微波濕度儀在砌體墻潮濕病害檢測中的應用

■ 周 穎 ZHOU Ying

0 引言

隨著城鎮建設的快速發展，人們對工作和居住環境的要求越來越高，房屋外墻、樓板等處潮濕病害問題也逐步顯露出來。據《2013 年全國建筑滲透狀況調查項目報告》顯示，我國部分地區住宅建筑房屋的滲透率高達95.33%。房屋潮濕病害問題不僅影響了使用者的感受，更會影響使用者健康，嚴重的還會造成安全事故。因潮濕病害造成的結構開裂等問題會直接影響到房屋建筑的耐久性，成為房屋建筑的“慢性病”。因此，在房屋墻體發生潮濕病害后，如何快速判別病害原因、尋找滲漏點，已經成為房屋檢測工作中亟待解決的問題。雷達法、紅外線法和傳感器法是目前在檢測中應用比較多的方法。但這些方法有的對環境要求比較高，有的對被測物體表面平整度要求比較高，并且需要對被測物體進行開鑿，屬于破壞性檢測[1]。微波濕度法可在物體表面進行測試，且對表面平整度要求不是很高，可以快速檢測墻體內部不同深度的濕度情況，為檢測人員提供客觀的數據判斷，也為后續修繕提供切實依據[2]。

1 微波濕度測試原理

不同物質分子有不同的介電常數，介電值的差異是微波濕度儀測量的依據。利用微波頻譜中的特定頻率，能夠檢測出對應范圍一定體積內的水分含量，反映被檢測物體的濕度。水是一種電介質，屬于極性物質，在微波電場的作用下隨著電場頻率振動，產生介電效應。水分子的介電值在80左右，而實際上絕大部分的建筑材料介電常數通常在3～6 之間。水分子這種顯著有別于其他分子的特性使得區域介電值通常是由其包含的水分來決定的。測量區域的介電值隨著濕度的變化而變化。因此，進行微波濕度測量時，可通過測量與介電值緊密相關的物理參數如相位變化、功率衰減、諧振頻率等的變化，來判斷所測量構件內部的水分含量[3]。微波濕度儀配備有不同探測深度的探頭，可通過對不同深度和不同位置的檢測，獲得墻體內部含水量和濕度分布情況。

2 微波濕度測試方法

采用德國產MOIST 350B 手持式微波濕度測試系統對濕度進行測試，該系統可以發射2.45 GHz 特定頻率對被測物體進行探測。儀器配備有4個可以探測不同深度的探頭，可探測深度分別為3 cm、7 cm、11 cm、30 cm，基本可滿足平時建筑物構件探測的需求（圖1）。進行測試時，將探頭扣在被測物體表面，通過主機發射微波，即可獲得所探位置對應深度的濕度情況。材料類型可以按照實際被測構件的情況，選擇砌體、混凝土、木材、其他材料，等等。

圖1 微波濕度測試儀

測試現場先按照檢測區域情況進行網點劃分，布置測點位置，再進行數據采集和分析工作（圖2）。檢測過程中，應注意：①測試墻體表面應盡量平滑，以避免被測構件表面凹凸高差較大（超過5 mm）而造成檢測結果的不正確[4]；②檢測網格布置時，檢測測點間距不宜大于0.1 m；③測試時，探頭與被測構件表面應保持垂直，且需考慮被測構件的邊緣效應，一般要求探頭與被測構件的邊緣距離大于10 cm。可以把整個目標墻面作為一個構件進行檢測，不同探頭深度作為一個數據單元，待數據采集完成后，再將被測數據處理為二維平面或者三維數據形式，直觀地反應平面和深度上的濕度分布情況。

圖2 微波濕度儀測試流程

3 微波濕度儀在砌體墻檢測中的應用

3.1 案例1

某住宅室內環境潮濕，影響使用者的使用體驗和健康。在進行修繕前，為明確墻體損壞情況，首先需要進行潮濕病害原因分析。在房屋內確定砌體墻的分布情況，選擇需要進行檢測的墻體并確定最能反映病害情況的典型區域。該房屋墻體厚度均為200 mm，可采用微波濕度儀的3 cm、7 cm、11 cm 的探頭進行探測。為減小外部環境對濕度檢測的影響，對該處房屋墻體的濕度檢測分兩次進行：第一次測試時為晴朗天氣，外部溫度較高，晴好天氣持續數天；第二次測試時為陰雨天氣，持續降雨數天，外部空氣潮濕。兩次測試都同時選擇了內、外墻體（外墻測試時，探頭從室內向外探測，3 cm 即為靠近室內一側），以方便比較。點位按照從上到下、從左到右排列（圖3），各測點間距為10 cm，均進行兩次測試。統計各測點兩次測試在不同深度的濕度值，并繪制折線圖，因篇幅所限，此處僅列出部分根據測試數據繪制出的折線圖（圖4、5）。

圖3 使用定位板在選定的墻體區域上確定測點

可以看出，濕度最高的平面恰恰是測試深度為3 cm 的平面。圖4 中，無論外部天氣和環境情況如何，各點均呈現出從墻體內側到往外側濕度逐漸減小的情況；圖5 中，7 cm 測點處的濕度最小，個別點11 cm 處濕度略高于7 cm 處，這是因為外墻會受到外部環境的一定影響，在潮濕天氣測試時，11 cm 處的濕度比晴好天氣時有明顯升高。從圖4 和圖5 來看，外界環境情況對構件近表面的濕度有一定影響：3 cm 處潮濕天氣的濕度情況比晴好天氣時略大，而7 cm 處基本不受外部環境影響。由此說明室內潮濕病害情況與外墻滲漏關系不大，該房屋室內潮濕災害病因主要為室內通風不暢等原因造成的結露現象。

圖4 某住宅內墻各測點相對濕度變化圖

圖5 某住宅外墻各測點相對濕度變化圖

3.2 案例2

某房屋靠近陽臺處墻壁潮濕，懷疑有滲漏。為明確病害情況，首先需要進行外墻濕度檢測。根據建造圖紙確定砌體墻位置，并確定重點檢測區域。墻體厚度為200 mm，采用3 cm、7 cm、11 cm 探頭進行探測。點位間隔為10 cm 左右，測試墻面如圖6 所示。

圖6 兩個濕度測試面

統計兩個檢測面各測點在不同深度情況下的濕度數值，并繪制不同深度折線圖（圖7、8），明確濕度在墻內的分布情況，以此來判斷墻面的潮濕病害原因。從圖中可以看出，兩個墻面所有測點在3 cm 處的濕度最低；隨著測試深度的深入，濕度逐漸增加，在7 cm 處的濕度均比3 cm處的濕度大；到了11 cm 測試深度處，M2墻體所有測點的測試濕度持續增加，表明越靠近外墻濕度越大，墻體內的水分基本可以判斷是由外部滲漏而來，而非室內結露，且滲漏面積較大，所測試部位均有滲漏。圖7 中，M1墻體的12 個測點在11 cm 處的情況略有不同，有4 個測點的濕度相對于7 cm 時略有下降，但仍有8 個測點的濕度持續升高，說明該測試位置處有外部滲漏現象，但并不是全范圍；如要做到精準修繕，后續工作中仍需進一步通過增加測試點細分測試網格密度或者擴大測試范圍，來判斷滲漏位置。

圖7 M1 各測點相對濕度變化圖

3.3 案例3

某文物建筑數年前進行過整體修繕，為檢測目前砌體墻的潮濕病害情況，判別是否需要進行再次修繕，需要對建筑墻體進行濕度測試。

選取該文物建筑一層某窗臺下外墻墻面進行濕度檢測（圖9）。窗臺下所有墻面均進行測試布點，測點橫向間距為5 cm，豎向間距為10 cm。因該墻體厚度超過30 cm，分別采用檢測深度為3 cm、7 cm、11 cm 和30 cm 的探頭對墻體進行濕度檢測，得到各測點4 個不同深度的濕度數據。由于測試數據數量較大，故整理采集數據的坐標和濕度值，繪制二維云圖進行濕度分布的判斷（圖10～13）。云圖中，根據濕度情況，從低到高顯示的顏色由綠色變成黃色，最高到紅色，即：紅色部位表明該處濕度相對較大；綠色部分則表明濕度較小，墻體濕度在正常范圍。

圖8 M2 各測點相對濕度變化圖

圖9 窗臺下濕度測試墻面

圖10 墻體3 cm 深度濕度分布圖

圖11 墻體7 cm 深度濕度分布圖

圖12 墻體11 cm 深度濕度分布圖

圖13 墻體30 cm 深度濕度分布圖

綜合分析4 個不同深度的濕度分布圖發現，該墻體在修繕后，大部分區域保存完好，相對干燥。該墻體存在一處相當明顯的滲漏點，在3 cm和7 cm 處濕度值較大，且已向墻體下部延伸擴展，滲漏情況最為嚴重。經與測試點對照分析，該深度處上方為窗框安裝處，可能是由于安裝窗框錨固而對墻體造成損害，墻體破損處滲水后，逐步侵蝕到該處墻體下方，在水平方向也略有擴散。此外，墻體左側和右下側也有輕微滲漏。后續可以進一步進行鑒別，特別是下側濕度增大的區域，可能是防潮層受破壞帶來的潮濕病害。區別于許多外墻滲漏或者室內結露的墻體，該文物建筑墻體外側和底部都相對干燥，大部分區域濕度穩定，說明數年前的修繕和使用維護較成功。

4 結語

房屋墻體的潮濕病害問題困擾著房屋使用者的使用體驗，也困擾著檢測人員和房屋修繕人員。本文結合實例，介紹微波濕度儀的測量原理和檢測使用方法，總結微波濕度儀在砌體墻潮濕病害檢測中的作用。研究表明：微波法測試墻體內部濕度情況準確快速、操作方法便捷，且不會對墻體本身產生任何損壞；對砌體墻內部濕度進行檢測后，針對測量數據進行量化分析，也可以采集數據后進行數據成像，直觀反應同一測量深度處墻體平面的濕度分布情況，或者反應同一位置處不同深度的濕度變化情況。通過這些數據分析，區分砌體墻潮濕病害產生的原因，為后續的房屋修繕工作“開藥方”；同時，還可以準確反應出墻體的滲漏點，為科學修繕提供依據。