紅外熱像技術在外墻空鼓檢測中的應用

■ 朱 煒 ZHU Wei

0 引言

外墻外保溫系統是由保溫層、抹面層、固定材料（膠黏劑、錨固件等）和飾面層構成，并固定在外墻外表面的非承重保溫構造的總稱，簡稱外保溫系統[1]。外保溫系統具有保護主體結構、延長建筑物壽命 、基本消除“熱橋”的影響等特點，是目前應用最廣泛的保溫做法，也是國家大力倡導的保溫做法。但隨著時間的推移，在自然及人為因素影響下，大量建筑外墻外保溫工程出現空鼓、開裂、滲水等問題，甚至發生了脫落傷人的工程事故，具有很大的安全隱患，引起社會的高度重視。本文結合工程實例，利用紅外熱像技術檢測外墻外保溫系統空鼓及滲漏等問題，同時借助現場拉拔試驗、鉆芯取樣試驗等方法，驗證、分析外保溫系統損壞的原因，為事故處理提供決策依據進行分析。

1 紅外熱像技術的原理與運用

1.1 紅外熱像技術的原理

紅外線是一種電磁波，波長介于可見光與無線電波之間。自然界中，溫度處于絕對零度以上的物體，都會因為自身的分子運動而輻射出肉眼不可見的紅外線，成為紅外輻射源。紅外檢測指的是利用紅外線將被測目標的紅外輻射能量以圖片的形式展示出來，從而實現對物體或材料表層進行檢測和測量目的的檢測方法。

紅外檢測主要使用的儀器為紅外熱像儀，由紅外探測器、光學成像物鏡、光機掃描系統三部分組成。紅外熱像儀基本工作原理是通過紅外探測器將物體輻射的功率信號轉換成電信號后，成像 裝置的輸出信號就可以完全一一對應地模擬掃描物體表面溫度的空間分布，經電子系統處理，傳至顯示屏上，得到與物體表面熱分布相應的熱像圖[2]。

1.2 紅外熱像技術的應用

采用紅外熱像技術進行檢測，是無損檢測的一種，相比較其他檢測方法，具有更為顯著的優越性。紅外熱像技術能很直觀地顯示物體表面的溫度變化，對于被檢測物體的大小、形狀、距離、面積沒有具體的要求，能夠實時、快速地反映被檢測物體的情況。同時，紅外熱像儀操作簡單，攜帶方便。

基于紅外熱像技術的優點，紅外熱像技術廣泛應用于軍事、航天、醫療、化工、冶金、消防等行業。由于紅外熱像技術具有非接觸、大面積檢測、實時檢測的特點，避免了搭建腳手架、吊籃以及破壞墻體結構等問題，在房屋檢測中具有很大的優勢，廣泛應用于外墻飾面材料黏結質量檢測、墻體和管道滲漏檢測、火災混凝土鑒定、混凝土構件黏鋼質量檢測等，但對于外墻外保溫系統安全性問題的檢測應用尚屬于起步階段，具有廣闊的應用前景。

2 紅外熱像檢測外保溫系統空鼓問題

2.1 外墻外保溫系統空鼓檢測原理

當外墻外保溫系統出現空鼓問題時，空鼓的部位會形成一個空氣層，由于空氣的熱阻值比較大，很好地起到了隔熱層的作用，使得外墻飾面層與保溫層或者保溫層與墻體結構基層之間的熱量傳遞變小。在太陽光的作用下，隨著墻體外表面溫度的升高，飾面層的溫度高于墻體結構基層，則飾面層熱量傳向外保溫系統內部，由于空鼓部位的存在，傳遞給墻體結構基層的熱量減小，導致空鼓的外墻飾面層溫度比周邊正常的飾面層溫度要高；同理，隨著外墻外表面溫度的降低，飾面層的溫度低于墻體結構基層，則墻體結構基層傳遞給外墻飾面層的能量變小，導致空鼓的外墻飾面層溫度比周邊正常的飾面層溫度要低。采用紅外熱像技術進行檢測時，空鼓部位紅外圖像會顯示為紅斑（溫度低～高對應的顏色為藍色～紅色）。

2.2 外墻外保溫系統空鼓檢測實例分析

某學校教學樓為一幢4層框架結構房屋，2013年竣工。外墻使用無機保溫砂漿外墻外保溫系統，紅色長條面磚飾面，局部使用涂料飾面。其外保溫墻體構造為：①面磚飾面墻體構造，包括基層、界面砂漿、20厚無機保溫砂漿、5厚抗裂砂漿+熱鍍鋅電焊網（用塑料錨栓雙向@500固定）、6厚外墻面磚；②涂料飾面墻面構造，包括基層、界面砂漿、20厚無機保溫砂漿、5厚抗裂砂漿+耐堿網格布、柔性膩子+外墻涂料。下面對外墻空鼓進行測試。

2.2.1 外墻外保溫系統空鼓使用紅外熱像法檢測

使用紅外熱像儀對受檢房屋外墻外保溫系統的空鼓情況進行檢測，并通過軟件進行分析，根據現場東、南、西、北立面拍攝的紅外熱圖像（圖1～4），發現外墻各立面均存在明顯的空鼓（紅色）。

圖1 東立面紅外熱像檢測結果

圖2 西立面紅外熱像檢測結果

圖3 北立面紅外熱像檢測結果

圖4 南立面紅外熱像檢測結果

2.2.2 外墻外保溫系統黏結強度檢測

使用數顯式鉚釘拉拔儀，選擇東、南、西、北立面共計27個測點，對外保溫系統黏結強度進行現場測試，進行空鼓的驗算。

按照《無機輕集料保溫砂漿及系統技術規程》（DB33/T 1054—2008）表4.1.1中的耐候性要求，對于抗裂層與保溫層拉伸黏結強度，II型保溫砂漿不得小于0.15MPa，III、IV型保溫砂漿不得小于0.25MPa，且破壞部位應位于保溫層內。現共6組拉伸黏結強度數據，均不滿足規范及設計要求，且其中5組保溫層拉伸黏結強度測量值為0。外保溫系統黏結強度試驗中，共27個測點，21個保溫層斷開，2個保溫層與界面層斷開，4個抗裂防護層與保溫層界面斷開。因此，保溫層的強度明顯低于規范要求，且斷開主要集中在保溫層分層之間。

2.2.3 分析

通過紅外熱像檢測，結合拉拔試驗的結果分析，判斷被檢測房屋的外墻外保溫系統存在大面積的空鼓問題。外墻外保溫系統出現空鼓的原因主要有：①使用中，保溫材料拉伸黏結強度降低，在外界溫度應力反復變化時，容易出現空鼓；②在施工過程中，由于保溫材料厚度較厚，保溫層分層施工過程沒有處理好，分層之間的黏結性較差，導致保溫層內出現空鼓。

3 紅外熱像檢測外保溫系統滲漏問題

3.1 外墻外保溫系統滲漏檢測原理

墻面開裂容易造成雨水侵入，使得保溫材料受潮，形成墻體滲漏。在熱吸收和熱傳導的作用下，熱量在外墻外保溫系統材料中擴散，由于各種材料的熱傳導性能不一致，使得外墻滲漏部位的溫度分布與周邊正常部位存在明顯差異。由于水的熱容比建筑材料的熱容大，在同樣的熱輻射條件下，滲漏部位由于水分的存在，使其熱容量增大，其溫度的升高較小，從而在紅外熱像圖上形成“冷點”[3]。采用紅外熱像技術進行檢測，得到墻體的溫度場，結合鉆芯取樣試驗加以分析判斷，可有效檢測出外墻外保溫系統的滲漏范圍，并找到滲漏源。

3.2 外墻外保溫系統滲漏檢測實例分析

某住宅樓為框架異形柱結構，地下4～5層，地下1層。選用加氣混凝土砌塊內墻、小型混凝土砌塊外墻及30mm或35mm厚膨脹聚苯板外墻外保溫系統。現房屋外墻、露臺、陽臺、窗口等部位多處出現滲水情況，滲水部位紅外圖像顯示為綠斑。

3.2.1 外墻外保溫系統滲漏采用紅外熱像檢測

采用紅外熱像儀對該房屋滲漏部分的外墻進行檢測，并通過軟件分析，情況如圖5～7。

3.2.2 室內滲水情況

對室內相應位置進行檢查，情況如圖8所示。

3.2.3 現場取樣

采用空心鉆頭，從保溫層一側鉆取直徑70mm的芯樣。鉆取芯樣深度為鉆透保溫層到達結構層或基層表面，必要時也可鉆透墻體[4]。使用鉆芯機，選取外保溫系統的滲漏位置進行取樣分析（圖9）。

圖5 西立面紅外熱像檢測結果

圖6 室外窗角紅外熱像檢測結果

圖7 陽角紅外熱像檢測結果

圖8 室內滲水情況

圖9 外墻外保溫系統滲漏檢測測點

3.2.4 分析

紅外熱像檢測表明房屋的外墻、露臺、陽臺、窗口均存在滲水現象。墻體潮濕，局部有水分滲出，在外墻聚苯板內部有大量水分滲入。結合鉆芯取樣試驗分析，外墻外保溫系統出現滲漏的原因主要有：①面磚勾縫不密實，陽角部位面磚接口沒有處理，雨水容易沿縫隙進入；②屋面防水失效，雨水沿聚苯板空腔進入墻體；③門窗周邊普遍滲水主要是由外墻滲水、窗框與主體結構間密封不密實等施工原因造成。

4 結語

紅外熱像檢測技術屬于高新技術范疇，具有獨特的優點，能補充傳統檢測手段的不足，總結下來，主要有以下幾點：

（1）通過紅外熱像技術檢測外墻外保溫系統，可以快速檢測到墻體空鼓的位置及損壞面積，借助外保溫系統黏結強度拉拔試驗，能夠準確分析出外保溫墻體空鼓的原因及空鼓深度，為后續處理提供依據。

（2）在外墻外保溫系統滲漏的檢測上，紅外熱像技術可以全面檢查墻體的滲漏情況，借助鉆芯技術，檢測出滲水的程度，提高了滲漏檢測技術的便利性、準確性。

（3）紅外熱像檢測技術具有快速、全面、無損等特點，在外墻外保溫系統安全性檢測上具有很大的優勢，可準確判定出外墻外保溫空鼓、滲漏等損壞范圍。可結合拉拔、鉆芯等方法，判斷出外墻外保溫墻體空鼓、滲漏等產生的原因及損壞程度，為相關修繕技術提供決策依據。