微波湿度仪在砌体墙潮湿病害检测中的应用

■ 周 颖 ZHOU Ying

0 引言

随着城镇建设的快速发展，人们对工作和居住环境的要求越来越高，房屋外墙、楼板等处潮湿病害问题也逐步显露出来。据《2013 年全国建筑渗透状况调查项目报告》显示，我国部分地区住宅建筑房屋的渗透率高达95.33%。房屋潮湿病害问题不仅影响了使用者的感受，更会影响使用者健康，严重的还会造成安全事故。因潮湿病害造成的结构开裂等问题会直接影响到房屋建筑的耐久性，成为房屋建筑的“慢性病”。因此，在房屋墙体发生潮湿病害后，如何快速判别病害原因、寻找渗漏点，已经成为房屋检测工作中亟待解决的问题。雷达法、红外线法和传感器法是目前在检测中应用比较多的方法。但这些方法有的对环境要求比较高，有的对被测物体表面平整度要求比较高，并且需要对被测物体进行开凿，属于破坏性检测[1]。微波湿度法可在物体表面进行测试，且对表面平整度要求不是很高，可以快速检测墙体内部不同深度的湿度情况，为检测人员提供客观的数据判断，也为后续修缮提供切实依据[2]。

1 微波湿度测试原理

不同物质分子有不同的介电常数，介电值的差异是微波湿度仪测量的依据。利用微波频谱中的特定频率，能够检测出对应范围一定体积内的水分含量，反映被检测物体的湿度。水是一种电介质，属于极性物质，在微波电场的作用下随着电场频率振动，产生介电效应。水分子的介电值在80左右，而实际上绝大部分的建筑材料介电常数通常在3～6 之间。水分子这种显著有别于其他分子的特性使得区域介电值通常是由其包含的水分来决定的。测量区域的介电值随着湿度的变化而变化。因此，进行微波湿度测量时，可通过测量与介电值紧密相关的物理参数如相位变化、功率衰减、谐振频率等的变化，来判断所测量构件内部的水分含量[3]。微波湿度仪配备有不同探测深度的探头，可通过对不同深度和不同位置的检测，获得墙体内部含水量和湿度分布情况。

2 微波湿度测试方法

采用德国产MOIST 350B 手持式微波湿度测试系统对湿度进行测试，该系统可以发射2.45 GHz 特定频率对被测物体进行探测。仪器配备有4个可以探测不同深度的探头，可探测深度分别为3 cm、7 cm、11 cm、30 cm，基本可满足平时建筑物构件探测的需求（图1）。进行测试时，将探头扣在被测物体表面，通过主机发射微波，即可获得所探位置对应深度的湿度情况。材料类型可以按照实际被测构件的情况，选择砌体、混凝土、木材、其他材料，等等。

图1 微波湿度测试仪

测试现场先按照检测区域情况进行网点划分，布置测点位置，再进行数据采集和分析工作（图2）。检测过程中，应注意：①测试墙体表面应尽量平滑，以避免被测构件表面凹凸高差较大（超过5 mm）而造成检测结果的不正确[4]；②检测网格布置时，检测测点间距不宜大于0.1 m；③测试时，探头与被测构件表面应保持垂直，且需考虑被测构件的边缘效应，一般要求探头与被测构件的边缘距离大于10 cm。可以把整个目标墙面作为一个构件进行检测，不同探头深度作为一个数据单元，待数据采集完成后，再将被测数据处理为二维平面或者三维数据形式，直观地反应平面和深度上的湿度分布情况。

图2 微波湿度仪测试流程

3 微波湿度仪在砌体墙检测中的应用

3.1 案例1

某住宅室内环境潮湿，影响使用者的使用体验和健康。在进行修缮前，为明确墙体损坏情况，首先需要进行潮湿病害原因分析。在房屋内确定砌体墙的分布情况，选择需要进行检测的墙体并确定最能反映病害情况的典型区域。该房屋墙体厚度均为200 mm，可采用微波湿度仪的3 cm、7 cm、11 cm 的探头进行探测。为减小外部环境对湿度检测的影响，对该处房屋墙体的湿度检测分两次进行：第一次测试时为晴朗天气，外部温度较高，晴好天气持续数天；第二次测试时为阴雨天气，持续降雨数天，外部空气潮湿。两次测试都同时选择了内、外墙体（外墙测试时，探头从室内向外探测，3 cm 即为靠近室内一侧），以方便比较。点位按照从上到下、从左到右排列（图3），各测点间距为10 cm，均进行两次测试。统计各测点两次测试在不同深度的湿度值，并绘制折线图，因篇幅所限，此处仅列出部分根据测试数据绘制出的折线图（图4、5）。

图3 使用定位板在选定的墙体区域上确定测点

可以看出，湿度最高的平面恰恰是测试深度为3 cm 的平面。图4 中，无论外部天气和环境情况如何，各点均呈现出从墙体内侧到往外侧湿度逐渐减小的情况；图5 中，7 cm 测点处的湿度最小，个别点11 cm 处湿度略高于7 cm 处，这是因为外墙会受到外部环境的一定影响，在潮湿天气测试时，11 cm 处的湿度比晴好天气时有明显升高。从图4 和图5 来看，外界环境情况对构件近表面的湿度有一定影响：3 cm 处潮湿天气的湿度情况比晴好天气时略大，而7 cm 处基本不受外部环境影响。由此说明室内潮湿病害情况与外墙渗漏关系不大，该房屋室内潮湿灾害病因主要为室内通风不畅等原因造成的结露现象。

图4 某住宅内墙各测点相对湿度变化图

图5 某住宅外墙各测点相对湿度变化图

3.2 案例2

某房屋靠近阳台处墙壁潮湿，怀疑有渗漏。为明确病害情况，首先需要进行外墙湿度检测。根据建造图纸确定砌体墙位置，并确定重点检测区域。墙体厚度为200 mm，采用3 cm、7 cm、11 cm 探头进行探测。点位间隔为10 cm 左右，测试墙面如图6 所示。

图6 两个湿度测试面

统计两个检测面各测点在不同深度情况下的湿度数值，并绘制不同深度折线图（图7、8），明确湿度在墙内的分布情况，以此来判断墙面的潮湿病害原因。从图中可以看出，两个墙面所有测点在3 cm 处的湿度最低；随着测试深度的深入，湿度逐渐增加，在7 cm 处的湿度均比3 cm处的湿度大；到了11 cm 测试深度处，M2墙体所有测点的测试湿度持续增加，表明越靠近外墙湿度越大，墙体内的水分基本可以判断是由外部渗漏而来，而非室内结露，且渗漏面积较大，所测试部位均有渗漏。图7 中，M1墙体的12 个测点在11 cm 处的情况略有不同，有4 个测点的湿度相对于7 cm 时略有下降，但仍有8 个测点的湿度持续升高，说明该测试位置处有外部渗漏现象，但并不是全范围；如要做到精准修缮，后续工作中仍需进一步通过增加测试点细分测试网格密度或者扩大测试范围，来判断渗漏位置。

图7 M1 各测点相对湿度变化图

3.3 案例3

某文物建筑数年前进行过整体修缮，为检测目前砌体墙的潮湿病害情况，判别是否需要进行再次修缮，需要对建筑墙体进行湿度测试。

选取该文物建筑一层某窗台下外墙墙面进行湿度检测（图9）。窗台下所有墙面均进行测试布点，测点横向间距为5 cm，竖向间距为10 cm。因该墙体厚度超过30 cm，分别采用检测深度为3 cm、7 cm、11 cm 和30 cm 的探头对墙体进行湿度检测，得到各测点4 个不同深度的湿度数据。由于测试数据数量较大，故整理采集数据的坐标和湿度值，绘制二维云图进行湿度分布的判断（图10～13）。云图中，根据湿度情况，从低到高显示的颜色由绿色变成黄色，最高到红色，即：红色部位表明该处湿度相对较大；绿色部分则表明湿度较小，墙体湿度在正常范围。

图8 M2 各测点相对湿度变化图

图9 窗台下湿度测试墙面

图10 墙体3 cm 深度湿度分布图

图11 墙体7 cm 深度湿度分布图

图12 墙体11 cm 深度湿度分布图

图13 墙体30 cm 深度湿度分布图

综合分析4 个不同深度的湿度分布图发现，该墙体在修缮后，大部分区域保存完好，相对干燥。该墙体存在一处相当明显的渗漏点，在3 cm和7 cm 处湿度值较大，且已向墙体下部延伸扩展，渗漏情况最为严重。经与测试点对照分析，该深度处上方为窗框安装处，可能是由于安装窗框锚固而对墙体造成损害，墙体破损处渗水后，逐步侵蚀到该处墙体下方，在水平方向也略有扩散。此外，墙体左侧和右下侧也有轻微渗漏。后续可以进一步进行鉴别，特别是下侧湿度增大的区域，可能是防潮层受破坏带来的潮湿病害。区别于许多外墙渗漏或者室内结露的墙体，该文物建筑墙体外侧和底部都相对干燥，大部分区域湿度稳定，说明数年前的修缮和使用维护较成功。

4 结语

房屋墙体的潮湿病害问题困扰着房屋使用者的使用体验，也困扰着检测人员和房屋修缮人员。本文结合实例，介绍微波湿度仪的测量原理和检测使用方法，总结微波湿度仪在砌体墙潮湿病害检测中的作用。研究表明：微波法测试墙体内部湿度情况准确快速、操作方法便捷，且不会对墙体本身产生任何损坏；对砌体墙内部湿度进行检测后，针对测量数据进行量化分析，也可以采集数据后进行数据成像，直观反应同一测量深度处墙体平面的湿度分布情况，或者反应同一位置处不同深度的湿度变化情况。通过这些数据分析，区分砌体墙潮湿病害产生的原因，为后续的房屋修缮工作“开药方”；同时，还可以准确反应出墙体的渗漏点，为科学修缮提供依据。