建筑工程施工中材料檢測質(zhì)量控制技術(shù)研究

高 明

（山東省新泰市新汶街道辦事處西嶺路，山東 新泰 271200）

0 引言

隨著建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，建筑材料的質(zhì)量問題日益受到關(guān)注。建筑材料作為土木工程和建筑工程中不可或缺的部分，其種類繁多，承擔(dān)著建筑荷載的重要角色，對工程施工質(zhì)量具有至關(guān)重要的作用[1]。常見的建筑材料包括鋼筋、混凝土、木材等結(jié)構(gòu)材料，以及磚、砌塊、墻板等墻體材料，還有防水卷材、瓦片等屋面材料，地板、地磚等地面材料，木材、鋁合金、塑鋼等門窗材料，涂料、壁紙等裝飾材料，保溫砂漿、保溫板等保溫隔熱材料，以及電線、水管、開關(guān)等水電材料[2]。在選擇建筑材料時(shí)，必須綜合考慮材料的強(qiáng)度、耐久性、環(huán)保性和成本等因素，以確保工程的施工質(zhì)量。

近年來，建筑材料檢測作為選擇建筑材料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，得到了廣泛的研究和應(yīng)用。劉彩紅等[3]研究了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的建筑材料供應(yīng)鏈質(zhì)量數(shù)據(jù)安全共享方法，利用區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、不可篡改和透明性等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同，確保建筑材料的質(zhì)量數(shù)據(jù)得到安全、可靠的記錄和驗(yàn)證。但目前區(qū)塊鏈技術(shù)網(wǎng)絡(luò)在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)可能存在擴(kuò)展性問題，無法滿足大規(guī)模應(yīng)用的需求。李慧等[4]對建筑門窗及材料實(shí)驗(yàn)室檢測質(zhì)量影響因素及質(zhì)量控制措施進(jìn)行了探討，主要關(guān)注實(shí)驗(yàn)室檢測環(huán)節(jié)，對影響檢測質(zhì)量的各種因素進(jìn)行分析，并提出針對性的質(zhì)量控制措施，旨在提高建筑門窗及材料的檢測質(zhì)量，確保建筑工程的安全性。但是對于某些特定類型的建筑門窗及材料，可能需要更加專業(yè)的檢測方法和設(shè)備，而這些內(nèi)容可能在該探討中并未涉及。張璐等[5]研究了混凝土建筑材料試驗(yàn)檢測及質(zhì)量控制措施，通過對混凝土澆筑等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的嚴(yán)格把控，全面了解混凝土的性能和質(zhì)量狀況，為后續(xù)的質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)關(guān)注混凝土的原材料選擇、配合比調(diào)整、攪拌與澆筑過程的控制以及后期養(yǎng)護(hù)等方面，從而提升混凝土的質(zhì)量，確保其滿足工程要求。但是試驗(yàn)檢測過程可能較為復(fù)雜和繁瑣，需要投入大量的人力、物力和時(shí)間。本文在此基礎(chǔ)上，以建筑結(jié)構(gòu)材料的鋼筋為例，深入研究了建筑材料檢測過程中的質(zhì)量控制分析。

1 工程概況

本次試驗(yàn)以X 單位辦公樓為例，建筑形式為框架結(jié)構(gòu)，占地面積約為6 456.28m2，總建筑面積約為18 976.26m2。建筑以2+4 的形式構(gòu)建，“2”為2 層地下結(jié)構(gòu)，地下1 層為停車場，地下2 層為機(jī)電室；“4”為4 層地上結(jié)構(gòu)，各層層高分別為4.5、4.0、4.0、4.8m，建筑整體高度為17.3m。建筑使用C40 混凝土，抗震性能、抗裂性能較佳，能夠滿足本次試驗(yàn)需求。本次試驗(yàn)以X 單位辦公樓的鋼筋材料為例，分析該材料的檢測質(zhì)量控制情況。水平鋼筋能夠承擔(dān)大部分剪力，向混凝土提供反作用力，約束建筑形變問題。豎向鋼筋能夠抵抗縱筋與混凝土體之間的豎向分力，提高核心區(qū)的抗剪能力。柱縱向鋼筋與水平箍筋配合，加強(qiáng)建筑核心區(qū)的約束，提高節(jié)點(diǎn)的抗剪能力。X 單位辦公樓的鋼筋需求量如表1 所示。

表1 鋼筋需求量計(jì)劃表

如表1 所示，HPB300 型鋼筋的截面尺寸為600mm×600mm；HRB400E 型鋼筋的截面尺寸為300mm×600mm。在建筑材料檢測的過程中，將鋼筋布置間距、節(jié)點(diǎn)承載、負(fù)彎矩等指標(biāo)考慮在內(nèi)，將材料質(zhì)量控制在更高水平，為建筑施工的質(zhì)量提供保障[6]。本文選擇HPB300 型、HRB400E 型兩種鋼筋材料，并根據(jù)X 單位辦公樓的實(shí)際情況，建立實(shí)體鋼筋故障模型，具體如圖1 所示。

圖1 鋼筋骨架模型圖

如圖1 所示，A 為實(shí)際工程中的鋼筋位置。本文建立了三維的梁、柱混凝土模型和鋼筋模型，調(diào)整各個(gè)鋼筋的位置關(guān)系，并通過布爾運(yùn)算，將各個(gè)部件組裝成鋼筋節(jié)點(diǎn)模型，能夠確保鋼筋質(zhì)量控制分析的準(zhǔn)確性。

2 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)采用有限單元法，將X 單位辦公樓分割成有限的單元，并在其上設(shè)置了多個(gè)節(jié)點(diǎn)。本次利用有限單元節(jié)點(diǎn)組合，替代原來的連續(xù)體，將連續(xù)體的問題轉(zhuǎn)化為離散體的問題[7]。考慮到鋼筋的屈服與強(qiáng)化過程，利用三折線描述鋼筋本構(gòu)關(guān)系模型，如圖2 所示。

圖2 鋼筋本構(gòu)關(guān)系模型圖

如圖2 所示，fs為屈服強(qiáng)度；fs,u為建筑材料的極限強(qiáng)度；fy為建筑材料發(fā)生形變的應(yīng)力值；εy為fy 對應(yīng)的應(yīng)變；εs,h為建筑材料加載條件下的應(yīng)變值；εs,u為極限拉應(yīng)變；ε為應(yīng)變值；θ為斜率；B、C、D為應(yīng)力發(fā)生變化的節(jié)點(diǎn)[8]。根據(jù)該模型，計(jì)算鋼筋材料的彈性模量，公式如下：

式（1）中，Es為鋼筋材料的彈性模量。當(dāng)εy≤εs，h ≤εs,u時(shí)，建筑材料的屈服臨界應(yīng)力值表示為：

式（2）中，σs為建筑材料的屈服臨界應(yīng)力值。鋼筋本構(gòu)關(guān)系模型描述了鋼筋檢測過程中屈服形變的性能。本次工程材料以鋼筋為主，除了分析鋼筋材料的質(zhì)量，還分析了鋼筋套筒的材料質(zhì)量[9]。鋼筋套筒的灌漿腔需要達(dá)到完全飽滿的狀態(tài)，不同型號的鋼筋套筒對應(yīng)不同的飽滿度與灌漿高度。鋼筋套筒的灌漿質(zhì)量控制情況如表2 所示。

表2 鋼筋套筒的灌漿質(zhì)量控制表

如表2 所示，本文按照灌漿要求將鋼筋插在試驗(yàn)用木架的鋼筋孔中，鋼筋套筒放在木架上，鋼筋深入套筒內(nèi)的長度是8倍的鋼筋直徑。JM-GT 系列鋼筋套筒應(yīng)用在X 單位辦公樓中，鋼筋套筒能夠連接鋼筋，提高X 單位辦公樓的整體強(qiáng)度與穩(wěn)定性[10]。在鋼筋套筒檢測的過程中，將其尺寸偏差、灌漿長度、灌漿飽滿度等情況作為檢測目標(biāo)。并對鋼筋套筒質(zhì)量要求進(jìn)行分析，得出鋼筋套筒的基礎(chǔ)質(zhì)量，具體如表3 所示。

表3 鋼筋套筒基礎(chǔ)質(zhì)量表

如表3 所示，將套筒外徑、內(nèi)徑、長度、壁厚、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、硬度等指標(biāo)進(jìn)行分析，表中數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，本次將與表中數(shù)據(jù)存在±5mm 以內(nèi)的誤差作為質(zhì)量控制誤差，超出質(zhì)量控制誤差的部分，判斷為不合格材料。

3 試驗(yàn)結(jié)果

在上述試驗(yàn)條件下，本文隨機(jī)選取多種鋼筋規(guī)格，對其質(zhì)量進(jìn)行分析，如表4 所示。

表4 建筑材料質(zhì)量檢測表

如表4 所示，抗拉強(qiáng)度越高，鋼筋材料受到拉伸載荷的抵抗能力越強(qiáng)。密度越高，鋼筋材料的均勻性與一致性越佳。屈服強(qiáng)度越高，鋼筋的外力穩(wěn)定性越高。極限強(qiáng)度越高，鋼筋抵御載荷的能力越強(qiáng)。極限拉應(yīng)變越大，鋼筋的延展性越強(qiáng)。由表中可知，抗拉強(qiáng)度均超過了550MPa，密度超過了7 800kg/m3，屈服強(qiáng)度在450MPa 以上，極限強(qiáng)度在600MPa 以上，極限拉應(yīng)變在10%以上。由此可見，通過鋼筋質(zhì)量控制之后，鋼筋質(zhì)量更佳。鋼筋套筒單向拉伸檢測試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。

表5 鋼筋套筒單向拉伸檢測試驗(yàn)結(jié)果

如表5 所示，JM-GT16 鋼筋套筒的整體拉伸性能較弱；JM-GT20 鋼筋套筒的整體拉伸性能較強(qiáng)；JM-GT25 鋼筋套筒的整體拉伸性能適中。在鋼筋拔出、鋼筋拉斷等不同破壞類型下，破壞位置分別錨固端、螺紋端，屈服強(qiáng)度、極限抗拉強(qiáng)度均能夠滿足鋼筋套筒基礎(chǔ)質(zhì)量要求。由此可見，X 單位辦公樓的鋼筋、鋼筋套筒兩種材料，在質(zhì)量控制之后，材料質(zhì)量更佳，符合本文研究目的。由此可得出結(jié)論，在鋼筋材料檢測過程中，抗拉強(qiáng)度、密度、屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度以及極限拉應(yīng)變等指標(biāo)，與鋼筋材料質(zhì)量控制效果有關(guān)。鋼筋套筒檢測過程中，屈服力、屈服強(qiáng)度、最大力以及極限抗拉強(qiáng)度等性能指標(biāo)的表現(xiàn)，直接反映了鋼筋套筒的質(zhì)量狀況。

4 結(jié)論

本文深入探討了建筑材料檢測過程中的質(zhì)量控制分析，針對建筑行業(yè)快速發(fā)展背景下建筑材料質(zhì)量問題日益凸顯的現(xiàn)象，提出了相應(yīng)的研究思路。通過綜合分析新型建筑材料的涌現(xiàn)和檢測技術(shù)的更新，本文強(qiáng)調(diào)不斷創(chuàng)新檢測過程、提高質(zhì)量控制分析有效性的重要性，以適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需求。

（1）通過以鋼筋類建筑材料為例，詳細(xì)分析了其加工、運(yùn)輸、使用等環(huán)節(jié)，為建筑材料的質(zhì)量控制提供了有力的理論支撐和實(shí)踐指導(dǎo)；

（2）充分考慮了這些因素，提高了建筑材料質(zhì)量控制分析的準(zhǔn)確性，為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力保障；

（3）提出應(yīng)不斷創(chuàng)新檢測過程，提高質(zhì)量控制分析的有效性，以適應(yīng)建筑行業(yè)的發(fā)展需求，對推動建筑行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和質(zhì)量管理水平提升具有重要意義。