建筑材料質量的檢測與控制策略分析*

馬勝玉

(甘肅峻華置業有限公司 甘肅 臨夏 731100)

建筑材料的質量問題可能導致工程事故、延誤工程進度、增加維修成本,甚至危及人員生命安全,因此,如何有效地檢測和控制建筑材料的質量,已成為建筑工程管理的一個重要議題。目前,建筑材料的質量控制不僅涉及到傳統的物理性質測定,還包括了新興的數字化和智能化技術的應用,如無損檢測、大數據分析、人工智能等。這些技術的應用不僅可以提高檢測的精度和效率,還能夠實時監測建筑材料的狀態,提前預警可能的問題,從而降低工程風險。

1 建筑材料質量的檢測與控制難點

1.1 建筑材料具有多樣性和特殊性

在建筑工程中,不同類型的建筑材料(如混凝土、鋼材、木材、磚塊等)具有不同的物理性質和特性,因此建設單位需要使用不同的檢測方法,且實施定制化的控制策略,才能夠有效解決材料質量問題對工程帶來的影響。這也成為了建筑工程發展的一大挑戰,例如,混凝土是建筑工程中最常用的建筑材料之一,對于混凝土的質量檢測,建設單位需要檢測其抗壓強度、抗拉強度、抗凍融性等物理性質,期間通常采用標準化的坍落度測試、壓力試驗、拉伸試驗和抗凍融試驗等來檢測混凝土的質量。

在此基礎上,該材料的質量控制策略包括混凝土的配合比、攪拌時間、澆筑溫度等參數的定制化管理,以確保混凝土的質量滿足工程需求。這就需要建筑單位需要與供應商、檢測實驗室和工程團隊密切合作,共同實施質量檢測與管理工作,其工作量之大影響到建筑工程作業的常態化實施。

1.2 材料細小缺陷難以檢測

在建筑工程中,一些建筑材料內部的潛在缺陷,如微小裂紋、氣孔等,通常難以用肉眼或傳統的檢測方法來發現,這就導致材料的質量問題在工程中暴露后才被發現,增加了修復和維護的成本。例如,建筑瓷磚是建筑中常用的材料,但在施工和使用過程中,磚體中的微小裂紋可能會因溫度變化、干燥和收縮、濕度增加、荷載作用等因素而出現,而這些微小裂紋通常會隨時間的推移而逐漸擴大,最終導致建筑瓷磚的強度和耐久性下降。當這些裂紋在工程中暴露后,建設單位需要進行昂貴的修復工作,如修復、加固或更換磚體結構,使建筑工程遭受嚴重的經濟損失。

在常規的材料質量檢測方法中,施工單位通常采用肉眼觀察的方式檢查瓷磚表面是否存在裂紋與氣孔,這樣一種檢測方法只能夠排除瓷磚材料存在的表面質量問題,無法通過觀察其使用性能及內部構造等方式,排除瓷磚材料存在的質量隱患,久而久之,材料的質量問題會暴露在后續的施工當中,導致建筑工程出現返工的情況。

1.3 建筑材料質量的檢測與控制技術水平落后

在建筑材料質量的檢測與控制工作中,由于一些建設單位缺少有效的質量檢測技術,導致對建筑材料的質量檢測與控制工作無法正常落實。典型的表現有以下幾方面:

首先,在缺乏有效的質量檢測技術的情況下,建設單位無法準確判斷材料是否符合規范要求,這可能導致施工中出現材料質量問題,如材料強度不足、不符合耐久性要求等,從而增加了工程的質量風險。

其次,傳統的建筑材料質量的檢測與控制方法通常依賴人工檢測,該方法受到操作員技能和經驗的影響,導致會引入主觀性和人為誤差。例如,在鋼結構建筑中,焊接是一個關鍵的工藝,需要施工人員進行焊接接頭的檢查,然而,傳統的檢測方法包括視覺檢查焊縫的外觀和用手感受焊縫的平滑度,這種方式容易受到檢測員主觀判斷的影響,因而不一定能夠捕捉到所有潛在的焊接缺陷,如微小裂縫或未熔合。

因此,傳統建筑材料質量的檢測與控制技術在準確性、效率、覆蓋范圍和可持續性方面存在缺陷,成為影響建筑材料質量的檢測與控制效果的主要因素。

2 建筑材料質量檢測與控制關鍵技術

2.1 無損檢測技術的應用

無損檢測技術在建筑材料質量檢測與控制中發揮了關鍵作用,該技術可以通過非侵入性的方式檢測材料的內部結構和性能,及時發現建筑材料潛在的缺陷和問題。

以某建筑工程的材料質檢方法為例:首先,超聲波檢測是一種無損檢測技術,其能夠通過向材料內部發送超聲波,測量聲波的傳播時間和反射來評估材料的質量問題,該建筑單位將該技術用于評估混凝土結構形態,確定混凝土中的裂縫、氣孔、蜂窩和錨固質量,當檢測得出的密度系數<1.0時,表示混凝土的內部存在裂縫與細小空洞,且檢測的準確度較高。其次,建設單位利用MRI來評估混凝土中的水分分布和損傷程度,通過觀察混凝土中水分的分布情況,可以檢測漏水問題或評估混凝土中的滲透性。

在此基礎上,將該技術用于檢測建筑工程木材的濕度和木材內部的缺陷問題,如腐爛或蟲蛀,其中的MRI分析圖可以顯示出木材內部的結構和濕度分布,確定木材的質量和耐久性。

2.2 數字影像處理技術的應用

數字影像處理技術基于數字圖像的處理和分析,可以用于檢測和評估建筑材料的表面質量、形狀、尺寸以及可能的缺陷。該技術的使用需要關注以下要點:

首先,對于混凝土表面或其他表面的平整度檢測,數字影像處理可以用于檢測不平整、凹凸不平或裂縫,施工人員通過相機捕捉圖像,然后使用REVIT 等軟件分析圖像中混凝土結構的不平整性,以提供有關表面平整度的信息。

其次,數字影像處理可以用于測量建筑材料的尺寸、幾何形狀和輪廓,具體的使用方法有:針對建筑磚瓦材料的質量檢測與控制,施工中利用數字影像處理技術獲取磚瓦材料的參數圖示,再通過式(1)所示的計算方法計算出磚瓦材料的質量指數,該計算方法通過綜合考慮其尺寸與重量、材料密度等指標的關系,能夠分析出單體材料的質量是否合規,當實測的磚瓦材料質量指數高于質量指數標準時,則表示該材料能夠用于實際施工。

數字影像處理技術下的材料質量指數計算公式具體如下:

式中:QI——材料質量指數;

n——材料參數或屬性的數量;

wi——材料參數i的權重;

pi——材料參數i的實際性能;

ti——材料參數i的質量標準。

2.3 BIM 建筑信息模型技術的應用

在建筑材料質量檢測與控制中,BIM 建筑信息模型技術已經得到廣泛采用,該技術提供了一種綜合、協同、數字化的方法,有助于改進建筑材料的管理和質量控制方式,主要表現為:BIM 模型可以包括有關使用的建筑材料的詳細信息,如材料類型、規格、制造商、批次號、質量標準等,根據這些指標進行材料質量控制,才能夠確保施工所使用的材料符合規范要求。

而該技術的使用需要關注以下要點:

首先,BIM 可以用于創建詳細的材料清單,包括材料的來源、制造商、規格和性能數據等,這可以幫助建設單位追溯材料的質量和來源,確保材料符合規定。

其次,BIM 模型可以與質量檢測工具集成,用于在建筑元素上進行實時的視覺檢測,這有助于建筑單位及時發現建筑材料方面的問題,如不規則的幾何形狀、構件之間的間隙和錯誤的安裝,通過計算分析出建筑信息中的質量問題。例如,BIM 模型可以創建精確的三維構件,以檢測構件之間的間隙或不對齊,所以在墻體安裝時,如果兩個墻板的抗壓強度未達標準,則會導致施工中出現絕緣不足或結構問題,而利用BIM 技術,可視化模型可以自動檢測出這種結構問題,通過式(2)的計算方法驗證其準確性。

而BIM 可視化下的材料質量系數計算公式具體如下:

式中:σ——建筑材料質量系數;

G——材料規格符合度;

C——制造過程控制度;

S——施工工藝與技能系數;

W——各因素的權重(總和為100);

t——現實權重系數(取79)。

3 建筑材料質量的檢測與控制策略

3.1 對原材料進行質量控制

在建筑工程中,質量控制可以防止次品原材料進入施工流程,從而保證建筑結構的質量和穩定性,且使用高質量的原材料可以減少質量問題和維修成本,提高建筑工程的可持續性。

在工程建設中,相關部門需要從以下幾個方面實施原料質量控制:

首先,物理檢查作為材料質量檢測與控制的重要一環,建設單位不僅需要進行外觀檢查工作,即通過目視檢查來評估原材料的外觀,包括顏色、紋理、形狀和表面狀況,還需要使用適當的工具測量原材料的尺寸,如長度、寬度和厚度,或者通過稱重和密度測量來評估原材料的質量,保障材料應用的可行性。

其次,相關部門需要實施樣品的采集和實驗室測試,即通過化學分析,確定材料的成分、性能和適用性。例如,針對混凝土的化學分析,施工檢測與管理工作中可以通過分析混凝土中水泥、骨料和摻合料的化學成分,以確定混凝土的配比和性能;針對石材的質量檢測,則可以使用硅酸鹽測定法,通過滴定所需的堿性溶液體積、溶液濃度和樣品的質量,計算出石材中硅酸鹽的含量。

3.2 建立施工材料質量追溯系統

建筑材料質量追溯系統有助于確保施工材料的質量和來源可追溯,有助于減少質量問題和法律責任,提高項目的可持續性和聲譽。在施工材料質量檢測與控制工作中,建設單位需要基于先進的數字化技術,打造出適用于建設單位的建筑材料質量追溯系統,用于存儲有關建筑施工材料的參數及信息,為評估建筑施工材料質量或者施工材料方案的決策奠定基礎。

參考某建設單位在打造建筑材料質量追溯系統中的策略方法:

首先,該建設單位基于以太坊的區塊鏈平臺,打造出線上智能合約來定義建筑施工材料的質量標準及驗證規則,其中便包括建筑施工材料的信息結構、質量數據、供應鏈信息以及時間戳等,基于以上智能合約及數據的標準規范,建設單位能夠協同供應商及質量控制機構,共同對建筑施工材料的質量進行監測與控制,這樣一種方式大幅度提高了建筑材料質量管理工作的實際效能。

其次,在建材生產過程中,由區塊鏈技術下的材料質量追溯系統負責收集材料生產記錄以及與材料質量相關的數據信息,其中便包括原材料信息、制造過程數據以及實驗室測試結果。

最后,由系統負責將采集的材料數據通過智能合約上鏈,以保障材料交付數據的不可篡改性,為材料質量控制與監測工作的實施奠定基礎。

3.3 設置材料質量評估指標

材料質量評估指標是用于衡量和評估建筑材料質量的標準、參數和要求,這些指標是確定建材是否符合特定標準和規范的依據。在建筑工程中,常見的材料質量評估指標包括強度、密度、硬度、吸水率、化學成分、尺寸穩定性、熱性能、聲學性能、電氣性能等,這些指標根據建材的類型和項目的要求而異,且不同的建筑材料可能需要依靠不同的評估指標進行質量控制。

因此,建設單位需要建立完善的材料質量評估指標體系,以此推動問題排查和質量改進。其可采取的方法有:建設單位需要查閱國家和地方標準以及建筑規范,以確定適用于項目的建材質量標準和要求,例如排查材料的物理性能、化學成分、持久性和安全性等方面的要求,并了解行業最佳實踐在類似項目中已經證明有效的建材質量評估指標,形成質量評估體系。

3.4 制定完善的質量檢測與控制流程

制定完善的材料質量檢測與控制流程不僅有助于確保建筑項目的質量和安全,還有助于提高項目的可持續性和長期維護,目前建設單位需要建立完善的質量檢測與控制流程,降低質量問題導致的額外成本和延遲,并達到減少項目風險目的。

因此,相關部門需要根據項目要求和建材類型,建立具體的檢測與控制流程,參考某建設單位的做法:在材料供應鏈管理方面,建設單位建立文件和記錄監督供應商信息,確保供應商合格、材料來源可追溯;在材料接收檢驗上,確定材料質檢的三大指標體系,定義在接收建材時要執行的檢驗步驟和標準;在材料儲存和標識上,管理制度規定材料的存儲條件和標識方式,以防止混淆或損壞。

4 結語

總的來說,建筑材料質量的檢測與控制策略在建筑工程領域中具有至關重要的地位,它直接關系到工程質量、安全性以及工程經濟的可持續發展。所以,建筑行業需要將建筑材料的質量檢測與控制視為一個動態的過程,通過不斷學習和適應新的技術和方法,實現材料質量監測與控制的不斷改進和創新,更好地應對未來的挑戰。