1、红外热成像技术房屋缺陷检测的应用 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
2、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、示例工程概况某厂区内技术楼，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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、，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
8、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814m；分辨温差0.1；红外像元素:240320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
9、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
10、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
11、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
12、砂浆层，内加聚丙烯微纤维、加挂25050mm热镀锌钢网；5、采用约4mm厚LB-82瓷砖胶砂浆粘贴95mm95mm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
13、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：东东向向南南向向西西向向北北向向8:009:0011:0013:0015:0016：0011:0013:00（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
14、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。
