混凝土保护层厚度验收区间论证

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[摘要]影响耐久性的诸多因素，如混凝土碳化、氯盐侵蚀等无不与混凝土保护层直接相关。本文作者从事监理工作，在港珠澳大桥监理实践中，从混凝土保护层厚度设计方程，结合混凝土保护层厚度服从对数正态分布出发；给出满足一定耐久性要求，并在一定概率水平下，混凝土保护层厚度控制验收标准的推导过程。

[关键词] 混凝土耐久性；对数正态分布；保护层厚度；验收标准。

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1 混凝土保护层的重要性

近年来，混凝土耐久得到广泛关注。而影响耐久性的诸多因素，如氯盐侵蚀等无不与保护层直接相关。因此，各国对其给予了足够重视。在美国ACI规范、英国规范和欧洲规范中，对箍筋、分布筋和主筋都明确规定了最小保护层厚度。我国土木学会于2004年编制了《混凝土结构耐久性设计与施工指南》明确结构物必须确保现场钢筋保护层的实际厚度。

2 现行国家标准、本桥专用标准对混凝土保护层的施工质量控制与验收具体要求

《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002附表E 规定了保护层厚度验收规则。《港珠港大桥混凝土耐久性质量控制技术规程》第7.3.4条规定：1）受检构件保护层厚度测点值中最小值低于设计值5mm或最大值高于设计值18mm时，检测结果判定为不合格品；2）受检构件保护层厚度测点值中90%及以上测点不低于设计值时，检测结果判定为合格；3）受检构件保护层厚度测点值中不低于设计值的测点数为80%～90%时，可再增加4根钢筋检测。当按两次抽样数量总和计算的测点值中90%及以上测点数量不低于设计值时，检测结果仍应判定为合格；4）当受检构件保护层厚度的检测结果不合格时，应判定检验批不合格。可对检验批构件全部检测，对保护层厚度检测结果不合格时，应确定补救措施。

3 港珠澳大桥混凝土保护层控制与验收依据与计算分析

3.1 港珠澳大桥混凝土保护层厚度设计理念

《港珠澳大桥混凝土结构耐久性设计指南》指出，港珠澳大桥混凝土结构的耐久性设计以氯离子侵入混凝土导致钢筋锈蚀的耐久性过程为主要对象，氯离子侵入混凝土的过程符合费克第二定律，其设计方程为：

——耐久性设计要求的最小保护层厚度。该方程指出以误差函数形式影响混凝土耐久性。

、3.2关于混凝土保护层厚度的数据统计分析

《指南》指出：根据我国港口工程混凝土结构的工程调查数据分析，混凝土保护层厚度服从对数正态分布，其平均值在40～80mm时，标准偏差统计结果为5.26mm。事实上，作为发包人、承包人和监理人三方关注的是标准偏差值，该值反应了项目建设施工过程综合水平。

)，据此，,计算原点矩：

得到： ，

根据矩估计法，和的矩估计量分别是。记和是和的矩估计量，于是

解得:

给定一组样本观察值，即可求出和的矩估计值。

3.3关于混凝土保护层厚度控制范围的计推导

正如上文所述，混凝土保护层厚度平均值在40mm～80mm之间时，的标准偏差值为。试算及一定概率条件下的范围：

以上表明，施工过程中以60mm为控制标准，无正负限定时，。

事实上，由于目前设计方程中定义为最小值，因此，施工过程中以加上某一经验值作为控制标准，从而保证保护层厚度不小于设计最小厚度值达到某一概率水平是完全可以做到的。比如（经过试算），施工过程中以为控制标准。此时，

该计算式可以这样表达：当设计保护层厚度最小值为 ，以目前施工管理水平常规控制，但以为控制标准，则浇筑后混凝土保护层厚度（随机变量）检测验证分布如下：在范围内事件以极高概率99.74%水平发生，几乎是肯定会发生事件；一旦超出范围即可以认为施工极端异常，应按质量问题或上升为质量事故对待，按规定程序处理。在范围内事件以高概率95.44%水平发生。在范围内事件以概率90%水平发生。

3.4 港珠澳大桥实际施工水平下计算过程与简单分析

现场某预制场构件，设计保护层最小值为，实测144个数据（未列在本文档），计算其均值与方差为：。与对比，标准偏差相差很小，。表明现场施工水平略高于平均水平，即且施工单位强调了有右偏移倾向，即

4 港珠澳大桥混凝土保护层控制与验收标准调整建议

本文只讨论判定混凝土保护层是否合格所依据的区间范围，不涉及抽样样本容量问题。建议本桥关于混凝土保护层浇筑后验收标准，《港珠港大桥混凝土耐久性质量控制技术规程》7.3.4条第5款内容调整如下：

1）受检构件保护层厚度测点中最小值低于设计值或最大值高于设计值时，检测结果为不合格；

2)受检构件保护层厚度测点中90%及以上偏差在，检测结果判定为合格；

3）受检构件保护层厚度测点中偏差在测点数量为时，可再增加4根钢筋检测。当两次抽样数量总和计算的测点值中90%及以上偏差在，检测结果仍判定为合格。

4）内容不变。

5 结束语

以上是针对具有耐久性要求的混凝土，当设计对混凝土保护层厚度有一最小值要求时，满足一定概率水平下的施工过程中，混凝土保护层厚度控制验收区间或极限值的推导过程。相信该推导过程对土建施工验收标准的调整完善有一定借鉴意义。期待指正。

参考文献

[1] 牛荻涛著.混凝土结构耐久性与寿命预测[M]. 科学出版社, 2003

[2] 罗向荣主编.钢筋混凝土结构[M]. 高等教育出版社, 2003

[3] 应文武.混凝土结构中钢筋无损检测技术的研究[D]. 浙江大学 2011