建设工程质量的统计分析和试验检测方法

第4页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

①总体算术平均数

②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=5

1、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σ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■两类风险一般控制范围是α=1%～5%；β=5%～10%。

主控项目，其α、β均不宜超过5%；

一般项目，α不宜超过5%，β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（%）A

B

C6

3

1013

9

932

25

53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9

1014

1739

37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6

2750

1106

1332B不合格

合格0

503

4433

925C不合格

合格3

7307

27810

953合计不合格

合格9

143910

173719

3138（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。

A0～80%主要因素

B80%～90%次要因素

C90%～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k

4.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：

①折齿型

②左（右）缓坡型

③孤岛型

④双峰型

⑤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20—25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6～12±7±714～20±5±5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：

①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；

②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；

③钢筋的最大力下总伸长率不应小于9%。

【补充】抗拉性能

第Ⅰ阶段：“弹性阶段”。

第Ⅱ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Ⅲ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Ⅳ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：

①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。

②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。

③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。

④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

①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。

②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。

③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。

④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5～30s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件的强度值。

下列情况，存在其一，最大及最小值一并舍除，中间值为抗压强度值；

“最大值－中间值＞15%中间值”或“最小值－中间值＞15%中间值”

如，最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的15%，则该组试件的试验结果无效。（三）钢筋连接施工试验与检测

1.焊接接头试验方法（14考点）