 結語
無論是按照施工規(guī)范進行混凝土評定還是進行統計學分析，都得出拌和樓出機口C20混凝土完全達到了規(guī)范和驗收標準，拌和樓質量控制在可控范圍內。
其中統計學分析更能直觀反映出混凝土質量的波動趨勢，顯然比傳統質量控制方法更進一步，增強了質量波動預防觀念[6]。簡要來說就是：通過數據的統計分析，發(fā)現質量控制存在的問題，做出有效的預防方案，從而指導后續(xù)生產。
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