建筑工程材料检测质量影响因素及提高途径

 

引言
建筑工程检测工作,是指采用相关的检测技术来确保工程质量的一个科学手段,是真实客观地评价工程质量的依据,其重要性不言而喻。建筑工程检测工作主要分为:建筑工程材料检测及现场实体检测。建筑工程材料检测是为了更好地防止工程出现质量问题;现场实体检测是为了确认已建工程是否存在质量问题。为了保证检测试验工作的科学性、公正性、准确性,不仅需要认清国内建筑工程检测的现状和存在的问题,查找影响建筑工程检测准确性的因素,更要从多途径提高检测的质量。

建筑工程材料检测是建筑工程检测至关重要的组成部分,我国相关检测行业经历几十年的发展,成长迅速,建筑工程材料检测内容日趋全面,建筑工程材料检测方法也越来越成熟先进。张仕桦等采用超声波无损检测方法为粉煤灰再生混凝土工作应力状态检测提供依据。许海鹏等以智能抗压机器人在混凝土检测中的应用为例说明智能化设备在工程检测中的应用越来越广泛。

 

但是目前我国建筑工程材料检测工作也还存在不少问题,一是检测机构的检测水平参差不齐;二是社会对检测工作不够重视;三是检测市场不够规范。这些问题不仅严重阻碍了建筑工程质量检测工作的顺利展开,不利于工程质量的提高,也损害了建筑行业自身的发展。

1 影响检测准确性的因素

在整个检测过程中,检测数据的真实性及有效性与人员、设备、环境设施、样品、方法、操作过程息息相关。但实际检测过程中,有些检测机构或检测人员往往不太重视以上因素,致使检测数据不准确,甚至结论不正确。下面分别加以阐述。

1.1 试样缺乏真实性和代表性

现场取样的试样数量关系到试验结果的准确性,数量过少、取样部位及方法的偏差,都会使试验误差增大,甚至会得出相反的结果。但是,在实际检测中经常会出现取样不具有代表性、真实性的问题。工程中常见情况是:钢筋从一根上截取,水泥送一整袋,砂、石从现场随便装取,试样缺乏代表性。此外,试样还缺乏真实性。施工现场经常会出现送检样品与现场实用材料不一致的情况,因怕出现不合格的情况,送检样品优于实际采用的材料,或者图省事从一批材料中取样送检代表不同批次的材料。原材料如此,对于用来控制结构实体质量的混凝土试块,施工单位有时也会让搅拌站提供,由于检测单位与现场施工严重脱离,检测单位只对样品负责,就算样品检测出来的数据合格,也无法保证现场的材料合格。

 

1.2 人员专业水平有限

检测机构的水平高低,很大程度上取决于人员的素质和能力。所有从事抽样、检测、签发报告、授权设备操作的人员均应持证上岗。特别是关键人员(技术负责人、授权签字人、质量负责人等)的受教育程度、理论基础、实际工作能力、工作经验等均应得到确认。由于试验检测工作得不到重视,认为材料试验是很简单的重复工作,没有什么知识含量,因此长期以来很多检测人员的水平有限,受教育水平也不高,专业技术人员相对较少。人员再培训机会也相对较少,很多标准靠自学。诸如种种给检测数据的准确性带来很大的不利。

1.3 设备配置和使用不符合要求

仪器设备是检测机构开展检测工作的必需的重要资源,也是保证检测工作质量、获取可靠检测数据的基础。而现阶段,有的检测机构为了控制成本,不愿投资更精准的现代化设备;另一方面,设备生产厂家有时也跟不上新标准的需求,标准规定和实际脱节,这都造成检测设备不满足检测工作的需要。日常检测过程中,有时会对加荷速度随意,时常会出现设备的维护和保养不到位,还会出现设备超过检定和校准周期却依然在使用的情况,这都会导致设备性能不稳定,造成诸多可疑的检测数据,导致检测结果不准确。

1.4 设施和环境条件落后

设施和环境条件是开展检测工作的基础条件,相关要求主要有温度、湿度、灰尘、电磁干扰、辐射、振动等。实验室应确保检测设施和环境条件满足相关的法律法规、技术规范或标准要求。随着新产品新设备不断出现,同时对试验室的设施和环境条件也提出了新的要求。然而改造设施和环境相对复杂成本也较高,很多检测机构觉得难度较大,所以设施和环境条件相对落后,有些已不能满足相关技术规范或标准要求,也影响了检测结果的质量和数据准确性。

1.5 操作过程不规范

试验检测过程是否按照标准进行至关重要,最终会影响到检测结果的准确度。国家现行规范、规程或标准对材料的质量标准及检验方法都有明确的规定。而实际操作时,一些检测机构的检测人员却未按规范、标准操作,导致检测成果不够准确。由于检测单位的违规操作,也可能使不合格的材料得到合格的结论。这些不规范的操作主要体现在:检测时未在标准环境条件下进行;测量尺寸时减少次数;涂料成型时不注意涂抹的厚度、次数、放置时间;材料制样时尺寸不标准;试验时不控制加荷速度;试验过程不到位,如在进行钢筋原材拉伸试验时,只拉伸到试件出现颈缩而不拉断,其测得的断后伸长率要比按规定检测的试件断后伸长率低,这是与标准规定相违背的。类似情况都会严重影响检测的最终结果。

1.6 检测标准不完善

(1)检测标准不统一。随着工程技术的发展和进步,很多复合型新型建材应运而生,但是材料的相关性能测试还没有特别适合的方法,主要依据企业各自标准进行检测和评定,参数和指标是否适合有待商榷。

(2)标准的适用性问题。首先是一些材料的性能和方法是否可以取消和替代。比如混凝土抗渗性能,一般混凝土的强度等级为C30及以上,对应的抗渗等级多为P6P10,个别有P12,经过多年的检测,抗渗性能几乎都合格。而且,成型抗渗试块用料多,试块笨重,再加上龄期长,制定相关规范的单位,这就需要考虑其他替代方法或者降低混凝土抗渗试块的制作频次,以减少人力、物力、财力的浪费。其次是一些材料采用的检测标准不适合。比如,北京市地标DB11/T 6962009《干混砂浆应用技术规程》在修订前,干混砌筑砂浆、抹灰砂浆等的保水率参数指向了石膏方法,但这2种材料性能大大不同,采用该方法并不合适。笔者就这个问题多年前曾向相关单位反应,建议采用GB/T 25181《预拌砂浆》评定(检测方法为JGJ/T 702009《建筑砂浆基本性能试验方法》)。修订后的DB11/T 6962016《预拌砂浆应用技术规程》里已取消石膏方法,规定采用砂浆方法。其他材料的标准也应该有类似情况。

有些检测方法标准,对相关参数的检测过程描述不详细,容易引起误解,不同理解导致最终结果有偏差。另外,还有一些材料的检测标准是七八十年代的,已经不适合当今材料发展的需要,需要相关单位及时修订。

2 提高检测质量的途径

2.1 加强检测机构的整合与合作

随着检测被逐渐推向市场,为了满足市场检测的需要,增强市场竞争能力,检测机构都在力争做强做大,不断增加检测项目。事实上,有些项目检测技术含量高,投资大,但检测频次低,并不适合每个检测机构都增加,检测机构应根据自身情况选择增加检测项目。但是,一些委托方喜欢选择大而全的检测机构做检测,加上某些政策的规定,使得不同检测机构不得不重复投资,资源浪费。建议大小不同的机构可以整合为检测集团,或者采取互通有无的方式合作,资源共享。同时也建议监管方允许检测机构这种合作方式,而不是采取唯大唯全唯一的原则。

2.2 提高检测机构的地位

由于我国很多建筑工程施工企业、单位对于建筑工程质量检测工作的重要性认识不足,使得检测单位在工程建设中长期处于从属地位。因在技术、人力、资金的投入不足,致使与其他行业相比或与其他领域的检测机构相比,技术含量不高,并且技术发展速度相对较慢。随着我国建筑业的发展,工程施工出现很多高新技术,对尽快提高检测单位的技术能力和水平要求越发迫切。这一方面需要从政策方面提高检测机构的地位,另一方面需对施工企业加强监管,提高其对检测重要性的认识程度。

2.3 提高检测质量意识和服务意识

检测机构需要提高质量意识和服务意识,以《检验检测机构资质认定能力评价 检验检测机构通用要求》为依据,对构成质量体系的各个要素进行认真严格的有效控制,抓好组织机构职能建设和人力资源配置,规范检测工作流程,减少检测工作的主观因素影响,不断完善并有效运行检测质量体系,确保检测工作质量,推动建筑工程质量检测水平不断提高。以前我国的检测业由于长期以公正性和严肃性定位,服务意识不强。而今检测行业的市场化,使得检测机构必须改变观念,要将检测工作定位为一项特殊的技术服务,要讲究信用和服务质量。只有在确保检测公正性的前提下提高检测服务的满意度,检测机构才能在公平的检测市场环境下生存发展。

2.4 加强监管力度

(1)针对检测机构。在将建筑工程质量检测行业推向市场的过程中,各级建设行政主管部门要按照《建设工程质量检测管理办法》的有关规定,进一步明确检测单位在建设工程中的法律责任,独立承担质量风险责任。另外,增加数据自动采集的检测项目,加强试验室网络监控系统,防止弄虚作假。

(2)针对施工现场。由于施工现场取样经常缺乏代表性和真实性,必须加大对现场的监督力度。一方面,监督现场试验员如何取样,另一方面,监督监理是否在现场监督取样。时常会有一些监理不履行职责,不监督取样,对此如何认定责任和如何处罚应有明确的规定。建议施工现场应像检测机构一样,适当加装监控系统,起到监督作用。

2.5 提高检测机构自身检测能力

(1)样品管理。现场取样:建筑材料取样的合理性、规范性和科学性将会决定检测结果的准确性,因此,在建筑材料检验过程中,取样人员要科学、规范的进行建筑材料取样,需要见证取样的材料一定要在监理方的见证下取样送检。为保证样品的真实性,应考虑研发使用一些高科技,比如混凝土试块,有些发达地区和国家采用在试块里面植入芯片防止试块被调换。总之,规范性的取样送检,把住了材料检测的第一关,从而也为专业操作人员能准确的检验出建筑材料的各方面性能和质量提供了保证。

制样:许多原材料取样到检测机构后,根据检测参数的要求,还需要制成符合标准规范要求的试件。比如防水卷材、保温板材的裁切制样,涂料涂膜成型、制样,水泥强度成型等等,这些过程一定要在标准要求的环境条件下进行,尺寸要准确,这样才能保证检测数据的准确性。样品的存储和处置:样品进入检测机构后,应按标准规范要求,在标准条件下放置一定时间再进行制样或试验。制样后需按要求进行调试或养护。试验完毕后,应按照法律法规及客户的要求保存样品,留置期满后方可处理。

(2)人员管理。目前我国的建设工程检测行业的从业人员普遍素质偏低,检测人才的培养成为整个检测行业发展中的重点,因此一方面要提高检测行业从业人员的门槛,提高检测人员的收入水平,另一方面要建立检测人员内部培训机制和人才培养机制,提前做好人才的储备工作,为检测机构的发展打下基础。

人员培训及考核上岗:检测机构应正确配备与检测活动相适应的专业技术人员。不同职责的人员要具备相应的学历、技术背景和经历、能力、职业素养等,要满足《检验检测机构资质认定能力评价 检验检测机构通用要求》的规定。检测人员应熟悉相关的检测业务、所用的仪器设备,掌握有关产品标准、试验方法,用正确的数据修约理论进行数据处理,只有具备了相关的检测知识后才能准确地出具检测报告。检测人员上岗之前,要经过专业培训,并通过考核合格后持证上岗。上岗考核内容一般包括理论考核和现场操作考核,理论考核包括相关法律法规、基本检测知识、专业检测知识以及数据修约等,现场实际操作考核主要包括仪器设备正确使用和维护、现场试验、试验数据的处理以及出具报告的相关知识。技术负责人、质量负责人、授权签字人等关键岗位人员同样要取得上岗资格证后上岗。

人员监督:检测机构应配备一定数量的监督员,监督员应熟悉检验检测的目的、程序、方法和能够评价检验检测结果。由监督员对检测人员包括在培员工进行监督,检测机构可根据监督结果对人员能力进行评价,以确认人员的培训效果是否有效,检测是否符合要求,并确定新的培训需求。

(3)仪器设备管理。设备配置:检测机构应正确配备包括抽样工具、样品制备和数据处理需要的仪器设备和相关软件。所用仪器设备的技术指标和功能应满足要求,量程应与被测参数的技术指标相适应。仪器设备配置不能低于标准要求。随着标准的更新,不断对设备精度提出了新的要求,同时随着科技的发展,不断更新设备,使之满足便捷、精细、尖端的发展趋势。

设备量值溯源及确认:检测设备的量值溯源是通过校准和检定来实现。检测机构对检测结果有重要影响的仪器设备的常用范围的关键量值应制定校准计划,并在投入服务前进行检定或校准。仪器设备检定、校准前,设备管理员应向计量人员提供需要的检测力值范围或需要的点位,以满足标准规范要求。进行校准仪器设备检定校准过程中,对发现的设备问题及时与计量人员进行沟通,需要调试维修的在调试维修后进行检定校准,需要重新采购的经过研究决定可新购后再进行检定校准。设备检定、校准或核查后,应针对其量值和相应的标准规范对比确认,比如精度、误差、量程等,以证实能够满足检验检测规范要求和相应标准的要求,确认其满足检验检测要求后方可使用。

设备维护保养及维修:检验检测设备应由经过授权的人员操作并对其进行正常维护和保养。注意防尘、防潮、防震、防腐蚀等,及时给试验机添加润滑油,确保设备的正常运行并处于良好状态,以保证检测工作得以正常进行。当设备出现故障或者异常时,检测机构应采取相应措施,如停止使用、隔离或加贴停用标签、标记,直至修复并通过检定、校准或核查表明能正常工作为止。特别注意的是,一些检测机构,在设备维修后,不进行检定或校准便直接使用,这是不符合要求的。

设备的正确使用:在检测过程中,设备是否能够正确使用,对检测结果有着较大影响。下面用笔者工作实践的2个实例进行说明。当含气量在5%~10%时,混凝土含气量测定仪测量准确度显著受操作方法的影响。由于混凝土含气量测定前需要按要求做混凝土含气量测定仪校准曲线,但在标定过程中,不同工作人员在含气量5%~10%时试验结果往往不统一并且都偏离实际含气量(抽水量百分比),经对比发现,含气量为5%以上时,受含气量较大的影响,含气量基本排放干净需要一定的时间,因此试验过程中含气量测定仪在按下平衡键后要求等待几秒种后再放手,才能达到数据稳定,保证数据的准确性。

试验设备的一些配件也会影响检测数据的准确性,因此试验过程不能仅关注到设备自身。以水泥抗压强度试验的夹具为例,当夹具用过几年磨损后,会导致水泥抗压强度大幅下降,降幅与夹具的磨损程度有关。根据姜胜平等研究结果,在最初1500~2000组试验时,抗压夹具对试验结果影响不大,超过2500~3000组试验时,抗压夹具对试验结果影响增大,强度结果存在明显下降趋势。笔者通过用本单位的旧夹具和新夹具对比,发现抗压强度下浮8%~10%,但还需要进一步对不同年限的夹具作对比,以获得更多的数据。建议试验超过2000组或者对夹具影响有怀疑时,与基准夹具进行比对试验,以确定是否更换夹具。

(4)设施和环境条件的控制。实验室的设施和环境条件配置应与所开展的工作类型相适应,满足相应的标准、规范要求。检测时的温度和湿度对一些建筑材料的性能有很大影响,因此在标准中对试件的养护、测试时的环境条件都有明确的规定,必须严格遵守。比如防水卷材、电线电缆等材料对温度较为敏感,样品应在规定的标准温度和湿度下放置一定的时间,这样的检测结果才准确。因此,当检验检测标准或者技术规范对环境条件有要求时或环境条件影响检验检测结果时,应监测、控制和记录环境条件。当环境条件不利于检验检测的开展时,应停止检验检测活动。

(5)检测过程控制。正确使用标准:开展检测最重要在于正确使用标准;首先需要看委托方选择哪个标准,检测机构要查验该标准是否适用于所检测的产品,因为有时同类的产品按用途不同、使用部位不同采用的标准是不同的;在标准适用后,要看其引用的检测方法本单位是否具备资质,看本单位的环境条件是否符合、仪器设备及精度是否满足要求,还有注意样品的制备等细节,包括标准中的公式是否真正理解;最后的公式问题一定要重视,有时候因为对公式的理解有偏差,就会导致最终结果显著不同。以轻钢龙骨为例,其中该产品有2个参数:双面镀锌层厚度(≥14um)、双面镀锌量(≥100g/m2),对于不同规格且厚度合格的龙骨,由于标准没有明确说明是用双面质量除以单面面积还是双面面积,如果理解为双面面积,则导致双面镀锌量不合格,于是通过与制定标准的编委讨论,明确为要除以单面面积,结果为合格。因此,只是想当然的理解标准,而不对不合理结果进行质疑,那么报告结论就大相径庭,甚至出现原则性错误,这是对客户的极不负责任。

制定标准曲线或校准系数:在做试验分析时,有些产品检测过程中需要制定标准曲线或校准系数,这样可消除系统误差。标准曲线时间除满足相关标准规定外,也要根据本单位环境条件、设备情况有所调整。化学分析试验时需要制定标准曲线,比如甲醛、苯、氨、TVOC等,因为这些参数的试验容易受试验条件、设备情况影响,故标准曲线的制定时间不宜过长,可采取代入标样进行验证曲线是否依然适用;此外,材料放射性要用放射源在特定时间进行本底试验,此项试验受温度条件影响更大些,故可采用一个季度做一次曲线;导热系数试验,需要用校准板先进行校准系数测定,时间也可考虑一个月一次。若标准曲线时间过长已不适用,则产品的检测数据就会偏离。

检测方法的选用:在检测实体混凝土强度时,一般可采用回弹、钻芯、超声无损检测等方法。对于一般实验室而言,回弹法操作简单而且设备便于携带且价格便宜,故采用较多,弊端是因为弹击的混凝土表面,回弹结果受表面影响因素比较大,推定结果偏差比较大。钻芯方法会导致构件破损,涉及检测后修补问题,但是钻芯混凝土强度结果更接近真实;无损检测技术优点是不损坏构件、方便、检测速度快,缺点是设备比较贵重且检测结果与实际偏差也比较大。根据和德亮做的检测分析结果,对于C30~C55商品混凝土现场实际检测,利用统一曲线换算的回弹强度较同测区钻芯强度偏低30%以上,偏差较大。为了验证,笔者采用JGJ/T 232011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》对同一个工地做部分构件的回弹与钻芯检测,表明钻芯混凝土强度一般是混凝土回弹推定强度值的127%130%,可以看出,回弹推定强度与钻芯结果有一定差距,特别是混凝土表面不好的构件越发明显,现场实体检测时可考虑构件情况选择哪种方法进行检测。

控制加荷速度:在常温试验情况下,如果在测试材料力学性能时加荷速度较快,试件的变形将滞后于加在其上的荷载,测出的强度值就会偏高。例如在测试钢筋的屈服点时如果加荷速度较快,屈服点值会有所提高;测定水泥混凝土、砖等试件的抗折、抗压强度时,加荷速度的快慢对测定结果都有影响。因此,应严格按照材料的相关标准和操作规程操作试验机,加荷要连续均匀。如今,很多检测机构使用的试验机,都具备自动采集的功能,大大减少了人为操作导致的加荷不均匀现象。

减少试验误差:在试验过程中,由于检测人员的熟练程度、材料的匀质性、设备仪器、环境条件等因素的影响,总会使试验结果出现误差,误差不超出标准规定的范围是允许的。若超出标准规定的范围导致试验无效,需重新进行试验。如水泥的抗折、抗压强度超差无效,砂子细度模数的平行试验误差超出范围等。为减少试验误差,一方面需要检测人员多进行实操练习,一方面多参加能力验证或比对活动,提高自身的检测能力。正确修约数据:数据修约首先按相关产品标准规定进行,如无规定,则按照相应参数的检测方法进行,按标准规定保留相应的位数。若都无明确规定,可与标准中的技术指标位数一致。具体修约方法按GB/T 81702008《数据修约规则与极限数值的表示和判定》进行,其尾数要按“四舍六入五单双法”处理。

(6)加强能力验证或比对活动。检验检测机构应参加资质认定部门所要求的能力验证或者检验检测机构之间的比对活动。通过能力验证或者比对活动,可以验证检测机构的人员、设备、方法、条件是否符合要求,提高试验结果的稳定性和准确性。当出现某项检测结果不理想时,应系统地分析原因,采取适宜的纠正措施并通过试验来验证其有效性,防止出现错误的检测结果。

(7)经验的积累与运用。在检测过程中,检测经验的积累也很重要。有了经验,就会对出现的异常现象加以注意。比如,在石材放射性检测中,笔者经过统计近十年的几百组检测试样如抛光砖、内墙砖等的数据,内照射指数IRa一般实测值为0.30.6,外照射指数Iγ一般实测值为0.50.9。如出现同类产品检测值远远大于这个数值时,就要核查标准库或设备本身是否有问题。可以带标准源测试标准库,还可以用之前做过的试样进行复测看结果是否一致,如结果有异,可重建标准库,如果设备本身有问题,则需联系厂家进行维修。对检测的样品数据如果觉得可疑,一定要查找原因,以免误判。

(8)新方法的开发应用及标准修订与整合。如前所述,很多新型建材,只有企业标准没有统一的国家标准行业标准,需要相关部门将材料与检测标准相配套。此外,经过多年的试验验证,一些材料的参数性能被证明不再出现问题,那么该参数以及检测方法是否可以考虑取消或替代。一些七、八十年代的检测标准,建议加快修订。另外,对同一种材料或者检测方法,国标、行标、地标都同时存在,客户经常不知如何选择。建议方法相同或相近的都整合成一个标准,对客户和检测机构都便于操作。

新方法实施或标准修订后,检测机构应对方法进行验证,看方法是否发生实质性变化,试验室的环境条件、设备等是否满足新标准要求。

结语

随着全民质量意识的提高,不断催生的新检测需求,建筑工程材料检测需要更快更好的发展,除了要加强社会的重视程度,规范检测市场,更重要的是要求相关检测机构全面提升检测质量意识和检测能力,重视专业人才培养,正确使用仪器设备,真正理解规范与标准的内容和实质,严格按照相应的规范、标准进行检测,明确影响检测结果的各方面因素从而有效实现对各个检测环节的控制。通过保证建筑工程材料检测数据的准确性,才能够真正为工程质量保驾护航,才能从本质上促进建筑工程检测行业的发展,也才能够促进社会的进步。

 


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