建筑材料质量的检测与控制策略分析*

2024-05-04马胜玉

陶瓷 2024年2期

马胜玉

(甘肃峻华置业有限公司甘肃临夏 731100)

建筑材料的质量问题可能导致工程事故、延误工程进度、增加维修成本,甚至危及人员生命安全,因此,如何有效地检测和控制建筑材料的质量,已成为建筑工程管理的一个重要议题。目前,建筑材料的质量控制不仅涉及到传统的物理性质测定,还包括了新兴的数字化和智能化技术的应用,如无损检测、大数据分析、人工智能等。这些技术的应用不仅可以提高检测的精度和效率,还能够实时监测建筑材料的状态,提前预警可能的问题,从而降低工程风险。

1 建筑材料质量的检测与控制难点

1.1 建筑材料具有多样性和特殊性

在建筑工程中,不同类型的建筑材料(如混凝土、钢材、木材、砖块等)具有不同的物理性质和特性,因此建设单位需要使用不同的检测方法,且实施定制化的控制策略,才能够有效解决材料质量问题对工程带来的影响。这也成为了建筑工程发展的一大挑战,例如,混凝土是建筑工程中最常用的建筑材料之一,对于混凝土的质量检测,建设单位需要检测其抗压强度、抗拉强度、抗冻融性等物理性质,期间通常采用标准化的坍落度测试、压力试验、拉伸试验和抗冻融试验等来检测混凝土的质量。

在此基础上,该材料的质量控制策略包括混凝土的配合比、搅拌时间、浇筑温度等参数的定制化管理,以确保混凝土的质量满足工程需求。这就需要建筑单位需要与供应商、检测实验室和工程团队密切合作,共同实施质量检测与管理工作,其工作量之大影响到建筑工程作业的常态化实施。

1.2 材料细小缺陷难以检测

在建筑工程中,一些建筑材料内部的潜在缺陷,如微小裂纹、气孔等,通常难以用肉眼或传统的检测方法来发现,这就导致材料的质量问题在工程中暴露后才被发现,增加了修复和维护的成本。例如,建筑瓷砖是建筑中常用的材料,但在施工和使用过程中,砖体中的微小裂纹可能会因温度变化、干燥和收缩、湿度增加、荷载作用等因素而出现,而这些微小裂纹通常会随时间的推移而逐渐扩大,最终导致建筑瓷砖的强度和耐久性下降。当这些裂纹在工程中暴露后,建设单位需要进行昂贵的修复工作,如修复、加固或更换砖体结构,使建筑工程遭受严重的经济损失。

在常规的材料质量检测方法中,施工单位通常采用肉眼观察的方式检查瓷砖表面是否存在裂纹与气孔,这样一种检测方法只能够排除瓷砖材料存在的表面质量问题,无法通过观察其使用性能及内部构造等方式,排除瓷砖材料存在的质量隐患,久而久之,材料的质量问题会暴露在后续的施工当中,导致建筑工程出现返工的情况。

1.3 建筑材料质量的检测与控制技术水平落后

在建筑材料质量的检测与控制工作中,由于一些建设单位缺少有效的质量检测技术,导致对建筑材料的质量检测与控制工作无法正常落实。典型的表现有以下几方面:

首先,在缺乏有效的质量检测技术的情况下,建设单位无法准确判断材料是否符合规范要求,这可能导致施工中出现材料质量问题,如材料强度不足、不符合耐久性要求等,从而增加了工程的质量风险。

其次,传统的建筑材料质量的检测与控制方法通常依赖人工检测,该方法受到操作员技能和经验的影响,导致会引入主观性和人为误差。例如,在钢结构建筑中,焊接是一个关键的工艺,需要施工人员进行焊接接头的检查,然而,传统的检测方法包括视觉检查焊缝的外观和用手感受焊缝的平滑度,这种方式容易受到检测员主观判断的影响,因而不一定能够捕捉到所有潜在的焊接缺陷,如微小裂缝或未熔合。

因此,传统建筑材料质量的检测与控制技术在准确性、效率、覆盖范围和可持续性方面存在缺陷,成为影响建筑材料质量的检测与控制效果的主要因素。

2 建筑材料质量检测与控制关键技术

2.1 无损检测技术的应用

无损检测技术在建筑材料质量检测与控制中发挥了关键作用,该技术可以通过非侵入性的方式检测材料的内部结构和性能,及时发现建筑材料潜在的缺陷和问题。

以某建筑工程的材料质检方法为例:首先,超声波检测是一种无损检测技术,其能够通过向材料内部发送超声波,测量声波的传播时间和反射来评估材料的质量问题,该建筑单位将该技术用于评估混凝土结构形态,确定混凝土中的裂缝、气孔、蜂窝和锚固质量,当检测得出的密度系数<1.0时,表示混凝土的内部存在裂缝与细小空洞,且检测的准确度较高。其次,建设单位利用MRI来评估混凝土中的水分分布和损伤程度,通过观察混凝土中水分的分布情况,可以检测漏水问题或评估混凝土中的渗透性。

在此基础上,将该技术用于检测建筑工程木材的湿度和木材内部的缺陷问题,如腐烂或虫蛀,其中的MRI分析图可以显示出木材内部的结构和湿度分布,确定木材的质量和耐久性。

2.2 数字影像处理技术的应用

数字影像处理技术基于数字图像的处理和分析,可以用于检测和评估建筑材料的表面质量、形状、尺寸以及可能的缺陷。该技术的使用需要关注以下要点:

首先,对于混凝土表面或其他表面的平整度检测,数字影像处理可以用于检测不平整、凹凸不平或裂缝,施工人员通过相机捕捉图像,然后使用REVIT 等软件分析图像中混凝土结构的不平整性,以提供有关表面平整度的信息。

其次,数字影像处理可以用于测量建筑材料的尺寸、几何形状和轮廓,具体的使用方法有:针对建筑砖瓦材料的质量检测与控制,施工中利用数字影像处理技术获取砖瓦材料的参数图示,再通过式(1)所示的计算方法计算出砖瓦材料的质量指数,该计算方法通过综合考虑其尺寸与重量、材料密度等指标的关系,能够分析出单体材料的质量是否合规,当实测的砖瓦材料质量指数高于质量指数标准时,则表示该材料能够用于实际施工。

数字影像处理技术下的材料质量指数计算公式具体如下:

式中:QI——材料质量指数;

n——材料参数或属性的数量;

wi——材料参数i的权重;

pi——材料参数i的实际性能;

ti——材料参数i的质量标准。

2.3 BIM 建筑信息模型技术的应用

在建筑材料质量检测与控制中,BIM 建筑信息模型技术已经得到广泛采用,该技术提供了一种综合、协同、数字化的方法,有助于改进建筑材料的管理和质量控制方式,主要表现为:BIM 模型可以包括有关使用的建筑材料的详细信息,如材料类型、规格、制造商、批次号、质量标准等,根据这些指标进行材料质量控制,才能够确保施工所使用的材料符合规范要求。

而该技术的使用需要关注以下要点:

首先,BIM 可以用于创建详细的材料清单,包括材料的来源、制造商、规格和性能数据等,这可以帮助建设单位追溯材料的质量和来源,确保材料符合规定。

其次,BIM 模型可以与质量检测工具集成,用于在建筑元素上进行实时的视觉检测,这有助于建筑单位及时发现建筑材料方面的问题,如不规则的几何形状、构件之间的间隙和错误的安装,通过计算分析出建筑信息中的质量问题。例如,BIM 模型可以创建精确的三维构件,以检测构件之间的间隙或不对齐,所以在墙体安装时,如果两个墙板的抗压强度未达标准,则会导致施工中出现绝缘不足或结构问题,而利用BIM 技术,可视化模型可以自动检测出这种结构问题,通过式(2)的计算方法验证其准确性。

而BIM 可视化下的材料质量系数计算公式具体如下:

式中:σ——建筑材料质量系数;

G——材料规格符合度;

C——制造过程控制度;

S——施工工艺与技能系数;

W——各因素的权重(总和为100);

t——现实权重系数(取79)。

3 建筑材料质量的检测与控制策略

3.1 对原材料进行质量控制

在建筑工程中,质量控制可以防止次品原材料进入施工流程,从而保证建筑结构的质量和稳定性,且使用高质量的原材料可以减少质量问题和维修成本,提高建筑工程的可持续性。

在工程建设中,相关部门需要从以下几个方面实施原料质量控制:

首先,物理检查作为材料质量检测与控制的重要一环,建设单位不仅需要进行外观检查工作,即通过目视检查来评估原材料的外观,包括颜色、纹理、形状和表面状况,还需要使用适当的工具测量原材料的尺寸,如长度、宽度和厚度,或者通过称重和密度测量来评估原材料的质量,保障材料应用的可行性。

其次,相关部门需要实施样品的采集和实验室测试,即通过化学分析,确定材料的成分、性能和适用性。例如,针对混凝土的化学分析,施工检测与管理工作中可以通过分析混凝土中水泥、骨料和掺合料的化学成分,以确定混凝土的配比和性能;针对石材的质量检测,则可以使用硅酸盐测定法,通过滴定所需的碱性溶液体积、溶液浓度和样品的质量,计算出石材中硅酸盐的含量。

3.2 建立施工材料质量追溯系统

建筑材料质量追溯系统有助于确保施工材料的质量和来源可追溯,有助于减少质量问题和法律责任,提高项目的可持续性和声誉。在施工材料质量检测与控制工作中,建设单位需要基于先进的数字化技术,打造出适用于建设单位的建筑材料质量追溯系统,用于存储有关建筑施工材料的参数及信息,为评估建筑施工材料质量或者施工材料方案的决策奠定基础。

参考某建设单位在打造建筑材料质量追溯系统中的策略方法:

首先,该建设单位基于以太坊的区块链平台,打造出线上智能合约来定义建筑施工材料的质量标准及验证规则,其中便包括建筑施工材料的信息结构、质量数据、供应链信息以及时间戳等,基于以上智能合约及数据的标准规范,建设单位能够协同供应商及质量控制机构,共同对建筑施工材料的质量进行监测与控制,这样一种方式大幅度提高了建筑材料质量管理工作的实际效能。

其次,在建材生产过程中,由区块链技术下的材料质量追溯系统负责收集材料生产记录以及与材料质量相关的数据信息,其中便包括原材料信息、制造过程数据以及实验室测试结果。

最后,由系统负责将采集的材料数据通过智能合约上链,以保障材料交付数据的不可篡改性,为材料质量控制与监测工作的实施奠定基础。

3.3 设置材料质量评估指标

材料质量评估指标是用于衡量和评估建筑材料质量的标准、参数和要求,这些指标是确定建材是否符合特定标准和规范的依据。在建筑工程中,常见的材料质量评估指标包括强度、密度、硬度、吸水率、化学成分、尺寸稳定性、热性能、声学性能、电气性能等,这些指标根据建材的类型和项目的要求而异,且不同的建筑材料可能需要依靠不同的评估指标进行质量控制。

因此,建设单位需要建立完善的材料质量评估指标体系,以此推动问题排查和质量改进。其可采取的方法有:建设单位需要查阅国家和地方标准以及建筑规范,以确定适用于项目的建材质量标准和要求,例如排查材料的物理性能、化学成分、持久性和安全性等方面的要求,并了解行业最佳实践在类似项目中已经证明有效的建材质量评估指标,形成质量评估体系。

3.4 制定完善的质量检测与控制流程

制定完善的材料质量检测与控制流程不仅有助于确保建筑项目的质量和安全,还有助于提高项目的可持续性和长期维护,目前建设单位需要建立完善的质量检测与控制流程,降低质量问题导致的额外成本和延迟,并达到减少项目风险目的。

因此,相关部门需要根据项目要求和建材类型,建立具体的检测与控制流程,参考某建设单位的做法:在材料供应链管理方面,建设单位建立文件和记录监督供应商信息,确保供应商合格、材料来源可追溯;在材料接收检验上,确定材料质检的三大指标体系,定义在接收建材时要执行的检验步骤和标准;在材料储存和标识上,管理制度规定材料的存储条件和标识方式,以防止混淆或损坏。