红外热像法检测外墙饰面砖黏结缺陷的应用研究

■ 李 芸 Li Yun 刘永福 Liu Yongfu 周 宏 Zhou Hong白 亮 Bai Liang 蒋 玮 Jiang Wei

0 前言

近年来，我市发生多起既有房屋瓷砖脱落事件，严重威胁人民群众生命财产安全，引起政府、群众、社会媒体的广泛关注。针对既有房屋出现建筑物外饰面砖脱落等现象，我中心对此进行了大量勘查检测工作，积累了此类房屋安全管理事件的鉴定检测及处理经验，并作为参编单位编写了《红外热像法检测建筑外墙饰面层黏结缺陷技术规程》（CECS 204:2006）。现结合典型工程实例，对红外热像法检测建筑物外墙饰面砖黏结缺陷技术做分析综述。

1 红外热像法检测基本原理及优点

1.1 基本原理

红外线是介于可见红光和微波之间的电磁波，它的波长范围为0.76~1 000μm，频率为4×1014~3×1011Hz[1]。自然界中，任何高于绝对零度（-273℃）的物体都是红外辐射源，当被检测物体存在缺陷时，它将改变被检测物体的热传导性能，因此红外热像仪可以根据红外辐射对温度的变化探测被测物体表面温度场产生变化，最终检测出被测物体的质量缺陷位置。

1.2 技术优点

红外热像技术是一种非接触的无损检测技术，操作过程不需要接触检测目标，能够远距离测量物体表面的辐射温度，该方法具有快速、远距离、实时、非接触性、大面积的扫查检测物表面等优点，具有比其他测量温度技术更为显著的优势[2]。检测时所使用的红外热像仪操作简单，现场只需对被测目标进行拍摄并存入存储媒介中，将信息导入电脑，即可完成操作。热图像可用直接可视的方式进行记录、显示，与电脑连接后易于实现自动化和实时观测等优点。

2 红外热像法建筑物外墙饰面材料黏结质量检测中的应用

建筑物外墙维护结构的剥离和外墙面砖饰面的空鼓，存在很大的安全隐患，容易引起重大的质量安全事故。只要能及时发现，就可以采取相应措施避免事故发生。当建筑物外墙饰面材料黏结存在质量问题时，在外墙饰面材料之间或与主体结构材料之间就会形成很薄的空气夹层空间，由于这个封闭的空气与墙体的其它材料相比具有较好隔热性，因此，在建筑物外墙表层饰面发生质量缺陷材料空鼓的部位，使建筑物饰面外墙表面与其结构主体之间的热传递减少。当墙体受到太阳辐射或气温升高时，剥离或者空鼓部位的温度要高于正常部位的温度。反之，在没有太阳辐射或者夜晚时，建筑物外墙质量缺陷区域温度要低于正常部位温度。当在建筑物外墙表层材料某处产生空鼓或者剥离等质量缺陷时，外墙表层与建筑物主体之间的热传递将会减少[3]。一般来说，当建筑物外墙温度由于太阳辐射室外温度升高而升高时，空鼓处的温度比正常部位温度要高；反之，空鼓处的温度比正常部位的温度则要低。

红外热像法检测利用热辐射原理，通过红外热像仪获得建筑物外墙质量缺陷处温度分布与其他位置温度分布差异的红外热像图谱，判断出建筑物外墙黏结质量缺陷的位置及程度。

3 检测实例及维修方案

3.1 检测实例

某房屋建于2009年，是一幢地下2层地上27层钢筋混凝土剪力墙结构住宅楼，房屋外墙饰面材料为饰面砖。自2013年年初以来，该房屋陆续出现多起外墙饰面砖脱落事件，导致业主财产受损，人身受到意外伤害。受委托单位委托，我中心采用红外热像技术对受检房屋外墙饰面的空鼓状况进行了现场检测，结果如图1所示（红外热像图中外墙面的空鼓部位以橘红色块表示）。

根据红外图片上的空鼓色块，计算每一个立面外墙饰面层的脱黏空鼓面积，建筑物各立面外墙饰面层的空鼓率按式(1)计算：

式中，εE—外墙饰面层的脱黏空鼓率(%），精确至1%；

图1 红外热像法检测外墙饰面砖黏结缺陷对比图

AE—被测外墙饰面层脱黏空鼓总面积(m2），精确至 1m2；

A—被测外墙饰面层净面积(m2），精确至1 m2。

红外热像检测结果表明，受检房屋饰面存在大面积空鼓现象，进行计算后得到受检房屋外墙饰面空鼓率＞15%，已经存在较严重的的空鼓隐患，必须对该建筑外墙进行全面检查维修。在红外热像法检测基础上，又采用敲击法及局部破损办法对判断有空鼓的饰面部位进行了确认，结果表明红外热像法检测结果是准确的。

3.2 维修方案

针对目前受检房屋外墙饰面空鼓现象，应对空鼓部位进行处理，具体建议维修方案如下：

3.2.1 基层开裂但不存在空鼓

对于基层开裂但不存在空鼓的部位，建议采取如下措施进行维修：

⑴基层开裂处，细裂缝用嵌缝材料填充即可。

⑵粗裂缝则沿裂缝剔成“V”字槽，在其底部用嵌缝材料填充，上部用聚合物水泥砂浆抹平。

3.2.2 基层空鼓

对于基层空鼓的部位，建议采取如下措施进行维修：

⑴空鼓区直径小于30cm而且没有出现膨胀、移位和脱落危险的地方，考虑到不会影响墙面的整体装饰和保护功能，可以不做凿除处理。

⑵空鼓区直径大于30cm的地方，而且没有出现膨胀、移位和脱落危险的，采用不锈钢膨胀锚固栓加固法对其加固。

⑶如果此处为空心砖填充墙，则还需灌注水泥砂浆。

⑷空鼓区出现膨胀、移位和脱落的地方，先将空鼓部位进行切割、凿除，然后用界面剂处理后，再采用1:3水泥砂浆加适量膨胀剂分次抹平的方法。

3.2.3 基层密实而表面马赛克松弛

对于基层密实，表面马赛克松弛的部位，可以先将表面马赛克凿除后，再采用聚合物水泥砂浆抹平。

3.2.4 需全部墙面翻新

如需进行全部墙面翻新，则建议先在整个墙面用上房牌面砖马赛克界面腻子批嵌后，再批嵌上房牌外墙柔性腻子，涂刷上房牌有机硅丙烯酸外墙涂料。

4 影响红外热像检测结果因素分析

虽然应用红外热法检测外墙饰面质量缺陷简单快捷，由测试原理可知，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、仔细辨别，防止出现漏判和误判现象。

（1）因红外热像检测受光照影响，拍摄之前应考虑所拍摄立面朝向，保证被测墙面得到充足的大角度太阳照射，有利于外墙饰面材料短时间内获得热能。风、雨天考虑到外墙饰面获得的能量通过对流方式快速流失，无法在短时间获得较充足稳定的能量，因此不宜进行检测。

（2）检测时应对外饰面材料使用情况、材料反射率、基地材料等状况应提前调研；拍摄过程中应做好拍摄记录，拍摄距离最好控制在10～50m之间，仰角控制在45°以内，相邻拍摄图片应有重合部分。

（3）红外热像图片处理应排除影响空鼓判定的主客观因素。建筑物表面是否凹凸不平，颜色是否均衡，建筑物内温度是否变化，建筑物的阴阳角等，都会对脱黏空鼓判定产生影响。测试时应同时拍摄同角度和位置的红外照片和可见相片，仔细甄别温度差产生的原因，对疑似缺陷的位置尽可能地采用敲击法或其它方法进行验证。

5 结语

红外热像法检测建筑外墙饰面黏结缺陷具有快速、无损和非接触的特点，特别适合采用满黏贴法施工的新建和既有建筑物外墙全面检查。经过十几年的发展和广大工程技术人员的共同努力，目前相关设备和技术日趋成熟。但是，还有很多工作需要在今后的实践中近一步改进和提高，使得红外热像技术在建筑物检测中的应用更加广泛和科学，有效地提升建筑质量检测技术水平。

[1]Maierhofer Ch, Arndt R and Rollig M,etal. Application of impulse-thermography for non-destuctive assessment of concrete structures[J]. Cement and Concrete Composites, 2006, 28(4): 393-401.

[2]Bar-Cohen Y. Emergine NDT technologies and challenges at the beginning of the third millennium, Part 1[J]. Material Evaluation, 2000,(1):17-30.

[3]张荣成. 红外热像法检测建筑物外墙饰面施工质量的试验研究[J]. 建筑科学,2002,1(18):.40-44.