李志平

廣東華宸建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司

1 引言

建筑材料測(cè)量是貫穿于整個(gè)建筑工程施工的重要內(nèi)容，在建筑施工過(guò)程中，每個(gè)階段使用的材料類(lèi)別和強(qiáng)度都有所差異，因此需要及時(shí)地對(duì)材料的性能進(jìn)行檢測(cè)，確保材料符合使用規(guī)范，以此保證建筑工程施工的質(zhì)量。另一方面，在施工過(guò)程中對(duì)建筑材料的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，還能夠及時(shí)調(diào)整材料采購(gòu)計(jì)劃，避免成本損失。而在建筑材料檢測(cè)中，對(duì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)和密度進(jìn)行檢測(cè)是重要的兩個(gè)方面。在當(dāng)前的建筑工程施工中常用的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方法是穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法，本文主要對(duì)其中的熱線法和脈沖法進(jìn)行分析，而對(duì)建筑材料密度分析則主要研究了建筑材料煙密度測(cè)定儀這種方法。

2 建筑材料測(cè)量現(xiàn)狀

建筑材料測(cè)量是當(dāng)前建筑施工中的重要內(nèi)容和環(huán)節(jié)，建筑材料的質(zhì)量是建筑施工質(zhì)量的保障，并且對(duì)于節(jié)約原材料、發(fā)展建筑科學(xué)技術(shù)也具有積極的影響。然而因?yàn)槲覈?guó)建筑施工行業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，一直都有的重生產(chǎn)、輕管理，重人力、輕技術(shù)的現(xiàn)象，導(dǎo)致目前的建筑材料測(cè)量還存在著一些問(wèn)題，主要包括材料質(zhì)量參差不齊、檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、檢測(cè)手段簡(jiǎn)單化這三個(gè)方面的問(wèn)題。

2.1 材料質(zhì)量參差不齊

我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中大國(guó)，建筑行業(yè)正處于飛速發(fā)展階段，因而產(chǎn)生了對(duì)建筑材料的大量需求，由此誕生了許許多多的建筑材料生產(chǎn)廠商，這些廠商因?yàn)樽陨淼囊?guī)模、資金、技術(shù)等多個(gè)方面的差異，所生產(chǎn)出來(lái)的建筑材料質(zhì)量也存在著很大的差別。對(duì)于規(guī)模大、資金充足、技術(shù)先進(jìn)的廠商，往往生產(chǎn)出來(lái)的建筑材料質(zhì)量較好，在建筑施工中的表現(xiàn)很好，能有效保證建筑施工的質(zhì)量。而小廠商生產(chǎn)的建筑材料在質(zhì)量上則要略次一些。因?yàn)榻ㄖ牧腺|(zhì)量的參差不齊，所以給建筑材料的質(zhì)量檢測(cè)帶來(lái)了很多困難，同一種類(lèi)型的材料，可能因?yàn)椴煌钨?gòu)買(mǎi)的廠商不同，導(dǎo)致質(zhì)量和性能存在差異。

2.2 檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

我國(guó)的建筑施工行業(yè)覆蓋了全國(guó)大多數(shù)的地區(qū)，覆蓋面積廣，建設(shè)工程量大，而不同地區(qū)對(duì)建筑材料檢測(cè)的方法和標(biāo)準(zhǔn)都不盡相同，有的地區(qū)僅以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為材料的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有充分考慮到建筑的實(shí)際情況，沒(méi)有考慮到建筑施工隊(duì)材料質(zhì)量的具體要求。檢測(cè)方法也是各地區(qū)、甚至不同同地區(qū)不同工地的檢測(cè)方法都不相同，沒(méi)有統(tǒng)一方法和標(biāo)準(zhǔn)的后果就是建筑材料檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性存在差別，可信度也不一樣。

2.3 建筑材料測(cè)試人員的技術(shù)水平有限

當(dāng)前我國(guó)的建筑材料測(cè)試當(dāng)中，測(cè)試的技術(shù)人員技術(shù)水平有限，技術(shù)工人的專(zhuān)業(yè)發(fā)展培訓(xùn)也不多。材料測(cè)試的技術(shù)工人是材料測(cè)試的重點(diǎn)，出來(lái)將材料帶到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行精細(xì)化測(cè)量以外，還需要技術(shù)工人在施工現(xiàn)場(chǎng)能夠?qū)ㄖ牧系膶?dǎo)熱性和密度等屬性進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試，這就需要工人掌握專(zhuān)業(yè)的材料測(cè)試技術(shù)和相關(guān)的材料測(cè)試方法，但是當(dāng)前我國(guó)的建筑行業(yè)因?yàn)槿胄虚T(mén)檻較低，工人的技術(shù)水平有限，能夠掌握相關(guān)測(cè)試技術(shù)的工人數(shù)量也不能滿足當(dāng)前建筑行業(yè)的大量需求。加上工地的工作繁重復(fù)雜，一個(gè)工程的建設(shè)周期往往很長(zhǎng)，技術(shù)工人需要長(zhǎng)時(shí)間在工地工作，就沒(méi)有時(shí)間參加培訓(xùn)或者進(jìn)一步提高自身的技術(shù)水平。

2.4 檢測(cè)手段簡(jiǎn)單化

盡管信息技術(shù)的發(fā)展給建筑材料檢測(cè)帶來(lái)很大的便利，但是縱觀全國(guó)，很多地區(qū)依然沿用落后的手工填表、人工統(tǒng)計(jì)方法，既增加了工作的煩瑣程度，又由于技術(shù)水平低下，造成很多數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，很多數(shù)據(jù)出現(xiàn)失真、丟失現(xiàn)象，給工程帶來(lái)質(zhì)量和安全隱患。

3 建筑材料導(dǎo)熱系數(shù)分析技術(shù)

導(dǎo)熱系數(shù)是建筑材料質(zhì)量檢測(cè)中的重要內(nèi)容，導(dǎo)熱系數(shù)的高低決定了建筑材料的熱傳遞效果和保溫能力。對(duì)于建筑工程來(lái)講，為了讓房屋能達(dá)到冬暖夏涼的效果，減少外界氣溫對(duì)室內(nèi)溫度的影響，建筑外墻通常采用導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料。當(dāng)前我國(guó)建筑材料檢測(cè)中常用的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方法可以大致分為穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法，本文選取這兩類(lèi)方法中的兩個(gè)具體方法，即熱線發(fā)和脈沖法研究建筑材料導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量技術(shù)。接下來(lái)，就建筑材料導(dǎo)熱系數(shù)的具體檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析研究。

3.1 熱線法

熱線法是一種常用的測(cè)量建筑材料導(dǎo)熱系數(shù)的方法，具有簡(jiǎn)便、快速、易于操作、精確、實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，熱線法在我國(guó)廣泛應(yīng)用于保溫材料[熱系數(shù)小于2W/（m·K）]的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量當(dāng)中。

熱線法的基本原理就是通過(guò)在試驗(yàn)材料中間放置一根金屬熱線，通過(guò)金屬熱線的溫度升高速度來(lái)計(jì)算材料的導(dǎo)熱系數(shù)。眾所周知，在兩個(gè)有溫度差的物體之間存在介質(zhì)時(shí)，高溫物體會(huì)通過(guò)熱輻射的方式將熱量傳遞給低溫物體，最終達(dá)到熱平衡。熱線法就是依據(jù)這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。

熱線法測(cè)量材料導(dǎo)熱系數(shù)的公式為：

式中：

λ——材料的導(dǎo)熱系數(shù)；

P——熱線某一特定段的加熱功率（W）；

L——該段熱線的長(zhǎng)度（m）；

θ——熱線的溫度（℃）；

t——對(duì)應(yīng)溫度的加熱時(shí)間（s）；

A——lnt～θ曲線的線性區(qū)的斜率；

q——熱絲單位長(zhǎng)度上的加熱功率。

根據(jù)這個(gè)公式，在確定的輸出功率下加熱熱線時(shí)，測(cè)定不同時(shí)間的θ值，即可畫(huà)出lnt～θ的曲線，找出線性區(qū)并進(jìn)行直線擬合，求出擬合直線的斜率A，就可以計(jì)算出導(dǎo)熱系數(shù)λ。

熱線法的試驗(yàn)方法和步驟，以及計(jì)算過(guò)程都相對(duì)比較簡(jiǎn)單，因此在當(dāng)前的建筑材料檢測(cè)中應(yīng)用比較廣泛。熱線法最大的優(yōu)點(diǎn)就操作的簡(jiǎn)便性，并且能夠取得較好的精度。而熱線法最大的缺點(diǎn)在于能夠用熱線法測(cè)量的材料種類(lèi)比較有限，因?yàn)闊峋€法測(cè)量需要金屬熱線絲來(lái)反映材料的導(dǎo)熱性能，而有些材料是沒(méi)辦法安裝金屬熱線絲的，或者被加熱會(huì)產(chǎn)生變性，導(dǎo)致測(cè)量出來(lái)的導(dǎo)熱系數(shù)不準(zhǔn)確。

3.2 脈沖法

脈沖法是另外一種簡(jiǎn)便的建筑材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量非穩(wěn)態(tài)方法。脈沖法相比起熱線法，在操作上更加簡(jiǎn)便，所使用的設(shè)備也很簡(jiǎn)單，不需要孔溫制冷裝置。脈沖法能夠?qū)Σ煌瑵穸鹊牟牧线M(jìn)行測(cè)試，并在一次試驗(yàn)中就可以得到材料的導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)溫系數(shù)和比熱。脈沖法的原理是在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)試件進(jìn)行加熱，根據(jù)試件的溫度變化，計(jì)算試件的導(dǎo)熱系數(shù)。在脈沖法測(cè)量材料的導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)中，采用的裝置包括一個(gè)加熱器、三塊試件以及測(cè)溫?zé)犭姟?/p>

脈沖法測(cè)量材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要步驟：首先，選擇兩厚一薄三塊試件，薄試件的尺寸為200mm×200mm×（20～30）mm，厚試件的尺寸為200mm×200mm×（60～100）mm。根據(jù)要求，試件表觀密度之間的差值應(yīng)控制在5%以內(nèi)。然后，對(duì)試件表面進(jìn)行處理，使試件的表面平整，厚度均勻，試件之間的接觸面緊密。再然后，根據(jù)測(cè)量條件的不同，設(shè)置具體的測(cè)量環(huán)境，比如帶水測(cè)量，需要控制試件的濕度，無(wú)水測(cè)量，需要將試件烘干。

脈沖法測(cè)量材料導(dǎo)熱系數(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)也是方便準(zhǔn)確，只需要對(duì)試件進(jìn)行加熱就可以，甚至不需要金屬線，但是這種方法的缺點(diǎn)也很明顯，那就是測(cè)量的材料種類(lèi)偏少，因?yàn)樾枰獙?duì)材料試件直接加熱，對(duì)于那些加熱會(huì)導(dǎo)致變性的材料，這種方法就無(wú)法測(cè)得精確地材料導(dǎo)熱系數(shù)。

4 建筑材料密度分析技術(shù)

材料的密度是建筑材料測(cè)試當(dāng)中的重要內(nèi)容，因?yàn)榻ㄖこ淌┕み^(guò)程中使用的材料種類(lèi)和成分都相對(duì)復(fù)雜，而材料的密度對(duì)建筑工程的質(zhì)量影響很大，如果所使用的材料密度不恰當(dāng)，就會(huì)造成建筑工程開(kāi)裂，塌陷等。因此在施工之前就需要對(duì)材料的密度進(jìn)行檢測(cè)，通常來(lái)講，建筑材料在出廠的時(shí)候就會(huì)進(jìn)行密度的測(cè)試，采用抽樣檢測(cè)的方法，對(duì)同一批次的材料進(jìn)行密度檢測(cè)，但是這種測(cè)試方法適用于大批量材料檢測(cè)，所使用的技術(shù)方法大多是x光或者其他物理密度檢測(cè)方法。

建筑材料的密度測(cè)量相對(duì)比較簡(jiǎn)單，可以使用專(zhuān)業(yè)的密度測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)試，也可以采用一些簡(jiǎn)單的手法進(jìn)行粗略計(jì)算。通常建筑材料的密度是符合國(guó)家規(guī)定的材料密度要求的，但是也存在少數(shù)的不符合要求的材料。要測(cè)試材料的密度，比較常用的技術(shù)就是密度檢測(cè)儀，一般常見(jiàn)的是采用x光射線，直接測(cè)量材料的密度。也有使用質(zhì)量體積之比粗略估計(jì)材料密度的方式，這是根據(jù)密度的定義，對(duì)比較規(guī)則均勻的材料進(jìn)行密度計(jì)算測(cè)量，這種方法測(cè)量的精確度不是很高，但是能夠適用于大部分的材料，因?yàn)椴牧系馁|(zhì)量和體積都比較容易獲得。

材料煙密度測(cè)試儀也是材料測(cè)試當(dāng)中經(jīng)常使用的一起，該儀器能夠測(cè)量材料靜態(tài)燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙密度，煙密度對(duì)于建筑工程材料也非常重要，因?yàn)榻ㄖ┕ぶ邢朗且粋€(gè)非常重要的點(diǎn)，而煙密度高的材料在發(fā)生火災(zāi)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的煙，嚴(yán)重影響逃生和消防人員救援。所以也需要使用建筑材料煙密度測(cè)試儀對(duì)材料的煙密度進(jìn)行測(cè)試。

建筑材料密度的另一個(gè)測(cè)試方法就是建材真密度檢測(cè)，真密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)的狀態(tài)下單位體積的固體物質(zhì)的實(shí)際質(zhì)量，即去除內(nèi)部孔隙或者顆粒間的空隙后的密度。測(cè)試真密度可以檢測(cè)出建筑材料的原料成分，進(jìn)而分析出材料的質(zhì)量情況。測(cè)試建筑材料真密度常用的方法是真密度檢測(cè)儀，其測(cè)試方法為：將試料置于真密度測(cè)試儀中，用氦氣作介質(zhì)，在測(cè)量室逐漸加壓到一個(gè)規(guī)定值，然后氦氣膨脹進(jìn)入膨脹室內(nèi)，兩個(gè)過(guò)程的平衡壓力由儀器自動(dòng)記錄，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)球校準(zhǔn)測(cè)量室和膨脹室的體積后，再確定試料的體積，計(jì)算出真密度。

5 結(jié)束語(yǔ)

建筑材料的性能檢測(cè)是建筑施工中非常重要的內(nèi)容，貫穿著整個(gè)施工的全過(guò)程，在施工之前，需要對(duì)采購(gòu)的材料進(jìn)行檢測(cè)，才能確定材料是否能用于本工程的施工，施工過(guò)程中，檢測(cè)材料質(zhì)量，能夠幫助確定工程的進(jìn)度安排，合理完成施工計(jì)劃，而施工完成后，檢測(cè)材料質(zhì)量，有利于事后出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，及時(shí)找到原因。而對(duì)材料的導(dǎo)熱性能和密度進(jìn)行測(cè)量又是材料檢測(cè)里的重要內(nèi)容，常用的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量技術(shù)包括熱線法和脈沖法，這兩種測(cè)量方法都比較簡(jiǎn)單，操作起來(lái)方便，測(cè)量的結(jié)果也比較精確。而對(duì)密度測(cè)量則更多采用密度測(cè)量?jī)x器，得到的結(jié)果十分精確?？傊S著建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)于材料的要求也會(huì)越來(lái)越高，那么材料檢測(cè)的重要性也會(huì)逐漸上升。