陳 煒 江晨暉 劉繼狀

外墻保溫層與抗裂層粘結(jié)質(zhì)量的紅外熱像檢測★

陳 煒 江晨暉 劉繼狀

以?；⒅楸厣皾{外墻外保溫系統(tǒng)的小尺寸簡化試樣為對象,借助紅外熱成像手段,對抗裂層與保溫層之間的空鼓缺陷和粘結(jié)質(zhì)量進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱圖像可清晰反映出抗裂層粘結(jié)缺陷的具體位置和幾何尺寸,且缺陷部位的溫度與其平面尺寸成正向相關(guān)性。

紅外熱像法,?；⒅?抗裂層,保溫層,溫度

1 概述

紅外熱像法(In frared Thermal Image Technology)是根據(jù)紅外輻射原理,利用物體表面各處溫差形成紅外熱圖,從而對材料進(jìn)行檢測的專門技術(shù)。紅外熱像技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用也為業(yè)內(nèi)人士所熟知,目前在建筑物外墻飾面磚粘貼質(zhì)量的檢測[1]、建筑物災(zāi)后(火災(zāi)、地震等)的損傷狀況檢測[2]中均引入了紅外熱像技術(shù)。

近年來隨著建筑節(jié)能政策強(qiáng)化,建筑節(jié)能已然成為建筑行業(yè)的熱點(diǎn)。作為建筑節(jié)能的得力措施之一,建筑物外墻外保溫系統(tǒng)的設(shè)置無疑意義重大,該系統(tǒng)為多層次結(jié)構(gòu),由內(nèi)至外依次包括基層、保溫層、抗裂層、飾面層四個基本構(gòu)成部分[3]。由于墻體層次構(gòu)造復(fù)雜,各層材性差別較大;且暴露于室外環(huán)境,在物理因素、化學(xué)因素等綜合作用下極易產(chǎn)生一系列質(zhì)量問題。與非保溫墻體構(gòu)造相比,一方面空鼓內(nèi)空氣與保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)較為接近[3];另一方面空鼓可能同時(shí)存在于飾面層、抗裂層之間或保溫層、抗裂層之間,而紅外線探測僅僅反映材料的表面溫度,更深層次的空鼓質(zhì)量問題實(shí)際檢測結(jié)果并不準(zhǔn)確;基于這些原因,有必要在保溫系統(tǒng)施工作業(yè)的抗裂層,飾面層檢驗(yàn)批驗(yàn)收之際,對其層次之間的粘結(jié)質(zhì)量進(jìn)行階段性檢測,而保溫層與抗裂層之間的粘結(jié)質(zhì)量是保證保溫效果的關(guān)鍵。本研究以?；⒅楸厣皾{外墻系統(tǒng)[4]的小尺寸簡化試樣為對象,借助紅外熱成像手段,就保溫系統(tǒng)中抗裂層與保溫層之間的空鼓缺陷和粘結(jié)質(zhì)量進(jìn)行了初步試驗(yàn)研究,為紅外熱像檢測技術(shù)在墻體外保溫層間粘結(jié)質(zhì)量檢測等工程中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

2 試驗(yàn)方法概要

2.1 材料

本研究做了大量試驗(yàn),采用的主要試樣其尺寸為 900mm×600mm×50mm;試樣保溫層為?；⒅楸厣皾{,代表試樣缺陷布置如圖 1所示。缺陷內(nèi)為空氣,位置處于保溫層與抗裂層之間。試驗(yàn)在室外,采用熱源為日光,均在陽光較好條件下進(jìn)行。

與本研究相關(guān)的幾種材料的部分熱參數(shù)如表 1所示。

表1 材料的導(dǎo)熱系數(shù)比熱容

2.2 試驗(yàn)方法步驟

本試驗(yàn)采用?；⒅楦苫毂厣皾{。試驗(yàn)檢測用小尺寸試樣制作時(shí),將該干混砂漿加適量水?dāng)嚢杈鶆?分層倒入試模內(nèi)壓實(shí)抹平(控制保溫層的厚度為 50mm)。養(yǎng)護(hù)環(huán)境條件控制為：溫度 10℃～25℃,相對濕度不低于 50%。5 d后按如圖 1所示預(yù)先設(shè)置各種不同尺寸的缺陷,并鋪抹 4mm厚的抗裂砂漿,養(yǎng)護(hù) 5 d后即可進(jìn)行后續(xù)檢測工作。

選擇陽光充足的天氣,將試樣按四個方位朝向放置。本次試驗(yàn)所用紅外儀器為自動調(diào)焦,并設(shè)定對象表面輻射率為 0.9。拍攝時(shí)間由試樣的具體朝向確定,東向?yàn)樯衔?8：00～9：00,南向?yàn)?1：00～ 13：00,西向?yàn)?15：00～ 16：00,北向?yàn)?11：00～ 13：00,本文紅外熱像圖是東向?yàn)樯衔?：45左右拍攝的。利用分析軟件對紅外熱像圖顯示的缺陷位置及大小進(jìn)行判斷(按照“紅外熱像法檢測建筑外墻飾面層粘結(jié)缺陷技術(shù)規(guī)程”確定對應(yīng)朝向和檢測時(shí)間)。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 缺陷尺寸對檢測結(jié)果的影響

從圖 2中可以明顯看出所有預(yù)先設(shè)置的缺陷(空氣層)的具體位置,且空鼓位置表面的最高溫度(圖 2中 a,b,c等點(diǎn)位所標(biāo)示的溫度)比周圍正常區(qū)域(27.9℃)要高 0.9℃ ～2.3℃。圖 2中 a,b,c三個點(diǎn)位的溫度依次為 30.2℃,29.6℃,28.8℃,表明空鼓平面尺寸越大,則溫度越高;a,e兩點(diǎn)位所在空鼓處的平面尺寸相同,僅厚度不同(前者為10mm,后者為 5mm),而e點(diǎn)位溫度(29.4℃)較a點(diǎn)位低 0.8℃,表明空鼓厚度越大,則溫度越高。圖 3更為直觀地反映了平面尺寸與其內(nèi)部最高溫度之間的這種正相關(guān)性。由于本研究中試樣邊緣未作密封處理可能存在保溫層與抗裂層局部脫離從而導(dǎo)致圖 2中右下區(qū)域的熱像顏色并不呈現(xiàn)為一致,這需要在今后的研究中加以改進(jìn)。

3.2 熱像圖上所反映的缺陷尺寸

通過紅外熱像儀自帶分析軟件對圖 2的幾個預(yù)設(shè)缺陷尺寸進(jìn)行分析計(jì)算,并將結(jié)果與實(shí)際尺寸比較結(jié)果的偏差列于表 2中。不難發(fā)現(xiàn),根據(jù)熱像圖確定的尺寸較實(shí)際尺寸均偏小,但偏差均在 10%以內(nèi),即基本上能反映缺陷的實(shí)際尺寸。

表2 缺陷平面尺寸量測值與預(yù)設(shè)值的比較

3.3 其他因素對檢測結(jié)果的影響

保溫層與空鼓的熱導(dǎo)率相差大則缺陷在紅外熱像圖上顯示越明顯。當(dāng)空鼓內(nèi)空氣有大量水蒸氣時(shí)會使其熱導(dǎo)率及比熱容增大,此時(shí)其表面溫度會比正常部位要低。

另外分別對樣板東南西北四個朝向均進(jìn)行了紅外成像,發(fā)現(xiàn)北面因無陽光照射圖像比其他幾個朝向效果差些,但基本上還是能顯示出空鼓位置。因此實(shí)際檢測時(shí)宜選擇日照充沛的時(shí)段進(jìn)行。

4 結(jié)語

本文以?；⒅樯皾{外墻外保溫系統(tǒng)的小尺寸簡化模型為對象,借助紅外熱成像手段,對抗裂層的粘結(jié)質(zhì)量進(jìn)行了檢測試驗(yàn)研究,結(jié)果表明：1)對玻化微珠保溫砂漿保溫系統(tǒng)進(jìn)行紅外熱成像,可清晰顯示飾面層與保溫層之間的粘結(jié)缺陷的具體位置和尺寸。2)缺陷部位的溫度比正常位置高出約 0.9℃～2.3℃;缺陷部位表面溫度與其幾何尺寸成正向關(guān)系,即缺陷厚度大,平面尺寸越大則表面溫度越高。3)根據(jù)紅外熱像圖確定的缺陷尺寸與其實(shí)際尺寸吻合較好。

[1]袁 昕,謝慧才,陳高峰.建筑物外墻飾面磚粘貼質(zhì)量的紅外熱像檢測試驗(yàn)研究[J].四川建筑科學(xué)研究,2003,29(2)：43-45.

[2]杜紅秀,張 雄,韓繼紅.混凝土構(gòu)筑物的火災(zāi)危害與損傷檢測評估[J].建筑材料學(xué)報(bào),1998,1(2)：499-502.

[3]楊 紅,何建宏,喻婭君.紅外熱像儀及其在建筑節(jié)能檢測中的應(yīng)用[J].新型建筑材料,2003(4)：50-51.

[4]張 欣,覃 賢,張清貴,等.玻化微珠干混砂漿的研究[J].硅酸鹽通報(bào),2007,26(6)：73-76.

[5]袁仁續(xù),趙 鳴.紅外熱像技術(shù)在無損檢測中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)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 ★：浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研基金資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：200811)

陳 煒(1967-),男,浙江工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院工程碩士研究生,講師,浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 杭州 311231

江晨暉(1981-),男,講師,浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 杭州 311231

劉繼狀(1980-),男,講師,浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 杭州 311231