外墙保温层与抗裂层粘结质量的红外热像检测★

陈 炜 江晨晖 刘继状

外墙保温层与抗裂层粘结质量的红外热像检测★

陈 炜 江晨晖 刘继状

以玻化微珠保温砂浆外墙外保温系统的小尺寸简化试样为对象,借助红外热成像手段,对抗裂层与保温层之间的空鼓缺陷和粘结质量进行了试验研究,结果发现热图像可清晰反映出抗裂层粘结缺陷的具体位置和几何尺寸,且缺陷部位的温度与其平面尺寸成正向相关性。

红外热像法,玻化微珠,抗裂层,保温层,温度

1 概述

红外热像法(In frared Thermal Image Technology)是根据红外辐射原理,利用物体表面各处温差形成红外热图,从而对材料进行检测的专门技术。红外热像技术在建筑行业的应用也为业内人士所熟知,目前在建筑物外墙饰面砖粘贴质量的检测[1]、建筑物灾后(火灾、地震等)的损伤状况检测[2]中均引入了红外热像技术。

近年来随着建筑节能政策强化,建筑节能已然成为建筑行业的热点。作为建筑节能的得力措施之一,建筑物外墙外保温系统的设置无疑意义重大,该系统为多层次结构,由内至外依次包括基层、保温层、抗裂层、饰面层四个基本构成部分[3]。由于墙体层次构造复杂,各层材性差别较大;且暴露于室外环境,在物理因素、化学因素等综合作用下极易产生一系列质量问题。与非保温墙体构造相比,一方面空鼓内空气与保温材料导热系数较为接近[3];另一方面空鼓可能同时存在于饰面层、抗裂层之间或保温层、抗裂层之间,而红外线探测仅仅反映材料的表面温度,更深层次的空鼓质量问题实际检测结果并不准确;基于这些原因,有必要在保温系统施工作业的抗裂层,饰面层检验批验收之际,对其层次之间的粘结质量进行阶段性检测,而保温层与抗裂层之间的粘结质量是保证保温效果的关键。本研究以玻化微珠保温砂浆外墙系统[4]的小尺寸简化试样为对象,借助红外热成像手段,就保温系统中抗裂层与保温层之间的空鼓缺陷和粘结质量进行了初步试验研究,为红外热像检测技术在墙体外保温层间粘结质量检测等工程中的应用奠定基础。

2 试验方法概要

2.1 材料

本研究做了大量试验,采用的主要试样其尺寸为 900mm×600mm×50mm;试样保温层为玻化微珠保温砂浆,代表试样缺陷布置如图 1所示。缺陷内为空气,位置处于保温层与抗裂层之间。试验在室外,采用热源为日光,均在阳光较好条件下进行。

与本研究相关的几种材料的部分热参数如表 1所示。

表1 材料的导热系数比热容

2.2 试验方法步骤

本试验采用玻化微珠干混保温砂浆。试验检测用小尺寸试样制作时,将该干混砂浆加适量水搅拌均匀,分层倒入试模内压实抹平(控制保温层的厚度为 50mm)。养护环境条件控制为：温度 10℃～25℃,相对湿度不低于 50%。5 d后按如图 1所示预先设置各种不同尺寸的缺陷,并铺抹 4mm厚的抗裂砂浆,养护 5 d后即可进行后续检测工作。

选择阳光充足的天气,将试样按四个方位朝向放置。本次试验所用红外仪器为自动调焦,并设定对象表面辐射率为 0.9。拍摄时间由试样的具体朝向确定,东向为上午 8：00～9：00,南向为11：00～ 13：00,西向为 15：00～ 16：00,北向为 11：00～ 13：00,本文红外热像图是东向为上午8：45左右拍摄的。利用分析软件对红外热像图显示的缺陷位置及大小进行判断(按照“红外热像法检测建筑外墙饰面层粘结缺陷技术规程”确定对应朝向和检测时间)。

3 试验结果分析

3.1 缺陷尺寸对检测结果的影响

从图 2中可以明显看出所有预先设置的缺陷(空气层)的具体位置,且空鼓位置表面的最高温度(图 2中 a,b,c等点位所标示的温度)比周围正常区域(27.9℃)要高 0.9℃ ～2.3℃。图 2中 a,b,c三个点位的温度依次为 30.2℃,29.6℃,28.8℃,表明空鼓平面尺寸越大,则温度越高;a,e两点位所在空鼓处的平面尺寸相同,仅厚度不同(前者为10mm,后者为 5mm),而e点位温度(29.4℃)较a点位低 0.8℃,表明空鼓厚度越大,则温度越高。图 3更为直观地反映了平面尺寸与其内部最高温度之间的这种正相关性。由于本研究中试样边缘未作密封处理可能存在保温层与抗裂层局部脱离从而导致图 2中右下区域的热像颜色并不呈现为一致,这需要在今后的研究中加以改进。

3.2 热像图上所反映的缺陷尺寸

通过红外热像仪自带分析软件对图 2的几个预设缺陷尺寸进行分析计算,并将结果与实际尺寸比较结果的偏差列于表 2中。不难发现,根据热像图确定的尺寸较实际尺寸均偏小,但偏差均在 10%以内,即基本上能反映缺陷的实际尺寸。

表2 缺陷平面尺寸量测值与预设值的比较

3.3 其他因素对检测结果的影响

保温层与空鼓的热导率相差大则缺陷在红外热像图上显示越明显。当空鼓内空气有大量水蒸气时会使其热导率及比热容增大,此时其表面温度会比正常部位要低。

另外分别对样板东南西北四个朝向均进行了红外成像,发现北面因无阳光照射图像比其他几个朝向效果差些,但基本上还是能显示出空鼓位置。因此实际检测时宜选择日照充沛的时段进行。

4 结语

本文以玻化微珠砂浆外墙外保温系统的小尺寸简化模型为对象,借助红外热成像手段,对抗裂层的粘结质量进行了检测试验研究,结果表明：1)对玻化微珠保温砂浆保温系统进行红外热成像,可清晰显示饰面层与保温层之间的粘结缺陷的具体位置和尺寸。2)缺陷部位的温度比正常位置高出约 0.9℃～2.3℃;缺陷部位表面温度与其几何尺寸成正向关系,即缺陷厚度大,平面尺寸越大则表面温度越高。3)根据红外热像图确定的缺陷尺寸与其实际尺寸吻合较好。

[1]袁 昕,谢慧才,陈高峰.建筑物外墙饰面砖粘贴质量的红外热像检测试验研究[J].四川建筑科学研究,2003,29(2)：43-45.

[2]杜红秀,张 雄,韩继红.混凝土构筑物的火灾危害与损伤检测评估[J].建筑材料学报,1998,1(2)：499-502.

[3]杨 红,何建宏,喻娅君.红外热像仪及其在建筑节能检测中的应用[J].新型建筑材料,2003(4)：50-51.

[4]张 欣,覃 贤,张清贵,等.玻化微珠干混砂浆的研究[J].硅酸盐通报,2007,26(6)：73-76.

[5]袁仁续,赵 鸣.红外热像技术在无损检测中的应用研究进展[J].福州大学学报(自然科学版),2005,33(sup)：203-207.

Checking on adhesion quality between thermal insulation layer and anti-crack layer in outer-wall by infrared thermal image technique

CHEN W ei JIANG Chen-hui LIU Ji-zhuang

With small-size simplified samples of exterior insulation system for outer-wallmade ofglazed hollow beadmortar as the object,using infrared thermal imaging technique,the adhesion quality between thermal insulation layer and anti-crack layer is primarily laboratorially inspected.The results showed that infrared thermal images can clearly reflect the specific locations and geometry of hollow defects in anti-crack layer,andmoreover,the temperatures are directly p roportional to geometrical sizes of hollow defects.

infrared thermal imagemethod,glazed hollow bead,anti-crack layer,thermal insulation layer,temperature

TU111.4

A

1009-6825(2011)03-0186-03

2010-09-27 ★：浙江建设职业技术学院科研基金资助项目(项目编号：200811)

陈 炜(1967-),男,浙江工业大学建工学院工程硕士研究生,讲师,浙江建设职业技术学院,浙江 杭州 311231

江晨晖(1981-),男,讲师,浙江建设职业技术学院,浙江 杭州 311231

刘继状(1980-),男,讲师,浙江建设职业技术学院,浙江 杭州 311231