劉 盈，周麗娟

（1.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013；2.國家建筑工程技術(shù)研究中心，北京 100013）

0 引言

外保溫工程在歐洲已經(jīng)有了 40 多年的發(fā)展歷史。從 20 世紀 90 年代中期開始，我國組織開展了外保溫工程試點，至今外墻外保溫工程在我國已經(jīng)有 20 多年的應用。外保溫技術(shù)在建筑節(jié)能和室內(nèi)環(huán)境舒適度等方面的諸多優(yōu)點，也獲得了市場和行業(yè)的認可，得到了優(yōu)先重點發(fā)展。但由于我國外保溫技術(shù)研究起步較晚，相關技術(shù)還在不斷地發(fā)展完善中，在實際應用中出現(xiàn)了不少問題。我國既有建筑外墻外保溫系統(tǒng)數(shù)量龐大，除部分系統(tǒng)防火性能差存在的火災隱患外，問題主要集中在某些外保溫系統(tǒng)在服役期出現(xiàn)了防護層開裂導致雨水滲漏、空鼓及脫落，也有個別工程出現(xiàn)外墻外保溫系統(tǒng)被大風刮掉砸壞車輛等影響人民生命財產(chǎn)安全的問題。這些問題若不進行排查解決，將會給外保溫工程留下安全隱患，給我國日益發(fā)展的外保溫市場帶來不良影響，行業(yè)亟需研發(fā)針對既有建筑外墻外保溫系統(tǒng)的現(xiàn)場檢測技術(shù)。

本文將從目前已有的檢測方法出發(fā)，介紹國內(nèi)在既有建筑外墻現(xiàn)場無損或微破損檢測研究成果和進展，分析其中的不足及應用前景，探討今后研究的發(fā)展方向。

1 既有建筑外墻保溫系統(tǒng)現(xiàn)場檢測方法研究探索

外墻保溫系統(tǒng)發(fā)生脫落一般會有兩個必要條件：一是存在發(fā)生負風壓的區(qū)域，另一個是存在連通空腔構(gòu)造。當負風壓作用于外保溫系統(tǒng)時，負風壓由空腔向外保溫系統(tǒng)產(chǎn)生推力，如果此力大于粘結(jié)層與基層或者保溫層與粘結(jié)層的粘結(jié)力時，就會發(fā)生脫落現(xiàn)象。與新建建筑不同，既有建筑主要關注外觀缺陷、系統(tǒng)熱工缺陷檢測及系統(tǒng)粘結(jié)性能檢測。

1.1 已有檢測方法及標準

外觀缺陷一般采用直接目視或紅外熱像儀進行檢測。系統(tǒng)熱工缺陷利用紅外熱像儀根據(jù) JGJ/T 132－2009《居住建筑節(jié)能檢測標準》的方法進行。但紅外熱像儀如使用條件苛刻，利用紅外熱像儀僅能判斷外保溫系統(tǒng)是否存在缺陷及缺陷的大致位置，無法進行量化，且準確性嚴重依賴于檢測人員的豐富經(jīng)驗；而且保溫系統(tǒng)是由多層材料復合而成，紅外熱像法對于隱藏于表面以下的裝飾材與墻體的剝離無法通過圖像分析提前預判。目前指導紅外熱像法檢測外墻質(zhì)量的標準主要包括 GB/T 29183－2012《紅外熱像法檢測建設工程現(xiàn)場通用技術(shù)要求》、JGJ/T 277－2012《紅外熱像法檢測建筑外墻飾面粘結(jié)質(zhì)量技術(shù)規(guī)程》、JG/T 269－2010《建筑紅外熱像檢測要求》。系統(tǒng)粘結(jié)性能一般均按照 JGJ/T 110－2017《建筑工程飾面磚粘結(jié)強度檢驗標準》的方法進行。但此拉拔試驗對外保溫墻體有破壞，檢測后均需進行修補，將影響墻體的熱工性能。

1.2 新型無損或微損現(xiàn)場檢測方法

考慮到既有建筑的特點及科學信息技術(shù)的發(fā)展，無損或者微破損檢測成為既有建筑外墻檢測研究的重點。在外墻空鼓檢測領域，一些學者旨在通過對聲音的判斷對墻體空鼓情況進行定量分析。早在 2013 年，王俊偉等［1］就開展了建筑外墻敲擊聲音振動特征分析，通過對不同墻面進行敲擊實驗，并采用 Cooledit 和 Matlab軟件進行音頻分析認為，可基于墻面空鼓時敲擊聲音明顯的振動特征來判斷墻面的空鼓情況。

胡媛馨等［2］通過聲信號識別技術(shù)對飾面磚外墻面空鼓黏結(jié)缺陷檢測進行了試驗研究，利用 MATLAB 語言和梅爾頻率倒譜系數(shù)提取了飾面磚敲擊聲信號的特征參數(shù)、建立了 MFCC 特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫，結(jié)合隱馬爾可夫模型識別算法，驗證了基于聲信號識別的飾面磚外墻面空鼓缺陷檢測方法的可行性和準確性。

廈門大學的孫牽宇［3］研究了一套基于SPCE061A的嵌入式墻體空鼓聲無損檢測系統(tǒng)。采用敲擊法，通過分析敲擊聲信號的頻域特性，利用神經(jīng)網(wǎng)絡代替人對墻體空鼓進行定量的檢測，即把傳統(tǒng)的敲擊法機械化、自動化，使系統(tǒng)具有墻體空鼓無損檢測的功能。

張逸飛等［4］開展了基于振動性狀的外墻瓷磚脫落檢測方法研究，研究以外墻瓷磚脫落為對象，利用加速度傳感器測試其振動信號，通過分析實測得到的振動特征值變化（以振動頻率為代表）可以確認瓷磚的安全性。然而，在現(xiàn)場測試中，難以針對實體建筑進行強力加振，有必要開發(fā)合理的無損檢測方法。

也有一些學者將其他行業(yè)中的檢測方法應用在外墻領域進行了初探研究。王卓琳等［5］研究了基于 X 射線的康普頓背散射檢測技術(shù)在 EPS 板薄抹灰外保溫系統(tǒng)和無機保溫砂漿外保溫系統(tǒng)缺陷識別中的應用，如圖 1 所示。研究結(jié)果表明，康普頓背散射檢測技術(shù)較適用于檢測外保溫系統(tǒng)保溫層外表面（保溫層與飾面層之間）缺失或空鼓缺陷，且能較明確地識別缺陷區(qū)與正常區(qū)的界面，同時對 EPS 板薄抹灰外保溫系統(tǒng)不同黏結(jié)施工方法具有一定反映。但應用該技術(shù)得到的保溫層與基層之間缺陷成像圖清晰度低，缺陷識別能力有限，有待進一步研究。

圖1 基于 X 射線的康普頓背散射檢測技術(shù)在 EPS 板薄抹灰外保溫系統(tǒng)缺陷識別中的應用

張東波［6］開展了探地雷達技術(shù)在無機保溫砂漿外墻外保溫系統(tǒng)無損檢測中的應用研究。從結(jié)果可知，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，此方法也存在一定的局限性，僅局限于檢測保溫層與飾面層、保溫層與基層之間的缺陷深度和高度，無法檢測缺陷與掃描方向平行的邊界，也無法準確檢測保溫層厚度，其廣泛應用有待進一步研究。

1.3 檢測方法的信息化和智能化

隨著我國信息化及智能化技術(shù)的發(fā)展，一些學者也開展了基于無人機搭載設備、智能爬壁機器人集成檢測設備和相關預警監(jiān)測平臺的研究。

熊輝等［7］基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的數(shù)學模型，利用無人機進行外墻拍攝，建立圖像數(shù)據(jù)庫，結(jié)合軟硬件開發(fā)了一種外墻及飾面材料的裂縫檢測系統(tǒng)，對外墻裂縫按照嚴重、一般或輕微 3 種毀壞程度進行識別。根據(jù)結(jié)果顯示，有效識別率分別為 86 %、91 %、97 %。

徐勤等［8］開發(fā)了一種幕墻及外墻安全隱患檢測的新方法。采用八軸無人機搭載高分辨熱成像系統(tǒng)結(jié)合幕墻及外墻安全預警 CRM 軟件檢查外墻及幕墻的安全隱患。其中 CRM 軟件是通過處理采集到的熱成像圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過算法識別熱泄漏點。

陳寧等［9］利用無人機搭載紅外熱像儀對外墻外保溫系統(tǒng)缺陷進行檢測，結(jié)合工程案例分析影響檢測結(jié)果準確性的因素，包括拍攝天氣條件、時間、距離及角度、外墻飾面色差、墻面凹凸曲面和陰影等，并提出控制技術(shù)，為建筑物在保證使用安全的前提下進行修復加固提供支撐。通過無人機搭載紅外相機在控制拍攝位置的高度、水平距離等方面有著明顯的優(yōu)勢，可以降低因仰角過大等問題造成的漏判或錯判的可能，提高準確性。但目前也存在無人機遠程控制不理想及不能精準定位的問題，若能實現(xiàn)自動分析的功能也有助于提高檢測效率，這也是后期需要努力的一個方向。

徐龍濤［10］開展了 SAR 遙感技術(shù)在幕墻及外墻安全預警信息平臺中的作用研究，研發(fā)的幕墻與外墻安全預警平臺集成了幕墻信息管理、檢測、運維和管理功能［11］，通過大數(shù)據(jù)、人工智能算法，以及仿真技術(shù)能對既有建筑幕墻及外墻進行安全預警，并對風險前兆等提供報警信息。

孫金風等［12］、馬延飛等［13］設計了一種瓷磚墻壁攀爬機器人，機器人具有檢測即將脫落的瓷磚并自動做標記的功能和跨越各種墻角的能力。但目前的研究也僅局限于使用模擬軟件對機器人的整體結(jié)構(gòu)進行建模和分析，從而對其進行優(yōu)化處理的階段，距離真正的應用還需要更多的研究。

2 既有建筑外保溫系統(tǒng)評價體系研究

針對外墻外保溫事故頻發(fā)現(xiàn)象，各地方政府也很重視既有建筑外墻外保溫系統(tǒng)的安全性問題，紛紛出臺了或正在編制相關的地方標準，包括上海市工程建設規(guī)范 DG/T 08-2310－2019《外墻外保溫系統(tǒng)修復技術(shù)標準》［14］，已經(jīng)于 2020 年 5 月 1 日開始施行，安徽省地方標準《既有外墻外保溫系統(tǒng)維修與改造技術(shù)規(guī)程》，2020 年 8 月已經(jīng)完成征求意見。四川省也立項了地方標準《四川省既有建筑外墻飾面涂飾翻新工程技術(shù)標準》。在北京、上海等地發(fā)布的文件中，均要求業(yè)主單位、物業(yè)服務企業(yè)或建設單位應按照 JGJ 376－2015《建筑外墻外保溫系統(tǒng)修繕標準》［15］等有關規(guī)定，根據(jù)外墻外保溫保修期限立即對外保溫系統(tǒng)開裂、空鼓、變形、滲水、脫落等質(zhì)量缺陷和損壞情況進行全面排查，落實外保溫工程的檢查、檢測、評估、修繕責任；由建設單位牽頭，組織設計、施工、監(jiān)理單位對竣工 5 年之內(nèi)的住宅工程進行排查，由業(yè)主單位、物業(yè)企業(yè)對竣工 5 年之外的工程進行排查。

JGJ 367－2015《建筑外墻保溫系統(tǒng)修繕標準》作為政府文件中外保溫系統(tǒng)修繕的指導標準，提出在外墻外保溫系統(tǒng)修繕前，應對外墻外保溫系統(tǒng)進行檢測評估，但目前尚未出臺與之配套的外保溫系統(tǒng)檢測評價標準，這將對有效執(zhí)行此標準進行修繕提供了難度。目前，已經(jīng)有一些學者針對這一方面展開了研究。

GB/T 31435－2015《外墻外保溫系統(tǒng)材料安全性評價方法》［16］從外保溫系統(tǒng)組成材料的使用安全性、防火安全性和環(huán)保安全性方面，提出了安全評價的內(nèi)容及試驗方法。此標準只涉及到外保溫系統(tǒng)的安全性評價，未提及系統(tǒng)的保溫功能性及其他的性能評價。

尹秀琴［17］運用系統(tǒng)可靠度分析的 FTA（Fault Tree Analysis）方法，結(jié)合民用建筑可靠性鑒定的方法標準，構(gòu)建了外保溫系統(tǒng)質(zhì)量綜合評價模型，提出了基于 FTA 方法的外保溫系統(tǒng)質(zhì)量分級評價的方法，將外保溫系統(tǒng)質(zhì)量綜合評價分成功能性質(zhì)量評價和施工質(zhì)量評價，其中前者包括保溫隔熱性能、耐候性、防火性能及抗震性能評價，后者包括材料本身缺陷和施工工藝及操作缺陷評價。

劉煜琪［18］對既有建筑外保溫系統(tǒng)性能評價采用分層分級方法，首先考慮系統(tǒng)的綜合性能，再細分成 4 個主要方面包括連接安全性、防火安全性、美觀耐久性、功能性。從 4 個方面建立與之相對應的系統(tǒng)性能評價體系，體系評價如圖 2 所示。

圖2 外保溫系統(tǒng)評價體系圖

上海市地方標準 DG/T 08－2310－2019《外墻外保溫系統(tǒng)修復技術(shù)標準》也提出了建筑外墻外保溫系統(tǒng)質(zhì)量技術(shù)狀況評估。此評估包括外保溫系統(tǒng)、單項材料的質(zhì)量技術(shù)狀況評估。控制項包括系統(tǒng)空鼓面積比及單項材料等級。評分項通過建筑外墻外保溫系統(tǒng)質(zhì)量技術(shù)狀況指數(shù) MQI 來表示。此指數(shù)由單項材料指數(shù)（包括飾面材料、護面材料、保溫材料、粘結(jié)錨固材料）與其權(quán)重加和計算得出。此評估缺少對外保溫系統(tǒng)的保溫性能及其他性能的評價，主要是從外保溫系統(tǒng)開裂、空鼓、滲水、脫落等方面出發(fā)，基于外墻外保溫系統(tǒng)的安全性進行評估計算，計算結(jié)果可以匹配標準中的設計要求進行修繕維護。

3 結(jié)語

從研究可知，既有建筑外墻外保溫系統(tǒng)進行修繕前對其進行評價，需要涉及到既有建筑外保溫系統(tǒng)的現(xiàn)場檢測方法，學者們一直致力于既有建筑的無損或微損的檢測，對很多新的檢測方法進行了探索嘗試，且伴隨著智能化的發(fā)展，需要不同行業(yè)之間的合作，均在尋找與信息化、智能化結(jié)合的高效檢測方式。針對缺乏相應的檢測細節(jié)問題，后期應用已有的方法和儀器進行對比實驗和驗證，并配以標準，才能真正地推廣應用。

目前已經(jīng)開展的針對建筑外保溫系統(tǒng)評價體系和評價方法，針對建筑外保溫系統(tǒng)綜合性能方面的評價研究相對較少，主要是針對某類特定的建筑外保溫系統(tǒng)和材料，或者是針對外保溫系統(tǒng)單一性能指標，無法全面反映當前建筑外保溫技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，且部分體系構(gòu)建和研究偏理論性，與實際既有建筑工程結(jié)合較少。

總體而言，我國目前針對既有建筑外墻外保溫系統(tǒng)的現(xiàn)場檢測和評價體系都處于初級階段，相對零散片面，需要進行系統(tǒng)研究并與實際工程相結(jié)合，建立一套全面系統(tǒng)的檢測評價體系成為亟待解決的問題。此體系的構(gòu)建對于加強既有建筑外墻外保溫質(zhì)量管理，降低工程質(zhì)量安全隱患，引導行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展有著重要意義。Q