基于建筑材料检测技术的应用及展望

2022-02-12王志真

居业 2022年12期

王志真王浩

(中国电建集团河北工程有限公司，河北石家庄 050021)

1 建筑工程材料检测的常见问题

1.1 建筑工程材料检测没有统一指导规范

相同类型的材料在不同场景和环境中的要求不同，材料规格也存在差别，所以导致投入到建筑施工项目的材料，在性能、规格方面都存在一定程度差异性，因此具有较多的待检测建筑材料种类和数量[1]。近几年，随着建筑材料的广泛应用，要求对建筑材料的性能进行全面评估和判断，要不断细化材料质量检测工作，这加大了建筑材料检测的实验难度。相关检测人员在对工程材料进行质量检测过程中，要综合考虑材料的施工工艺和设计要求，全面检测材料性能和质量。进行混凝土配合比检测时，要逐一核对混凝土材料型号、材质、生产厂家等内容，核对无误后还要对混凝土构件进行质量试验，保证具有较强的使用性能。与此同时，要根据不同施工工艺和流程检测材料的影响，将相同材料进行影响力对比，根据施工需要，制定符合施工方案的施工工艺，确定材料投入配合比，以施工人员理论数据为依托，选择最佳方案，详情见表1。

表1 混凝土试块抗压强度换算系数

1.2 环境的差异会对检测过程造成影响

外部环境，主要是对材料进行质量检测过程中的温湿度影响。适宜温度环境下，如果空气湿度比较大，钢筋长时间堆放，很有可能会造成锈蚀，影响钢筋材料中元素占比[2]。对同一环境下存放时间不同的钢筋材料进行检测，这样最终结果可能会存在较大差距。检测环境温湿度不仅会对建筑材料产生影响，而且对检测仪器也有一定程度影响。例如，很多材料质量检测仪器都具有金属探头，随着不断进行使用，很有可能出现探头老化、锈蚀情况，影响检测精准度。因此，检测人员对建筑材料进行质量检测时，要了解材料所处的环境，根据环境，选择适合的检测方法，检测过程尽量不要选择在潮湿的环境中进行，否则容易影响检测准确性，同时也会对检测仪器造成不良影响，要将外部环境影响降到最低，提高检测精准度。

2 建筑材料检测试验项目的确定

因施工中使用的建材种类繁多，因此进行建材质量检验时，其试验项目需要严格按照国家、行业标准和地方施工科技主管部门的相关标准和规范执行，并遵循《省建设工程验收科技文档编写方法》之规定。比如，对于配置混凝土用的混凝土，就必须严格按批次检查其稳固性、硬度、凝结时限和细化特性；混凝土用粗骨材必须按常规做好粒度级配、密度、含矿量以及混凝土块浓度、针片型粒度浓度等试验项目，例如，若用于产品质量大于或等于C35的混凝土还需要做好碾碎指标，新使用的材质疏松的骨材还须做好稳固特性测试，用活性骨材做活性测试等。至于人工合成的高分子量建材防水设计工艺，根据GB18173.1-2012的《高分子防水材料第一部分:片材》要求，建材必须按批检测其基本物理特性，如伸缩硬度、断裂伸长率、不渗漏能力以及低温歪斜等特性。综上所述，建材检测试验工作项目的制定应当以确保产品质量为前提，如果仅检验其原料的合格证明而不依法取样测试，又或者虽经取样测试而检验其他项目不全，都是不符合要求的，其规范取样要严格按照相应的国家标准和工艺规范实施。

2.1 规范化取样

材料特征的测试报告可以从试样中检查得出，而测试研究报告得出的数据是否准确就在于对试样的取用能否规范，因此，必须掌握科学、合理、有效、规范化的抽样方法，以确保各检查人员都能够准确检测出材料的特性，并提供合理科学准确的检查报告。比如，在JGJ107-2016中对机械连接接头的取样规范，在检验批连接器总数不足二百个时，可选择二个连接口进行机械硬度试验。

2.2 代表性取样

取样是进行检验的关键环节，如果取样数量太小或采样部位、取样方式上存在误差，都会导致检验的结果偏差，进而影响整个材料的品质检验，因在采样过程中必须提取具有代表性的试样，这就必须在数量、采样方法等方面严格依据有关规范进行。虽然通常情况下都是从同一组材料中的各个部位提取相应数量的验品，但是在真正实际检验过程中，都面临所提取的试样数量缺乏代表性，或采样量没有做到国家标准要求，以及采样方式不符合规范等不良现象，因此取样把关工作必须要进一步加强。比如，在GB一百七十五标准中明文规定：每包装混凝土都要在该批次不少于二十包混凝土中任取等量试样，总产品质量最少12kg。在实践过程中，曾数次出现送检人一次取下0.5袋或整袋的混凝土作为样品，经测试后混凝土抗拉强度数值并不符合标准要求的情形，后经现场按照有关标准规定采样后复试，实验结果则全部符合标准；再如送交检验钢筋焊接试验结果时，有的是使用了工地的废钢头作模拟试验，或者采样方式并不适当等[3]。

3 几种常用建筑工程材料及其取样方法

3.1 水泥

(1)混凝土入场检验混凝土入场时对应其种类、等级、打包或散装仓号、产品出厂时间等予以检验，并对应其硬度、稳定性及其他必需特性技术指标予以复验，其产品质量应当满足现有标准《通用硅酸盐水泥》GB175-2007中的要求。

(2)复核如果在实际应用时发现混凝土质量有问题或混凝土出厂日期大于三个月的，则需进行复核，并按复核结论处理。钢筋混凝土构件中不得采用含有氯化物的混凝土。

(3)抽检量和验收方法按同一种生产企业、相同档次、相同类别、同批次号且继续使用的水泥，以袋装不超出200t为一队，散装不超出500t为一队，每批抽查量不少于一次。检查生产合格书、出厂检查汇报和进入复验报表。

(4)取样方法混凝土试件应当在同批次号的各个主要部位处等量聚集，而取样试验也应当在二十点之间，经混合后统一用防潮容器材料密封，且净重不少于12kg。

3.2 钢筋

(1)质量检验钢筋砼在进入时，应根据目前国标《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499等规格抽样的实验做热力学性能试验，其质量应当达到国家有关要求。

(2)检索工作方式检索产品合格证、出厂后检索财务报表和进入现场前复验财务报表。

(3)抽样方式根据相同批次、同一规格、相同炉号、同种产品出厂时间、相同实际交货状态下的钢铁直径，每批次当重不超过60t者为一套测试批，实施当场见证取样；当重小于60t者也为一套测试批，实施当场见证取样。试验模包括坑拉试块两支，冷弯试块两支。实验室开展检查时，每个检查批最少应当检查一枚提拉试块，一个弯试块。

(4)试块尺寸冷拉调查试块直径一般≥500cm，而冷弯试块长度一般≥250cm。

(5)冷拉调查钢筋应当实行分批检查验收，每批重量不超过二十斤的同等级、同直径的冷拉钢筋均为一次验收批。

(6)取样量二个拉伸试块、二个扭转试块。

3.3 混凝土试件取样

根据GB50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》中，结构水泥材料的硬度级别必须满足设计要求。用于检查结构构件水泥硬度的标准养护试验，应在水泥的施工地点随机抽取。试验取样和留置应符合以下规定。(1)每拌制一百盘但不超过100kg的同一配合比的水泥，取样次数不得少于一次。(2)每工作班拌制的同一配合比的水泥不足一百盘时，其取样次数不得少于一次。(3)每次连续施工超过1 000kg时，同一配合比的水泥每200kt取样不得少于一次。(4)每一个建筑楼层、同一配合比砼，取样数量不得低于一次。(5)每一次采样，须至少留置一组试验。

3.4 墙砌体材料

按照砖和砌体的生产方法、主要原料和外形特点，砖和砌体又可分为蒸压灰砂砌块、烧结多孔砌体等。

(1)蒸压灰砂砌块每十万片为一套，低于十万片的为一套，并且不能低于二万片。经过施工强度检验的试样中，在尺寸误差、外形合格的试样中按随意抽样法，选择为三组共十五块。其中二小组同样完成了抗压性能和抗折硬度试验，另一批为备用。

(2)烧结多孔砖以每五万片为一批，当低于该量时仍再按下一批强度试验的试样，在内部厚度偏差和外部质量抽查合格中按随机抽取办法选择，共十五块。电抗轻度、抗折荷重试验各五块，备用五块。

4 检测时环境温度与湿度的控制

气温和潮湿都对某些材料的特性有着很重要的影响，因此在国标中对材料保养、试验时的环境条件都有着明文规范，并应当严格执行。而根据GB/T17671-1999的《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》规范，试体在成形时的温度应平稳维持在20±2℃，且相对温湿度应改为汉字数字；试体拆模前的养护环境温度必须为20±1℃，且相应温湿度也必须达到90%；而试体在水中养护的环境温度必须在20±1℃之内。

5 检测中试验机加荷速度的控制

5.1 常用万能试验机加荷速度

在常温测试情况下，如果测量材料力学特性加荷载速率比较快，则测试块的变化速度将落后于加到其上的荷载，所测量的强度数值将会超过材料固有抗拉强度。例如，当测量钢筋直径的屈服点值时，如加荷速度较快，屈服点值就会提高；当测量砂浆、砼、砌块等试块的抗折、抗压能力时，加荷速度的快慢对测量结果均有影响。因此，应该严格根据各种材料的有关标准和操作使用测量机，而且加荷过程要保持稳定，在试块开始剧烈变化或近乎损坏状态时，停下来调整试机油门，直到测出试块上最大的负荷值。在进行钢筋牵拉教学实验时，在牵拉到出现颈缩现象时可逐步减低小油门车速，让颈缩的状况慢慢发展，直到试块完全断开，并减低测试机的振动与响声。通常情况下，标准中的加荷速度都是以内部应力为单位的，但比较直接简便，其也可换算成在试验机度盘中的格值。例如，在使用两千kN以上的冲压模作混凝土试验的抗压测试时，隔振装置具有三个量程：铊A的量程为0～500kN时，1kN/格；铊A+B的量程为0～1 000kN时， 2kN/格：铊A+B+C的量程为0～2 000kN时，4kN/格。

5.2 试验中减少数据误差的措施

在科学实验流程中，尽管严格遵照标准的规定进行，但由于接触测试操作员的熟练性、原材料的均质性、科学实验装备仪表、周围环境等多方面的不良因素，总会使结果产生误差，若该误差不超出标准规定范围是可以的。试验中一般有三种偏差，第一个误差是同一组试验间的偏差，如果该偏差超出范围，试验就应重作。例如，若混凝土试验的抗压、抗折等强度值中，有二个测定值和中间值的偏差都大于中间差值的15%，则该组测试为失败；第二种偏差则是将同一个试样分为二个或三个试样，用同样的方式在同一个仪器上分别测试，所得到的结果之间的偏差，就叫做平行试验误差；第3种偏移，是用同种建筑材料、相同试样在不同测定设备上所得到的实测结果的偏移，也叫做再现性误差或比较实验结果偏移。通常把水泥、钢筋等较匀质建材的试样等分为二份，一份送到本地权威的检测管理中心，另一份由本单元存档，主要分析对比二个实验单元的实验成果，如相对误差很大，则查明病源并采取适当措施予以改善。按照要求，这项实验一年可开展一负二次，以增加实验室检测能力整体水平，确保实验室计量、质量体系平稳有效运行。需要说明的是，有个别实验室人员在做钢筋直径拉伸实验中，只拉伸到垂直变形或发生颈缩而未拉断裂都是不准确的，但这些情况并不能构成试验误差。钢筋直径被拉断，所测到的延展率要比规定的试件断后的延伸率小，这是与标准要求相背离的。对钢筋直径焊接装置，由于不能测量延伸率，应在垂直变形发生颈缩现象时停止使用。