粘钢加固法红外热像检测技术应用

陆 悦

（苏州市相城检测股份有限公司，江苏 苏州 215133）

钢筋混凝土结构在多元化工程当中占据着核心位置，对保证工程稳定性、安全性具有重要价值。尤其在当前社会经济背景下，各工程施工质量备受瞩目，不仅关系到工程本身的长远发展，还关系到群众的安全及社会经济的发展。因此，钢筋混凝土结构的重要性就更加凸显出来。粘钢加固法是提升混凝土结构稳定性的有效措施之一，能有效增强原构件的抗压、抗弯、抗剪等能力，让整体结构更稳定、更扎实、更长久，更符合当前工程建设在构件强度上的需求，因而得到了非常广泛的运用，红外热像检测技术作为行之有效、方便快捷的检测技术，在粘钢加固法施工质量检测工作中发挥着重要作用，值得相关单位及人员予以更多关注，并研究切实可行的措施实现合理化运用。

1 粘钢加固法的内涵

粘钢加固法指的是在原有混凝土构件基础上运用胶粘剂粘上钢板，如此钢板与原构件就能成为一个整体，一同为工程提供支撑，能让原本承载力不足的混凝土结构更稳定，使其在外界压力发生变化时能保持应有支撑能力。在工程当中主要可应用于发生弯曲、承载力不足、偏心受压、外部拉力大等存在弯折、坍塌等的钢筋混凝土结构之上，以钢板本身的支撑能力弥补原构件的不足。

传统施工模式当中也有很多加固技术，如托换技术、裂缝修补技术、植筋技术、表面处理技术等，但粘钢加固法与之相比具有诸多优势。其一，工时消耗短，适用性强。粘钢加固法主要是通过胶粘剂进行钢板与混凝土的粘合，所使用的胶粘剂凝固时间一般情况下都比较短，大约3 d 时间就可完全凝固，并可直接将加固后构件应用于施工，在粘钢、凝固全过程中周围工程不必停工，且对周围工程的影响较小，只要将构件上方承受的重量卸除即可。因此，整体消耗时间短，适用性较强，尤其对于工期较短、加固需求急的工程而言更加实用；其二，施工过程不繁琐，对施工人员技术要求并不高。该加固方法只需要先清洁原构件表面，再将胶粘剂均匀涂抹于原构件表面，将其与钢板粘在一起形成一个整体，期间不会涉及非常复杂的工序及设备，消耗的人力资源也比较少，成本消耗比较低；其三，虽然钢板很薄，但加固效果非常明显。在施工期间所运用的钢板一般情况下都很薄，加固以后基本不会改变原构件的横切面，钢板本身的重量也很小，不会对原构件造成很大负担，但其与胶粘剂之间的协同配合能够为原构件提供很大强度，并将原构件结构固定起来，即使原构件本身存在裂缝后弯曲也能得到有效控制，整体结构更稳定、更安全。

由此可见，粘钢加固技术在工程中的运用具有重要价值，但也正因如此，其施工质量控制也更为重要，施工期间技术人员需要进行全过程质检，如此才能保证其加固效果符合工程需求。

2 红外热像检测技术在粘钢加固法当中的应用价值

在实施粘钢加固技术以后，需要对施工质量进行检测，需要了解其与钢板之间的粘贴情况，若粘贴不牢固或构件与钢板之间存在空气、缝隙等，就会大幅降低加固效果，甚至留下安全隐患。但由于原构件的表面会钢板覆盖，检测位置处于技术人员用肉眼无法直观看到的状态，因此需要借助其他检测技术及仪器，间接了解其中实际情况。在以往施工期间，技术人员会尝试运用观察法、敲击法、超声发射法等，虽然这些方法对加固构件的影响较小，但形成的检测效果并不理想。而红外热像检测是通过红外探测器进行检测，其在距离构件20 cm 或更远的距离都能够做到精准检测，检测期间无需与构件形成直接接触，且检测视域非常广泛，成像非常清晰，能在真正无损的前提下得出更加可靠的检测结果。同时，其能够在软件当中输入、储存、重现监测数据，能够让技术人员直观看到构件内部情况，且除红外检测仪以外，不需要借助更多复杂工具，在不受外界影响情况下检测速度很快，无需大量人员支持，真正做到省时、省力、省工。由此可见，红外热像检测技术在粘钢加固法当中的运用具有多元化价值，但其对技术人员水平要求较高，不仅要能灵活、精准操作仪器，还需要具备数据分析等能力，目前来看受到技术、理念等因素的限制，其并未在粘钢加固法当中得到大面积应用。

3 红外热像检测在粘钢加固法中的应用原理

红外热像技术的原理主要是根据热辐射定律，其公式为P= Τσε，其中P表示辐射能，σε表示玻尔兹曼常数，σε表示物体表面发射率，且0<σε<1，公式中变量的变化会影响温度与辐射率，进而使红外辐射数量发生变化，这种变化会在红外热像图当中呈现出来。而红外热像检测技术主要是根据红外热像原理，运用红外检测仪对检测对象进行扫描，将检测对象各位置的温度变化呈现在温度云图当中，通过对云图的分析，能够对检测对象的质量进行判断。在结构内部损伤检测、材料强度检测、材料内部构造缺陷检测等领域都得到了广泛运用，且呈现出优秀的应用价值。该技术在粘钢加固法当中的运用也是依照这一原理进行，主要通过有、无外部热源干扰的方式完成检测流程，以下将针对这两种检测方式的原理及区别进行阐述。

3.1 无外加热源的应用原理

对于符合质量要求的粘钢加固结构而言，钢板与混凝土结构之间不能存在空鼓，也就是需要呈现完全贴合的状态，但若其中出现空鼓就代表质量有损，无法形成理想加固、支撑效果。而空鼓本身具有隔热效果，会将钢筋与混凝土隔离开来，温度在其间无法实现传播，或传播速度更慢。在外界没有对整体结构进行加热的情况下，混凝土结构本身的温度要高于钢筋温度，此时混凝土结构的热量会向钢筋传导，若质量合格那么红外线热成像中呈现出的应该是均匀的温度分布，若其中存在空鼓，那么空鼓处的温度应该会低于其他位置，如此就能了解钢板与混凝土结构之间的实际粘贴情况。

3.2 有外界热源的应用原理

在没有外界热源且处于同一温度环境当中时，混凝土结构与钢板之间的温差较小，为增加二者温差可选择外部解热的方式。实施期间，需要先运用液氮等物质让钢板表面快速冷却下来，当钢板表面的温度与外界环境温度形成较大温差时，外界环境中的热量会快速传递给钢板，再由钢板传递给混凝土结构，若其二者之间存在空鼓，红外热成像就会呈现出不均匀的温度分布情况，存在空鼓位置的温度明显高于其他位置，以此也能达到有效质检的目的。除了降温以外，还可通过外部加热的方式，直接在钢板表面增加热源，让钢板温度迅速上升，以此拉开钢板与混凝土之间的温差，在生成的红外温度云图中也能清晰呈现空鼓位置及温度。

3.3 二者之间的相互比较

由以上两种方法的描述可知，在没有外界热量干预时，钢板与混凝土之间的温差较小，外界温度也基本上与整体加固结构持平，而红外热像检测技术主要就是通过温差的检测来了解钢板粘贴情况，因此相较于有外界热源的检测方式来说，无热源干预的方式难度更高、准确性更低。而对于有外界热源干预的检测方式来说，其需要用到液氮等物质让加固结构快速冷却，而这种物质具有很强流动性，这种加固结构构件实用性可能不强。因此，检测人员需要结合粘钢加固结构的实际情况选择适宜的检测方法。

4 红外热像检测技术在有限元软件中的分析

4.1 分析过程

有限元软件是一种常见的通用分析软件，其可运用一种数字化方式模拟真实的工程状况，将复杂的问题通过简单方式模拟出来，能够应对各种复杂多变的情况，在当前工程分析工作中比较常用。为分析红外热像检测技术的可行性，笔者运用有限元软件对其进行模拟分析。首先，选择了一个钢筋混凝土横梁结构，对其进行粘钢加固，加固选用的钢板厚度为3 mm，其表面积与钢筋混凝土结构相同。其次，为了测试分析红外热像检测技术的有效性，刻意在粘钢期间留有4 处大小不一的空鼓位置，主要是通过减少胶粘剂用量、覆盖面的方式来实现，如在需要出现空鼓的位置刻意少用一些胶粘剂。最后，等待胶粘剂凝固以后，通过外部加热的方式提升钢板表面温度，再用红外检测仪进行扫描成像，在呈现出来的温度云图当中，能够明显看出空鼓位置及各个空鼓的具体温度。

4.2 分析结果

经过研究，发现红外热像检测技术确实能检测出粘钢加固法的实施效果，能明确体现钢板与混凝土结构之间存在的空鼓位置及范围，能够对加固效果进行准确分析。与传统检测方式相比，红外热像检测技术也能呈现出较多优势，如避免直接接触、避免破坏钢板、数据准确、成像清晰等，能有效应对敲击法等检测方法存在的不足。比如，即使在面对大面积扫描的情况下，也能灵活应对，并呈现出较为理想的检测结果；尤其针对位置较高的粘钢结构而言，检测人员不需要借助脚手架登高检测，运用红外热像检测技术可在地面完成扫描过程，检测结果并不会受到影响，在软件上可重现扫描过程及结果。另外，笔者研究发现红外热像技术的灵敏度也比其他检测技术要高很多，只要空鼓温度与周围温度相差0.1 ℃以上，就能被精准检测出来，数值非常可靠。

但该检测技术也有不足之处，如在进行外部温度干预措施时，可能会出现降温措施不均匀、不全面的问题，如此即使加固结构当中不存在空鼓，也会在钢板表面呈现出不均匀温差，因而扰乱红外检测仪的扫描质量，降低检测准确性。另外，对位于底面的粘钢结构来说，液氮降温的方式并不实用，但若不进行外部温度干预，钢板与混凝土之间基本处于热平衡，这也会影响检测准确度。因此，该技术还存在一定进步空间，需要结合市场需求进一步优化，满足更多粘钢加固结构的检测需求。

5 红外热像检测技术在粘钢加固法当中的注意事项

首先，注意前期准备工作。虽然红外热像检测技术在实施期间并不会涉及非常复杂的内容，但依然需要在检测之前做好万全准备，如此才能保证检测流程顺利进行。如：需要事先针对即将检测的粘钢结构进行检查，了解钢筋混凝土结构的实际情况，并明确质量检测标准，依照实际需求选择恰当的检测方式，尤其要分析其是否适合运用红外热像技术进行检测。还需要设定切实可行的检测方案，通过各相关部门负责人的审核，提升检测方案科学性及合理性。此外，还要做好设备、人员的准备。在设备上要提前进行检查，保证检测设备可运行且准确性符合质检要求，若检测设备出现故障，要及时维修或更换。人员上，要确保其全面掌握红外热像检测技术，全面了解检测流程及注意事项，为后续检测工作奠定基础。其次，在检测期间要进行全方位监督与管理，尽可能保障检测质量。尤其要加强技术人员操作规范性管理，若采用外部温度干预方法进行检测，就需要确保液氮等降温物质的均匀浇洒，检测期间减少外部环境温度的大幅度变化，避免温差过大影响检测结果。总之，需要在做好检测准备的基础上，加强检测技术实施的全过程管理。

6 结束语

综上所述，粘钢加固法在工程当中的运用具有重要价值，其对提升混凝土结构稳定性、安全性大有裨益，红外热像检测技术能够在无接触、无破坏的情况下对粘钢加固技术进行检测，精准发现其中空鼓的位置及面积，为检测人员及技术人员提供了诸多便利条件，能够大幅提升粘钢加固结构的检测质量，为整体工程稳定提供保障。未来施工期间，相关企业及人员应注重对这两项技术的合理化运用，在全面了解红外热像技术原理及实施方式的同时，针对粘钢加固结构的实际情况选择合理的检测方式，结合当前市场需求挖掘技术的不足之处，通过技术创新、融合等方式提升技术应用质量。