混凝土质量是影响混凝土结构安全可靠性的一个重要因素，为保证结构的安全可靠，必须在施工过程的各个工序对原材料、混凝土拌和物及硬化后都会对混凝土进行必要的质量检验和控制。由于混凝土的抗压强度与混凝土其他性能有着紧密的相关性，能较好地反映混凝土的全面质量，因此工程中常以混凝土抗压强度作为重要的质量控制指标，并以此作为评定混凝土生产质量水平的依据。

5.5.1　混凝土质量波动的原因

由于原材料、施工条件及试验条件等许多复杂的影响，必然造成混凝土质量的波动。引起质量波动的主要原因有两类：

1.正常因素

正常因素是指施工中不可避免的正常变化因素，如砂、石质量的波动，称量时的微小误差，操作人员技术上的微小差异等。

2.异常因素

异常因素是指施工中出现不正常情况，如搅拌时任意改变水灰比而随意加水，混凝土组成材料称量误差等。这些因素对混凝土质量影响很大。

5.5.2　混凝土强度的波动规律——正态分布

在一定施工条件下，对同一种混凝土进行随机取样，制作n组试件（n≥25），测得其28d龄期的抗压强度，然后以混凝土强度为横坐标，以混凝土强度出现的概率为纵坐标，绘制出混凝土强度概率分布曲线。实践证明，混凝土的强度分布曲线一般为正态分布曲线。如图5.12所示。正态分布的特点为：以强度平均值为对称轴，左右两边的曲线是对称的，距离对称轴愈远的值，出现概率愈小，并逐渐趋近于零；曲线和横坐标之间的面积为概率的总和，等于100%；对称轴两边，出现的概率相等；在对称轴两侧的曲线上各有一个拐点，拐点距强度平均值的距离即为标准差。

图5.12　混凝土强度正态分布曲线

5.5.3　混凝土的质量评定

1.混凝土强度的数理统计参数

（1）混凝土强度平均值（）。混凝土强度平均值（）可按式（5.21）计算：

式中　n——试验组数，n≥25；

fcu，i——第i组试件的立方体强度值，MPa。

（2）混凝土强度标准差（σ）。混凝土强度标准差又称均方差，可按式（5.22）计算：

标准差σ是正态分布曲线上拐点至对称轴的垂直距离，可用以作为评定混凝土质量均匀性的一种指标。

（3）变异系数（Cv）。变异系数又称离差系数，按式（5.23）计算：

由于混凝土强度的标准差（σ）随强度等级的提高而增大，故可采用变异系数（Cv）作为评定混凝土质量均匀性的指标。Cv值愈小，表示混凝土质量愈稳定；Cv值大，则表示混凝土质量稳定性差。

（4）混凝土的强度保证率（P）。混凝土的强度保证率P（%）是指混凝土强度总体中，大于等于设计强度等级的概率，在混凝土强度正态分布曲线图5.12中以阴影面积表示。低于设计强度等级（fcu，k）的强度所出现的概率为不合格率。混凝土强度保证率P（%）的计算方法为：首先根据混凝土设计等级（fcu，k）、混凝土强度平均值（）、标准差（σ）或变异系数（Cv），计算出概率度（t），即：

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则强度保证率P（%）就可由正态分布曲线方程积分求得，即：

但实际上当t值已知时，由表5.19查得保证率P（%）。

工程中P（%）值可根据统计周期内混凝土试件强度不低于要求强度等级的组数N0与试件总组数N（N≥25）之比求得，即：

我国GBJ107—1987《混凝土强度检验评定标准》及GB50010—2002《混凝土结构设计规范》的规定，同批试件的统计强度保证率不得小于95%。

2.混凝土质量均匀性的评定

在混凝土强度平均值、强度标准差、离差系数3个数理统计量中，强度平均值是强度概率曲线最高点的横坐标，代表混凝土强度总体的平均值，并不说明其强度的波动情况。强度标准差（σ）是强度概率曲线上拐点离强度平均值的距离，它反映了强度的离散性，其值越大，正态分布曲线愈矮而宽，表示强度数据的离散程度愈大，混凝土的均匀性愈差，混凝土强度质量也愈不稳定，施工控制水平愈低；反之，σ值愈小，正态分布曲线愈高而窄，表示强度数据的离散程度愈小，分布集中，波动较小，混凝土的均匀性愈好，混凝土强度质量稳定，施工控制水平愈高。我国GBJ107—1987《混凝土强度检验评定标准》根据σ的大小，将现场集中搅拌混凝土的生产质量水平划分为“优良”、“一般”、“差”三等。见表5.28。

表5.28　混凝土生产质量水平（GBJ107—1987）

5.5.4　混凝土质量控制

1.混凝土的质量检验

混凝土的质量检验包括对原材料的质量和用量进行检验、混凝土拌和物质量检验和硬化后混凝土的质量检验。

对原材料的检验内容主要有水泥的强度等级、凝结时间、体积安定性等，骨料的含泥量、含水率、颗粒级配，砂的细度模数等；对混凝土拌和物质量检验主要项目是和易性和水灰比；对硬化后混凝土的质量检验，主要是检验混凝土的抗压强度。

2.混凝土配制强度

在施工中配制混凝土时，如果所配制混凝土的强度平均值（）等于设计强（fcu，k），则由正态分布图5.12可知，这时混凝土强度保证率只有50%。因此，为了保证工程混凝土具有设计所要求的95%强度保证率，在进行混凝土配合比设计时，必须使混凝土的配制强度（fcu，0）大于设计强度（fcu，k）。即：

根据强度保证率的要求及施工控制水平，确定出t值，用式（5.27）即可计算出混凝土的配制强度。

3.混凝土质量控制图

为了便于及时掌握并分析混凝土质量的波动情况，常将质量检验得到的各项指标，如水泥强度等级、混凝土的坍落度、水灰比和强度等，绘成质量控制图。通过质量控制图可以及时发现问题，采取措施，以保证质量的稳定性。现以混凝土强度质量控制图为例来说明（图5.13）。

质量控制图的纵坐标表示试件强度的测定值，横坐标表示试件编号和测定日期。中心控制线为强度平均值（也是混凝土的配制强度），下控制线为混凝土设计强度等级fcu，k，上、下控制线为±3σ。最低限值线fcu，min＝fcu，k－0.7σ。

把每次试验结果逐日填画在图上。若强度测定值全部落在上、下控制线内，而且其排列是随机的，没有异常情况，说明生产过程处于正常稳定状态；如果强度测定值落在下控制线以下，就要引起注意并及时查明原因予以纠正；如果强度测定值落于fcu，min线以下，则混凝土质量有问题，不能验收。

图5.13　混凝土强度控制图