建筑材料質(zhì)量的檢測(cè)與控制策略分析*

馬勝玉

(甘肅峻華置業(yè)有限公司 甘肅 臨夏 731100)

建筑材料的質(zhì)量問題可能導(dǎo)致工程事故、延誤工程進(jìn)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(cè)和控制建筑材料的質(zhì)量,已成為建筑工程管理的一個(gè)重要議題。目前,建筑材料的質(zhì)量控制不僅涉及到傳統(tǒng)的物理性質(zhì)測(cè)定,還包括了新興的數(shù)字化和智能化技術(shù)的應(yīng)用,如無損檢測(cè)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等。這些技術(shù)的應(yīng)用不僅可以提高檢測(cè)的精度和效率,還能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)建筑材料的狀態(tài),提前預(yù)警可能的問題,從而降低工程風(fēng)險(xiǎn)。

1 建筑材料質(zhì)量的檢測(cè)與控制難點(diǎn)

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(zhì)和特性,因此建設(shè)單位需要使用不同的檢測(cè)方法,且實(shí)施定制化的控制策略,才能夠有效解決材料質(zhì)量問題對(duì)工程帶來的影響。這也成為了建筑工程發(fā)展的一大挑戰(zhàn),例如,混凝土是建筑工程中最常用的建筑材料之一,對(duì)于混凝土的質(zhì)量檢測(cè),建設(shè)單位需要檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗凍融性等物理性質(zhì),期間通常采用標(biāo)準(zhǔn)化的坍落度測(cè)試、壓力試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)和抗凍融試驗(yàn)等來檢測(cè)混凝土的質(zhì)量。

在此基礎(chǔ)上,該材料的質(zhì)量控制策略包括混凝土的配合比、攪拌時(shí)間、澆筑溫度等參數(shù)的定制化管理,以確?；炷恋馁|(zhì)量滿足工程需求。這就需要建筑單位需要與供應(yīng)商、檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室和工程團(tuán)隊(duì)密切合作,共同實(shí)施質(zhì)量檢測(cè)與管理工作,其工作量之大影響到建筑工程作業(yè)的常態(tài)化實(shí)施。

1.2 材料細(xì)小缺陷難以檢測(cè)

在建筑工程中,一些建筑材料內(nèi)部的潛在缺陷,如微小裂紋、氣孔等,通常難以用肉眼或傳統(tǒng)的檢測(cè)方法來發(fā)現(xiàn),這就導(dǎo)致材料的質(zhì)量問題在工程中暴露后才被發(fā)現(xiàn),增加了修復(fù)和維護(hù)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(huì)因溫度變化、干燥和收縮、濕度增加、荷載作用等因素而出現(xiàn),而這些微小裂紋通常會(huì)隨時(shí)間的推移而逐漸擴(kuò)大,最終導(dǎo)致建筑瓷磚的強(qiáng)度和耐久性下降。當(dāng)這些裂紋在工程中暴露后,建設(shè)單位需要進(jìn)行昂貴的修復(fù)工作,如修復(fù)、加固或更換磚體結(jié)構(gòu),使建筑工程遭受嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

在常規(guī)的材料質(zhì)量檢測(cè)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(cè)方法只能夠排除瓷磚材料存在的表面質(zhì)量問題,無法通過觀察其使用性能及內(nèi)部構(gòu)造等方式,排除瓷磚材料存在的質(zhì)量隱患,久而久之,材料的質(zhì)量問題會(huì)暴露在后續(xù)的施工當(dāng)中,導(dǎo)致建筑工程出現(xiàn)返工的情況。

1.3 建筑材料質(zhì)量的檢測(cè)與控制技術(shù)水平落后

在建筑材料質(zhì)量的檢測(cè)與控制工作中,由于一些建設(shè)單位缺少有效的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù),導(dǎo)致對(duì)建筑材料的質(zhì)量檢測(cè)與控制工作無法正常落實(shí)。典型的表現(xiàn)有以下幾方面:

首先,在缺乏有效的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的情況下,建設(shè)單位無法準(zhǔn)確判斷材料是否符合規(guī)范要求,這可能導(dǎo)致施工中出現(xiàn)材料質(zhì)量問題,如材料強(qiáng)度不足、不符合耐久性要求等,從而增加了工程的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

其次,傳統(tǒng)的建筑材料質(zhì)量的檢測(cè)與控制方法通常依賴人工檢測(cè),該方法受到操作員技能和經(jīng)驗(yàn)的影響,導(dǎo)致會(huì)引入主觀性和人為誤差。例如,在鋼結(jié)構(gòu)建筑中,焊接是一個(gè)關(guān)鍵的工藝,需要施工人員進(jìn)行焊接接頭的檢查,然而,傳統(tǒng)的檢測(cè)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(cè)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(tǒng)建筑材料質(zhì)量的檢測(cè)與控制技術(shù)在準(zhǔn)確性、效率、覆蓋范圍和可持續(xù)性方面存在缺陷,成為影響建筑材料質(zhì)量的檢測(cè)與控制效果的主要因素。

2 建筑材料質(zhì)量檢測(cè)與控制關(guān)鍵技術(shù)

2.1 無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

無損檢測(cè)技術(shù)在建筑材料質(zhì)量檢測(cè)與控制中發(fā)揮了關(guān)鍵作用,該技術(shù)可以通過非侵入性的方式檢測(cè)材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能,及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑材料潛在的缺陷和問題。

以某建筑工程的材料質(zhì)檢方法為例:首先,超聲波檢測(cè)是一種無損檢測(cè)技術(shù),其能夠通過向材料內(nèi)部發(fā)送超聲波,測(cè)量聲波的傳播時(shí)間和反射來評(píng)估材料的質(zhì)量問題,該建筑單位將該技術(shù)用于評(píng)估混凝土結(jié)構(gòu)形態(tài),確定混凝土中的裂縫、氣孔、蜂窩和錨固質(zhì)量,當(dāng)檢測(cè)得出的密度系數(shù)<1.0時(shí),表示混凝土的內(nèi)部存在裂縫與細(xì)小空洞,且檢測(cè)的準(zhǔn)確度較高。其次,建設(shè)單位利用MRI來評(píng)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(cè)漏水問題或評(píng)估混凝土中的滲透性。

在此基礎(chǔ)上,將該技術(shù)用于檢測(cè)建筑工程木材的濕度和木材內(nèi)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(nèi)部的結(jié)構(gòu)和濕度分布,確定木材的質(zhì)量和耐久性。

2.2 數(shù)字影像處理技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字影像處理技術(shù)基于數(shù)字圖像的處理和分析,可以用于檢測(cè)和評(píng)估建筑材料的表面質(zhì)量、形狀、尺寸以及可能的缺陷。該技術(shù)的使用需要關(guān)注以下要點(diǎn):

首先,對(duì)于混凝土表面或其他表面的平整度檢測(cè),數(shù)字影像處理可以用于檢測(cè)不平整、凹凸不平或裂縫,施工人員通過相機(jī)捕捉圖像,然后使用REVIT 等軟件分析圖像中混凝土結(jié)構(gòu)的不平整性,以提供有關(guān)表面平整度的信息。

其次,數(shù)字影像處理可以用于測(cè)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(duì)建筑磚瓦材料的質(zhì)量檢測(cè)與控制,施工中利用數(shù)字影像處理技術(shù)獲取磚瓦材料的參數(shù)圖示,再通過式(1)所示的計(jì)算方法計(jì)算出磚瓦材料的質(zhì)量指數(shù),該計(jì)算方法通過綜合考慮其尺寸與重量、材料密度等指標(biāo)的關(guān)系,能夠分析出單體材料的質(zhì)量是否合規(guī),當(dāng)實(shí)測(cè)的磚瓦材料質(zhì)量指數(shù)高于質(zhì)量指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),則表示該材料能夠用于實(shí)際施工。

數(shù)字影像處理技術(shù)下的材料質(zhì)量指數(shù)計(jì)算公式具體如下:

式中:QI——材料質(zhì)量指數(shù);

n——材料參數(shù)或?qū)傩缘臄?shù)量;

wi——材料參數(shù)i的權(quán)重;

pi——材料參數(shù)i的實(shí)際性能;

ti——材料參數(shù)i的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 BIM 建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用

在建筑材料質(zhì)量檢測(cè)與控制中,BIM 建筑信息模型技術(shù)已經(jīng)得到廣泛采用,該技術(shù)提供了一種綜合、協(xié)同、數(shù)字化的方法,有助于改進(jìn)建筑材料的管理和質(zhì)量控制方式,主要表現(xiàn)為:BIM 模型可以包括有關(guān)使用的建筑材料的詳細(xì)信息,如材料類型、規(guī)格、制造商、批次號(hào)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等,根據(jù)這些指標(biāo)進(jìn)行材料質(zhì)量控制,才能夠確保施工所使用的材料符合規(guī)范要求。

而該技術(shù)的使用需要關(guān)注以下要點(diǎn):

首先,BIM 可以用于創(chuàng)建詳細(xì)的材料清單,包括材料的來源、制造商、規(guī)格和性能數(shù)據(jù)等,這可以幫助建設(shè)單位追溯材料的質(zhì)量和來源,確保材料符合規(guī)定。

其次,BIM 模型可以與質(zhì)量檢測(cè)工具集成,用于在建筑元素上進(jìn)行實(shí)時(shí)的視覺檢測(cè),這有助于建筑單位及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑材料方面的問題,如不規(guī)則的幾何形狀、構(gòu)件之間的間隙和錯(cuò)誤的安裝,通過計(jì)算分析出建筑信息中的質(zhì)量問題。例如,BIM 模型可以創(chuàng)建精確的三維構(gòu)件,以檢測(cè)構(gòu)件之間的間隙或不對(duì)齊,所以在墻體安裝時(shí),如果兩個(gè)墻板的抗壓強(qiáng)度未達(dá)標(biāo)準(zhǔn),則會(huì)導(dǎo)致施工中出現(xiàn)絕緣不足或結(jié)構(gòu)問題,而利用BIM 技術(shù),可視化模型可以自動(dòng)檢測(cè)出這種結(jié)構(gòu)問題,通過式(2)的計(jì)算方法驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。

而BIM 可視化下的材料質(zhì)量系數(shù)計(jì)算公式具體如下:

式中:σ——建筑材料質(zhì)量系數(shù);

G——材料規(guī)格符合度;

C——制造過程控制度;

S——施工工藝與技能系數(shù);

W——各因素的權(quán)重(總和為100);

t——現(xiàn)實(shí)權(quán)重系數(shù)(取79)。

3 建筑材料質(zhì)量的檢測(cè)與控制策略

3.1 對(duì)原材料進(jìn)行質(zhì)量控制

在建筑工程中,質(zhì)量控制可以防止次品原材料進(jìn)入施工流程,從而保證建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和穩(wěn)定性,且使用高質(zhì)量的原材料可以減少質(zhì)量問題和維修成本,提高建筑工程的可持續(xù)性。

在工程建設(shè)中,相關(guān)部門需要從以下幾個(gè)方面實(shí)施原料質(zhì)量控制:

首先,物理檢查作為材料質(zhì)量檢測(cè)與控制的重要一環(huán),建設(shè)單位不僅需要進(jìn)行外觀檢查工作,即通過目視檢查來評(píng)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(dāng)?shù)墓ぞ邷y(cè)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(cè)量來評(píng)估原材料的質(zhì)量,保障材料應(yīng)用的可行性。

其次,相關(guān)部門需要實(shí)施樣品的采集和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,即通過化學(xué)分析,確定材料的成分、性能和適用性。例如,針對(duì)混凝土的化學(xué)分析,施工檢測(cè)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(xué)成分,以確定混凝土的配比和性能;針對(duì)石材的質(zhì)量檢測(cè),則可以使用硅酸鹽測(cè)定法,通過滴定所需的堿性溶液體積、溶液濃度和樣品的質(zhì)量,計(jì)算出石材中硅酸鹽的含量。

3.2 建立施工材料質(zhì)量追溯系統(tǒng)

建筑材料質(zhì)量追溯系統(tǒng)有助于確保施工材料的質(zhì)量和來源可追溯,有助于減少質(zhì)量問題和法律責(zé)任,提高項(xiàng)目的可持續(xù)性和聲譽(yù)。在施工材料質(zhì)量檢測(cè)與控制工作中,建設(shè)單位需要基于先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù),打造出適用于建設(shè)單位的建筑材料質(zhì)量追溯系統(tǒng),用于存儲(chǔ)有關(guān)建筑施工材料的參數(shù)及信息,為評(píng)估建筑施工材料質(zhì)量或者施工材料方案的決策奠定基礎(chǔ)。

參考某建設(shè)單位在打造建筑材料質(zhì)量追溯系統(tǒng)中的策略方法:

首先,該建設(shè)單位基于以太坊的區(qū)塊鏈平臺(tái),打造出線上智能合約來定義建筑施工材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)證規(guī)則,其中便包括建筑施工材料的信息結(jié)構(gòu)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、供應(yīng)鏈信息以及時(shí)間戳等,基于以上智能合約及數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,建設(shè)單位能夠協(xié)同供應(yīng)商及質(zhì)量控制機(jī)構(gòu),共同對(duì)建筑施工材料的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制,這樣一種方式大幅度提高了建筑材料質(zhì)量管理工作的實(shí)際效能。

其次,在建材生產(chǎn)過程中,由區(qū)塊鏈技術(shù)下的材料質(zhì)量追溯系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集材料生產(chǎn)記錄以及與材料質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)信息,其中便包括原材料信息、制造過程數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果。

最后,由系統(tǒng)負(fù)責(zé)將采集的材料數(shù)據(jù)通過智能合約上鏈,以保障材料交付數(shù)據(jù)的不可篡改性,為材料質(zhì)量控制與監(jiān)測(cè)工作的實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

3.3 設(shè)置材料質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)

材料質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)是用于衡量和評(píng)估建筑材料質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)、參數(shù)和要求,這些指標(biāo)是確定建材是否符合特定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的依據(jù)。在建筑工程中,常見的材料質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)包括強(qiáng)度、密度、硬度、吸水率、化學(xué)成分、尺寸穩(wěn)定性、熱性能、聲學(xué)性能、電氣性能等,這些指標(biāo)根據(jù)建材的類型和項(xiàng)目的要求而異,且不同的建筑材料可能需要依靠不同的評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量控制。

因此,建設(shè)單位需要建立完善的材料質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)體系,以此推動(dòng)問題排查和質(zhì)量改進(jìn)。其可采取的方法有:建設(shè)單位需要查閱國家和地方標(biāo)準(zhǔn)以及建筑規(guī)范,以確定適用于項(xiàng)目的建材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和要求,例如排查材料的物理性能、化學(xué)成分、持久性和安全性等方面的要求,并了解行業(yè)最佳實(shí)踐在類似項(xiàng)目中已經(jīng)證明有效的建材質(zhì)量評(píng)估指標(biāo),形成質(zhì)量評(píng)估體系。

3.4 制定完善的質(zhì)量檢測(cè)與控制流程

制定完善的材料質(zhì)量檢測(cè)與控制流程不僅有助于確保建筑項(xiàng)目的質(zhì)量和安全,還有助于提高項(xiàng)目的可持續(xù)性和長期維護(hù),目前建設(shè)單位需要建立完善的質(zhì)量檢測(cè)與控制流程,降低質(zhì)量問題導(dǎo)致的額外成本和延遲,并達(dá)到減少項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)目的。

因此,相關(guān)部門需要根據(jù)項(xiàng)目要求和建材類型,建立具體的檢測(cè)與控制流程,參考某建設(shè)單位的做法:在材料供應(yīng)鏈管理方面,建設(shè)單位建立文件和記錄監(jiān)督供應(yīng)商信息,確保供應(yīng)商合格、材料來源可追溯;在材料接收檢驗(yàn)上,確定材料質(zhì)檢的三大指標(biāo)體系,定義在接收建材時(shí)要執(zhí)行的檢驗(yàn)步驟和標(biāo)準(zhǔn);在材料儲(chǔ)存和標(biāo)識(shí)上,管理制度規(guī)定材料的存儲(chǔ)條件和標(biāo)識(shí)方式,以防止混淆或損壞。

4 結(jié)語

總的來說,建筑材料質(zhì)量的檢測(cè)與控制策略在建筑工程領(lǐng)域中具有至關(guān)重要的地位,它直接關(guān)系到工程質(zhì)量、安全性以及工程經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。所以,建筑行業(yè)需要將建筑材料的質(zhì)量檢測(cè)與控制視為一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程,通過不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)新的技術(shù)和方法,實(shí)現(xiàn)材料質(zhì)量監(jiān)測(cè)與控制的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新,更好地應(yīng)對(duì)未來的挑戰(zhàn)。