用红外成像技术检测建筑外墙渗漏技术

红 外 热 成 像 技 术 外 墙 空 鼓渗 漏 检 测 的 应 用广 州 市 鲁 班 建 筑 工 程 技 术 有 限 公 司 梁 志 勤 一 、 前 言 近 年 来 ， 外 墙 饰 面 砖 材 料 从 建 筑 物 外 墙 上 空 鼓 渗 漏 现象 时 有 发 生 ， 是 一 种 顽 症 ， 严 重 的 还 影 响 正 常 使 用 。 在 我国 南 方 湿 热 多 雨 的 地 区 ， 刚 才 还 是 烈 日 当 空 ， 转 眼 间 倾 盆大 雨 的 天 气 时 有 发 生 。 这 种 天 气 会 使 建 筑 物 表 面 在 短 时 间内 产 生 3040 的 温 度 下 降 并 同 时 产 生 较 大 的 温 度 差 ， 由于 饰 面 砖 与 普 通 水 泥 砂 浆 粘 结 材 料 的 热 胀 冷 缩 并 不 完 全 同步 ， 因 此 ， 它 们 之 间 就 会 产 生 收 缩 张 拉 应 力 。 在 这 种 应 力作 用 下 ， 饰 面 砖 粘 结 界 面 或 胶 结 材 料 与 墙 体 界 面 较 为 薄 弱部 位 则 会 出 现 分 离 ， 在 反 复 作 用 下 ， 分 离 情 况 不 断 扩 大 ，直 至 形 成 空 鼓 并 产 生 渗 漏 ， 如 加 上 施 工 质 量 的 因 素 ， 则 渗漏 问 题 更 显 突 出 。 如 何 从 非 接 触 、 远 距 离 、 实 时 、 快 速 对 建 筑 外 墙 空 鼓渗 漏 进 行 判 断 是 一 门 新 颖 的 课 题 。 我 们 近 几 年 在 红 外 热 像法 检 测 外 墙 饰 面 砖 粘 结 、 渗 漏 的 方 面 开 展 研 究 及 现 场 操 作， 并 利 用 红 外 热 像 仪 检 测 建 筑 外 墙 所 得 的 热 像 图 （ 温 度 场分 布 图 ） 及 变 化 值 ， 进 行 空 鼓 渗 漏 分 析 和 判 断 ， 并 为 下 一步 的 外 墙 治 理 提 供 依 据 。 二 、 示 例 工 程 概 况 五 羊 本 田 摩 托 （ 广 州 ） 有 限 公 司 厂 区 内 技 术 楼 ， 创 建 于 2005年 ， 建 筑 物 为 单 体 楼 房 ， 主 体 为 一 层 建 筑 ， 局 部 为 二 层 ， 该 楼 房 主要 作 为 办 公 、 技 术 发 展 等 用 途 。 建 筑 物 呈 矩 形 ， 长 138米 ， 宽 24米， 外 墙 投 影 面 积 约 为 3000平 方 米 ， 其 中 结 构 层 次 为 ： 灰 砂 砖 墙 体 1:3防 水 砂 浆 底 层 5厚 1:3水 泥 砂 浆 抹 平 粘 结 层 饰 面 砖层 。 该 建 筑 主 要 存 在 外 墙 空 鼓 渗 漏 问 题 ， 并 因 房 屋 渗 漏 问 题 影 响 正常 办 公 。 三 、 方 案 选 择 及 对 比1、敲击法： 敲 击 法 是 一 种 经 验 评 定 方 法 ， 一 般 是 使 用 小 锤 子 作 为检 测 工 具 ， 用 敲 击 物 体 发 出 的 声 音 频 率 及 声 音 来 判 断 物 体的 致 密 程 度 和 内 部 空 洞 ， 从 而 推 断 渗 漏 可 能 性 。 这 种 方 法程 序 少 ， 但 方 法 受 主 观 因 素 影 响 较 大 ， 主 要 靠 检 测 人 员 的经 验 进 行 判 断 ， 劳 动 强 度 大 、 效 率 低 。 2、目测法 目 测 法 是 一 种 经 验 评 定 方 法 ， 一 般 按 个 人 目 视 观 测 结果 来 评 定 结 构 的 状 态 。 这 种 鉴 定 方 法 程 序 少 ， 花 费 人 力 物力 少 。 但 主 要 凭 借 个 人 经 验 ， 受 个 人 主 观 因 数 的 影 响 较 大。 因 为 空 鼓 渗 漏 源 头 未 必 能 查 找 出 来 ， 即 使 是 检 测 人 员 专业 技 术 水 准 较 高 ， 也 未 必 能 准 确 判 断 。 3、红外热成像检测法 运 用 红 外 热 像 仪 探 测 物 体 各 部 分 辐 射 红 外 线 能 量 ， 根据 物 体 表 面 的 温 度 场 分 布 状 况 所 形 成 的 热 像 图 ， 直 观 地 显示 材 料 、 结 构 物 及 其 结 合 面 上 存 在 不 连 续 缺 陷 的 检 测 技 术并 发 现 空 鼓 渗 漏 区 域 。 它 不 需 要 脚 手 架 ， 避 免 危 险 作 业 而且 可 以 快 速 非 接 触 、 大 面 积 排 查 建 筑 饰 面 缺 陷 及 渗 漏 情 况。 由 于 红 外 热 像 法 具 有 众 多 优 点 ， 所 以 本 案 例 采 用 它 作 为检 测 的 主 要 手 段 。 四、红外热像法检 测 原 理 红 外 热 像 仪 是 利 用 红 外 探 测 器 和 光 学 成 像 物 镜 接 受被 测 目 标 的 红 外 辐 射 能 量 分 布 图 形 反 映 到 红 外 探 测 器 的 光敏 元 件 上 ， 从 而 获 得 红 外 热 像 图 ， 这 种 热 像 图 与 物 体 表 面的 热 分 布 场 相 对 应 。 红 外 热 像 仪 就 是 将 物 体 发 出 的 不 可 见红 外 能 量 转 变 为 可 见 的 热 图 像 。 热 图 像 上 面 的 不 同 颜 色 代表 被 测 物 体 的 不 同 温 度 ， 用 暖 色 和 冷 色 表 示 温 度 高 低 ， 或者 用 亮 白 表 示 温 度 高 ， 暗 黑 表 示 温 度 低 。 墙 体 结 构 有 很 大 的 热 容 量 ， 对 于 混 凝 土 结 构 的 主 体 ，当 外 墙 的 表 面 温 度 比 主 体 温 度 高 ， 热 就 从 外 墙 表 面 传 到 主体 中 ， 当 外 墙 的 表 面 温 度 更 低 时 ， 热 就 由 里 传 到 外 。 如 果墙 体 饰 面 材 料 有 剥 落 空 鼓 ， 外 墙 和 主 体 之 间 的 热 传 导 变 小 。因 此 ， 当 外 墙 表 面 从 日 照 或 外 部 升 温 的 空 气 中 吸 收 热 量 时 ，有 空 鼓 层 的 部 位 温 度 变 化 比 正 常 情 况 大 。 通 常 ， 当 暴 露 在太 阳 光 或 升 温 的 空 气 中 时 ， 外 墙 表 面 的 温 度 升 高 ， 剥 落 部位 的 温 度 比 正 常 部 位 的 温 度 高 ； 相 反 ， 当 阳 光 减 弱 或 气 温降 低 ， 外 墙 表 面 温 度 下 降 时 ， 剥 落 部 位 的 温 度 比 正 常 部 位的 温 度 低 。 如 何 从 外 在 墙 壁 的表 面 温 度找出分 层 的 部 分 ？墙体基础灰泥 瓷砖太阳辐射 外墙热空气传递路线图太 阳 辐 射 或 气 温波 动能 量 进 入 外 墙由 于 空 气 空 隙的绝缘影响， 热 转 移 到建 筑 物会比较慢温 度 较 高温 度 较 低 由 于 空 气 的 热 导 远 低 于 瓷 砖 、 砖 、 混 凝 土 等 建 筑 材 料， 因 此 当 热 流 从 表 面 进 入 建 筑 物 饰 面 层 时 ， 即 会 在 “ 空 鼓” 等 缺 陷 部 位 受 到 空 气 阻 挡 发 生 “ 热 堆 积 ” ， 使 该 处 的 红外 热 像 呈 “ 热 斑 ” 等 特 征 。 由 红 外 热 像 “ 热 斑 ” 出 现 的 部位 、 持 续 时 间 等 特 征 推 知 存 在 饰 面 砖 粘 结 质 量 的 区 域 范 围。 相 反 原 理 ， 但 结 构 体 存 在 潮 湿 或 积 水 情 况 ， 红 外 热 像产 生 “ 冷 斑 ” 现 象 ， 并 通 过 “ 冷 斑 ” 现 象 推 知 存 在 饰 面 砖渗 漏 的 区 域 范 围 。 五 、 红 外 热 像 法 检 测 的 特 长 和 适 用 范 围 1、 特 长 ： 红 外 技 术 应 用 于 无 损 检 测 领 域 ， 其 重 要 的 特 点 是 能 远距 离 测 量 温 度 ， 该 方 法 具 有 非 接 触 、 远 距 离 、 实 时 、 快 速、 全 场 测 量 等 优 点 ， 在 这 些 方 面 其 他 的 无 损 检 测 方 法 是 无法 跟 它 相 比 的 。 红 外 线 通 过 非 接 触 地 对 外 墙 进 行 大 面 积 检测 ， 并 可 将 检 测 结 果 以 图 像 的 形 式 直 接 可 看 到 ， 热 像 图 可用 直 接 可 视 的 方 式 进 行 记 录 、 显 示 。 检 测 结 果 通 过 解 析 热像 图 可 进 行 高 精 度 分 析 。 这 方 面 是 其 他 检 测 方 法 所 不 具 备的 有 利 的 一 面 。 由 于 是 非 接 触 ， 因 此 它 不 需 要 象 敲 击 法 那样 在 建 筑 场 地 架 设 脚 手 架 、 吊 船 等 工 具 ， 而 是 在 较 短 的 时间 内 完 成 大 面 积 的 摄 影 任 务 ， 只 需 要 少 量 工 作 人 员 就 完 成检 测 任 务 ， 工 作 效 率 高 。 2、 适 用 范 围 ： 从 剥 离 部 位 和 正 常 部 产 生 温 差 的 热 源 来 讲 ， 由 于 基 本 上 依 靠 日照 、 外 气 温 变 化 这 种 自 然 现 象 ， 检 测 结 果 的 图 像 清 晰 程 度 与 准 确 性全 受 气 候 的 影 响 ， 而 并 非 任 何 时 候 都 可 以 进 行 检 测 的 ， 因 此 若 无 日照 及 外 气 温 变 化 促 使 空 鼓 渗 漏 部 位 和 正 常 部 之 间 产 生 大 的 温 差 ， 也就 无 法 进 行 检 测 。 另 外 墙 面 和 摄 影 位 置 之 间 如 果 有 物 体 遮 挡 ， 那 个部 分 也 无 法 检 测 。红 外 热 像 仪 采 用 高 灵 敏 度 的 红 外 探 测 器 ， 为 了 使 避 免 影 响 图 片 质量 ， 须 对 拍 摄 环 境 和 条 件 进 行 规 定 。 制 定 仪 器 使 用 的 天 气 环 境 宜 在-540 ； 湿 度 90%RH； 且 无 下 雨 、 大 风 、 结 露 。 设 备 要 求 工 作 波段 814 m； 分 辨 温 差 0.1 ； 红 外 像 元 素 : 240 320位 ； 测 温准 确 度 2 ， 镜 头 严 禁 受 阳 光 直 射 ； 测 定 位 置 、 角 度 不 应 对 于 图像 处 理 的 精 度 产 生 影 响 。 六 、 红 外 热 像 法 检 测 程 序1、 检 测 程 序 ： 制 定 方 案 目 测 调 查 外 墙 面 部 位 扫 描 重 点 部 位 检测 记 录 图 像 资 料 登 记 数 据 收 集 数 据 整 理 、 汇 总 编 制 检 测 报 告2、 现 场 检 测 操 作2.1、 记 录 相 关 日 期 、 时 间 、 温 度 、 湿 度 、 设 备 、 轴 线 、记 录 人 等 资 料 并 检 查 仪 器 使 其 处 于 正 常 工 作 状 态 。 2.2、 设 置 正 常 部 位 基 准 点 ， 下 列 部 位 应 设 置 基 准 点 ： （ 1） 饰 面 材 料 不 同 ， 或 饰 面 材 料 相 同 ， 但 颜 色 不 同 的 部位 ； （ 2） 部 分 受 光 线 照 射 、 部 分 有 阴 影 墙 面 ； （ 3） 受 气 候 和 检 测 距 离 、 方 位 等 的 影 响 ， 正 常 部 分 表 面温 度 出 现 差 异 的 部 位 。 2.3拍 摄 红 外 图 像 并 保 存 ， 拍 摄 时 应 符 合 下 列 要 求 ： （ 1） 拍 摄 室 外 距 离 宜 控 制 在 2050m 范 围 内 ， 在 1020m 距 离 内 拍 摄 时 宜 使 用 广 角 镜 头 ； （ 2） 拍 摄 的 仰 角 宜 控 制 在 45 以 内 ；（ 3） 发 现 可 疑 渗 漏 或 空 鼓 部 位 ， 应 进 一 步 调 整 仪 器 色 差， 使 可 疑 部 位 更 加 明 显 ， 并 最 终 确 定 渗 漏 部 位 。（ 4） 红 外 热 像 仪 拍 摄 时 应 同 时 对 被 检 测 部 位 拍 摄 可 视 照片 ；（ 5） 进 行 热 像 拍 摄 时 ， 应 注 意 当 前 位 置 所 拍 图 像 的 分 辨率 ， 必 要 时 采 用 望 远 镜 头 ， 将 墙 面 分 成 若 干 部 分 拍 摄 或 采用 广 角 镜 头 。（ 6） 在 实 际 工 程 检 测 时 ， 应 辅 以 其 他 方 法 （ 如 敲 击 法 ） 对 红 外 热 成 像 法 检 测 结 果 加 以 少 量 的 局 部 确 认 测 试 。 2.4、 记 录 红 外 照 片 和 可 视 照 片 的 编 号 。 2.5、 提 供 建 筑 物 外 墙 检 测 技 术 咨 询 报 告 ： 根 据 现 场 检测 ， 收 集 数 据 、 图 片 及 资 料 ， 编 制 建 筑 物 检 测 技 术 咨 询 报告 ， 报 告 内 容 包 括 检 测 概 况 、 现 场 实 际 渗 漏 情 况 （ 包 括 主要 数 据 、 代 表 性 图 片 、 现 场 资 料 等 ） 、 渗 漏 原 因 分 析 、 潜在 渗 漏 发 展 隐 患 、 建 议 治 理 方 向 等 主 要 部 分 。2.6、 根 据 大 楼 外 立 面 热 像 图 作 如 下 简 要 说 明 ：2.6.1、 图 一 是 北 向 二 层 女 儿 墙 部 位 渗 漏 情 况 ， 可 见 光图 片 （ 即 目 测 ） 无 法 看 到 任 何 渗 漏 情 况 ， 而 热 像 图 清 晰 则反 映 问 题 ， 冷 斑 部 位 （ 深 蓝 色 ） 是 渗 漏 部 位 ， 且 渗 漏 发 展为 向 下 和 水 平 左 右 扩 散 ， 并 主 要 向 一 层 外 墙 渗 透 。 图 一 女 儿 墙 部 位 渗 漏 情 况 2.6.2、 图 二 是 南 向 整 体 外 墙 渗 漏 情 况 ， 从 热 像 图 分 布 大量 冷 斑 分 析 可 知 该 墙 体 存 在 较 多 渗 漏 面 ， 并 从 轻 微 渗 漏 状态 向 严 重 方 向 发 展 。 同 时 另 一 发 现 女 儿 墙 根 部 和 楼 房 圈 梁存 在 水 平 热 斑 现 象 ， 说 明 存 在 空 鼓 裂 缝 ， 成 为 日 后 渗 漏 源图 二 外 墙 面 渗 漏 情 况 七 、 外 墙 空 鼓 整 治 措 施 该 大 楼 由 于 外 墙 长 期 存 在 空 鼓 漏 水 现 象 ， 虽 经 修 补 但效 果 不 佳 ， 为 达 到 根 治 效 果 ， 需 要 做 整 体 防 水 处 理 ， 我 们于 2011年 11月 份 开 始 进 行 维 修 工 作 ， 主 要 施 工 要 点 如 下 ：1、 搭 设 外 墙 脚 手 架 作 为 外 墙 施 工 平 台 ；2、 整 体 铲 除 外 墙 饰 面 砖 及 外 墙 抹 灰 层 ；3、 节 点 、 接 缝 密 封 处 理 ；4、 整 体 批 抹 约 25mm厚 抗 裂 防 水 砂 浆 层 ， 内 加 聚 丙 烯 微纤 维 、 加 挂 2 50 50mm热 镀 锌 钢 网 ；5、 采 用 约 4mm厚 LB-82瓷 砖 胶 砂 浆 粘 贴 95mm 95mm外 墙饰 面 砖 。 八 、 大 楼 维 修 整 改 后 红 外 热 像 法 复 检 为 验 证 大 楼 外 墙 施 工 前 、 后 空 鼓 渗 漏 的 效 果 对 比 ， 我们 在 经 过 一 个 雨 季 的 观 察 ， 于 2012年 9月 进 行 复 测 ， 并 作以 下 简 要 说 明 ：1、 图 三 是 施 工 后 复 测 热 像 图 ， 图 中 无 图 一 在 女 儿 墙 部位 的 冷 斑 渗 漏 情 况 ， 对 比 图 一 已 经 处 理 渗 漏 问 题 。施 工 前 （ 即 图 一 热 像 图 ） 图 三 施 工 后 热 像 图 2、 图 四 是 施 工 后 复 测 热 像 图 ， 图 中 无 图 二 在 整 个 墙 面 部位 的 冷 斑 渗 漏 情 况 ， 对 比 图 二 已 经 处 理 渗 漏 问 题 。施 工 前 （ 即 图 二 热 像 图 ） 图 四 施 工 后 热 像 图 九 、 红 外 热 像 法影响测试的因素 红 外 热 法 检 测 外 墙 饰 面 质 量 虽 然 测 试 简 单 快 捷 ， 但 是由 其 测 试 的 原 理 可 知 ， 所 有 影 响 外 墙 饰 面 材 料 吸 收 或 传 递热 能 的 因 素 都 将 有 可 能 影 响 到 测 试 结 果 ， 因 此 在 测 试 过 程中 对 各 种 影 响 因 素 应 慎 重 对 待 ， 应 仔 细 辨 别 防 止 出 现 漏 判和 误 判 现 象 。 下 面 我 们 对 常 见 的 影 响 因 素 进 行 说 明 。1、 环 境 因 素红 外 热 像 法 检 测 外 墙 空 鼓 渗 漏 的 前 提 条 件 是 外 墙 饰 面 必须 在 较 短 的 时 间 内 获 得 较 充 足 的 热 能 ， 如 果 外 墙 饰 面 空 鼓渗 漏 ， 才 有 可 能 会 产 生 较 明 显 的 温 度 差 。 因 此 有 如 下 规 定： 东 向 南 向 西 向 北 向8 :0 0 9 :0 0 1 1 :0 0 1 3 :0 0 1 5 :0 0 1 6 ： 0 0 1 1 :0 0 1 3 :0 0（1）应对不同方位立面墙体作最适宜检测的时间进行检测， 如 ：（ 2） 晚 上 、 阴 雨 天 、 大 风 天 、 雨 后 天 晴 等 情 况 检 测 容 易造 成 误 判 ， 不 应 进 行 操 作 。（ 3） 拍 摄 地 点 应 尽 量 避 开 周 边 建 筑 物 的 反 射 、 天 空 的 反射 、 阳 光 的 反 射 、 树 木 遮 蔽 等 不 利 因 素 的 影 响 。 2、材料因素 阳 光 照 射 到 外 墙 饰 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 。对 于 反 射 率 强 的 材 料 ， 材 料 本 身 吸 热 能 力 弱 ， 并 且 反 射 的辐 射 很 可 能 对 红 外 热 像 仪 产 生 干 扰 ， 不 宜 使 用 本 方 法 检 测。 另 外 ， 当 外 墙 饰 面 采 用 不 同 颜 色 和 不 同 材 质 、 或 凹 凸 不平 的 材 料 时 ， 因 为 给 检 测 的 结 果 判 定 带 来 困 难 ， 也 不 宜 适用 本 方 法 进 行 检 测 。 3、建筑物立面影响 建 筑 物 外 墙 窗 台 、 雨 篷 、 阳 台 、 屋 檐 、 管 道 、 外 挂 空调 机 组 等 凸 起 物 在 阳 光 的 照 射 下 产 生 阴 影 ， 外 墙 立 面 的 污物 等 导 致 颜 色 发 生 变 化 等 都 有 可 能 造 成 建 筑 物 外 墙 表 面 的温 度 产 生 差 异 ， 并 影 响 检 测 结 果 。 十 、 结论 红外热成像法检测建筑外墙空鼓渗漏是具有轻便、 快速 、 直 观 、 非 接 触 、 大 面 积 、 远 距 离 探 测 等 优 点 。 特 别 适合 采 用 满 粘 贴 法 施 工 的 新 建 和 既 有 建 筑 物 外 墙 全 面 检 查 。目 前 相 关 设 备 和 技 术 日 趋 成 熟 ， 相 关 的 行 业 标 准 红 外 热像 法 检 测 建 筑 外 墙 饰 面 粘 结 质 量 技 术 规 程 JGJ/T 277-2012已 于 2012年 5月 1日 实 施 ， 为 其 技 术 进 一 步 推 广 与 发 展创 造 了 良 好 的 条 件 。 结 束 ， 谢 谢 ！