用红外成像仪检测建筑外墙空鼓

用红外成像仪检测建筑外墙空鼓王玉洁【摘要】建筑外墙空鼓普遍存在，基于对它进行检测以便及时修复的目的，通过介绍定义和形成原因，隐患、危害性和检测的必要性，简要对比常用的几种检测方法，以及重点介绍红外成像仪检测法，得出结论:用红外成像仪检测建筑外墙空鼓是目前最快速有效的方法,它的优越性是其他传统方法不能达到的.【期刊名称】《城市勘测》【年(卷)，期】2018(000)0z1【总页数】5页(P144-148)【关键词】红外成像仪;红外成像仪检测;建筑外墙检测;建筑外墙空鼓【作者】王玉洁【作者单位】中煤(西安)地下空间科技发展有限公司，西安710199【正文语种】中文【中图分类】P631.71引言建筑外墙的空鼓就像一颗颗高空炸弹，随时可能引发〃墙皮”脱落，掉下来几块，砸中我们，或者砸在我们的身旁。在〃墙皮”脱落之前，如何检测出空鼓，以便及时修复墙面、排除隐患？本文将介绍一种非接触、快速有效的检测建筑外墙空鼓的方法。2建筑外墙空鼓检测的必要性2.1什么是空鼓空鼓是由于建筑原砌体结构层（混凝土或砖墙主体）和表面层（粉灰层、装修层、饰面砖）之间因粘贴结合不牢而出现空隙、存在空气的现象，俗称〃两层皮”。检测的时候用空鼓锤或硬物轻敲建筑表面层会发出咚咚的空鼓声。空鼓现象不仅存在于建筑外墙，建筑内墙、地面或者其他的建筑物表面同样也可能存在空鼓，由于后者的危害性没有那么大，因此，在此我们只讨论建筑外墙空鼓检测。2.2空鼓的形成空鼓的形成过程一般不易被察觉，形成的原因主要有内因、夕卜因两个方面：（1） 内因：施工质量因素造成的建筑表面缺陷。建筑施工质量问题非常普遍，在建筑施工的每一个环节都可能留下隐患，造成建筑表面空鼓等缺陷。比如，墙体基层没按要求处理干净平整；砂浆超过初凝时间仍上墙使用；抹灰砂浆配比不合适；抹灰过程偷工减料；分层抹灰操作不当等。这些问题不容易被发现，慢慢地就会暴露出来。（2） 外因：外部短时间产生较大温差。在湿热多雨地区，刚是烈日当空，瞬间就倾盆大雨。这种天气会使建筑表面在短时间内产生30到40°C的温度差，犹如转眼间就经历了〃火与冰的考验”，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，它们之间就会产生收缩张拉应力，导致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。2.3空鼓的隐患和危害建筑外墙空鼓容易引发外墙饰面砖掉落，形成高空坠物，可能砸伤车辆、行人；墙皮脱落后，墙体少了一层防护，直接承受日晒雨淋，慢慢地可能发生渗漏，影响建筑的正常使用和寿命；饰面砖或墙皮脱落，也影响建筑表面美观，就像下面的图片展示的那样，远远望去就看见一个个〃大花脸”，大楼原来的美观形象不复存在，并且还让居民对建筑的整体质量安全产生怀疑，造成恐慌心理。图1墙面空鼓（注：照片来自网络资料）图22018-6-22拍摄于西安航天基地航天逸居小区的外墙饰面层脱落照片建筑外墙空鼓引发外墙饰面砖掉落，造成的事故案例很多：据华商报报道，西安长安区13岁男孩因升平大厦外墙瓷砖脱落不幸身亡，升平大厦方面安排其父母住在酒店里，不敢让他们回家，免得睹物思人更加悲伤；西安青龙寺附近樱花小区8号楼背面外墙瓷砖脱落严重，业主要戴上头盔才敢去楼后；西安唐延路科技五路class国际公寓临街外墙瓷砖脱落严重，市民呼吁：物业赶紧管好外墙砖。法制周报报道：2016年2月3日，长沙开福区恒大雅苑小区业主刘先生的小车前挡风玻璃被砸坏，“罪魁祸首”是该小区一期6号楼的外卜墙瓷砖；2016年3月，湖北十堰市多个居民小区都出现建筑外墙砖脱落伤人损物事件，墙面空鼓、脱落现象把一个个居民楼都变成〃大花脸”。其中一小区为消除〃高空炸弹”花费230万。成都装修网：2018年5月26日，某小区外60岁的张先生送外孙女外出经过小区临街街道时，被外墙瓷砖掉落砸中头部，当场身亡。一个月内，仅媒体报道的外卜墙瓷砖掉落伤人伤物事件，成都已达4起。315质量网：继“楼歪歪”之后，温州惊现〃楼脱脱”，居民小区大楼外墙面脱落厉害。从这些触目惊心的事故案例可以看到，建筑外墙饰面层空鼓的现象普遍存在，夕卜墙饰面层材料掉落的现象时有发生，隐患和危害性极大，社会影响恶劣。如何快速、便捷地对建筑外墙空鼓进行检测，及时发现空鼓，及时修复墙面，排除隐患，减少损失，显得非常必要。3几种常用检测方法比较人们越来越意识到存在的隐患和危险性，意识到必须对建筑外墙墙面的施工质量进行检测和把关，一般是在建筑施工竣工验收的时候或者定期地对外墙的饰面层与建筑主体的粘贴结合牢实程度进行检测，如果不满足要求则不放行，要求建筑单位及时修复、整改，修复后，在经历一个雨季之后，还要复测确认。常用的检测方法有有目测法、敲击法和红外成像检测法。目测法，就是用眼睛挨着察看，主要依赖于目测人员的工作经验和工作态度，受主观因素影响较大，总有目测估计不到的地方；敲击法，用空鼓锤或硬物轻敲建筑物表面，也是主要凭借检测人员的个人经验，受主观因素影响较大，还未必能查找出来空鼓的源头。敲击法本身还可能会对建筑表面造成一定的损害，甚至引起或者加大墙体与表面层之间的分离，带来新的隐患，并且需要搭建脚手架才能工作。红外成像仪检测法，用红外成像仪大面积拍照，探测物体表面辐射的红外线能量，根据温度场分布状况形成的热像图，直观地显示空鼓渗漏区域。它也有适用条件和使用局限。表1方法名称目测法敲击法红外成像仪检测法给物体表面拍照检测，快速非接触、大面积排查。检测操作方式目测用空鼓锤或硬物轻敲建筑物表面成本一般劳动强度大，人工成本高。人工成本低检测效率一般效率低效率高安全隐患一般容易发生安全事故远距离拍摄、不需要脚手架，避免危险作业。准确性受主观因素影响较大，主要靠经验进行判断。受主观因素影响大，主要靠经验判断，难以发现源头。直观显示，准确、客观。检测结果检测结果需要绘图检测结果需要绘图仪器自动形成热像图、数据文件图3红外成像仪（注：照片来自网络资料）4用红外成像仪检测建筑外墙空鼓4.1红外成像仪简介红外热像仪的功能主要包括对被测物体发出的温度信号（不可见光信号）的采集与信号转化，并自动生成热像图和温度数据文件，直观地显示检测结果。按具体的功能，把它细化分解为5大构成部分：红外镜头，接收和汇聚被测物体发射的红外辐射能量；红外探测器，将接收到的热辐射信号变成电信号；电子组件，对电信号进行处理；显示组件，将电信号转变成可见光图像；处理软件，处理采集到的数据，转换成温度读数和图像，方便分析处理。图4红外成像仪的功能示意图（注：照片来自网络资料）红外热成像仪的发展变化已经经历了四代：第一代，热像系统笨重、数据采集缓慢、分辨率不佳；第二代，长期在线检测、组网监控，开始往传感器方向发展；第三代，与移动互联网结合，快速云存储、数分享，大数据；第四代，智能化和互联网深度融合，云热像，观看实时热像视频和接收报警信息，自动识别火灾和安防入侵风险。红外热像图在很多领域都有应用，比如医学上直观显示人体病变部位，人流密集的公共场所直观显示不同区域的人口密度。图5红外热像图（注：照片来自网络资料）4.2工作原理和检测机理通俗地讲，红外成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。通过查看热图像，可以观察到被测目标的整体温度分布状况，研究目标的发热情况，从而进行下一步工作的分析和判断。所有高于绝对零度（-273°C）的物体都会发出红外辐射；热象图上不同颜色代表被测物体表面的不同温度。图6工作原理墙体结构有很大的热容量，随着外界的气温变化，对于混凝土结构的建筑主体，当外卜墙的表面温度比建筑主体温度高时，热就从外墙表面传到主体中；相反地，当外墙的表面温度比建筑主体温度低时，热就由里传到外。由于空气的热导远低于瓷砖、砖、混凝土等建筑材料，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，剥落部位受空气阻挡发生热堆积，温度比正常部位的温度高，使该处的红外热像呈〃热斑”等特征；相反，当太阳光减弱或气温降低，夕卜墙表面温度下降时，剥落部位温度比正常部位的温度低，对应的红外热像产生〃冷斑”现象。由红外热像图上的“热斑”、“冷斑”现象推知夕卜墙饰面层存在空鼓渗漏的区域范围。4.3技术指标和检测程序(1)技术指标选择指标：选红外成像仪要考虑：热灵敏度、红外分辨率、视场角、空间分辨率、测温范围、全辐射热像视频流、工作波段、分辨温差、红外像素、测温准确度。根据不同的检测精度和检测距离要求，红外成像仪需要选配不同的镜头，比如，针对远距离拍摄，选用长焦镜头。测试指标：拍摄距离宜在20到50m范围内，拍摄仰角宜在＜45°以内。仪器使用的天气环境宜在-5到40°C，湿度＜90%RH,且无下雨、大风、结露。红外摄像镜头严禁受到阳光直射。验证要求：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。根据热成像检测结果修复空鼓以后，经过一个雨季要求再复测。(2)检测程序用红外成像仪检测建筑外墙空鼓的主要检测程序为：制定方案、目测调查、夕卜墙表面部位扫描、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。4.4检测的优势和局限性(1)优势和局限只需少量工作人员就完成检测任务，人工成本低，工作效率高，无危险作业；非接触、远距离、大面积测量、实时、快速、轻便、无损检测；检测结果以图像形式直观呈现，客观、精度高、方便分析。用红外成像仪检测的这些优势是其它的传统检测方法远不能及的。但是，它也有局限性：墙面和摄影位置之间如果有物体遮挡，那个部位就无法检测;由于依靠日照、外卜界气温变化这种自然现象来实现检测最佳条件，检测结果的图像清晰度与准确性全受气候影响；并非任何时候都可以进行检测，若无日照及外界气温变化促使空鼓渗漏部位和正常部位之间产生大温差，也就无法进行检测。（2）扬长避短在不同时间，多测几次，测量结果互相对比；如果适合测量的距离比较远，则选配长焦镜头进行拍摄；针对高楼外墙的检测，可以用无人机摄（空中拍摄）；对于外墙阴角处、空调夕卜机、阳台转角、突出装饰线条及排水管等受日光照射限制的区域，也是红外热像检测中容易产生干扰的区域，建议采用锤击法进行辅助排查。4.5常见业务范围用红外成像仪检测建筑外墙空鼓的常见业务范围一般有：新建小区外墙竣工验收检测、建筑外墙饰面砖空鼓缺陷检测、建筑外墙保温层空鼓缺陷检测、房屋安全检测、物业维护检测等。既可以承揽单项检测（探测）业务，也可以与房屋检测系统各种业务结合，进军城市形变监测领域，还可以与小区物业长期动态维护服务合作。根据检测的实际需要和客户的个性化需求，也可以与物联网智能系统结合，建立远程实时监控系统。4.6业务延伸与拓展由于红外成像仪检测的是被测目标与周围物体或环境的温度差，因此，它的业务还可以延伸与拓展到其它方面。比如，物业维护的防水渗漏探测，水的比热比较大，有水渗漏的地方一般更加湿冷；墙面内、地板下的电线布局探测，通电后的电线会发热；另外，还有墙面内、地板下的热水管布局或渗漏探测、地面下加热系统布局探测、地面下加热系统渗漏探测等。4.7效益与回报红外成像仪检测建筑外墙空鼓渗漏项目的主要成本在于红外成像仪。热敏度是红外热成像仪的重要指标，检测外墙空鼓一般选用福禄克TI450以上的机型，价格在10-30万区间，可配置长焦镜头。另外，人力成本1-2人，时间成本1-2年。其它的业务延伸和拓展项目，根据不同的情况，研发成本、研发周期和人工成本也不同。目前，具备资质的检测公司很少，该检测项目竞争少，夕卜墙空鼓检测一般按每平方米15-30元。一个小型学校的外墙面积有1-2万平方米，如果按每平方米5元计算，收入为5-10万元。由于人工成本低，利润空间较大。因此，该项目不仅可以减少建筑外墙空鼓缺陷带来的各种隐患，为人民安居乐业提供保障，而且可以给检测公司来比较丰厚的经济效益。4.8发展与前景紧密结合科技发展成果，把检测过程和检测结果智能化、信息化，不断提高工作效率和检测精度，降低人工成本和工作风险，是行业必然的发展趋势，红外成像仪检测建筑外墙空鼓项目也将会有比较广阔的应用和发展前景。5结论建筑外墙空鼓普遍存在，它很容易引发饰面层材料脱落，造成砸伤行人等事故，隐患和危害性极大。及时检测出外卜墙空鼓、及时修复墙面非常必要，与几种传统检测方法相比，红外成像仪检测法是目前最快速有效的检测建筑外墙空鼓的方法，它的优越性是其他传统方法不能达到的。参考文献【相关文献】[1]《城市地下管线探测技术规程》，CJJ61-2017，中国住房和城乡建设部.[2]《CJJT7-2017城市工程地球物理探测标准》，中国住房和城乡建设部.《红外热成像测温原理与技术》，杨立等人著，201