基于建筑材料檢測技術(shù)的應(yīng)用及展望

王志真 王 浩

(中國電建集團(tuán)河北工程有限公司，河北 石家莊 050021)

1 建筑工程材料檢測的常見問題

1.1 建筑工程材料檢測沒有統(tǒng)一指導(dǎo)規(guī)范

相同類型的材料在不同場景和環(huán)境中的要求不同，材料規(guī)格也存在差別，所以導(dǎo)致投入到建筑施工項(xiàng)目的材料，在性能、規(guī)格方面都存在一定程度差異性，因此具有較多的待檢測建筑材料種類和數(shù)量[1]。近幾年，隨著建筑材料的廣泛應(yīng)用，要求對建筑材料的性能進(jìn)行全面評估和判斷，要不斷細(xì)化材料質(zhì)量檢測工作，這加大了建筑材料檢測的實(shí)驗(yàn)難度。相關(guān)檢測人員在對工程材料進(jìn)行質(zhì)量檢測過程中，要綜合考慮材料的施工工藝和設(shè)計(jì)要求，全面檢測材料性能和質(zhì)量。進(jìn)行混凝土配合比檢測時，要逐一核對混凝土材料型號、材質(zhì)、生產(chǎn)廠家等內(nèi)容，核對無誤后還要對混凝土構(gòu)件進(jìn)行質(zhì)量試驗(yàn)，保證具有較強(qiáng)的使用性能。與此同時，要根據(jù)不同施工工藝和流程檢測材料的影響，將相同材料進(jìn)行影響力對比，根據(jù)施工需要，制定符合施工方案的施工工藝，確定材料投入配合比，以施工人員理論數(shù)據(jù)為依托，選擇最佳方案，詳情見表1。

表1 混凝土試塊抗壓強(qiáng)度換算系數(shù)

1.2 環(huán)境的差異會對檢測過程造成影響

外部環(huán)境，主要是對材料進(jìn)行質(zhì)量檢測過程中的溫濕度影響。適宜溫度環(huán)境下，如果空氣濕度比較大，鋼筋長時間堆放，很有可能會造成銹蝕，影響鋼筋材料中元素占比[2]。對同一環(huán)境下存放時間不同的鋼筋材料進(jìn)行檢測，這樣最終結(jié)果可能會存在較大差距。檢測環(huán)境溫濕度不僅會對建筑材料產(chǎn)生影響，而且對檢測儀器也有一定程度影響。例如，很多材料質(zhì)量檢測儀器都具有金屬探頭，隨著不斷進(jìn)行使用，很有可能出現(xiàn)探頭老化、銹蝕情況，影響檢測精準(zhǔn)度。因此，檢測人員對建筑材料進(jìn)行質(zhì)量檢測時，要了解材料所處的環(huán)境，根據(jù)環(huán)境，選擇適合的檢測方法，檢測過程盡量不要選擇在潮濕的環(huán)境中進(jìn)行，否則容易影響檢測準(zhǔn)確性，同時也會對檢測儀器造成不良影響，要將外部環(huán)境影響降到最低，提高檢測精準(zhǔn)度。

2 建筑材料檢測試驗(yàn)項(xiàng)目的確定

因施工中使用的建材種類繁多，因此進(jìn)行建材質(zhì)量檢驗(yàn)時，其試驗(yàn)項(xiàng)目需要嚴(yán)格按照國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方施工科技主管部門的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范執(zhí)行，并遵循《省建設(shè)工程驗(yàn)收科技文檔編寫方法》之規(guī)定。比如，對于配置混凝土用的混凝土，就必須嚴(yán)格按批次檢查其穩(wěn)固性、硬度、凝結(jié)時限和細(xì)化特性；混凝土用粗骨材必須按常規(guī)做好粒度級配、密度、含礦量以及混凝土塊濃度、針片型粒度濃度等試驗(yàn)項(xiàng)目，例如，若用于產(chǎn)品質(zhì)量大于或等于C35的混凝土還需要做好碾碎指標(biāo)，新使用的材質(zhì)疏松的骨材還須做好穩(wěn)固特性測試，用活性骨材做活性測試等。至于人工合成的高分子量建材防水設(shè)計(jì)工藝，根據(jù)GB18173.1-2012的《高分子防水材料 第一部分:片材》要求，建材必須按批檢測其基本物理特性，如伸縮硬度、斷裂伸長率、不滲漏能力以及低溫歪斜等特性。綜上所述，建材檢測試驗(yàn)工作項(xiàng)目的制定應(yīng)當(dāng)以確保產(chǎn)品質(zhì)量為前提，如果僅檢驗(yàn)其原料的合格證明而不依法取樣測試，又或者雖經(jīng)取樣測試而檢驗(yàn)其他項(xiàng)目不全，都是不符合要求的，其規(guī)范取樣要嚴(yán)格按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和工藝規(guī)范實(shí)施。

2.1 規(guī)范化取樣

材料特征的測試報(bào)告可以從試樣中檢查得出，而測試研究報(bào)告得出的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確就在于對試樣的取用能否規(guī)范，因此，必須掌握科學(xué)、合理、有效、規(guī)范化的抽樣方法，以確保各檢查人員都能夠準(zhǔn)確檢測出材料的特性，并提供合理科學(xué)準(zhǔn)確的檢查報(bào)告。比如，在JGJ107-2016中對機(jī)械連接接頭的取樣規(guī)范，在檢驗(yàn)批連接器總數(shù)不足二百個時，可選擇二個連接口進(jìn)行機(jī)械硬度試驗(yàn)。

2.2 代表性取樣

取樣是進(jìn)行檢驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果取樣數(shù)量太小或采樣部位、取樣方式上存在誤差，都會導(dǎo)致檢驗(yàn)的結(jié)果偏差，進(jìn)而影響整個材料的品質(zhì)檢驗(yàn)，因在采樣過程中必須提取具有代表性的試樣，這就必須在數(shù)量、采樣方法等方面嚴(yán)格依據(jù)有關(guān)規(guī)范進(jìn)行。雖然通常情況下都是從同一組材料中的各個部位提取相應(yīng)數(shù)量的驗(yàn)品，但是在真正實(shí)際檢驗(yàn)過程中，都面臨所提取的試樣數(shù)量缺乏代表性，或采樣量沒有做到國家標(biāo)準(zhǔn)要求，以及采樣方式不符合規(guī)范等不良現(xiàn)象，因此取樣把關(guān)工作必須要進(jìn)一步加強(qiáng)。比如，在GB一百七十五標(biāo)準(zhǔn)中明文規(guī)定：每包裝混凝土都要在該批次不少于二十包混凝土中任取等量試樣，總產(chǎn)品質(zhì)量最少12kg。在實(shí)踐過程中，曾數(shù)次出現(xiàn)送檢人一次取下0.5袋或整袋的混凝土作為樣品，經(jīng)測試后混凝土抗拉強(qiáng)度數(shù)值并不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的情形， 后經(jīng)現(xiàn)場按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采樣后復(fù)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果則全部符合標(biāo)準(zhǔn)；再如送交檢驗(yàn)鋼筋焊接試驗(yàn)結(jié)果時，有的是使用了工地的廢鋼頭作模擬試驗(yàn)，或者采樣方式并不適當(dāng)?shù)萚3]。

3 幾種常用建筑工程材料及其取樣方法

3.1 水泥

(1)混凝土入場檢驗(yàn) 混凝土入場時對應(yīng)其種類、等級、打包或散裝倉號、產(chǎn)品出廠時間等予以檢驗(yàn)，并對應(yīng)其硬度、穩(wěn)定性及其他必需特性技術(shù)指標(biāo)予以復(fù)驗(yàn)，其產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)當(dāng)滿足現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007中的要求。

(2)復(fù)核 如果在實(shí)際應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)混凝土質(zhì)量有問題或混凝土出廠日期大于三個月的，則需進(jìn)行復(fù)核，并按復(fù)核結(jié)論處理。鋼筋混凝土構(gòu)件中不得采用含有氯化物的混凝土。

(3)抽檢量和驗(yàn)收方法 按同一種生產(chǎn)企業(yè)、相同檔次、相同類別、同批次號且繼續(xù)使用的水泥，以袋裝不超出200t為一隊(duì)，散裝不超出500t為一隊(duì)，每批抽查量不少于一次。檢查生產(chǎn)合格書、出廠檢查匯報(bào)和進(jìn)入復(fù)驗(yàn)報(bào)表。

(4)取樣方法 混凝土試件應(yīng)當(dāng)在同批次號的各個主要部位處等量聚集，而取樣試驗(yàn)也應(yīng)當(dāng)在二十點(diǎn)之間，經(jīng)混合后統(tǒng)一用防潮容器材料密封，且凈重不少于12kg。

3.2 鋼筋

(1)質(zhì)量檢驗(yàn) 鋼筋砼在進(jìn)入時，應(yīng)根據(jù)目前國標(biāo)《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》GB1499等規(guī)格抽樣的實(shí)驗(yàn)做熱力學(xué)性能試驗(yàn)，其質(zhì)量應(yīng)當(dāng)達(dá)到國家有關(guān)要求。

(2)檢索工作方式 檢索產(chǎn)品合格證、出廠后檢索財(cái)務(wù)報(bào)表和進(jìn)入現(xiàn)場前復(fù)驗(yàn)財(cái)務(wù)報(bào)表。

(3)抽樣方式 根據(jù)相同批次、同一規(guī)格、相同爐號、同種產(chǎn)品出廠時間、相同實(shí)際交貨狀態(tài)下的鋼鐵直徑，每批次當(dāng)重不超過60t者為一套測試批，實(shí)施當(dāng)場見證取樣；當(dāng)重小于60t者也為一套測試批，實(shí)施當(dāng)場見證取樣。試驗(yàn)?zāi)０永噳K兩支，冷彎試塊兩支。實(shí)驗(yàn)室開展檢查時，每個檢查批最少應(yīng)當(dāng)檢查一枚提拉試塊，一個彎試塊。

(4)試塊尺寸 冷拉調(diào)查試塊直徑一般≥500cm，而冷彎試塊長度一般≥250cm。

(5)冷拉調(diào)查鋼筋 應(yīng)當(dāng)實(shí)行分批檢查驗(yàn)收，每批重量不超過二十斤的同等級、同直徑的冷拉鋼筋均為一次驗(yàn)收批。

(6)取樣量 二個拉伸試塊、二個扭轉(zhuǎn)試塊。

3.3 混凝土試件取樣

根據(jù)GB50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中，結(jié)構(gòu)水泥材料的硬度級別必須滿足設(shè)計(jì)要求。用于檢查結(jié)構(gòu)構(gòu)件水泥硬度的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)，應(yīng)在水泥的施工地點(diǎn)隨機(jī)抽取。試驗(yàn)取樣和留置應(yīng)符合以下規(guī)定。(1)每拌制一百盤但不超過100kg的同一配合比的水泥，取樣次數(shù)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盤時，其取樣次數(shù)不得少于一次。(3)每次連續(xù)施工超過1 000kg時， 同一配合比的水泥每200kt取樣不得少于一次。(4)每一個建筑樓層、同一配合比砼，取樣數(shù)量不得低于一次。(5)每一次采樣，須至少留置一組試驗(yàn)。

3.4 墻砌體材料

按照磚和砌體的生產(chǎn)方法、主要原料和外形特點(diǎn)，磚和砌體又可分為蒸壓灰砂砌塊、燒結(jié)多孔砌體等。

(1)蒸壓灰砂砌塊 每十萬片為一套，低于十萬片的為一套，并且不能低于二萬片。經(jīng)過施工強(qiáng)度檢驗(yàn)的試樣中，在尺寸誤差、外形合格的試樣中按隨意抽樣法，選擇為三組共十五塊。其中二小組同樣完成了抗壓性能和抗折硬度試驗(yàn)，另一批為備用。

(2)燒結(jié)多孔磚 以每五萬片為一批，當(dāng)?shù)陀谠摿繒r仍再按下一批強(qiáng)度試驗(yàn)的試樣，在內(nèi)部厚度偏差和外部質(zhì)量抽查合格中按隨機(jī)抽取辦法選擇，共十五塊。電抗輕度、抗折荷重試驗(yàn)各五塊，備用五塊。

4 檢測時環(huán)境溫度與濕度的控制

氣溫和潮濕都對某些材料的特性有著很重要的影響，因此在國標(biāo)中對材料保養(yǎng)、試驗(yàn)時的環(huán)境條件都有著明文規(guī)范，并應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行。而根據(jù)GB/T17671-1999的《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》規(guī)范，試體在成形時的溫度應(yīng)平穩(wěn)維持在20±2℃，且相對溫濕度應(yīng)改為漢字?jǐn)?shù)字；試體拆模前的養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度必須為20±1℃，且相應(yīng)溫濕度也必須達(dá)到90%；而試體在水中養(yǎng)護(hù)的環(huán)境溫度必須在20±1℃之內(nèi)。

5 檢測中試驗(yàn)機(jī)加荷速度的控制

5.1 常用萬能試驗(yàn)機(jī)加荷速度

在常溫測試情況下，如果測量材料力學(xué)特性加荷載速率比較快，則測試塊的變化速度將落后于加到其上的荷載，所測量的強(qiáng)度數(shù)值將會超過材料固有抗拉強(qiáng)度。例如，當(dāng)測量鋼筋直徑的屈服點(diǎn)值時，如加荷速度較快，屈服點(diǎn)值就會提高；當(dāng)測量砂漿、砼、砌塊等試塊的抗折、抗壓能力時，加荷速度的快慢對測量結(jié)果均有影響。因此，應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)各種材料的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和操作使用測量機(jī)，而且加荷過程要保持穩(wěn)定，在試塊開始劇烈變化或近乎損壞狀態(tài)時，停下來調(diào)整試機(jī)油門，直到測出試塊上最大的負(fù)荷值。在進(jìn)行鋼筋牽拉教學(xué)實(shí)驗(yàn)時，在牽拉到出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象時可逐步減低小油門車速，讓頸縮的狀況慢慢發(fā)展，直到試塊完全斷開，并減低測試機(jī)的振動與響聲。通常情況下，標(biāo)準(zhǔn)中的加荷速度都是以內(nèi)部應(yīng)力為單位的，但比較直接簡便，其也可換算成在試驗(yàn)機(jī)度盤中的格值。例如，在使用兩千kN以上的沖壓模作混凝土試驗(yàn)的抗壓測試時，隔振裝置具有三個量程：鉈A的量程為0～500kN時，1kN/格；鉈A+B的量程為0～1 000kN時， 2kN/格：鉈A+B+C的量程為0～2 000kN時，4kN/格。

5.2 試驗(yàn)中減少數(shù)據(jù)誤差的措施

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)流程中，盡管嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行，但由于接觸測試操作員的熟練性、原材料的均質(zhì)性、科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝備儀表、周圍環(huán)境等多方面的不良因素，總會使結(jié)果產(chǎn)生誤差，若該誤差不超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍是可以的。試驗(yàn)中一般有三種偏差，第一個誤差是同一組試驗(yàn)間的偏差，如果該偏差超出范圍，試驗(yàn)就應(yīng)重作。例如，若混凝土試驗(yàn)的抗壓、抗折等強(qiáng)度值中，有二個測定值和中間值的偏差都大于中間差值的15%，則該組測試為失敗；第二種偏差則是將同一個試樣分為二個或三個試樣，用同樣的方式在同一個儀器上分別測試，所得到的結(jié)果之間的偏差，就叫做平行試驗(yàn)誤差；第3種偏移，是用同種建筑材料、相同試樣在不同測定設(shè)備上所得到的實(shí)測結(jié)果的偏移，也叫做再現(xiàn)性誤差或比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏移。通常把水泥、鋼筋等較勻質(zhì)建材的試樣等分為二份，一份送到本地權(quán)威的檢測管理中心，另一份由本單元存檔，主要分析對比二個實(shí)驗(yàn)單元的實(shí)驗(yàn)成果，如相對誤差很大，則查明病源并采取適當(dāng)措施予以改善。按照要求，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)一年可開展一負(fù)二次，以增加實(shí)驗(yàn)室檢測能力整體水平，確保實(shí)驗(yàn)室計(jì)量、質(zhì)量體系平穩(wěn)有效運(yùn)行。需要說明的是，有個別實(shí)驗(yàn)室人員在做鋼筋直徑拉伸實(shí)驗(yàn)中，只拉伸到垂直變形或發(fā)生頸縮而未拉斷裂都是不準(zhǔn)確的，但這些情況并不能構(gòu)成試驗(yàn)誤差。鋼筋直徑被拉斷，所測到的延展率要比規(guī)定的試件斷后的延伸率小，這是與標(biāo)準(zhǔn)要求相背離的。對鋼筋直徑焊接裝置，由于不能測量延伸率，應(yīng)在垂直變形發(fā)生頸縮現(xiàn)象時停止使用。

6 結(jié) 語

總而言之，建筑工程中對材料進(jìn)行質(zhì)量檢測是非常重要的，也是不可或缺的，是保證施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。相關(guān)管理人員必須要重視并且充分認(rèn)識到材料質(zhì)量檢測的重要性，只有檢測合格的材料才能投入到建筑施工中，確保建筑工程的整體質(zhì)量和施工人員人身安全。