紅外熱像法在保障房外保溫檢測中的應用

■ 范衛東 FAN Weidong

0 引言

作為國內特大型城市的上海，自“十二五”以來，已逐步構建并基本形成了廉租房、公租房、共有產權保障房、征收安置房等“四位一體”的租購并舉住房保障體系。自2003年起至今已在全市規劃的46個大型居住社區中，已有38個大型居住社區建設了將近5 000萬m2的市屬保障房，為共有產權保障房和中心城區舊改、市重大工程提供了大量的優質房源，為改善老百姓的居住條件和優化上海市房地產市場以及經濟建設和城市發展做出了重要貢獻。作為市民生工程的保障性住房，也積極響應國家和政府所提倡的“節約能源和保護環境”的總體要求，自2006年起在全市38個在建和已建的市屬大型保障房居住社區中，均陸續實施了外墻外保溫體系。由于有機保溫材料具有質輕、保溫隔熱效果好等特點，2006～2010年間，建筑外墻保溫普遍采用有機保溫材料作為外墻外保溫材料，如：膨脹聚苯板（EPS）、擠塑聚苯板（XPS）、聚氨酯等。自2010年上海發生了“11·15膠州路高層住宅樓大火”之后，公安部消防局發布了《關于進一步明確民用建筑外保溫材料消防監督管理有關要求的通知》（公消〔2011〕65號），明確規定了“民用建筑外保溫材料必須采用燃燒性能為A級的材料”。從此之后上海市保障房外墻保溫主要采用無機保溫材料。由于當時市場上無機保溫材料種類有限，可供選擇的余地比較小，再加上保障房“保本微利”的項目特點，因此，建設單位采用的外墻保溫體系主要以無機保溫砂漿為主。據相關部門統計，在2010～2015年間建設的大規模市屬保障性住房中，有85.9%的項目選用無機保溫砂漿系統，4.7%的項目選擇膠粉聚苯顆粒，3.1%的項目選用膨脹聚苯板，3.1%的項目選用改性聚苯板，各有1.6%的項目選用泡沫混凝土和STP超薄絕熱板。

隨著時間的流逝，根據相關部門統計，自2010年起至今采用無機保溫砂漿的外墻外保溫系統的市屬保障性住房項目約有200個，其中大部分項目已竣工交付，截至2019年1月底，先后約有幾十個項目發生了外墻外保溫質量問題，其中，約有10個左右的項目外墻外保溫發生了嚴重的空鼓、脫落、外墻開裂、外墻建筑涂料涂膜起泡、墻面滲水等質量問題和外墻面磚、外墻保溫層脫落傷人損物的嚴重安全事故，這不僅影響了城市美觀，也對已入住居民的生命財產和日常生活帶來嚴重安全隱患，繼而給保障房這個民生工程帶來極其負面的影響。因此，對上述出現質量和安全問題的市屬保障房項目的外墻面進行及時、全面、科學、徹底地修復，是目前我們保障房從業人員當務之急的任務。但考慮到這些出現質量問題的保障房小區居民均已入住，如何在不影響老百姓生活的前提下，通過專業部門用其科學、高效、全面的檢測方法找出外墻保溫層脫落的范圍、損壞程度和引起原因，并及時進行徹底而全面地修復，又是重中之重和非常必要的工作。

縱觀目前國內對外墻面檢測認識不足，檢測手段還主要停留在人工憑經驗，高空作業危險性高，人工檢測費時費力、且效率低下，檢測精度也有待提高的現狀，筆者通過引入技術比較成熟且對外界影響較小的紅外熱像法技術，對采用無機保溫砂漿外保溫系統的市屬保障性住房外墻進行全面檢測，從而快速、全面、準確地發現外保溫系統中的空鼓位置和面積，分析外保溫系統的損壞情況，為后續制定修繕方案提供依據。

1 外墻外保溫系統構造及常見問題

“11·15”大火后，上海新建建筑外墻保溫材料普遍采用無機保溫砂漿，飾面采用面磚或涂料等。

一般情況下，無機保溫砂漿外保溫系統構造為（由內至外）[1]：①墻體基層（混凝土墻或各種砌體墻）；②找平層（水泥砂漿）；③界面層（界面砂漿）；④保溫層（水泥基無機保溫砂漿）；⑤抗裂防護層（抗裂砂漿+網格布）；⑥飾面層（涂料飾面為：柔性耐水膩子+外墻涂料；面磚飾面為：面磚膠黏劑+面磚+面磚填縫劑）（圖1）。

圖1 無機保溫砂漿外保溫系統示意圖

圖2 開裂空鼓發生在基層界面

圖3 空鼓開裂發生在無機保溫砂漿與抗裂層的界面

圖4 抗裂防護層空鼓、開裂

外墻外保溫中的無機保溫砂漿層厚度一般不小于30mm。對于多層砌體房屋的外墻外保溫，無機保溫砂漿層的厚度一般控制在35～40mm。當采用涂料飾面時，抗裂防護層的厚度一般為5mm；當采用面磚飾面時，抗裂防護層的厚度一般為7mm。

受到材料、施工工藝、施工質量等等因素的影響，無機保溫砂漿外保溫系統容易出現墻面開裂、滲水、空鼓、墜落等現象（圖2～7）。

2 紅外熱像法檢測外墻外保溫系統空鼓原理和特點

2.1 紅外熱像法檢測原理

因為物體都是紅外輻射源，所以物體全部都具有紅外輻射特征。當波長一定時，物體不同的表面溫度就會產生不同的輻射功率，所以，可以根據固定波長下的輻射功率來計算物體的表面溫度。在接收到被測物體的紅外輻射后，紅外熱像儀可以轉換輻射功率信號為電信號。系統處理后，物體的表面溫度場可以表現為圖像形式[2]。

圖5 窗周抗裂防護層開裂

圖6 涂料層起殼脫落后，雨水容易滲入無機保溫砂漿層

圖7 立面線條部位多處開裂

對于沒有缺陷的物體，溫度場是均勻分布的，而當物體內部存在缺陷時，缺陷處的溫度分布將會發生變化[3]。其原理可歸納為算式（1）所示。

由式（1）可知，當物體缺陷處的熱傳導性質不同與其他正常部位時，在一定的時間延遲后，缺陷處會反射或阻擋熱波，在此處發生熱堆積或者熱遺漏，表面會形成過熱或者冷斑。此時，相對于其他正常區域，該處就表現為表面溫度異常區域。通過紅外熱像法對外墻保溫系統的墻面進行大面積監測，可以遠距離、快速準確地確定空鼓的位置和范圍。

目前，紅外熱像儀技術已經相當成熟，其溫度的分辨率較高（精度可達0.02℃）、測溫范圍也較廣（-50～2 000℃）、探測焦距較遠（20cm ～無窮遠）。探測器只響應紅外熱輻射，不受時間和空間的限制。隨著技術的不斷進步，實際操作中可采用各種不同的信號顯示，并能同步進行數據存儲、幾何處理、計算處理等，高效快捷地完成檢測工作。

2.2 紅外熱像法檢測特點

（1）非接觸性，檢測范圍廣，是傳統的接觸性檢測方法無法比擬的。

（2）安全性高，規避了高空作業風險，減少意外事故的發生。

（3）準確性高，紅外熱像技術具有很高的溫差分辨率，檢測結果可以更加細化、更加具象化。

（4）操作方便快捷，紅外熱像檢測儀器重量輕、體積小、易于攜帶，幾秒鐘之內就可以完成檢測，實施過程靈活方便。

外墻飾面空鼓檢測采用的紅外熱像法，對外墻面空鼓進行全數檢測，分析外墻外保溫紅外熱譜圖，并在圖中標識出空鼓部位。根據外墻面損壞檢測及空鼓檢測結果，統計各立面的外墻面損壞率（損壞率=外墻飾面層損壞面積/外墻凈面積）。同時，結合外墻面黏結強度、構造等檢測結果，從系統、材料、施工及使用等方面，分析、明確外墻外保溫系統的損壞原因。

3 紅外線檢測法在某市屬保障房住宅小區外墻檢測中的應用

某市屬保障房住宅小區于2011年4月開工建設，并于2013年8月竣工交付使用。該小區總建筑面積約有16萬m2，共建有23棟住宅和1棟公建樓，其建筑外墻采用無機保溫砂漿的內外組合保溫系統。

根據設計，其項目的內外組合保溫系統構造由外至內依次為：①涂料；②彈性底涂+柔性耐水膩子；③5厚抗裂砂漿復合耐堿玻纖網格布一層；④30厚無機保溫砂漿；⑤專用界面砂漿；⑥15厚1∶3水泥砂漿；⑦界面劑一道； ⑧結構墻體；⑨專用界面漿料；⑩ 20厚無機保溫砂漿； 專用護面漿料； 內墻裝飾面層。

根據該小區建設單位、物業公司提供的相關材料和有關入住居民投訴反映，自該項目竣工交付的第2年即2014年3月起，其外墻外保溫就陸續出現了外墻面面層空鼓、開裂、外墻建筑涂料涂膜起泡、墻面滲水等質量問題和外墻保溫層脫落傷人損物的嚴重安全事故（圖8）。

圖8 外墻面局部空鼓、起殼

為明確該項目外墻飾面層空鼓現狀并找出產生上述質量和安全隱患問題的原因，繼而全面及時地進行有效的維修。相關檢測單位在該小區現場采用紅外熱像儀等儀器，對被檢測屋外墻飾面的空鼓狀況進行了現場檢測。受篇幅限制，僅列出了部分外墻飾面紅外熱像檢測結果（圖9～12）。

經外墻面空鼓檢測，被檢測房屋各立面外保溫系統均存在不同程度的空鼓現象。根據外墻面損壞檢測結果及紅外熱像空鼓檢測結果，經統計分析被檢測房屋東外墻面損壞率介于25%～32%，南外墻面損壞率介于16%～17%，西外墻面損壞率介于20%～23%，北外墻面損壞率介于10%～12%。其中，東外墻面和西外墻面損壞較為嚴重。目前檢測單位已將上述利用紅外熱像法技術檢測的具體情況形成相關報告及時送交了建設單位，現建設單位根據報告中反應的的實際情況和實事求是的原因分析，正按照市有關部門和相關文件要求，積極予以及時的維修中。

圖9 東立面外墻飾面層存在空鼓現象

圖10 南立面外墻飾面層存在空鼓現象

圖11 西立面外墻飾面層存在空鼓現象

圖12 北立面外墻飾面層存在空鼓現象

4 結論

以上通過檢測實例，將紅外熱像法應用于已出現質量問題的大居市屬保障房項目無機保溫砂漿外保溫系統的檢測中，能夠準確、快速、全面地發現外保溫系統中的溫度異常部位，分析確定空鼓缺陷位置，并最終為外墻修繕工作提供快速、準確的依據。

基于紅外熱像法檢測技術在外墻檢測方面具有非接觸性且檢測范圍更加寬廣、安全性高、檢測準確性高、操作方便快捷等優勢，考慮到目前大居市屬保障房采用無機保溫砂漿的外墻外保溫系統現已出現的大面積質量問題，和市政府所下達的“對已出現質量問題和安全隱患的保障性住房的外墻外保溫系統應盡快予以修復，以確保老百姓生命財產的安全”的要求等情況下，紅外熱像法檢測技術已在大型的保障房外墻外保溫系統的檢測中發揮其巨大作用。