统计技术在砼强度控制中的应用

1统计技术在砼强度控制中的应用一、工程简介永泰园小区21#楼工程位于海淀区京昌高速路清河小营环岛的东南面，该楼地上28层，地下2层，檐高81.1米，建筑面积31601平方米。该工程在2001年6月至2001年12月期间处于主体施工阶段，在此期间，我部主管人员对已完成的砼分项工程进行了认真地检查，并详细记录了检查结果；同时根据统计数据，对砼分项工程的工程质量进行了有效的控制，及时发现造成砼缺陷的原因，并进行了整改，保证了较高的质量。据对《砼分项工程质量评定表》的抽查显示，砼分项工程合格率为87.4℅，高于国家标准。针对主体施工中砼强度控制的问题，我们在施工质量管理中运用了统计技术，在生产过程中有效地进行了质量控制，大大提高了管理水平，使得以往靠事后检验把关为主的质量管理逐步向以预防改进为主的质量管理方向改变，变管结果为管因素，使砼工程的全过程都处于受控状态。二、应用方法说明应用统计方法对砼强度进行质量控制，我们主要选择了统计控制图的方法。统计控制图，简称控制图，是在生产过程中定时抽取样本数据并按时间顺序绘制的图形。应用控制图可以区分质量波动是由于随机原因引起的还是由于系统原因引起的，从而可以判明生产过程是否处于统计控制状态。应用控制图的关键是确定控制界限，即确定中心线（记为CL）、控制上限（记为UCL）、控制下限（记为LCL）的数值。控制界限是判明生产过程是否存在异常原因的判断基准，按照我国现行规定，控制界限一般按下式确定：CL=E(Y)（1）UCL=E(Y)+3σ(Y)（2）LCL=E(Y)-3σ(Y)（3）其中Y——被控制的统计量E(Y)——Y的期望值σ(Y)——Y的标准偏差（取平方根的正值）控制图有很多种类，其中平均值和标准差控制图（Sx图）的理论根据比较充分，对生产过程中不稳定状态的检出能力也比较强。以往由于计算S值比较麻烦，Sx图的应用受到了很大的限制。现在，随着计算机的普及以及统计分析和数据处理软件的广泛使用，Sx图得到了大量应用。在21#楼砼工程质量的控制过程中，我们使用Sx图对砼的强度这一关键性特征是否处于持续稳定的受控状态进行了监测，以确保我们能够明确是否已经出现问题，是否应采取纠正行动，从而减少不必要的过度调节，使质量管理工作更加积极有效。在Sx控制图中，一般将x控制图放在上方，用于观察砼强度平均值的变动；将S控制图放在下方，用于观察砼强度标准差的变动。根据（1）、（2）、（3）式可知x图中的控制界限CL、UCL、LCL由下式确定：CL=E(Y)=μ（4）UCL=E(Y)+3σ(Y)=μ+3σ（5）2LCL=E(Y)-3σ(Y)=μ-3σ（6）其中μ——总体（砼强度）的平均值σ——总体（砼强度）的方差当μ和σ未知时，可用参数估计的方法通过若干个砼强度样本来估计μ和σ值：SCx11其中：、——μ、σ的估计值x——样本平均值的平均值S——样本标准差的平均值1C——常数，计算可查表或按公式)21(1)2(21nnnC于是x控制图中心线CL、控制上限UCL、控制下限LCL的计算公式（4）、（5）、（6）可写为：xCL（7）1133CSnxnUCL（8）1133CSnxnLCL（9）其中：x、S、1C——同前与x控制图相类似，S控制图的中心线CL、控制上限UCL、控制下限LCL的计算公式可写为：SSECL)(（10）SCnnCSSEUCL)11131()(3)(211（11）SCnnCSSEUCL)11131()(3)(211（12）3其中：x、S、1C——同前三、数据处理根据Sx控制图做法中数据分组的原则，我们从每个楼层每次浇注的砼中取出3个样本作为一组，共有28个组，这样异常原因的影响作用仅体现在组与组之间的差异上，而组内仅有偶然原因产生的影响，从而保证了组内不会出现异常原因的影响。在21#楼中，现浇砼的等级为C30，根据规范要求，制作150mm标准尺寸砼试块28批，标准养护至28天龄期时按标准试验方法测得的砼立方体抗压强度如表1。表1试件批号制作日期试件1强度（N/mm2）试件2强度（N/mm2）试件3强度（N/mm2）样本均值xi样本标准差Si16月18日48.050.049.849.271.1026月24日48.750.048.549.070.8136月29日47.848.448.648.270.4247月5日48.249.148.048.430.5957月10日48.549.747.448.531.1567月15日47.748.349.048.330.6577月21日49.748.050.149.291.1187月26日48.649.948.749.070.7298月1日47.046.646.946.830.20108月8日47.948.546.647.670.97118月15日45.648.046.546.721.24128月21日48.349.349.649.070.68138月28日46.348.347.047.201.01149月4日46.545.947.946.771.03159月11日47.147.146.246.800.52169月18日48.649.949.049.170.67179月26日46.146.346.946.430.41181119910月6日47.948.547.447.930.551910月12日48.549.748.348.830.762010月18日46.446.046.946.430.452110月26日47.547.948.648.000.562211月4日46.245.647.746.501.082311月12日46.846.648.547.301.042411月19日46.946.945.746.500.692511月26日48.249.248.648.670.502612月3日46.846.748.047.170.722712月11日47.048.547.947.790.772812月19日48.349.348.748.770.504总平均值：228189.472877.48...07.4927.4928mmNxxii标准差平均值：每组样本数3n，故2)23()1()23()213(13)23(21Cx图控制线：289.47mmNxCL2135.4975.0231389.47133mmNCSnxnUCL2143.4675.0231389.47133mmNCSnxnLCLS图控制线：275.0)(mmNSSECL221170.175.0)41313231()11131()(3)(mmNSCnnCSSEUCL228175.02850.0...81.010.128mmNSSii5图1Sx控制图无意义075.0)41313231()11131()(3)(211SCnnCSSELCLSx控制图如图1所示：UCL=49.35LCL=46.43CL=47.89UCL=1.70CL=0.75样本号样本号46.047.048.049.050.045.00.01.02.01357911131517192123252713511791315171921232527xS四、分析与结论从Sx控制图中可以看出，砼强度平均值以及方差均在上、下控制界限内变化，而且点的排列也未出现链、周期、倾向、连续靠近控制限等明显的缺陷，因而可以判断砼的强度处于统计控制状态。另一方面，我们也注意到在图中存在着部分点比较接近控制限，即落在3~2之间（如1、7、17、20、22、24号样本），虽然这些点并不连续，但出现这种现象说明砼的生产中还是存在着一些可能会致使生产异常的潜在因素，因而在砼强度控制中应用统计技术就更显重要。在今后的生产中只有善于观察分析控制图，从中提取有关生产状态的信息，我们才能确保生产过程始终处于统计控制状态，并把导致生产不合格的大量因素消灭在萌芽之中。从这个角度来说，我们要更进一步的加以重视和利用统计技术，以确保质量控制工作准确、高效。