紅外熱像法檢測外墻飾面磚黏結(jié)缺陷的應(yīng)用研究

■ 李 蕓 Li Yun 劉永福 Liu Yongfu 周 宏 Zhou Hong白 亮 Bai Liang 蔣 瑋 Jiang Wei

0 前言

近年來，我市發(fā)生多起既有房屋瓷磚脫落事件，嚴(yán)重威脅人民群眾生命財產(chǎn)安全，引起政府、群眾、社會媒體的廣泛關(guān)注。針對既有房屋出現(xiàn)建筑物外飾面磚脫落等現(xiàn)象，我中心對此進(jìn)行了大量勘查檢測工作，積累了此類房屋安全管理事件的鑒定檢測及處理經(jīng)驗(yàn)，并作為參編單位編寫了《紅外熱像法檢測建筑外墻飾面層黏結(jié)缺陷技術(shù)規(guī)程》（CECS 204:2006）?，F(xiàn)結(jié)合典型工程實(shí)例，對紅外熱像法檢測建筑物外墻飾面磚黏結(jié)缺陷技術(shù)做分析綜述。

1 紅外熱像法檢測基本原理及優(yōu)點(diǎn)

1.1 基本原理

紅外線是介于可見紅光和微波之間的電磁波，它的波長范圍為0.76~1 000μm，頻率為4×1014~3×1011Hz[1]。自然界中，任何高于絕對零度（-273℃）的物體都是紅外輻射源，當(dāng)被檢測物體存在缺陷時，它將改變被檢測物體的熱傳導(dǎo)性能，因此紅外熱像儀可以根據(jù)紅外輻射對溫度的變化探測被測物體表面溫度場產(chǎn)生變化，最終檢測出被測物體的質(zhì)量缺陷位置。

1.2 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

紅外熱像技術(shù)是一種非接觸的無損檢測技術(shù)，操作過程不需要接觸檢測目標(biāo)，能夠遠(yuǎn)距離測量物體表面的輻射溫度，該方法具有快速、遠(yuǎn)距離、實(shí)時、非接觸性、大面積的掃查檢測物表面等優(yōu)點(diǎn)，具有比其他測量溫度技術(shù)更為顯著的優(yōu)勢[2]。檢測時所使用的紅外熱像儀操作簡單，現(xiàn)場只需對被測目標(biāo)進(jìn)行拍攝并存入存儲媒介中，將信息導(dǎo)入電腦，即可完成操作。熱圖像可用直接可視的方式進(jìn)行記錄、顯示，與電腦連接后易于實(shí)現(xiàn)自動化和實(shí)時觀測等優(yōu)點(diǎn)。

2 紅外熱像法建筑物外墻飾面材料黏結(jié)質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

建筑物外墻維護(hù)結(jié)構(gòu)的剝離和外墻面磚飾面的空鼓，存在很大的安全隱患，容易引起重大的質(zhì)量安全事故。只要能及時發(fā)現(xiàn)，就可以采取相應(yīng)措施避免事故發(fā)生。當(dāng)建筑物外墻飾面材料黏結(jié)存在質(zhì)量問題時，在外墻飾面材料之間或與主體結(jié)構(gòu)材料之間就會形成很薄的空氣夾層空間，由于這個封閉的空氣與墻體的其它材料相比具有較好隔熱性，因此，在建筑物外墻表層飾面發(fā)生質(zhì)量缺陷材料空鼓的部位，使建筑物飾面外墻表面與其結(jié)構(gòu)主體之間的熱傳遞減少。當(dāng)墻體受到太陽輻射或氣溫升高時，剝離或者空鼓部位的溫度要高于正常部位的溫度。反之，在沒有太陽輻射或者夜晚時，建筑物外墻質(zhì)量缺陷區(qū)域溫度要低于正常部位溫度。當(dāng)在建筑物外墻表層材料某處產(chǎn)生空鼓或者剝離等質(zhì)量缺陷時，外墻表層與建筑物主體之間的熱傳遞將會減少[3]。一般來說，當(dāng)建筑物外墻溫度由于太陽輻射室外溫度升高而升高時，空鼓處的溫度比正常部位溫度要高；反之，空鼓處的溫度比正常部位的溫度則要低。

紅外熱像法檢測利用熱輻射原理，通過紅外熱像儀獲得建筑物外墻質(zhì)量缺陷處溫度分布與其他位置溫度分布差異的紅外熱像圖譜，判斷出建筑物外墻黏結(jié)質(zhì)量缺陷的位置及程度。

3 檢測實(shí)例及維修方案

3.1 檢測實(shí)例

某房屋建于2009年，是一幢地下2層地上27層鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅樓，房屋外墻飾面材料為飾面磚。自2013年年初以來，該房屋陸續(xù)出現(xiàn)多起外墻飾面磚脫落事件，導(dǎo)致業(yè)主財產(chǎn)受損，人身受到意外傷害。受委托單位委托，我中心采用紅外熱像技術(shù)對受檢房屋外墻飾面的空鼓狀況進(jìn)行了現(xiàn)場檢測，結(jié)果如圖1所示（紅外熱像圖中外墻面的空鼓部位以橘紅色塊表示）。

根據(jù)紅外圖片上的空鼓色塊，計算每一個立面外墻飾面層的脫黏空鼓面積，建筑物各立面外墻飾面層的空鼓率按式(1)計算：

式中，εE—外墻飾面層的脫黏空鼓率(%），精確至1%；

圖1 紅外熱像法檢測外墻飾面磚黏結(jié)缺陷對比圖

AE—被測外墻飾面層脫黏空鼓總面積(m2），精確至 1m2；

A—被測外墻飾面層凈面積(m2），精確至1 m2。

紅外熱像檢測結(jié)果表明，受檢房屋飾面存在大面積空鼓現(xiàn)象，進(jìn)行計算后得到受檢房屋外墻飾面空鼓率＞15%，已經(jīng)存在較嚴(yán)重的的空鼓隱患，必須對該建筑外墻進(jìn)行全面檢查維修。在紅外熱像法檢測基礎(chǔ)上，又采用敲擊法及局部破損辦法對判斷有空鼓的飾面部位進(jìn)行了確認(rèn)，結(jié)果表明紅外熱像法檢測結(jié)果是準(zhǔn)確的。

3.2 維修方案

針對目前受檢房屋外墻飾面空鼓現(xiàn)象，應(yīng)對空鼓部位進(jìn)行處理，具體建議維修方案如下：

3.2.1 基層開裂但不存在空鼓

對于基層開裂但不存在空鼓的部位，建議采取如下措施進(jìn)行維修：

⑴基層開裂處，細(xì)裂縫用嵌縫材料填充即可。

⑵粗裂縫則沿裂縫剔成“V”字槽，在其底部用嵌縫材料填充，上部用聚合物水泥砂漿抹平。

3.2.2 基層空鼓

對于基層空鼓的部位，建議采取如下措施進(jìn)行維修：

⑴空鼓區(qū)直徑小于30cm而且沒有出現(xiàn)膨脹、移位和脫落危險的地方，考慮到不會影響墻面的整體裝飾和保護(hù)功能，可以不做鑿除處理。

⑵空鼓區(qū)直徑大于30cm的地方，而且沒有出現(xiàn)膨脹、移位和脫落危險的，采用不銹鋼膨脹錨固栓加固法對其加固。

⑶如果此處為空心磚填充墻，則還需灌注水泥砂漿。

⑷空鼓區(qū)出現(xiàn)膨脹、移位和脫落的地方，先將空鼓部位進(jìn)行切割、鑿除，然后用界面劑處理后，再采用1:3水泥砂漿加適量膨脹劑分次抹平的方法。

3.2.3 基層密實(shí)而表面馬賽克松弛

對于基層密實(shí)，表面馬賽克松弛的部位，可以先將表面馬賽克鑿除后，再采用聚合物水泥砂漿抹平。

3.2.4 需全部墻面翻新

如需進(jìn)行全部墻面翻新，則建議先在整個墻面用上房牌面磚馬賽克界面膩?zhàn)优逗?，再批嵌上房牌外墻柔性膩?zhàn)樱克⑸戏颗朴袡C(jī)硅丙烯酸外墻涂料。

4 影響紅外熱像檢測結(jié)果因素分析

雖然應(yīng)用紅外熱法檢測外墻飾面質(zhì)量缺陷簡單快捷，由測試原理可知，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(jié)果，因此在測試過程中對各種影響因素應(yīng)慎重對待、仔細(xì)辨別，防止出現(xiàn)漏判和誤判現(xiàn)象。

（1）因紅外熱像檢測受光照影響，拍攝之前應(yīng)考慮所拍攝立面朝向，保證被測墻面得到充足的大角度太陽照射，有利于外墻飾面材料短時間內(nèi)獲得熱能。風(fēng)、雨天考慮到外墻飾面獲得的能量通過對流方式快速流失，無法在短時間獲得較充足穩(wěn)定的能量，因此不宜進(jìn)行檢測。

（2）檢測時應(yīng)對外飾面材料使用情況、材料反射率、基地材料等狀況應(yīng)提前調(diào)研；拍攝過程中應(yīng)做好拍攝記錄，拍攝距離最好控制在10～50m之間，仰角控制在45°以內(nèi)，相鄰拍攝圖片應(yīng)有重合部分。

（3）紅外熱像圖片處理應(yīng)排除影響空鼓判定的主客觀因素。建筑物表面是否凹凸不平，顏色是否均衡，建筑物內(nèi)溫度是否變化，建筑物的陰陽角等，都會對脫黏空鼓判定產(chǎn)生影響。測試時應(yīng)同時拍攝同角度和位置的紅外照片和可見相片，仔細(xì)甄別溫度差產(chǎn)生的原因，對疑似缺陷的位置盡可能地采用敲擊法或其它方法進(jìn)行驗(yàn)證。

5 結(jié)語

紅外熱像法檢測建筑外墻飾面黏結(jié)缺陷具有快速、無損和非接觸的特點(diǎn)，特別適合采用滿黏貼法施工的新建和既有建筑物外墻全面檢查。經(jīng)過十幾年的發(fā)展和廣大工程技術(shù)人員的共同努力，目前相關(guān)設(shè)備和技術(shù)日趨成熟。但是，還有很多工作需要在今后的實(shí)踐中近一步改進(jìn)和提高，使得紅外熱像技術(shù)在建筑物檢測中的應(yīng)用更加廣泛和科學(xué)，有效地提升建筑質(zhì)量檢測技術(shù)水平。

[1]Maierhofer Ch, Arndt R and Rollig M,etal. Application of impulse-thermography for non-destuctive assessment of concrete structures[J]. Cement and Concrete Composites, 2006, 28(4): 393-401.

[2]Bar-Cohen Y. Emergine NDT technologies and challenges at the beginning of the third millennium, Part 1[J]. Material Evaluation, 2000,(1):17-30.

[3]張榮成. 紅外熱像法檢測建筑物外墻飾面施工質(zhì)量的試驗(yàn)研究[J]. 建筑科學(xué),2002,1(18):.40-44.