红外热像技术在外墙空鼓检测中的应用

■ 朱 炜 ZHU Wei

0 引言

外墙外保温系统是由保温层、抹面层、固定材料（胶黏剂、锚固件等）和饰面层构成，并固定在外墙外表面的非承重保温构造的总称，简称外保温系统[1]。外保温系统具有保护主体结构、延长建筑物寿命 、基本消除“热桥”的影响等特点，是目前应用最广泛的保温做法，也是国家大力倡导的保温做法。但随着时间的推移，在自然及人为因素影响下，大量建筑外墙外保温工程出现空鼓、开裂、渗水等问题，甚至发生了脱落伤人的工程事故，具有很大的安全隐患，引起社会的高度重视。本文结合工程实例，利用红外热像技术检测外墙外保温系统空鼓及渗漏等问题，同时借助现场拉拔试验、钻芯取样试验等方法，验证、分析外保温系统损坏的原因，为事故处理提供决策依据进行分析。

1 红外热像技术的原理与运用

1.1 红外热像技术的原理

红外线是一种电磁波，波长介于可见光与无线电波之间。自然界中，温度处于绝对零度以上的物体，都会因为自身的分子运动而辐射出肉眼不可见的红外线，成为红外辐射源。红外检测指的是利用红外线将被测目标的红外辐射能量以图片的形式展示出来，从而实现对物体或材料表层进行检测和测量目的的检测方法。

红外检测主要使用的仪器为红外热像仪，由红外探测器、光学成像物镜、光机扫描系统三部分组成。红外热像仪基本工作原理是通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像 装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图[2]。

1.2 红外热像技术的应用

采用红外热像技术进行检测，是无损检测的一种，相比较其他检测方法，具有更为显著的优越性。红外热像技术能很直观地显示物体表面的温度变化，对于被检测物体的大小、形状、距离、面积没有具体的要求，能够实时、快速地反映被检测物体的情况。同时，红外热像仪操作简单，携带方便。

基于红外热像技术的优点，红外热像技术广泛应用于军事、航天、医疗、化工、冶金、消防等行业。由于红外热像技术具有非接触、大面积检测、实时检测的特点，避免了搭建脚手架、吊篮以及破坏墙体结构等问题，在房屋检测中具有很大的优势，广泛应用于外墙饰面材料黏结质量检测、墙体和管道渗漏检测、火灾混凝土鉴定、混凝土构件黏钢质量检测等，但对于外墙外保温系统安全性问题的检测应用尚属于起步阶段，具有广阔的应用前景。

2 红外热像检测外保温系统空鼓问题

2.1 外墙外保温系统空鼓检测原理

当外墙外保温系统出现空鼓问题时，空鼓的部位会形成一个空气层，由于空气的热阻值比较大，很好地起到了隔热层的作用，使得外墙饰面层与保温层或者保温层与墙体结构基层之间的热量传递变小。在太阳光的作用下，随着墙体外表面温度的升高，饰面层的温度高于墙体结构基层，则饰面层热量传向外保温系统内部，由于空鼓部位的存在，传递给墙体结构基层的热量减小，导致空鼓的外墙饰面层温度比周边正常的饰面层温度要高；同理，随着外墙外表面温度的降低，饰面层的温度低于墙体结构基层，则墙体结构基层传递给外墙饰面层的能量变小，导致空鼓的外墙饰面层温度比周边正常的饰面层温度要低。采用红外热像技术进行检测时，空鼓部位红外图像会显示为红斑（温度低～高对应的颜色为蓝色～红色）。

2.2 外墙外保温系统空鼓检测实例分析

某学校教学楼为一幢4层框架结构房屋，2013年竣工。外墙使用无机保温砂浆外墙外保温系统，红色长条面砖饰面，局部使用涂料饰面。其外保温墙体构造为：①面砖饰面墙体构造，包括基层、界面砂浆、20厚无机保温砂浆、5厚抗裂砂浆+热镀锌电焊网（用塑料锚栓双向@500固定）、6厚外墙面砖；②涂料饰面墙面构造，包括基层、界面砂浆、20厚无机保温砂浆、5厚抗裂砂浆+耐碱网格布、柔性腻子+外墙涂料。下面对外墙空鼓进行测试。

2.2.1 外墙外保温系统空鼓使用红外热像法检测

使用红外热像仪对受检房屋外墙外保温系统的空鼓情况进行检测，并通过软件进行分析，根据现场东、南、西、北立面拍摄的红外热图像（图1～4），发现外墙各立面均存在明显的空鼓（红色）。

图1 东立面红外热像检测结果

图2 西立面红外热像检测结果

图3 北立面红外热像检测结果

图4 南立面红外热像检测结果

2.2.2 外墙外保温系统黏结强度检测

使用数显式铆钉拉拔仪，选择东、南、西、北立面共计27个测点，对外保温系统黏结强度进行现场测试，进行空鼓的验算。

按照《无机轻集料保温砂浆及系统技术规程》（DB33/T 1054—2008）表4.1.1中的耐候性要求，对于抗裂层与保温层拉伸黏结强度，II型保温砂浆不得小于0.15MPa，III、IV型保温砂浆不得小于0.25MPa，且破坏部位应位于保温层内。现共6组拉伸黏结强度数据，均不满足规范及设计要求，且其中5组保温层拉伸黏结强度测量值为0。外保温系统黏结强度试验中，共27个测点，21个保温层断开，2个保温层与界面层断开，4个抗裂防护层与保温层界面断开。因此，保温层的强度明显低于规范要求，且断开主要集中在保温层分层之间。

2.2.3 分析

通过红外热像检测，结合拉拔试验的结果分析，判断被检测房屋的外墙外保温系统存在大面积的空鼓问题。外墙外保温系统出现空鼓的原因主要有：①使用中，保温材料拉伸黏结强度降低，在外界温度应力反复变化时，容易出现空鼓；②在施工过程中，由于保温材料厚度较厚，保温层分层施工过程没有处理好，分层之间的黏结性较差，导致保温层内出现空鼓。

3 红外热像检测外保温系统渗漏问题

3.1 外墙外保温系统渗漏检测原理

墙面开裂容易造成雨水侵入，使得保温材料受潮，形成墙体渗漏。在热吸收和热传导的作用下，热量在外墙外保温系统材料中扩散，由于各种材料的热传导性能不一致，使得外墙渗漏部位的温度分布与周边正常部位存在明显差异。由于水的热容比建筑材料的热容大，在同样的热辐射条件下，渗漏部位由于水分的存在，使其热容量增大，其温度的升高较小，从而在红外热像图上形成“冷点”[3]。采用红外热像技术进行检测，得到墙体的温度场，结合钻芯取样试验加以分析判断，可有效检测出外墙外保温系统的渗漏范围，并找到渗漏源。

3.2 外墙外保温系统渗漏检测实例分析

某住宅楼为框架异形柱结构，地下4～5层，地下1层。选用加气混凝土砌块内墙、小型混凝土砌块外墙及30mm或35mm厚膨胀聚苯板外墙外保温系统。现房屋外墙、露台、阳台、窗口等部位多处出现渗水情况，渗水部位红外图像显示为绿斑。

3.2.1 外墙外保温系统渗漏采用红外热像检测

采用红外热像仪对该房屋渗漏部分的外墙进行检测，并通过软件分析，情况如图5～7。

3.2.2 室内渗水情况

对室内相应位置进行检查，情况如图8所示。

3.2.3 现场取样

采用空心钻头，从保温层一侧钻取直径70mm的芯样。钻取芯样深度为钻透保温层到达结构层或基层表面，必要时也可钻透墙体[4]。使用钻芯机，选取外保温系统的渗漏位置进行取样分析（图9）。

图5 西立面红外热像检测结果

图6 室外窗角红外热像检测结果

图7 阳角红外热像检测结果

图8 室内渗水情况

图9 外墙外保温系统渗漏检测测点

3.2.4 分析

红外热像检测表明房屋的外墙、露台、阳台、窗口均存在渗水现象。墙体潮湿，局部有水分渗出，在外墙聚苯板内部有大量水分渗入。结合钻芯取样试验分析，外墙外保温系统出现渗漏的原因主要有：①面砖勾缝不密实，阳角部位面砖接口没有处理，雨水容易沿缝隙进入；②屋面防水失效，雨水沿聚苯板空腔进入墙体；③门窗周边普遍渗水主要是由外墙渗水、窗框与主体结构间密封不密实等施工原因造成。

4 结语

红外热像检测技术属于高新技术范畴，具有独特的优点，能补充传统检测手段的不足，总结下来，主要有以下几点：

（1）通过红外热像技术检测外墙外保温系统，可以快速检测到墙体空鼓的位置及损坏面积，借助外保温系统黏结强度拉拔试验，能够准确分析出外保温墙体空鼓的原因及空鼓深度，为后续处理提供依据。

（2）在外墙外保温系统渗漏的检测上，红外热像技术可以全面检查墙体的渗漏情况，借助钻芯技术，检测出渗水的程度，提高了渗漏检测技术的便利性、准确性。

（3）红外热像检测技术具有快速、全面、无损等特点，在外墙外保温系统安全性检测上具有很大的优势，可准确判定出外墙外保温空鼓、渗漏等损坏范围。可结合拉拔、钻芯等方法，判断出外墙外保温墙体空鼓、渗漏等产生的原因及损坏程度，为相关修缮技术提供决策依据。