某建筑采用无人机搭载红外热像技术对外墙饰面砖空鼓状况分析

2023-10-17廖健

广东建材 2023年10期

廖健

（广州建设工程质量安全检测中心有限公司）

0 引言

随着城市的建设和发展，高楼大厦林立，饰面砖以其美观、经济等优势在建筑实际工程应用中大量使用，而近年来，经常能在新闻里看到外墙砖脱落砸伤人事件。如何快速简便排除这种安全隐患成为防止此类事件继续发生的关键。传统方式下利用人工排查，效率比较低，安全风险大、有很多人工不可达点位、而且检测成本高，很难精准发现问题所在并及时加以处置。随着时代的进步，现已有“无人机+红外成像”技术，多角度、全覆盖、近距离对高层住宅楼进行外墙砖空鼓检测，大幅提高检测效率的同时减少人力和时间成本，快速、全面、便捷、清晰、直观、高效地将外墙饰面层的空鼓状况分析出来，为房屋的维修处理提供依据。本文以某建筑采用无人机搭载红外热像技术对外墙饰面砖空鼓状况分析为例，并辅以局部敲击的方法，综合分析饰面砖是否存在安全隐患，为类似工程提供借鉴和参考。

1 工程概况

某建筑物建于2009年，为48层超高层公寓建筑，建筑面积为15780.8m2，大楼使用至今近14年，据介绍，目前发现外墙饰面砖局部出现空鼓或剥落现象，屋顶格栅骨架存在锈蚀及格栅条存在脱落现象，为了确保该建筑外墙饰面及屋顶格栅的安全性，故委托相关单位进行红外热像技术对外墙砖空鼓检测，评估其外墙饰面层的使用状况，对可能出现的外墙粘结实效和空鼓的位置进行综合分析，为外墙的正常使用或维修提供参考依据。

2 原理及仪器选用

2.1 红外线热像法成像原理

红外线是一种电磁波，位于可见光红光外端，在绝对零度(-273.15℃)以上的物体都能辐射红外能量，在自然界中广泛存在。红外辐射就是基于物体在正常环境下的无规则的运动，从自身内部不断地发射出热红外能量，物体自身分子和原子运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。红外热成像仪则是通过光学成像系统接收被测目标的红外辐射能量，然后将其作用到红外探测器的光敏元件上[3]，通过后继电路和信号处理后获得红外热像图。

2.2 红外线热像测试饰面砖空鼓原理

在太阳光的照射下，外墙饰面砖吸收热辐射能，随着温度的升高，表面饰面砖与基底材料会出现温差，饰面砖会将热能传递给基底材料。如果此时，饰面砖与基底之间存在脱空现象，由于空气是热的不良导体，导热系数小，具有良好的隔热性能，使得热传递变小，故外墙脱空区域要比未脱空区域的温度要高。现场通过红外热像仪探测墙体表面温度差异区别，即可判断外墙的脱空区域。因此，现场检测时需要保证被测墙面获得充足的太阳光照射，才有利于外墙饰面层在短时间内获得热能，提供合适的检测面进行检测。

2.3 仪器选用

由于本项目为超高层建筑，据初步了解，建筑物周边存在许多障碍物，传统的建筑外墙检测已无法顺利安全完成此项工作。随着无人机应用越来越广泛，无人机搭载红外热成像仪检测外墙空鼓技术已逐步成熟，本次选用大疆无人机搭载红外热成像仪对高楼建筑每个外立面进行环绕拍摄，对外墙饰面砖空鼓状况进行分析。仪器及现场检测图片见图1。

图1 无人机搭载红外热像仪现场检测图片

3 检测注意事项

红外热像法现场检测的环境和条件应符合下列规定：①应选择在晴天、低风速的条件下检测；②检测时，环境温度应处于快速升高或降低的时段；③待检区域不应有明水；④所选拍摄距离与角度及光学变焦镜头宜确保每张红外热像图的最小可探测面积在目标物上不大于50mm×50mm；⑤应注意建筑物内外冷热源对现场检测的影响；⑥应注意相邻建筑物对待测目标物区域的影响；⑦应注意待测区域存在污垢、渗漏等情况对检测结果的影响；⑧注意建筑物外立面凹凸状外形构造阴影区域及幕墙、门窗等反射阳光不均匀导致的影响。

无人机搭载红外热像仪检测外墙饰面层检测注意事项：由于仪器的镜头角度和拍摄距离均会影响检测精度。如果仪器距离检测物过近的话，会出现超出仪器扫描的视场范围，造成在同一帧下红外热像图中不能同时记录目标以外适当空间内的热辐射状态，不利于红外诊断分析[2]；距离过远的话，形成红外热像图时，物体轮廓边缘会比较模糊，会对空鼓区域的分析判断造成影响。检测人员应根据现场检测建筑物墙体选择合适的拍摄距离和角度，保持无人机与被检测建筑物在一定距离范围内，并加入主动安全控制模块，提高无人机飞行的安全性，保护无人机自身和搭载设备的安全。

4 现场检测及分析

根据上述的检测原理，由于红外热像法在不同环境下，拍摄效果会有偏差，为了快速提升建筑物墙体的温度，提高分析外墙空鼓的能力，应充分利用太阳光的照射。因此，在进行红外检测外墙空鼓前，应提前熟悉建筑物的情况，收集相关的项目及天气信息，了解建筑物周边的环境情况，选择合适的检测位置和最佳检测时段等。

由于该建筑物高度较高且周边环境并不空旷，本次运用大疆经纬无人机搭配红外热像仪器对建筑物外墙饰面砖进行全面扫描，保持无人机与建筑物5～8 米的距离，镜头角度垂直于检测墙面，且依据当地本季节的天气特点，在晴天的条件下，适宜检测时段按表1进行。

表1 红外热像法检测建筑外墙饰面粘结质量适宜检测时段

通过检测分析可知，建筑物外墙饰面砖疑似空鼓区域共发现290处，疑似空鼓率占房屋外墙总面积的2.5%左右，饰面砖疑似空鼓所在外立面分布不均匀、无规则，疑似空鼓面积大小不一，单处最大疑似空鼓面积约为4.5m2。本文选取有代表性的图片，见图2，方框内为颜色异常区域，初步判断为空鼓。

图2 空鼓代表性的图片

5 敲击法验证

对进行了红外热像的初步分析后，将疑似空鼓的部位在外立面图纸上画出。现场对方便敲击的疑似空鼓区域位置采用敲击法对进行敲击验证。经对比验证，敲击位置与红外测出的空鼓位置区域基本相符，故可以评定建筑物空鼓区域，并将空鼓位置绘制在各外立面图纸上以便外墙修复处理时使用。

6 建筑物空鼓状况综合分析及建议

现场采用无人机搭载红外热像仪和局部敲击等方法对本建筑的外墙饰面砖进行全面检测，综合分析可知：①建筑外墙饰面砖空鼓位置较多，根据《建筑装饰装修工程质量验收标准》(GB-50210-2018)第10.3.5 条，外墙饰面砖工程应无空鼓、裂缝，不符合规范要求，局部外墙饰面砖存在脱落现象且空鼓区域存在脱落风险；②屋顶格栅水平龙骨存在严重锈蚀现象（部分位置龙骨存在锈断现象）、局部百叶存在脱落现象及安装百叶螺栓局部存在缺失。③应结合使用要求，对空鼓区域及屋顶格栅存在缺陷的部位及时进行维修或采取其它措施(例如更换、拆除等)进行处理。