施潤東

建筑工程的質(zhì)量與安全是建筑業(yè)永恒的主題[1],而決定房地產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)劣的重要因素是許多隱性工程,如水泥、鋼材、電纜電線、管件等原材料質(zhì)量的好壞,這些都是消費(fèi)者無法用肉眼觀察到的[2]。因此,世界各國工程檢測技術(shù)人員都在積極地研究探索新的檢測手段,以滿足現(xiàn)代建筑工程的需求。其中,光電檢測技術(shù)是近年新興的建筑物無損檢測方法,由于它具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),

能補(bǔ)充傳統(tǒng)檢測手段的不足,正日益受到人們的重視和應(yīng)用[3]。本文介紹光電檢測技術(shù)在隱性工程質(zhì)量監(jiān)督中的典型應(yīng)用。

1 在確定建筑施工基準(zhǔn)過程中的應(yīng)用

用于房地產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)督的光電測試設(shè)備主要有光電經(jīng)緯儀、全站儀、光電天頂儀、激光重力錘等。其中,最具代表性的是全站儀。

全站儀的全稱是全站型電子速測儀,它是由光電測距儀、電子經(jīng)緯儀和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成,能夠在一個(gè)測站自動測距、測角,并同時(shí)完成平距、斜距、高差、高程、坐標(biāo)以及放樣等方面的數(shù)據(jù)計(jì)算[4]。其主要特點(diǎn):自動測距、自動計(jì)算、自動進(jìn)行氣象和地球曲率改正,并進(jìn)行自動觀測和記錄等。

2 在建筑材料及結(jié)構(gòu)件內(nèi)部缺陷檢測方面的應(yīng)用[3]

紅外熱成像技術(shù)是建筑材料及結(jié)構(gòu)件內(nèi)部缺陷檢測的主要手段。其基本原理是:對待測試件加載應(yīng)力、熱輻射或超聲波,對比加載前后的紅外圖片,發(fā)現(xiàn)材料內(nèi)部的缺陷。圖1是采用超聲波激勵(lì)紅外熱檢測鋁試件中裂紋的熱圖序列,從中可以清楚看出裂紋的大小、形狀和取向等。

在材料缺陷檢測中,為了區(qū)分由表面散射引起的混亂和內(nèi)部缺陷引起的表面溫度異常,美國的勞倫斯立夫莫爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了雙頻紅外熱像檢測系統(tǒng),將 3 μ m～5 μ m 波長熱像圖和8 μ m～12 μ m波長熱像圖進(jìn)行對比處理,去除由于表面混亂引起的溫度異常,從而得出真實(shí)的缺陷位置、形狀、大小和深度等參數(shù)。

在國內(nèi),材料內(nèi)部缺陷的檢測已經(jīng)成為無損檢測的重要內(nèi)容。目前,有東南大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)等單位的研究人員分別對玻璃鋼內(nèi)部脫粘、復(fù)合材料內(nèi)部分層缺陷、碳纖維混凝土基體界面層缺陷等多種材料內(nèi)部缺陷的紅外檢測技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

對混凝土內(nèi)部缺陷深度和大小的檢測,同濟(jì)大學(xué)的研究人員從實(shí)際與模擬相結(jié)合的角度出發(fā),采取紅外熱圖像與數(shù)值模擬相結(jié)合的手段,采用LM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,實(shí)現(xiàn)對混凝土板內(nèi)部缺陷的三維重構(gòu),即稱紅外CT模擬。這種方法不僅可以獲得構(gòu)件表面每一點(diǎn)的缺陷深度與厚度,并且可用于任意形狀的缺陷。

3 在墻面粘貼質(zhì)量監(jiān)督中的應(yīng)用

同濟(jì)大學(xué)與上海房地產(chǎn)科學(xué)研究院對建筑外墻面飾面磚損傷紅外熱像檢測進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果表明,利用紅外熱像技術(shù)進(jìn)行外墻面磚損傷檢測,得出的空鼓面積率與現(xiàn)場錘擊法檢測結(jié)果一致,但比現(xiàn)場錘擊法更快捷。

紅外熱像技術(shù)進(jìn)行外墻面磚損傷檢測的原理是:當(dāng)建筑物的飾面層與墻體的粘貼有剝離、空鼓時(shí),因空氣的導(dǎo)熱系數(shù)較低,經(jīng)墻體傳遞的熱量會在缺陷處堆積,使得缺陷的溫度與正常部位的溫度不一致,通過紅外熱像圖可得知缺陷的位置與大小。顯然,在晴好的夏秋季節(jié)比現(xiàn)場錘擊法更有優(yōu)勢。

4 在在用建筑隱蔽泄漏探測方面的應(yīng)用[5,6]

紅外熱像技術(shù)也可用于在用建筑隱蔽泄漏的探測,其原理可以是熱阻法或熱源法。熱阻法:屋面防水層失效和墻面微裂,會造成雨水滲漏。由于室內(nèi)熱擴(kuò)散,陽光被吸收和傳導(dǎo)均可暴露滲漏部位與周邊溫度分布的差異,因而可采用紅外熱像技術(shù)加以檢測、分析判斷,檢出水分滲入隱匿部位。熱源法:如果建筑物深層相對于周圍的材料表現(xiàn)出熱或涼,則其表面的溫度也相應(yīng)地表現(xiàn)出高或低,借助紅外熱像儀可探測出這一深層熱或涼的位置,我們通常稱之為熱源法。

如果地下管道隔熱層斷裂,那么在表面將會產(chǎn)生熱點(diǎn),此類故障可用熱像儀直接測得;如果管道熱水泄漏浸透周圍區(qū)域,使區(qū)域?qū)嵝栽黾?從而使周圍溫度比無泄漏干燥區(qū)溫度高,據(jù)此可以探測到泄漏部位。圖2為在用建筑隱蔽泄漏的紅外熱像圖[6],其中顏色的紅、黃、綠、藍(lán)表示溫度從高溫區(qū)到低溫區(qū)的變化。

5 結(jié)語

光電檢測屬于高新技術(shù)范疇,特別是紅外熱像技術(shù)是國際上建筑物無損檢測的發(fā)展方向。它具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),但也有自身的不足[7]。例如,室外應(yīng)用時(shí),有時(shí)需要借助太陽光,有時(shí)必須消除太陽光的干擾。作者相信,經(jīng)過不斷的研究和實(shí)踐改進(jìn),形成新的技術(shù)規(guī)范以后,特別是與其他技術(shù)互補(bǔ)組合以后,光電檢測在房地產(chǎn)質(zhì)量檢驗(yàn)方面會有更多的應(yīng)用。

[1] 張佳棟.建筑工程項(xiàng)目施工過程中質(zhì)量控制與安全管理措施分析探討[J].中外建筑,2009(1):140-142.

[2] 羅 榮.建筑質(zhì)量是地產(chǎn)品牌基石[N].中國房地產(chǎn)報(bào),2007-04-02(027).

[3] 袁仁續(xù),趙 鳴.紅外熱像技術(shù)在無損檢測中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,33(sup):203-206.

[4] 全站儀在建筑施工測量中的運(yùn)用[EB/OL].http://blog.163.com/zhangjun8301102/blog/static/175263122009819105259376/.

[5] 張文耀.房屋滲漏檢測技術(shù)[J].福建建設(shè)科技,2006(6):16-17.

[6] 趙為民,趙 鴻,趙 鳴.紅外熱像技術(shù)在檢測建筑物滲漏中的應(yīng)用[J].住宅科技,2004(5):38-40.

[7] 張 雄.建筑物紅外檢測技術(shù)[J].無損檢測,1997,19(5):130-131.