趙金鳳

(盤錦市大洼區(qū)水利技術(shù)推廣中心，遼寧 盤錦 124200)

1 研究背景

混凝土工程對混凝土相關(guān)性能的檢測試驗，是控制工程質(zhì)量的重要手段。為了保證工程質(zhì)量，作為試驗檢驗部門，必須嚴(yán)格把控好質(zhì)量檢測這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，精心操作，認(rèn)真試驗，以保證試驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，檢測結(jié)論正確規(guī)范，做到行為公正、方法科學(xué)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、服務(wù)規(guī)范[1- 3]。為保證最終混凝土的質(zhì)量，必須進(jìn)行混凝土試塊的制作、送檢，將試塊的試驗結(jié)果作為整體混凝土的結(jié)果，因此，合理的取樣方法及數(shù)量是判斷混凝土質(zhì)量，影響整個工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)之一[4]。

不同取樣方法和取樣數(shù)量均會直接影響最終相關(guān)材料的檢測結(jié)果，從而對整個工程質(zhì)量施工和設(shè)計造成影響。楚彬等[5]研究了不同取樣數(shù)量和方法對土壤理化性質(zhì)的影響，指出檢測結(jié)果的誤差隨取樣數(shù)量的增加而減小，且最優(yōu)方法為隨機(jī)取樣法；王鎧[6]研究了腐蝕地下水對混凝土影響的取樣方法，最終指出在取樣時對樣本的運輸時間過長，會對樣本本身指標(biāo)產(chǎn)生較大影響；常學(xué)志等[7]研究了南水北調(diào)中線工程料場的取樣方法，采用系統(tǒng)取樣的方法提高了砂料的細(xì)度模數(shù)，使最終砂料滿足規(guī)范要求。

常用的取樣方法主要有隨機(jī)取樣法、網(wǎng)絡(luò)取樣法、對角線取樣法和“W”型取樣法等[8]，本文為研究混凝土取樣的適宜方法和數(shù)量，設(shè)置不同的取樣數(shù)量，在不同混凝土溫度下確定混凝土的最優(yōu)取樣方法和數(shù)量。本文的研究成果可為混凝土質(zhì)量的保證提供經(jīng)驗及理論支撐。

2 試驗設(shè)計

選擇同一臺機(jī)器，相同配比，其余情況均相同的混凝土材料進(jìn)行試塊制作、取樣及檢測，在每一樣點調(diào)查最終混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度、抗壓性能及抗?jié)B性能，選擇不同的取樣方法(隨機(jī)法、網(wǎng)格法和對角線法)，在不同混凝土溫度下(10、15和20℃)，分析不同取樣方法和取樣數(shù)量與整體全部取樣時檢測結(jié)果的差異，最終選出最優(yōu)方法和取樣數(shù)量。

(1)隨機(jī)取樣。將樣點由南向北，自西向東方向進(jìn)行編號，根據(jù)Excel軟件隨機(jī)抽取不同樣本數(shù)量的序號，每次取樣數(shù)量下隨機(jī)生成5次，最后結(jié)果取5次的平均值。

(2)網(wǎng)絡(luò)法取樣。以等間距的方式設(shè)置不同的取樣數(shù)量，取樣數(shù)量依次為4、9、16、36、49逐漸遞增，取樣間隔相等。

(3)對角線法取樣。以左下角的取樣點為頂點，以等距的方式設(shè)置不同的取樣數(shù)量。

根據(jù)不同的取樣方法進(jìn)行取樣，制作混凝土試塊，分別測定不同試塊的性能指標(biāo)并與整體檢測結(jié)果對比，混凝土試塊檢測方法參考文獻(xiàn)[8- 9]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同取樣方式下混凝土抗壓強(qiáng)度誤差分析

圖1為不同取樣方式下，混凝土試塊抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果的誤差對比分析。由圖1可以看出，不同取樣方式下混凝土抗壓強(qiáng)度的相對誤差均隨取樣數(shù)量的增加總體呈現(xiàn)先下降后平穩(wěn)的趨勢，表明當(dāng)取樣數(shù)量達(dá)到一定水平時，數(shù)量并不與精度完全成正比。網(wǎng)格法取樣和對角線法取樣誤差曲線變化趨勢較穩(wěn)定，而隨機(jī)取樣法的誤差趨勢線不穩(wěn)定，當(dāng)取樣數(shù)量大于12時，隨機(jī)取樣法的誤差要明顯低于其余方法。同時對比不同溫度下混凝土的抗壓強(qiáng)度情況可知，溫度越高，隨機(jī)取樣法結(jié)果的穩(wěn)定性越高，而其余2種方法穩(wěn)定性較差。這表明在檢測混凝土抗壓強(qiáng)度時，隨機(jī)取樣法為最適宜的取樣方法。

圖1 不同取樣方式下混凝土抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果誤差分析

3.2 不同取樣方式下混凝土抗凍性能誤差分析

圖2為不同混凝土試塊抗?jié)B性能誤差分析。由圖2可以看出，當(dāng)混凝土溫度為10℃時，3種取樣方法的誤差趨勢線差異較小，隨著取樣數(shù)量增加，抗凍性能誤差呈現(xiàn)先降低后平穩(wěn)的趨勢，隨機(jī)取樣產(chǎn)生的誤差較低；在混凝土為20℃的情況下，隨機(jī)取樣誤差出現(xiàn)了較大的波動，當(dāng)取樣數(shù)量大于8時，隨機(jī)取樣誤差低于了其余2種方法，而對角線法誤差變化幅度較高，不宜在此情況下選擇該方法進(jìn)行取樣；在混凝土為30℃的情況下，3種取樣方式的誤差呈現(xiàn)降低趨勢并且隨機(jī)取樣產(chǎn)生的誤差均低于對角線和網(wǎng)格取樣誤差。

圖2 不同取樣方式下混凝土抗凍性能檢測結(jié)果誤差分析

3.3 不同取樣方式下混凝土抗?jié)B性能誤差分析

圖3為不同混凝土試塊抗?jié)B性能誤差分析。由圖3可以看出，當(dāng)取樣數(shù)量大于15時，隨機(jī)取樣產(chǎn)生的誤差均低于其他取樣方法。當(dāng)混凝土溫度為10℃時，3種取樣方法的誤差趨勢線差異較小，隨著取樣數(shù)量增加，抗凍性能誤差呈現(xiàn)先降低后平穩(wěn)的趨勢，當(dāng)取樣數(shù)量高于13時，隨機(jī)取樣的誤差較低；在混凝土為20℃的情況下，隨機(jī)取樣誤差出現(xiàn)了較大的波動，當(dāng)取樣數(shù)量大于15時，隨機(jī)取樣誤差低于了其余2種方法，而當(dāng)取樣數(shù)量低于15時，網(wǎng)絡(luò)線法的精度最高；在混凝土為30℃的情況下，3種取樣方式的誤差呈現(xiàn)降低趨勢并且隨機(jī)取樣產(chǎn)生的誤差均低于對角線和網(wǎng)格取樣誤差。

圖3 不同取樣方式下混凝土抗?jié)B性能檢測結(jié)果誤差分析

3.4 混凝土取樣數(shù)目的確定

表1為不同置信度區(qū)間所確定的不同情況下混凝土試塊的取樣數(shù)目。由表1可以看出，混凝土試塊的合理取樣數(shù)目均隨著允許誤差范圍的降低而增大。不同混凝土溫度不同調(diào)查指標(biāo)下的合理取樣數(shù)目不同，3個調(diào)查指標(biāo)在2個置信度水平下、允許誤差在10%和15%情況下的合理取樣數(shù)目最高為17個，最少為1個，在允許誤差為5%時，2個置信度水平的最高取樣量為41個，最少為11個。

4 結(jié)語

本文研究了不同混凝土溫度下，當(dāng)選擇不同的取樣方法和取樣數(shù)量時，對不同情況的混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度、抗凍性能和抗?jié)B性能的誤差進(jìn)行比較，最終得出了混凝土試塊的最優(yōu)取樣方法和最優(yōu)取樣數(shù)量。本文的結(jié)論可為混凝土試驗方案試塊取樣的制定提供依據(jù)，為保證混凝土工程的質(zhì)量打下堅實基礎(chǔ)。本文在研究過程中僅對混凝土的抗壓強(qiáng)度等3個指標(biāo)進(jìn)行了調(diào)查，在今后的研究中可從其他指標(biāo)考慮，進(jìn)一步完善混凝土取樣方法和數(shù)量的制定。同時，可從生產(chǎn)混凝土的水泥、砂、石、外加劑等原材料的取樣出發(fā)，進(jìn)一步完善和研究影響混凝土性能的整體取樣方案。

表1 混凝土試塊合理取樣數(shù)目確定