用紅外成像技術檢測建筑外墻滲漏技術

1、紅外熱成像技術外墻空鼓紅外熱成像技術外墻空鼓滲漏檢測的應用滲漏檢測的應用廣州市魯班建筑工程技術有限公司廣州市魯班建筑工程技術有限公司 梁志勤梁志勤 一、前言一、前言 近年來，外墻飾面磚材料從建筑物外墻上空鼓滲漏現(xiàn)象時有發(fā)生，是一種頑癥，嚴重的還影響正常使用。在我國南方濕熱多雨的地區(qū)，剛才還是烈日當空，轉眼間傾盆大雨的天氣時有發(fā)生。這種天氣會使建筑物表面在短時間內產生3040的溫度下降并同時產生較大的溫度差，由于飾面磚與普通水泥砂漿粘結材料的熱脹冷縮并不完全同步，因此，它們之間就會產生收縮張拉應力。在這種應力作用下，飾面磚粘結界面或膠結材料與墻體界面較為薄弱部位則會出現(xiàn)分離，在反復作用下，分離情

2、況不斷擴大，直至形成空鼓并產生滲漏，如加上施工質量的因素，則滲漏問題更顯突出。 如何從非接觸、遠距離、實時、快速對建筑外墻空鼓滲漏進行判斷是一門新穎的課題。我們近幾年在紅外熱像法檢測外墻飾面磚粘結、滲漏的方面開展研究及現(xiàn)場操作，并利用紅外熱像儀檢測建筑外墻所得的熱像圖（溫度場分布圖）及變化值，進行空鼓滲漏分析和判斷，并為下一步的外墻治理提供依據(jù)。 二、二、示例示例工程概況工程概況 五羊本田摩托（廣州）有限公司廠區(qū)內技術樓，創(chuàng)建于2005年，建筑物為單體樓房，主體為一層建筑，局部為二層，該樓房主要作為辦公、技術發(fā)展等用途。建筑物呈矩形，長138米，寬24米，外墻投影面積約為3000平方米，其中結

3、構層次為：灰砂磚墻體1:3防水砂漿底層5厚1:3水泥砂漿抹平粘結層飾面磚層。該建筑主要存在外墻空鼓滲漏問題，并因房屋滲漏問題影響正常辦公。 三、方案選擇及對比三、方案選擇及對比1、敲擊法： 敲擊法是一種經驗評定方法，一般是使用小錘子作為檢測工具，用敲擊物體發(fā)出的聲音頻率及聲音來判斷物體的致密程度和內部空洞，從而推斷滲漏可能性。這種方法程序少，但方法受主觀因素影響較大，主要靠檢測人員的經驗進行判斷，勞動強度大、效率低。 2、目測法 目測法是一種經驗評定方法，一般按個人目視觀測結果來評定結構的狀態(tài)。這種鑒定方法程序少，花費人力物力少。但主要憑借個人經驗，受個人主觀因數(shù)的影響較大。因為空鼓滲漏源頭未

4、必能查找出來，即使是檢測人員專業(yè)技術水準較高，也未必能準確判斷。 3、紅外熱成像檢測法 運用紅外熱像儀探測物體各部分輻射紅外線能量，根據(jù)物體表面的溫度場分布狀況所形成的熱像圖，直觀地顯示材料、結構物及其結合面上存在不連續(xù)缺陷的檢測技術并發(fā)現(xiàn)空鼓滲漏區(qū)域。它不需要腳手架，避免危險作業(yè)而且可以快速非接觸、大面積排查建筑飾面缺陷及滲漏情況。由于紅外熱像法具有眾多優(yōu)點，所以本案例采用它作為檢測的主要手段。 四、紅外熱像法四、紅外熱像法檢測原理檢測原理 紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布

5、場相對應。紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度，用暖色和冷色表示溫度高低，或者用亮白表示溫度高，暗黑表示溫度低。 墻體結構有很大的熱容量，對于混凝土結構的主體，當外墻的表面溫度比主體溫度高，熱就從外墻表面?zhèn)鞯街黧w中，當外墻的表面溫度更低時，熱就由里傳到外。如果墻體飾面材料有剝落空鼓，外墻和主體之間的熱傳導變小。因此，當外墻表面從日照或外部升溫的空氣中吸收熱量時，有空鼓層的部位溫度變化比正常情況大。通常，當暴露在太陽光或升溫的空氣中時，外墻表面的溫度升高，剝落部位的溫度比正常部位的溫度高；相反，當陽光減弱或氣溫降低，外墻表面溫度下

6、降時，剝落部位的溫度比正常部位的溫度低。如何從外在墻壁的表面溫度找出分層的部分？墻體基礎灰泥瓷磚太陽輻射外墻熱空氣傳遞路線圖太陽輻射或氣溫波動能量進入外墻由于空氣空隙的絕緣影響，熱轉移到建筑物會比較慢溫度較高溫度較低 由于空氣的熱導遠低于瓷磚、磚、混凝土等建筑材料，因此當熱流從表面進入建筑物飾面層時，即會在“空鼓”等缺陷部位受到空氣阻擋發(fā)生“熱堆積”，使該處的紅外熱像呈“熱斑”等特征。由紅外熱像“熱斑”出現(xiàn)的部位、持續(xù)時間等特征推知存在飾面磚粘結質量的區(qū)域范圍。 相反原理，但結構體存在潮濕或積水情況，紅外熱像產生“冷斑”現(xiàn)象，并通過“冷斑”現(xiàn)象推知存在飾面磚滲漏的區(qū)域范圍。 五、紅外熱像法檢測

7、的特長和適用范圍五、紅外熱像法檢測的特長和適用范圍 1、特長： 紅外技術應用于無損檢測領域，其重要的特點是能遠距離測量溫度，該方法具有非接觸、遠距離、實時、快速、全場測量等優(yōu)點，在這些方面其他的無損檢測方法是無法跟它相比的。紅外線通過非接觸地對外墻進行大面積檢測，并可將檢測結果以圖像的形式直接可看到，熱像圖可用直接可視的方式進行記錄、顯示。檢測結果通過解析熱像圖可進行高精度分析。這方面是其他檢測方法所不具備的有利的一面。由于是非接觸，因此它不需要象敲擊法那樣在建筑場地架設腳手架、吊船等工具，而是在較短的時間內完成大面積的攝影任務，只需要少量工作人員就完成檢測任務，工作效率高。 2、適用范圍：

8、從剝離部位和正常部產生溫差的熱源來講，由于基本上依靠日照、外氣溫變化這種自然現(xiàn)象，檢測結果的圖像清晰程度與準確性全受氣候的影響，而并非任何時候都可以進行檢測的，因此若無日照及外氣溫變化促使空鼓滲漏部位和正常部之間產生大的溫差，也就無法進行檢測。另外墻面和攝影位置之間如果有物體遮擋，那個部分也無法檢測。紅外熱像儀采用高靈敏度的紅外探測器，為了使避免影響圖片質量，須對拍攝環(huán)境和條件進行規(guī)定。制定儀器使用的天氣環(huán)境宜在-540；濕度90%RH；且無下雨、大風、結露。設備要求工作波段814m；分辨溫差0.1；紅外像元素: 240320位；測溫準確度2，鏡頭嚴禁受陽光直射；測定位置、角度不應對于圖像處理

9、的精度產生影響。六、六、紅外熱像法紅外熱像法檢測程序檢測程序1、檢測程序： 制定方案目測調查外墻面部位掃描重點部位檢測記錄圖像資料登記數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)整理、匯總編制檢測報告2、現(xiàn)場檢測操作2.1、記錄相關日期、時間、溫度、濕度、設備、軸線、記錄人等資料并檢查儀器使其處于正常工作狀態(tài)。 2.2、 設置正常部位基準點，下列部位應設置基準點： （1）飾面材料不同，或飾面材料相同，但顏色不同的部位； （2）部分受光線照射、部分有陰影墻面； （3）受氣候和檢測距離、方位等的影響，正常部分表面溫度出現(xiàn)差異的部位。 2.3拍攝紅外圖像并保存，拍攝時應符合下列要求： （1）拍攝室外距離宜控制在 2050m 范圍內

10、，在1020m 距離內拍攝時宜使用廣角鏡頭； （2）拍攝的仰角宜控制在 45以內；（3）發(fā)現(xiàn)可疑滲漏或空鼓部位，應進一步調整儀器色差，使可疑部位更加明顯，并最終確定滲漏部位。（4）紅外熱像儀拍攝時應同時對被檢測部位拍攝可視照片；（5）進行熱像拍攝時，應注意當前位置所拍圖像的分辨率，必要時采用望遠鏡頭，將墻面分成若干部分拍攝或采用廣角鏡頭。（6）在實際工程檢測時，應輔以其他方法（如敲擊法） 對紅外熱成像法檢測結果加以少量的局部確認測試。 2.4、記錄紅外照片和可視照片的編號。 2.5、提供建筑物外墻檢測技術咨詢報告：根據(jù)現(xiàn)場檢測，收集數(shù)據(jù)、圖片及資料，編制建筑物檢測技術咨詢報告，報告內容包括檢測

11、概況、現(xiàn)場實際滲漏情況（包括主要數(shù)據(jù)、代表性圖片、現(xiàn)場資料等）、滲漏原因分析、潛在滲漏發(fā)展隱患、建議治理方向等主要部分。2.6、根據(jù)大樓外立面熱像圖作如下簡要說明：2.6.1、圖一是北向二層女兒墻部位滲漏情況，可見光圖片（即目測）無法看到任何滲漏情況，而熱像圖清晰則反映問題，冷斑部位（深藍色）是滲漏部位，且滲漏發(fā)展為向下和水平左右擴散，并主要向一層外墻滲透。 圖一 女兒墻部位滲漏情況2.6.2、圖二是南向整體外墻滲漏情況，從熱像圖分布大量冷斑分析可知該墻體存在較多滲漏面，并從輕微滲漏狀態(tài)向嚴重方向發(fā)展。同時另一發(fā)現(xiàn)女兒墻根部和樓房圈梁存在水平熱斑現(xiàn)象，說明存在空鼓裂縫，成為日后滲漏源圖二 外墻

12、面滲漏情況 七、外墻空鼓整治措施七、外墻空鼓整治措施 該大樓由于外墻長期存在空鼓漏水現(xiàn)象，雖經修補但效果不佳，為達到根治效果，需要做整體防水處理，我們于2011年11月份開始進行維修工作，主要施工要點如下：1、搭設外墻腳手架作為外墻施工平臺；2、整體鏟除外墻飾面磚及外墻抹灰層；3、節(jié)點、接縫密封處理；4、整體批抹約25mm厚抗裂防水砂漿層，內加聚丙烯微纖維、加掛25050mm熱鍍鋅鋼網；5、采用約4mm厚LB-82瓷磚膠砂漿粘貼95mm95mm外墻飾面磚。 八、大樓維修整改后紅外熱像法復檢八、大樓維修整改后紅外熱像法復檢 為驗證大樓外墻施工前、后空鼓滲漏的效果對比，我們在經過一個雨季的觀察，于

13、2012年9月進行復測，并作以下簡要說明：1、圖三是施工后復測熱像圖，圖中無圖一在女兒墻部位的冷斑滲漏情況，對比圖一已經處理滲漏問題。施工前（即圖一熱像圖）圖三 施工后熱像圖2、圖四是施工后復測熱像圖，圖中無圖二在整個墻面部位的冷斑滲漏情況，對比圖二已經處理滲漏問題。施工前（即圖二熱像圖） 圖四 施工后熱像圖 九、紅外熱像法九、紅外熱像法影響測試的因素影響測試的因素 紅外熱法檢測外墻飾面質量雖然測試簡單快捷，但是由其測試的原理可知，所有影響外墻飾面材料吸收或傳遞熱能的因素都將有可能影響到測試結果，因此在測試過程中對各種影響因素應慎重對待，應仔細辨別防止出現(xiàn)漏判和誤判現(xiàn)象。下面我們對常見的影響因

14、素進行說明。1、環(huán)境因素紅外熱像法檢測外墻空鼓滲漏的前提條件是外墻飾面必須在較短的時間內獲得較充足的熱能，如果外墻飾面空鼓滲漏，才有可能會產生較明顯的溫度差。因此有如下規(guī)定：東東向向南南向向西西向向北北向向8:009:0011:0013:0015:0016：0011:0013:00（1）應對不同方位立面墻體作最適宜檢測的時間進行檢測，如：（2）晚上、陰雨天、大風天、雨后天晴等情況檢測容易造成誤判，不應進行操作。（3）拍攝地點應盡量避開周邊建筑物的反射、天空的反射、陽光的反射、樹木遮蔽等不利因素的影響。 2、材料因素 陽光照射到外墻飾面材料，并非所有的能量都被其吸收，其中一部分能量被吸收，一部分能量被透射和反射。對于反射率強的材料，材料本身吸熱能力弱，并且反射的輻射很可能對紅外熱像儀產生干擾，不宜使用本方法檢測。另外，當外墻飾面采用不同顏色和不同材質、或凹凸不平的材料時，因為給檢測的結果判定帶來困難，也不宜適用本方法進行檢測。 3、建筑物立面影響 建筑物外墻窗臺、雨篷、陽臺、屋檐、管道、外掛空調機組等凸起物在陽光的照射下產生陰