建设工程质量的统计分析和试验检测方法

.建设工程质量的统计分析和试验检测方法第一节质量统计分析1.工程质量统计及抽样检验的基本原理和方法质量数据的特征值质量数据的分布特征质量数据的收集方法（抽样方法、方案）2.工程质量统计分析方法调查表法、分层法、相关图片排列图法、因果分析图、直方图、控制图一、工程质量统计及抽样检验的基本原理和方法（一）总体、样本及统计推断工作过程 概念：【说明】对一批（2000块）瓷砖进行质量检验，抽取200块进行外观检查。定义示例总体所研究对象的全体一批2000块瓷砖个体组成总体的基本元素（N）每块瓷砖样本由从总体中随机抽取，根据对其研究成果推断总体质量的部分个体抽取的200块瓷砖样品每个被抽中进入样本的单位抽取的每一块瓷砖样本容量样品的数目（n）200个 统计推断工作过程（二）质量数据的特征值样本数据特征值是由样本数据计算的描述样本质量数据波动规律的指标。统计推断就是根据这些样本数据特征值来分析、判断总体的质量状况。集中趋势的特征值：算术平均数、中位数；（两数）离中趋势的特征值：极差、标准偏差、变异系数（两差一系数）1.描述数据集中趋势的特征值（1）算术平均数总体算术平均数样本算术平均数【举例】样本中位数样本中位数是将样本数据按数值大小有序排列后，位置居中的数值。1、5、3、6、8、9、4先排序：1、3、4、5、6、8、9中位数=51、5、3、6、8、9、4、7先排序： 1、3、4、5、6、7、8、9中位数=（5+6）/2=5.52.描述数据离散趋势的特征值（1）极差极差是数据中最大值与最小值之差，是用数据变动的幅度来反映其分散状况的特征值。优点极差计算简单、使用方便。缺点粗略，数值仅受两个极端值的影响，损失的质量信息多，不能反映中间数据的分布和波动规律。仅适用于小样本。【举例】1、5、3、6、8、9、4极差=9-1=8（2）标准偏差标准差或均方差个体数据与均值离差平方和的算术平均数的算术根。总体的标准差用表示；样本的标准差用S表示。标准差值小说明分布集中程度高，离散程度小，均值对总体（样本）的代表性好。总体的标准偏差样本的标准偏差（3）变异系数CV变异系数又称离散系数，是用标准差除以算术平均数得到的相对数。变异系数适用于均值有较大差异的总体之间离散程度的比较。（三）质量数据的分布特征1.质量数据的特性 个体数值的波动性 总体（样本）分布的规律性2.质量数据波动的原因（04、06、07、09、12年） 正常波动，是偶然原因引起的；（偶然正常） 异常波动，是有系统性原因引起的。（系统异常）（1）偶然性原因随机发生的特点，是不可避免、难以测量和控制的，或者是在经济上不值得消除。通常把4M1E因素的这类微小变化归为影响质量的偶然性原因、不可避免原因或正常原因。（2）系统性原因当影响质量的4M1E因素发生了较大变化，如工人未遵守操作规程、机械设备发生故障或过度磨损、原材料质量规格有显著差异等。（四）抽样检验及检验批1.检验及抽样检验检验定义：用某种方法测量、试验和计量产品的一种或多种质量特性，并将测定结果与判别标准相比较，以判别每个产品或每批产品是否合格的过程。分类：全数检验、抽样检验抽样：从总体中抽取部分个体，根据个体的检测结果推断总体质量水平的方法。采用抽样检验的原因全数检验随机抽样优点不受人的主观意愿支配，样本具有代表性缺点成本高、经济上不合理；检验需要时间长适用范围破坏性不能采用破坏性和生产过程的质量监控具有广泛的应用空间2.检验批定义：提供检验的一批产品称为检验批，所包含的数量称为批量。一个检验批应当由在基本条件下，并在大约相同的时期内所制造的同形式、同等级、同种类、同尺寸以及同成分的单位产品所组成。（五）抽样检验方法方法概念适用举例简单随机纯随机完全随机直接随机抽样用于原材料、构配件的检验；分项、分部工程、单位工程完工后检验对全部个体编号，抽签、摇号确定中选号码方法概念方法举例系统抽样机械抽样将总体中的抽样单元按某种次序排列，在规定的范围内随机抽取一个或一组初始单元，然后按照一套规则确定其他样本单元第一个样本随机抽取，然后每隔一定时间或空间抽取一个样本。（等距）流水作业每生产100件产品抽出一件产品做样品，直至抽出n件组成样本方法概念特点举例分层抽样将总体分割成互不重叠的子总体（层），每层中按独立给定的样本量进行简单随机抽样样品在总体中分布均匀，更具代表性，适用于总体比较复杂的情况（了解）浇筑混凝土质量，按生产班组分组、或按浇筑时间分组，每组内抽取方法概念特点举例多阶段抽样多级抽样总体大，很难一次抽样完成预定的目标。多次随机抽样。单阶段抽样的结合。分批次的钢筋、混凝土的抽样检测（六）随机抽检的分类及抽样方案1.计量抽样检验可以连续取值的数据，属于连续型变量。如重量、强度等2.计数抽样检验只能按0,1,2，数列取值计数的数据，属于离散型变量。如焊点的不良数、测试坏品数以及合格与否。（1）一次抽样检验（N，n，C）N表示批量，n表示抽取个数，C表示合格判定数（允许的不合格品件数），d是不合格品数（2）二次抽样检验（3）多次抽样检验三次以上的抽样，对一批产品合格与否进行判断。规定最多允许抽样次数3.抽样检验风险合格在先第一类风险第一类风险，弃真错误（对生产方或供货方不利，生产方或供货方风险）将合格批判为不合格批，概率为第二类风险，存伪错误（对用户不利，称为用户风险）将不合格批判为合格批，概率为两类风险一般控制范围是=1%5%；=5%10%。主控项目，其、均不宜超过5%；一般项目，不宜超过5%，不宜超过10%。（七）验收抽样和监督抽样简介1.验收抽样检查可委托独立供需双方的第三方进行。2.监督抽样检查监督总体监督抽样检查的对象，受监督的产品的集合质量监督场合，不合格品分为ABC三类，三类分成不同的试验组，按相应的抽样方案分别进行检查，当所有的试验组都判定可通过时，才可判定监督总体可通过或监督检查合格。二、工程质量统计分析方法调查表法分层法排列图法因果分析图法直方图法控制图法相关图法（一）调查表法（统计调查分析法）使用工具：利用专门的统计表方式：收集、整理和粗略分析混凝土空心板外观质量问题调查表产品名称混凝土空心板生产班组日生产总数200块生产时间年 月 日检查时间年 月 日检查方式全数检查检查员项目名称检查记录合计露筋正 5蜂窝正正一11孔洞2裂缝一1其他3总计22（二）分层法（分类法）根据：不同的目的和要求方式：按某一性质进行分组、整理操作班组、操作者、操作方法、施工时间结果：数据各层间的差异突显出来，进行层间、层内的比较分析，更深入地发现和认识质量问题的原因。特点：最基本的一种方法，其他统计方法与分层法配合使用【例3-1】钢筋焊接质量的调查分析，共检查了50个焊接点，其中不合格19个，不合格率为38%。存在严重的质量问题，试用分层法分析质量问题的原因。现已查明这批钢筋的焊接是由A、B、C三个师傅操作的，而焊条是由甲、乙两个厂家提供的，因此，分别按操作者和焊条生产厂家进行分层分析，即考虑一种因素单独的影响，见表7-2和表7-3。按操作者分层 表3-3操作者不合格合格 不合格率（%）ABC63101399322553合计193138按供应焊条厂家分层 表3-4工厂不合格合格 不合格率（%）甲乙91014173937合计193138综合分层分析焊接质量 表3-5操作者焊接质量甲厂乙厂合计焊接点不合格率（%）焊接点不合格率（%）焊接点不合格率（%）A不合格合格6275011061332B不合格合格05034433925C不合格合格3730727810953合计不合格合格91439101737193138（三）排列图法定义作法观察与分析应用1.什么是排列图排列图法是利用排列图寻找 影响质量主次因素的一种有效方法。A080% 主要因素B80%90% 次要因素C 90%100% 一般因素2.排列图的作法【例3-2】某工地现浇混凝土构件尺寸质量检查结果是：在全部检查的8个项目中不合格点（超偏差限值）有150个，为改进并保证质量，应对这些不合格点进行分析，以便找出混凝土构件尺寸质量的薄弱环节。（1）收集整理数据首先收集混凝土构件尺寸各项目不合格点的数据资料，参见教材P65表3-6。各项目不合格点出现的次数即频数。不合格点统计 表3-6序号检查项目不合格点数序号检查项目不合格点数1轴线位置15平面水平度152垂直度86表面平整度753标高47预埋设施中心位置14截面尺寸458预留孔洞中心位置1不合格点项目频数频率统计表 表3-7序号项目频数频率（%）累计频率（%）1表面平整度7550.050.02截面尺寸4530.080.03平面水平度1510.090.04垂直度85.395.35标高42.798.06其他32.0100.0合计150100注：频数从大到小排列（2）排列图的绘制画横坐标画纵坐标画频数直方图画累计频率曲线记录必要的事项标题、方法和时间频数累计频率（%）3.排列图的观察与分析（1）每个直方图都表示一个质量问题和影响因素，影响程度与高度成正比。（2）确定主次因素表面平整度截面尺寸4.排列图的应用按不合格点的内容分类 分析质量问题的薄弱环节按生产作业分类 生产不合格品最多的关键过程按生产班组或单位分类 分析比较各单位的技术、管理水平将采取提高措施的前后的排列图对比 分析措施是否有效用于成本费用分析、安全问题分析等（四）因果分析图法定义绘制绘制和使用应注意的问题1.什么是因果分析法2.因果分析图的绘制特点：绘制步骤与箭头方向相反，从“结果”开始将原因逐层分解明确质量问题-结果确定影响质量问题特性大的原因分解原因，至可确定采取具体措施加以解决为止检查原因是否齐全，征求意见，作补充和修改选择影响最大的因素，做出“”标记图3-8 混凝土强度不足的因果分析图3.绘制和使用因果分析图时应注意的问题集思广益制订对策（五）直方图法（09-11年考点）用途绘制方法观察与分析（一）直方图法的用途1.概念：频数分布直方图法，它是将收集到的质量数据进行分组整理，绘制成频数分布直方图，用以描述质量分布状态的一种分析方法，所以又称质量分布图法。2.用途：通过直方图的观察与分析，可了解产品质量的波动情况，掌握质量特性的分布规律，以便对质量状况进行分析判断。可通过质量数据特征值的计算，估算施工生产过程总体的不合格品率，评价过程能力等。（二）直方图的绘制方法1.收集整理数据2.计算极差3.对数据分组，确定组数k4.编制数据统计表（三）直方图的观察与分析1.观察直方图的形状、判断质量分布状态正常的直方图：中间高、两侧低，左右接近对称非正常的有五种类型： 折齿型 左（右）缓坡型 孤岛型 双峰型 绝壁型掌握每种类型产生的原因2.将直方图与质量标准比较，判断实际生产过程能力T-质量标准要求界限B-表示实际质量特性分布范围X与M重合实际数据分布与质量标准比较两边还有一定余地生产过程的质量是理想的、处于正常状态产品认为全部合格（六）控制图（管理图）基本形式和用途原理种类观察与分析定义：它是在直角坐标系内画有控制界限，描述生产过程中产品质量波动状态的图形。利用控制图区分质量波动原因，判明生产过程是否处于稳定状态的方法称为控制图法。1.控制图的基本形式UCL-上控制线LCL-下控制CL-中心线上下控制界限标志着质量特性值允许波动范围2.控制图的用途（1）过程分析，即分析生产过程是否稳定。（2）过程控制，控制生产过程质量状态。静态分析法：排列图、直方图动态分析法：控制图动态分析法的优势：随时了解质量变化情况，及时采取措施（二）控制图的原理在生产过程中，如果仅仅存在偶然性原因影响，这时生产过程是处于稳定状态，或称为控制状态。其产品质量特性值的波动是有一定规律的，即质量特性值分布服从正态分布。控制图就是利用这个规律来识别生产过程中的异常原因，控制系统性原因造成的质量波动，保证生产过程处于控制状态。如何判断生产过程是否处于稳定状态：一是看分布中心位置，二是看分布的离散程度。（三）控制图的种类（2种）1.按用途分类（1）分析用控制图。（2）管理用控制图。2.按质量数据特点分类（1）计量值控制图（2）计数值控制图（1）分析用控制图。分析生产过程是否处于控制状态。绘制分析用控制图时，一般需连续抽取2025组样本数据，计算控制界限。（2）管理（或控制）用控制图。用来控制生产过程，使之经常保持在稳定状态下。当根据分析用控制图判明生产处于稳定状态时，一般都是把分析用控制图的控制界限延长作为管理用控制图的控制界限，并按一定的时间间隔取样、计算、打点，根据点子分布情况，判断生产过程是否有异常原因影响。（四）控制图的观察与分析绘制控制图的目的：分析判断生产过程是否处于稳定状态。处于稳定状态满足的条件：一是点子几乎全部落在控制界限之内；二是控制界限内的点子排列没有缺陷。注意：两者需要全部满足，缺一不可。（1）点子几乎全部落在控制界线内，是指应符合下述三个要求：1）连续25点以上处于控制界限内。2）连续35点中仅有1点超出控制界限。3）连续100点中不多于2点超出控制界限。（2）点子排列没有缺陷，是指点子的排列是随机的，而没有出现异常现象。这里的异常现象是指点子排列出现了“链”、“多次同侧”、“趋势或倾向”、“周期性变动”、“接近控制界限”等情况。（七）相关图法（一）相关图的用途相关图又称散布图。在质量控制中它是用来显示两种质量数据之间关系的一种图形。一般有三种类型：一是质量特性和影响因素之间的关系；二是质量特性和质量特性之间的关系；三是影响因素和影响因素之间的关系。【小结】1.质量数据的特征值集中趋势的特征值：算术平均数、中位数；（两数）离中趋势的特征值：极差、标准偏差、变异系数 （两差一系数）2.质量数据波动的原因偶然-正常系统-非正常3.质量数据的收集方法（概念、特点）简单随机、分层抽样、系统抽样、多阶段抽样4.排列图主要因素、次要因素、一般因素应用：薄弱环节、关键过程、技术和管理水平、措施是否有效、成本费用安全分析5.因果分析图法定义：分析问题和原因特性要因图、树枝图、鱼刺图。集思广益、制订对策6.直方图（分布图）了解质量的波动情况、掌握质量特性的分布规律、分析判断质量状况、通过质量数据特征值的计算，估算总体的不合格品率，评价过程能力5种质量分部状态的特点7.控制图用途生产过程稳定、质量状态，动态满足两个条件，生产过程处于稳定第二节工程质量的试验与检测方法1.混凝土结构建筑材料的施工试验与检测钢筋、钢丝、钢绞线；水泥；混凝土外加剂；混凝土矿物掺合料2.地基基础工程施工试验与检测3.混凝土结构工程施工试验与检测4.钢结构工程施工试验与检测一、混凝土结构建筑材料的施工试验与检测检验内容检验方法钢筋、钢丝及钢绞线力学性能重量偏差检验检查产品合格证出厂检验报告进场复验报告水泥品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期强度、安定性及其他性能指标进行复验外加剂掺外加剂混凝土性能外加剂匀质性混凝土矿物掺合料粉煤灰和矿渣粉的主要性能指标：细度、活性指数按用于水中和混凝土中的粉煤灰、粒化高炉矿渣粉规定（一）钢筋、钢丝及钢绞线1.主要检验项目拉力试验、冷弯试验、反复弯曲试验，必要时进行化学分析。2.进场复验项目（1）钢筋重量偏差应符合下表要求 单位（kg）公称直径热轧带肋钢筋光圆钢筋61277142055实际重量与钢筋理论重量的偏差，用百分数表示对于抗震设防要求的结构，其纵向受力钢筋的延性应满足以下要求：钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3；钢筋的最大力下总伸长率不应小于9%。【补充】抗拉性能第阶段：“弹性阶段”。第阶段：屈服阶段。力再大一点，有一部分回不去了。即塑性变形。这时的强度叫屈服强度。使用中不允许超过屈服强度。第阶段：强化阶段，强度达到最大值，变形很大。抗拉强度在结构设计上不能应用。第阶段：颈缩阶段。变形加快，应力迅速下降，钢材试件断面收缩，钢筋被拉断。当发现钢筋脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常时，应进行化学检验或其他专项检验，形成报告。外观平直、无损伤、表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状老锈检查数量：进场和使用时全数检查检验方法：目测热轧圆盘条、热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋：每批钢筋应由同一牌号、同一炉罐号、同一规格、同一交货状态组成，并不得大于60t。 检查每批钢筋的外观质量。钢筋表面不得有裂纹、结疤和折叠；表面的凸块和其它缺陷的深度和高度不得大于所在部位尺寸的允许偏差（带肋钢筋为横肋的高度）。测量本批钢筋的直径偏差。 在经外观检查合格的每批钢筋中任选两根钢筋，在其上各取1套试样，每套试样各制2根试件，分别做拉伸（含抗拉强度、屈服点、伸长率）和冷弯试验。较高质量热轧带肋钢筋应按规定增加反向弯曲试验项目。当试样中有1个试验项目不符合要求时，应另取2倍数量的试件对不合格项目作第2次试验。当仍有1根试件不合格时，则该批钢筋应判为不合格。（2）钢丝每批钢丝应由同一钢号、同一规格、同一生产工艺的钢丝组成，并不得大于3t。 钢丝的外观应逐盘检查。钢丝表面不得有裂纹、小刺、机械损伤、氧化铁皮和油迹；表面也不得有肉眼可见的麻坑，但允许有浮锈；回火钢丝允许有回火颜色。力学性能的抽样检验。从外观检查合格的每批中任选总盘数的 5%（不小于6盘）。在选定钢丝盘的两端，各取一套试样进行拉力（含伸长率）和反复弯曲试验，若有一项不符合规定，则该盘判定为不合格，则应从未检验过的的钢丝盘中取双倍数量的试样进行不合格项目的复验，当有一个指标不合格，则应逐盘检验，剔除其中不合格盘。屈服强度和松弛试验应由厂方提供质量证明书或试验报告单。（3）钢绞线（4）热处理钢筋3.不合格品的判定（无、不、未）当受力钢筋无出厂合格证或试验报告，且钢材品种、规格和设计图纸中的品种、规格不一致机械性能检验项目不齐全，或某一机械性能指标不符合有关标准使用进口钢或改制钢材时，焊接前未进行化学成分检验和焊接试验钢材出厂合格证和试验报告单不符合标准规定的基本要求（二）水泥使用中对水泥有怀疑或水泥出厂超过三个月时，应进行复验，并按复验结果使用。根据水泥标准规定，水泥生产厂家在水泥出厂时已提供标准规定的有关技术要求的试验结果。水泥进场复验只做安定性、凝结时间和胶砂强度三项。检查数量：同一厂家、等级、品种、批号且连续进场的水泥，袋装不超过200t为一批，散装不超过500t为一批，每批抽样不少于一次。不同品种的水泥，不得混合使用。取样总量至少12kg。水泥的废品与不合格品水泥中的氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一不符合规定，均为废品。细度、终凝时间、不溶物和烧失量，任一不符合标准或混合材料掺加量超过最高限量或强度低于商品强度等级，不合格。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、厂家名称和出厂编号不全，不合格品。强度等级低于标准相应强度等级规定指标时为不合格品，可按实际复验结果降级使用。（三）混凝土常用外加剂概念：改善混凝土性能而掺入的物质分类：减水剂、缓凝剂、早强剂、抗冻剂及复合外加剂（四）混凝土矿物掺合料常见的掺合料：粉煤灰（F、G类：氧化钙含量一般大于10%）、矿渣粉二、地基基础工程施工试验与检测（一）地基土的物理性质试验和检测方法1.最佳含水量时的最大干密度测定获得最大干密度和相应的最佳含水量利用击实试验：轻型击实法和重型击实2.土的含水量必须控制土的含水量（获得好的压实质量）室内试验烘干法工地酒精燃烧法、红外线照射法、炒干法、实容积法、微波加热法、碳化钙气压法3.石灰土及石灰类混合料如需碾压到要求的密度，应有一定的碾压机械效能，混合料中应有适当的含水量4.压实度试验（相对密度）干密度/最大干密度压实度方法：环刀法、灌砂法、直接称量法、蜡封称量法、取土器法和水袋法（二）地基土承载力试验用承压板现场试验确定地基土的承载力。地基土荷载试验要点：（1）试验基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍。应保持试验土层的原状结构和天然湿度。宜在拟试压表面用粗砂或中砂找平，其厚度不超过20mm。（2）加荷分级不应少于8级。最大加载量不应小于设计要求的两倍。（3）每级加载后，按间隔10、10、10、15、15min，以后每隔半小时测一次沉降量。当在连续的2h内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。（4）当出现下列情况时，即可终止加载：承压板周围的土体明显地侧向挤出沉降S急骤增大，荷载-沉降曲线出现陡降段在某一荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06【结论】当满足前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。同一土层参加统计的试验点不应少于3点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为地基承载力特征值。（三）桩基承载力试验单桩静承载力试验试桩数不宜少于总桩数的1%，并不应少于2根，总桩数50根以下不少于2根单桩动测试验高应变动测，采用冲击锤击桩顶。适用于检测桩基的竖向抗压承载力和桩身完整性低应变动测，采用弹性波反射法。主要用于检查桩身的完整性用重锤冲击桩顶，实测桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法三、混凝土结构工程施工试验与检测（一）混凝土拌合物性能试验（一）普通混凝土1.坍落度及坍落扩展度测定适用于骨料最大粒径不大于40mm、坍落度不小于10mm的混凝土拌合物稠度测定。坍落度的测试方法：用一个上口100mm、下口200mm、高300mm喇叭状的坍落度桶，灌入混凝土分三次填装，每次填装后用捣棒振捣25次，捣实后，抹平。然后拔起桶，混凝土因自重产生塌落现象，用桶高（300mm）减去坍落后混凝土最高点的高度，称为塌落度。如果差值为10mm，则塌落度为10。【记忆结论】当混凝土拌合物的坍落度大于220mm时，用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在这两个直径之差小于50mm的条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度值；最大最小差大于50mm时，试验结果无效。如果发现粗骨料在中央集堆或边缘有水泥浆析出，表示此混凝土拌合物抗离析性不好，应予记录。 坍落度以mm表示，精确至5mm。2.维勃稠度测定适用于骨料最大粒径不大于40mm、维勃稠度在530s之间的混凝土拌合物稠度测定。测定方法：该维勃稠度的测试方法是将混凝土拌合物按一定方法装入坍落度筒内，按一定方法捣实，装满刮平后，将坍落度筒垂直向上提起，把透明圆盘转到混凝土圆台体顶面，开启振动台，同时计时，记录当圆盘底面布满水泥浆时所用时间，所读秒数即为该混凝土拌合物的维勃稠度值。（二）普通混凝土物理力学性能试验抗压强度抗拉强度抗折强度握裹强度疲劳强度静力受压弹性模量收缩徐变立方体抗压强度试验方法试块标准尺寸：150mm抗压强度值为标准值试块：200mm，系数1.05试块100，系数0.95三个试件测值的算术平均值作为该组试