сотрудник
Пенза, Пензенская область, Россия
аспирант с 01.01.2021 по настоящее время
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
УДК 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
ГРНТИ 67.09 Строительные материалы и изделия
ОКСО 08.03.01 Строительство
ББК 383 Строительные материалы и изделия
ТБК 5415 Строительные материалы и изделия. Производство стройматериалов
BISAC TEC005020 Construction / Contracting
В статье приведены сведения о результатах оценки качества бетона внутренних стеновых панелей. Рассмотрены требования различных нормативных документов к правилам приемки партии бетона. Описана процедура статистического выборочного контроля по количественному признаку. По статистическим данным заводской лаборатории ОАО «Завод ЖБК-1» (г. Пенза) о качестве бетона марки 300 при изготовлении внутренних стеновых панелей рассмотрено влияние вида цемента на вариабельность показателей прочности бетона. Установлено влияние вида цемента на решение о приемке партии бетона. Вследствие более высокого значения среднеквадратического отклонения показателей качества цемента Хальденберг по сравнению с Сенгилеевским цементом принятие партии бетона зависит от уровня дефектности продукции. Выявлено, что в зависимости от числа образцов при испытании решение о приемке партии, выполненное в соответствии с ГОСТ 10180-2012 и ГОСТ Р ИСО 12491-2011, может быть различным. Предложено внести коррективы в ГОСТ 10180-2012 в пункт 4 в части количества образцов для испытаний с учетом требований ГОСТ Р ИСО 12491. Это будет способствовать более объективному решению о приемке партии. Показано влияние вида цемента на воспроизводимость процесса производства.
бетон, правила контроля, количество образцов, вероятность, прочность, стандартное отклонение, воспроизводимость
Введение. Производственный контроль является одним из элементов управления качеством выпускаемой продукции. Он включает входной контроль сырья, операционный контроль и приемочный контроль качества изделий [1–3]. В процессе контроля осуществляется сопоставление результатов оценки качества с допуском, указанным в нормативной документации [4–6]. Система контроля позволяет в большинстве случаев предотвратить брак. Основными целями контроля качества являются обеспечение выпуска предприятием качественной продукции. Одной из актуальных проблем контроля является обеспечение достоверности. Достоверность контроля есть степень доверия к принимаемым решениям. В качестве показателя достоверности используется вероятность принятия правильного решения по результатам контроля.
Однако, учитывая вариабельность показателей качества продукции, решение о приемке партии может быть ложным. В настоящее время существуют несколько стандартов, регламентирующих правила проведения приемочного контроля строительных материалов и изделий. Основные положения по проведению испытаний и приемки продукции серийного производства устанавливает ГОСТ 15.309-98 «Система разработки и постановки продукции на производство. Испытание и приемка выпускаемой продукции. Основные положения». Правила по организации, проведению и оформлению результатов входного контроля устанавливает ГОСТ 24297-87.
ГОСТ 18105-2018 устанавливает правила проведения приемочного контроля партии бетона. Если прочность бетона в партии R не ниже требуемой прочности Rт, а минимальное единичное значение прочности Rmin не менее нормируемого класса бетона по прочности B
R Rт , (1)
Rmin B, (2)
то партия бетонной смеси подлежит приемке.
Число образцов для испытаний в зависимости от среднего внутрисерийного коэффициента вариации прочности бетона составляет от 2 до 6.
ГОСТ Р ИСО/ТО 8550-3-2008 «Статистические методы. Руководство по выбору и применению систем статистического приемочного контроля дискретных единиц продукции в партиях. Часть 3. Выборочный контроль по количественному признаку» регламентирует процедуру операционного контроля построением контрольных карт. Это позволяет привести технологический процесс производства в состояние статистической стабильности и воспроизводимости.
Для проведения приемочного контроля применяют нормативные документы Р 50-110-89 «Рекомендации. Приемочный контроль качества продукции. Основные положения», ГОСТ Р ИСО/ТО 8550-3-2008, ГОСТР 50779.11-2000 (ИСО 3534.2-93) «Статистические методы. Статистическое управление качеством. Термины и определения», ГОСТ 16504-81 «Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения», ГОСТ Р 50779.50-95 «Статистические методы. Приемочный контроль качества по количественному признаку. Общие требования» и др.
В ГОСТ Р ИСО 12491-2011 «Материалы и изделия строительные. Статистические методы контроля качества» описана процедура проведения выборочного контроля с учетом вариабельности результатов измерений. Из партии отбирают выборку, состоящую из n единиц продукции, определяют среднее значение выборки и среднее квадратическое отклонение s. При заданной нижней границы поля допуска НД партию принимают, если
и не принимают, если данное неравенство не выполняется.
При заданной верхней границы поля допуска ВД партию принимают, если
и не принимают, если данное неравенство не выполняется.
Если заданы обе границы поля допуска НД и ВД. то для приемки партии должны выполняться оба вышеуказанных неравенства: если одно или оба неравенства не выполняются, партию не принимают. Для предварительной оценки может быть использована упрощенная процедура. По таблице 6 ГОСТ Р ИСО 12491-2011 для вероятности р = 0,95 и выбранной доверительной вероятности у =0,75 определяют значение ks, и затем проверяют выполнение условия (3) и (4).
Известно, что сырью, любому технологическому процессу присуще определенная доля вариабельности. Полная изменчивость процесса зависит от влияния как случайных (обычных), так и неслучайных (особых) причин вариаций. Это, несомненно, оказывает влияние на показатели качества конечной продукции и решение о приемке партии.
Учитывая вышеизложенное, актуальным является сопоставление решения о приемке партии бетона в соответствии с различными нормативными документами, а также оценка влияния вида цемента на это решение.
Материалы и методы. Было проверено решение о качестве бетона марки 300 при изготовлении внутренних стеновых панелей по данным заводской лаборатории ОАО «Завод ЖБК-1» (г. Пенза). При изготовлении бетона применялся кварцевый песок Чаадаевского месторождения с модулем крупности М=1,83, карбонатный щебень фракции 5–20 мм плотностью 1445 кг/м3, маркой по дробимости 1000. В качестве цемента применялся Сенгилеевский ЦЕМ I 42,5Б (Евроцементгрупп), Хальденберг ЦЕМ I 42,5Н компании «ХайдельбергЦемент Волга».
Число образцов бетона в соответствии с ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам» составляло n=3, т.к. коэффициент вариации прочности бетона менее 5 %.
Значение коэффициента kS при выбранной доверительной вероятности γ=0,75 и установленной вероятности р=0,95 при n=3 составляло
3,15 (таблица 6 ГОСТ Р ИСО 12491-2011).
Образцы бетона были испытаны на сжатии в возрасте 28 суток твердения.
При применении Сенгилеевского цемента ЦЕМ I 42,5Б прочность при сжатии стандартных образцов бетона в возрасте 28 суток составляла 312,66 кгс/см2, значение коэффициента вариации 1 %, среднеквадратическое отклонение
s=3,12 кгс/см2 [7–9].
При применении цемента Хальденберг ЦЕМ I 42,5Н прочность при сжатии стандартных образцов бетона в возрасте 28 суток составляла 333,66 кгс/см2, значение коэффициента вариации 4,2 %, среднеквадратическое отклонение
s=14,15 кгс/см2 .
Основная часть. Значения прочности бетона, указанные выше, в соответствии с требованиями ГОСТ 18105-2018 показывают, что партия должна быть принята. Условия формул (1), (2) выполняются.
Однако, расчет по формулам (3), (4) свидетельствует, что при применении Сенгилеевского цемента ЦЕМ I 42,5Б при n=3 (ГОСТ Р ИСО 12491-2011) условие принятия партии (3) и (4) выполняются, а при применении цемента Хальденберг ЦЕМ I 42,5Н условие принятие партии (3) не выполняется. И только, увеличивая количество образцов для испытания, можно получить положительное решение и приемке партии. Так, при n= 6 или 10 значение kS составляет соответственно 2,34 и 2,10 и тогда условие приемки (3) при применении цемента Хальденберг выполняется (табл. 1).
ГОСТ Р ИСО/ТО 8550-3-2008 «Статистические методы. Руководство по выбору и применению систем статистического приемочного контроля дискретных единиц продукции в партиях. Часть 3. Выборочный контроль по количественному признаку» описывает процедуру приемочного контроля. Критерии приемлемости имеют вид
и (или)
где Q – статистика качества; 
– среднее арифметическое значение показателя качества.
Таблица 1
Выполнение условий приемки партии бетона
|
Формулы расчета |
Сенгилеевский цемент |
Цемент Хальденберг |
||||
|
n=3,
|
n=6,
|
n=10,
|
n=3,
|
n=6,
|
n=10,
|
|
|
|
302,832 |
305,36 |
306,108 |
289,08 |
300,549 |
303,945 |
|
|
322,488 |
319,96 |
319,212 |
378,23 |
366,771 |
363,375 |
Если соответствующая статистика больше или равна контрольному нормативу k, то партия принимается, в противном случае она отклоняется.
Были проведены расчеты статистики качества Q, результаты приведены в табл. 2.
Таблица 2
Соотношение статистики качества Q в зависимости от вида цемента и уровня дефектности
|
Вид цемента |
Уровень дефектности |
||
|
0,1 %, k=2,42 |
1 %, k=1,45 |
2,5 %, k=1,12 |
|
|
Хальденберг |
1,15<2,42 2,37<2,42 |
1,15<1,45 2,37>1,45 |
1,15>1,12 2,37>1,12 |
|
Сенгилеевский |
11,96>2,42 4,02>2,42 |
1,96>1,45 4,02>1,45 |
1,96>1,12 4,02>1,12 |
Анализ данных, приведенных в табл. 2, свидетельствует, что партия бетона на основе Сенгилеевского цемента принимается независимо от уровня дефектности продукции. Значение статистики качества Q больше контрольного норматива k
Партия бетона на основе цемента Хальденберг не может быть принята при уровне дефектности AQL, равном 0,1 % и 1 %, так как статистика качества Qв <k. Партия может быть принята только при уровне дефектности AQL, равном 2,5 %.
Такое состояние качества бетона на основе цемента Хальденберг и спорное решение о приемке партии определяется значением среднеквадратического отклонения, равным σ=14,15 кгс/см2, что значительно больше по сравнению со значением среднеквадратического отклонения σ=3,12 кгс/см2 (на основе Сенгилеевского цемента) [10, 11].
Таким образом, имеется некоторое несоответствие при решении о принятии партии между требованиями, указанными в ГОСТ 10180-2012, ГОСТ 18105-2018, ГОСТ Р ИСО 12491-2011 и ГОСТ Р ИСО/ТО 8550-3-2008. На наш взгляд, требуется внести коррективы в ГОСТ 10180-2012 в пункт 4 в части количества образцов для испытаний с учетом требований ГОСТ Р ИСО 12491. Это будет способствовать более объективному решению о приемке или отклонению партии продукции.
Были рассчитаны индексы воспроизводимости и оценка стабильности процесса производства бетона для внутренних стеновых панелей по формулам
или
где – среднее арифметическое значение прочности;
– индекс воспроизводимости,
НД, ВД – соответственно нижний и верхний допуски на показатели качества продукции.
Для бетона марки 300 значения НД и ВД составляют соответственно 300 и 350 кгс/см2.
Результаты расчета показывают, что значение индекса воспроизводимости для процесса производства бетона с применением цемента Хальденберг составляет =0,38, что характеризует процесс как невоспроизводимый. При применении Сенгилеевского цемента значение индекса воспроизводимости составляет
=1,35, процессе является воспроизводимым.
Были рассчитаны вероятности появления дефектной продукции при применении различных цементов с учетом функции Лапласса
где а – середина поля допуска; – среднее значение показателя качества.
Установлено, что в случае изготовления бетона на Сенгелеевском цементе вероятность появления дефектной продукции составляет P=0,004 %, а на цементе Хальденберг – 12,5 %.
Безусловно, на воспроизводимость процесса оказывает влияние режим тепловой обработки, качество крупного и мелкого заполнителя, однако приведенные выше данные убедительно свидетельствуют о влиянии вида цемента на состояние технологического процесса. Проведенные статистические расчеты с применением карт Шухарта показали, что технологический процесс производства бетона с применением цемента Хальденберг является статистически не управляемым и не воспроизводимым, что требует его корректировки со стороны высшего руководства и инженерно-технического персонала.
Выводы.
1. Показано влияние вида цемента на воспроизводимость и стабильность технологического процесса производства бетона и уровень дефектности продукции. Установлено, что при применении Сенгилеевского цемента процесс производства бетона является воспроизводимым, а при применении цемента Хальденберг – не воспроизводимым и не стабильным. Требуется корректировка со стороны высшего руководства и инженерно-технического персонала.
2. Выявлено, что имеется некоторое несоответствие при решении о принятии партии между данными, заложенными в ГОСТ 10180-2012, ГОСТ 18105-2018, ГОСТ Р ИСО 12491-2011 и ГОСТ Р ИСО/ТО 8550-3-2008. Установлена необходимость внесения коррективов в ГОСТ 10180-2012 в пункт 4 в части количества образцов для испытаний с учетом требований ГОСТ Р ИСО 12491.
1. Логанина В.И., Учаева Т.В. К вопросу о системе контроля качества на предприятиях стройиндустрии // Региональная архитектура и строительство. 2010. № 1. С. 31–33.
2. Логанина В.И., Круглова А.Н Достоверность контроля качества строительных материалов и изделий // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова . 2014. № 2. С. 16–18.
3. Логанина В.И. Организация статистического приемочного контроля качества строительных изделий и конструкций // Строительные материалы. 2008. № 8. С. 98–99.
4. Серых В.И., Порватов С.П., Сединин В.И. Многопараметрический контроль продукции: достоверность и затраты // Методы менеджмента качества. 2010. №5. С.48-52.
5. Рубичев Н.А., Фрумкин В.Д. Достоверность допускового контроля качества. М.: Изд-во стандартов, 1990. 172 с.
6. Omair A. Sample size estimation and sampling techniques for selecting a representative sample // J. Health Spec. 2014. 2. Pp. 142–147.
7. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учебник для вузов. М.: Издательство Юрайт, 2020. 479 с.
8. Mosteller F. Representative sampling. Int. Stat. Rev. 1979. 47. Pp. 13–24
9. Song P.S., Wu J.C., Hwang S., Sheu B.C. Assessment of statistical variations in impact resistance of high-strength concrete and high-strength steel fiber-reinforced concrete// Cement and Concrete Research, 2005.35(2). Pp. 393-399.
10. Шиндловский Э., Щюрц О. Статистические методы управления качеством. М.: Мир, 1976. 598с
11. Адлер Ю.П., Розовский Б.Л. Оперативное статистическое управление качеством. Москва: Знание, 1984. 102 c.
