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  • 红外热像法检测建筑外墙饰面层粘结缺陷技术规程

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  • 对应法规:房屋检测
    CNAS认可项目:是
  • 红外热像检测技术隶属无损检测技术领域,具有非接触、远距离、实时、快速、全场测量等优点,在建筑外墙饰面层粘结缺陷检测方面具有传统检测方法(捶击法、外观检测法等)无可比拟的优势。该规程规范了全国的建筑外墙饰面层粘结缺陷检测方法,对检测仪器的选择,检测的流程,现场检测的方式、方法,检测数据的处理,空鼓程度的判定,以及检测报告的编写做了详细规定。规程各章节具体内容如下: 

        一、总则 
        简洁明了地叙述了规程的编制目的,适用范围以及与国家或地方现行规范之间的关系等,课题对红外热像检测方法和锤击法、外观目测法等传统检测方法的适用界限进行研究。
     
        二、外墙红外检测
     
        (一)原理。
     
        粉刷砂浆和墙面砖剥落产生一定的空气层。封闭的空气层有很大的阻挡能力,因此外墙表面和主体之间的剥落层热传导率较低。
     
        墙体结构有很大的热容量,如RC或SRC结构的主体。当外墙的表面温度比主题温度高,热就从外墙表面传到主体中,当外墙的表面温度更低时,热就由里传到外。如果墙体饰面材料有剥落,外墙和主体之间的热传导变小。因此,当外墙表面从日照或外部升温的空气中吸收热量时,有剥落层的部位温度变化比正常情况大。通常,当暴露在太阳光或升温的空气中时,外墙表面的温度升高,剥落部位的温度比正常部位的温度高;相反,当阳光减弱或气温降低,外墙表面温度下降时,剥落部位的温度比正常部位的温度低。由于空气的热导远低于瓷砖、砖、混凝土等建筑材料,因此当热流从表面进入建筑物饰面层时,即会在“空鼓”等缺陷部位受到空气阻挡发生“热堆积”,使该处的红外热像呈“热斑”等特征。由红外热像“热斑”出现的部位、持续时间等特征推知存在饰面砖粘结质量的区域范围。
     
        (二)红外热像检测的特长和适用范围。
     
        特长:红外技术应用于无损检测领域,其重要的特点是能远距离测量温度,该方法具有非接触、远距离、实时、快速、全场测量等优点,在这些方面其他的无损检测方法是无法跟它相比的。红外线通过非接触地对外墙饰面进行大面积检测,并可将检测结果以图像的形式直接可看到,热图像可用直接可视的方式进行记录、显示。检测结果通过解析热图像可进行高精度分析。这方面是其他检测方法所不具备的有利的一面。由于是非接触,因此它不需要象锤击那样在建筑场地架设脚手架、吊篮等工具,而是在较短的时间内完成大面积的摄影任务,当然现场操作也只需要少量工作人员就行了,工作效率高。
     
        适用范围:从剥离部和正常部产生温差的热源来讲,由于基本上依靠日照、外气温变化这种自然现象,检测结果的图像清晰程度与准确性全受气候的影响,而并非任何时候都可以进行检测的,因此说若无日照及外气温变化促使剥离部和正常部之间产生大的温差,也就无法进行检测。另外,象相邻的建筑物、墙面的凹凸、屋檐等原因造成阳光无法均匀地照射到墙面的情况下,照射不到的那部分都是影响检测精确程度的因素。另外墙面和摄影位置之间如果有树木等其他物体遮挡,那个部分也无法检测。
     
        红外线热像检测所面对的建筑物是由RC组成和SRC组成的热容量较大的构筑物。而对墙体热容量较小的构筑物如钢骨架或木结构外墙粘贴的面砖等,因而剥离部和正常部的温差难以体现,也就不能采用红外线热像检测的方法。
     
        红外线热像检测法是受着种种条件制约的检测方法,故需要事先对墙面及周围情况进行了解后,在条件许可的情况下才能开展检测。
     
        三、检测仪器
     
        用于外墙检测的红外热像仪一般有三种类型,分别是探测红外线波长区域在8-13mm的长波机(以下简称LW机),探测红外线波长区域在3-5mm的短波机(以下简称SW机),以及处于LW机和SW机之间的波长区域在5-8mm的中波机(以下简称MW机)。检测时应根据检测对象、环境的特点来选择合适的型号。完整的红外热像仪应该由以下几个部分组成:红外检测装置、控制面板、显示装置、图像储存装置、图像输出装置、图像处理装置。课题对三种机器的特点和适用情况范围进行了仔细调查。LW机使用的检测红外线元素为碲、镉、水银,冷却方式是依靠液体元素或斯特林电子冷却方式。常温下建筑物的外墙表面释放的长波成分较多,因此LW机适用于对表面反射率低的外墙饰面层进行检测,遇到釉面砖等表面反射率高的饰面材料易将反射的影响摄入,影响检测结果。SW机常用的检测元素是锑、铟,冷却方式主要是依靠斯特林电子冷却。与LW机相比,SW机的画面质量稍差,遇上寒冷天气,其图像质量会大大降低,但该机型受墙面反射的影响比LW机低。MW机使用的检测红外线元素为碲、镉、水银,冷却方式是依靠斯特林电子冷却。虽然MW机几乎不受太阳光线、被测对象周围建筑物放射的红外线及夜间室外灯光反射的影响,但该波长区域受到空气中水蒸汽对红外线吸收的影响,需要缩短被测对象与该类红外热像仪之间的距离,对拍摄位置有相当高的要求,不适应现场检测环境及条件的随机多变性。
     
        在认真调查的基础上课题对适用于建筑外墙饰面层粘结缺陷检测的仪器的技术参数进行规定,总结出“用于建筑外墙饰面层粘结缺陷检测的红外热像仪宜选用8-13μm波段的长波机。
    ” 
        红外热像仪采用高灵敏度的红外探测器,为了使避免影响图片质量,须对拍摄环境进行规定。课题通过查阅国内外成熟的红外热像仪的说明手册,结合自身在实际工作中积累的经验,制定了仪器的使用应在环境温度0-40°C之间;容许湿度RH小于或等于90%,无结露;镜头严禁受阳光直射;测定位置、角度不应对于图像处理的精度产生影响。
     
        四、检测程序
     
        制定了红外热像法检测的程序,以保证检测工作的顺利进行。

     


        其中预调查所需的被检测房屋的权属关系证明和原始工程图纸等资料应由委托人提供,在委托人无法提供以上资料或资料不全的情况下,检测单位应根据实际情况进行现场调查。在预调查的基础上制订检测方案,选定现场检测日期及现场检测实施方案。制订检测方案后,实施现场检测。根据现场检测记录的数据对红外热图像进行处理,分析、判定被检测对象外墙面的脱粘空鼓部位及程度。红外热像法检测外墙饰面层粘结缺陷项目的参加人员不应少于2人,检测报告应实行技术负责人审核制度,项目负责人和技术负责人应由通过相应资格认定的专业技术人员担任。 
        五、检测方法
     
        主要针对实施检测前期的预调查、检测方案的编制以及实施检测时应注意的问题进行了规定。
     
        实施现场检测时应首先进行预调查,确定图纸与实际建筑物的差异,建筑物的结构形式,被测对象的基本概况、立面朝向、周边环境、外墙面的外观状况及损坏情况、内部环境等情况、其他有关因素。
     
        在预调查的基础上编制检测方案,确定检测时间和天气,确定检测墙面的最佳时间段,确定检测墙面的最佳位置,确定锤击部位。根据全国主要城市夏季红外检测建筑外墙饰面层粘结缺陷最佳时间段表确定检测墙面最佳时间段,以凸显外墙饰面层脱粘空鼓部位与正常部位的温差,取得最佳的检测效果。
     
        按预先编制的检测方案实施现场检测,记录日期、气候状况(如天气、风力、气温、日照等情况);选择适当位置安放仪器,并使仪器处于正常工作状态。因为实施现场检测时,须使镜头与被检测墙面之间保持合适的距离及方位。一旦不能确保镜头与被测墙面之间的距离及方位,导致镜头仰角或水平倾角过大,这将影响检测的精度。周边道路、空地、相邻建筑朝向及高度,有无树木、障碍物、阴影遮挡等情况,被检测对象的外墙面是否会受相邻建筑高度及位置的影响,出现墙面受日照不完全、不充足,甚至完全不受日照等现场,这些都需要在预调查阶段加以确认,并在方案中提出解决办法,所以实施现场检测时更应特别注意设置外墙面正常部位基准点。
     
        为使正常部位与空鼓部位产生温差,则需要外墙面温度有足够的变化量,人为产生均匀热源使墙面产生温差比较困难,只有借助于太阳能和自然界的温度变化。因此环境对红外热像法检测的影响极为重要。此外雨天是不能进行检测的,在多云或忽晴忽阴的天气下,虽可以检测,但容易出现误判。降雨过后,由于外墙处于不均匀含水或表面湿润状态,还有雨水从裂缝处浸入空鼓部分,所以在雨水干燥、蒸发过程中也会产生误判。风速较大也对检测结果有影响。
     
        正是由于红外热像检测的特殊性,因此对于采用红外热像仪无法检测的部位,以及在检测中需进行验证的部位,应兼用锤击法等进行补充检测。课题对外观目测法和局部锤击法的检测要求进行了规定,使三者有机结合,提高现场检测的效率以及检测结果的准确性。
     
        六、外墙饰面层脱粘空鼓判定
     
        整个课题最关键的部分。外墙面红外热像图中往往一张图片上混杂着不同颜色的部分,为了使分析结果直观,需去除与脱粘空鼓无关的温度分布颜色;对脱粘空鼓部位与正常部位之间的交界处,即脱粘空鼓的边界进行修正,以尽可能精确地计算空鼓面积;对图像上倾斜的被检测对象进行视角修正,使其保持正面的状态;有时因为周边条件的限制,拍摄到的红外图像会有很大的仰角,并产生温度梯度,此时的图像在进行空鼓判别时必须根据不同的标准温差进行判别,最终将各张根据不同的标准温差进行处理的图像叠加。当墙面有不同材料或者不同颜色的材料时,也必须分块按不同的标准温差进行分析。
     
        标准温差是判定外墙饰面层脱粘空鼓的最重要的依据之一。但根据标准温差不能对以下这些情况进行判定。在建筑物外墙上容易玷污的位置是窗台下、雨蓬下、空调架下或类似构造的地方,由于玷污后颜色变黑的位置容易吸热,温度会比其他部位高,此时会产生误判。当室内开放暖气时,热量从外墙内表面传递到外墙外表面,即使此时外墙受日照并处于检测的最佳时间段中,但在这种情况下外墙面由于脱粘空鼓产生的高温区域与暖气热传递产生的温度异常区域混杂起来,容易引起误判。建筑物的结构形式也会影响墙面的温度,对于框架结构的建筑,其柱与梁等钢砼构件与填充墙的外表面辐射温度不同,在进行空鼓判定时应分别判定。一般的建筑物都有阴角和阳角,阴角的位置两墙会产生互相热辐射和热堆积现象,影响空鼓判别,阳角的位置会经常受到两面阳光的辐射,温度偏高,影响空鼓判别。建筑物经常有外表面凹凸的墙面,当墙面受日照时,其凸出部分温度往往较高,也会使得误判。
     
        当出现上述这些情况时,仅用一个时刻的红外热像图根据标准温差判别外墙面脱粘空鼓是不够的。须就同一拍摄位置和角度,对同一部位的外墙面拍摄最佳检测时间段的红外热像图和无日照时的红外热像图,将两个时刻的红外热像图相减,即将(最佳时间段拍摄的图像)-(无日照时的图像),这样就去除了上述干扰因素,提高了判定的精度。此外,当进行图像处理有困难时,或室内使用空调时间无规律变动时,也可采用锤击法等其他方法验证局部影响判断的部位。
     
        课题提出了外墙面空鼓率的计算方法,首先统计每个区域的脱粘空鼓部分面积,计算每一个立面外墙面脱粘空鼓面积,按以下公式进行计算:
     
        式中,—外墙面脱粘空鼓率(%),精确至1%;
     
        —被测外墙面脱粘空鼓总面积(m2),精确至1m2;
     
        —被测外墙净墙面积(m2),精确至1m2;
     
        计算空鼓面积大小时,先确定拍摄对象与实际对象的比例尺时,每幅图片至少取3个参照对象与实际对象进行比较计算比例尺,结果取平均值,然后计算红外热像图上脱粘空鼓部位的面积,最后根据比例尺确定实际脱粘空鼓部位面积。
     
        七、检测报告格式
     
        检测单位就建筑物外墙饰面检测结果向委托单位提供检测报告书,并应按照计量认证规定的格式进行检测原始资料的记录、归档及保管,建立建筑物外墙完好程度的历史资料,以便为下次的检测或者外墙面的修缮提供参考。检测报告内容中应包含该规程第4.1节规定的初步调查内容,包括房屋基本情况和饰面材料情况,以确定外墙面红外热像检测的方案及对红外图像质量的影响。检测时间和天气条件可以为红外图像处理和空鼓判断提供依。报告中须提供建筑物外墙面检测分区图、根据区域编号拍摄的外墙面外观缺陷照片、整个外墙面的红外热像图及对应可视照片。根据红外图像的计算结果得到整个外墙面的损伤程度。在报告中根据外墙面损伤位置及程度,给出相应的修缮建议。

     


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