外墻保溫層與抗裂層粘結質量的紅外熱像檢測★

陳 煒 江晨暉 劉繼狀

外墻保溫層與抗裂層粘結質量的紅外熱像檢測★

陳 煒 江晨暉 劉繼狀

以玻化微珠保溫砂漿外墻外保溫系統的小尺寸簡化試樣為對象,借助紅外熱成像手段,對抗裂層與保溫層之間的空鼓缺陷和粘結質量進行了試驗研究,結果發現熱圖像可清晰反映出抗裂層粘結缺陷的具體位置和幾何尺寸,且缺陷部位的溫度與其平面尺寸成正向相關性。

紅外熱像法,玻化微珠,抗裂層,保溫層,溫度

1 概述

紅外熱像法(In frared Thermal Image Technology)是根據紅外輻射原理,利用物體表面各處溫差形成紅外熱圖,從而對材料進行檢測的專門技術。紅外熱像技術在建筑行業的應用也為業內人士所熟知,目前在建筑物外墻飾面磚粘貼質量的檢測[1]、建筑物災后(火災、地震等)的損傷狀況檢測[2]中均引入了紅外熱像技術。

近年來隨著建筑節能政策強化,建筑節能已然成為建筑行業的熱點。作為建筑節能的得力措施之一,建筑物外墻外保溫系統的設置無疑意義重大,該系統為多層次結構,由內至外依次包括基層、保溫層、抗裂層、飾面層四個基本構成部分[3]。由于墻體層次構造復雜,各層材性差別較大;且暴露于室外環境,在物理因素、化學因素等綜合作用下極易產生一系列質量問題。與非保溫墻體構造相比,一方面空鼓內空氣與保溫材料導熱系數較為接近[3];另一方面空鼓可能同時存在于飾面層、抗裂層之間或保溫層、抗裂層之間,而紅外線探測僅僅反映材料的表面溫度,更深層次的空鼓質量問題實際檢測結果并不準確;基于這些原因,有必要在保溫系統施工作業的抗裂層,飾面層檢驗批驗收之際,對其層次之間的粘結質量進行階段性檢測,而保溫層與抗裂層之間的粘結質量是保證保溫效果的關鍵。本研究以玻化微珠保溫砂漿外墻系統[4]的小尺寸簡化試樣為對象,借助紅外熱成像手段,就保溫系統中抗裂層與保溫層之間的空鼓缺陷和粘結質量進行了初步試驗研究,為紅外熱像檢測技術在墻體外保溫層間粘結質量檢測等工程中的應用奠定基礎。

2 試驗方法概要

2.1 材料

本研究做了大量試驗,采用的主要試樣其尺寸為 900mm×600mm×50mm;試樣保溫層為玻化微珠保溫砂漿,代表試樣缺陷布置如圖 1所示。缺陷內為空氣,位置處于保溫層與抗裂層之間。試驗在室外,采用熱源為日光,均在陽光較好條件下進行。

與本研究相關的幾種材料的部分熱參數如表 1所示。

表1 材料的導熱系數比熱容

2.2 試驗方法步驟

本試驗采用玻化微珠干混保溫砂漿。試驗檢測用小尺寸試樣制作時,將該干混砂漿加適量水攪拌均勻,分層倒入試模內壓實抹平(控制保溫層的厚度為 50mm)。養護環境條件控制為：溫度 10℃～25℃,相對濕度不低于 50%。5 d后按如圖 1所示預先設置各種不同尺寸的缺陷,并鋪抹 4mm厚的抗裂砂漿,養護 5 d后即可進行后續檢測工作。

選擇陽光充足的天氣,將試樣按四個方位朝向放置。本次試驗所用紅外儀器為自動調焦,并設定對象表面輻射率為 0.9。拍攝時間由試樣的具體朝向確定,東向為上午 8：00～9：00,南向為11：00～ 13：00,西向為 15：00～ 16：00,北向為 11：00～ 13：00,本文紅外熱像圖是東向為上午8：45左右拍攝的。利用分析軟件對紅外熱像圖顯示的缺陷位置及大小進行判斷(按照“紅外熱像法檢測建筑外墻飾面層粘結缺陷技術規程”確定對應朝向和檢測時間)。

3 試驗結果分析

3.1 缺陷尺寸對檢測結果的影響

從圖 2中可以明顯看出所有預先設置的缺陷(空氣層)的具體位置,且空鼓位置表面的最高溫度(圖 2中 a,b,c等點位所標示的溫度)比周圍正常區域(27.9℃)要高 0.9℃ ～2.3℃。圖 2中 a,b,c三個點位的溫度依次為 30.2℃,29.6℃,28.8℃,表明空鼓平面尺寸越大,則溫度越高;a,e兩點位所在空鼓處的平面尺寸相同,僅厚度不同(前者為10mm,后者為 5mm),而e點位溫度(29.4℃)較a點位低 0.8℃,表明空鼓厚度越大,則溫度越高。圖 3更為直觀地反映了平面尺寸與其內部最高溫度之間的這種正相關性。由于本研究中試樣邊緣未作密封處理可能存在保溫層與抗裂層局部脫離從而導致圖 2中右下區域的熱像顏色并不呈現為一致,這需要在今后的研究中加以改進。

3.2 熱像圖上所反映的缺陷尺寸

通過紅外熱像儀自帶分析軟件對圖 2的幾個預設缺陷尺寸進行分析計算,并將結果與實際尺寸比較結果的偏差列于表 2中。不難發現,根據熱像圖確定的尺寸較實際尺寸均偏小,但偏差均在 10%以內,即基本上能反映缺陷的實際尺寸。

表2 缺陷平面尺寸量測值與預設值的比較

3.3 其他因素對檢測結果的影響

保溫層與空鼓的熱導率相差大則缺陷在紅外熱像圖上顯示越明顯。當空鼓內空氣有大量水蒸氣時會使其熱導率及比熱容增大,此時其表面溫度會比正常部位要低。

另外分別對樣板東南西北四個朝向均進行了紅外成像,發現北面因無陽光照射圖像比其他幾個朝向效果差些,但基本上還是能顯示出空鼓位置。因此實際檢測時宜選擇日照充沛的時段進行。

4 結語

本文以玻化微珠砂漿外墻外保溫系統的小尺寸簡化模型為對象,借助紅外熱成像手段,對抗裂層的粘結質量進行了檢測試驗研究,結果表明：1)對玻化微珠保溫砂漿保溫系統進行紅外熱成像,可清晰顯示飾面層與保溫層之間的粘結缺陷的具體位置和尺寸。2)缺陷部位的溫度比正常位置高出約 0.9℃～2.3℃;缺陷部位表面溫度與其幾何尺寸成正向關系,即缺陷厚度大,平面尺寸越大則表面溫度越高。3)根據紅外熱像圖確定的缺陷尺寸與其實際尺寸吻合較好。

[1]袁 昕,謝慧才,陳高峰.建筑物外墻飾面磚粘貼質量的紅外熱像檢測試驗研究[J].四川建筑科學研究,2003,29(2)：43-45.

[2]杜紅秀,張 雄,韓繼紅.混凝土構筑物的火災危害與損傷檢測評估[J].建筑材料學報,1998,1(2)：499-502.

[3]楊 紅,何建宏,喻婭君.紅外熱像儀及其在建筑節能檢測中的應用[J].新型建筑材料,2003(4)：50-51.

[4]張 欣,覃 賢,張清貴,等.玻化微珠干混砂漿的研究[J].硅酸鹽通報,2007,26(6)：73-76.

[5]袁仁續,趙 鳴.紅外熱像技術在無損檢測中的應用研究進展[J].福州大學學報(自然科學版),2005,33(sup)：203-207.

Checking on adhesion quality between thermal insulation layer and anti-crack layer in outer-wall by infrared thermal image technique

CHEN W ei JIANG Chen-hui LIU Ji-zhuang

With small-size simplified samples of exterior insulation system for outer-wallmade ofglazed hollow beadmortar as the object,using infrared thermal imaging technique,the adhesion quality between thermal insulation layer and anti-crack layer is primarily laboratorially inspected.The results showed that infrared thermal images can clearly reflect the specific locations and geometry of hollow defects in anti-crack layer,andmoreover,the temperatures are directly p roportional to geometrical sizes of hollow defects.

infrared thermal imagemethod,glazed hollow bead,anti-crack layer,thermal insulation layer,temperature

TU111.4

A

1009-6825(2011)03-0186-03

2010-09-27 ★：浙江建設職業技術學院科研基金資助項目(項目編號：200811)

陳 煒(1967-),男,浙江工業大學建工學院工程碩士研究生,講師,浙江建設職業技術學院,浙江 杭州 311231

江晨暉(1981-),男,講師,浙江建設職業技術學院,浙江 杭州 311231

劉繼狀(1980-),男,講師,浙江建設職業技術學院,浙江 杭州 311231