紅外熱成像技術作為一種全新的無損檢測技術，在工程建設檢測、監(jiān)測領域的應用處于起步階段。
近年來，研究發(fā)現(xiàn)運用紅外熱成像技術，可以通過檢查外墻表面溫度分布，來檢測建筑外墻飾面的質量；且該方法不需要腳手架，還可進行快速、非接觸、大面積的普查。鑒于紅外熱成像技術的優(yōu)點，研究人員對其在建筑飾面工程中應用的可行性方面做了大量的試驗研究工作。
本文以某高層建筑外墻飾面施工質量檢測為例，介紹了紅外熱成像技術在建筑外墻檢測中的應用；并結合其他案例，對該技術的可靠性、靈敏度和檢測條件進行了分析。
一、工程應用實例
中國南方某城市新建的一酒店為高層建筑，該建筑采用全框架結構，其外墻采用聚苯顆粒進行保溫處理，最外層用磁磚作飾面層。根據(jù)施工單位提交的施工資料，該工程的保溫層施工完全符合國家行業(yè)標準JGJ144-2004《外墻外保溫工程技術規(guī)程》的相關要求。在進行建筑外墻質量驗收時，應業(yè)主要求，采用紅外熱成像法對建筑外墻飾面材料粘接質量和外保溫層的施工情況進行了全面檢測。現(xiàn)對檢測中發(fā)現(xiàn)的問題進行簡單介紹。
現(xiàn)場檢測是在外墻飾面全部完工，腳手架已拆除且室內裝飾正在進行，酒店未正式投入使用前進行的，檢測時間為春季的3月份，白天日平均氣溫均超過10℃,檢測前一周當?shù)靥鞖庖恢鼻绾茫瑱z測當天外墻墻面日照充足，空氣濕度低，有微風。根據(jù)建筑的朝向特點，東、西面外墻分別在上午和下午進行檢測，南、北兩外墻檢測時間為中午。檢測范圍覆蓋了整棟建筑的所有外墻飾面。
現(xiàn)場檢測時，根據(jù)檢測區(qū)域的不同，在每側外墻上均設置了多個檢測拍攝點，并要求拍攝距離盡量控制在50m以內，紅外熱像儀觀察方向與外墻飾面層發(fā)射表面法向方向的夾角一般小于35°；部分區(qū)域的少數(shù)檢測拍攝點，拍攝距離大于50m時，均在紅外熱像儀上加裝了長焦距的鏡頭。對每個檢測點，根據(jù)紅外拍攝的范圍使用高分辨率的相機拍攝了可見光照片，并對紅外熱像儀和相機拍攝的照片進行了統(tǒng)一編號，以免出現(xiàn)錯誤。在正式檢測前，根據(jù)被檢測外墻表面的發(fā)射率，對紅外熱像儀進行了調試，以保證檢測工作能正常開展。
現(xiàn)場測試采用的設備為日本生產的NEC紅外熱成像儀，其溫度分辨率可達0.03℃,精度完全能滿足外墻檢測的精度要求。
檢測結果表明：該建筑外墻絕大部分區(qū)域保溫和飾面工程質量良好，僅有局部出現(xiàn)異常，存在質量問題。其檢測照片和可見光照片示例如圖2所示。
此建筑的外墻保溫層采用的是聚苯顆粒，飾面層為磁磚。從圖2(a)中可以看出，其外墻大部分區(qū)域溫度相近，窗戶位置由于結構不同，顯示出一定的高溫現(xiàn)象，而輪廓非常清晰，可以非常容易地看清各窗戶的具體情況，而且還可以很準確地判別出各窗戶的玻璃狀態(tài)，表明紅外成像效果明顯。
在圖2(a)右側中下部有一明顯的不規(guī)則低溫區(qū)域，其溫度相對于周圍外墻的溫度低2～3℃,根據(jù)紅外成像理論，可判定其外墻質量存在一定的缺陷。而從圖2(b)可見光照片上看，其外墻整潔、美觀，作為外飾面的磁磚粘貼效果良好，看不出任何質量問題。綜合兩張照片的顯示結果，結合工程的特點，基本可認定外保溫層存在質量缺陷或缺失(如果是外飾面層磁磚的粘貼存在質量問題，其紅外圖片上應表現(xiàn)為局部的高溫異常)。
但根據(jù)施工方提交的施工記錄，未能查明原因，為了對工程質量負責，在業(yè)主、監(jiān)理、施工單位三方的見證下，對該異常區(qū)域的外墻保溫層和飾面進行了現(xiàn)場取樣驗證，同時在正常外墻墻面也取下幾處飾面磚進行對比。敲開紅外低溫異常區(qū)域，可見該外飾面磁磚(圖3(a))異常區(qū)域基本未作保溫處理，僅僅只有一般的普通水泥砂漿；在此處取出部分水泥砂漿(見圖3(b)),可見該處水泥砂漿僅含極少量的聚苯顆粒，與規(guī)范要求的保溫材料相差甚遠。圖3(c)為取下的紅外檢測顯示正常區(qū)域的外墻保溫材料，可見其聚苯顆粒正常，符合國家強制性標準，為合格的保溫材料。
經現(xiàn)場驗證表明：紅外檢測顯示的低溫異常區(qū)域的外墻未進行保溫處理(或者說保溫材料存在嚴重的質量問題),建筑物達不到保溫效果，外墻存在嚴重的質量缺陷；而紅外檢測顯示的正常區(qū)域，外墻保溫材料合適，保溫效果良好。同時，也證明了紅外熱成像技術在外墻飾面檢測中的準確可靠性。
二、紅外熱成像檢測技術的綜合分析
（一）可靠性分析
為了進一步驗證紅外檢測技術的可靠性，收集并整理了近年來紅外檢測的實際案例進行分析，結果如表1如示。
從表1列出的幾個案例可看出，對一些外保層存在明顯缺陷或建筑外墻飾面層存在質量問題的區(qū)域，運用紅外熱成像技術可以很容易地區(qū)分出來，判別準確，可靠性好。
（二）靈敏度分析
紅外外墻檢測的靈敏度主要與外墻日照強度有關。由于檢測儀接收外墻發(fā)出的紅外線，故受太陽輻射量變化的影響較大。為了能掌握紅外檢測受太陽輻射影響的程度，分析紅外檢測的靈敏度，特選擇了某建筑物的某處外飾面磁磚存在空鼓的外墻，分時間段進行了系列觀測，觀測結果如表2所示(其建筑立面的朝向為西)。
從表2可看出，對同一處存在質量問題的外墻，在不同的時間段，紅外觀測得到的溫差值差別較大：其中下午15:30時刻觀測得到的溫差值最大，其檢測靈敏度最高，檢測效果明顯；早晚時段溫差值較小，可能無法有效區(qū)分。故應用紅外熱成像法進行外墻檢測時，還應根據(jù)建筑立面的朝向選擇合適的檢測時間。外墻紅外檢測的靈敏度除了與外墻日照強度(外墻表面紅外輻射能量大小)有關外，還與環(huán)境濕度、拍攝角度、拍攝距離、外墻材料及儀器精度等有關。
（三）檢測條件要求
因外墻紅外檢測主要是接收外墻發(fā)出的紅外線，檢測效果除了與上述分析的檢測時間段、環(huán)境濕度、拍攝角度及距離有關外，還與天氣、外墻的狀態(tài)等條件有關。例如在雨天不能進行檢測；多云天氣，一般情況下正常部位與質量缺陷部位溫度差不超過0.5℃,此時進行紅外檢測，很容易出現(xiàn)誤判、漏判現(xiàn)象；雨后，外墻表面淋濕，外飾面不均勻含水，雨水有可能從裂縫浸入墻體空鼓部分，此時進行檢測，其外墻的紅外特征差距不大，無法準確區(qū)分出是否存在缺陷，在雨水蒸發(fā)過程中進行檢測也可能會引起誤判。因此，下雨后，應在墻壁完全干燥后再進行檢測，夏季最好在連續(xù)天晴三天后開始檢測，其他季節(jié)最好在連續(xù)天晴一周后再進行檢測[10]；對于涉及沾污部位、陰影部位及有熱源的影響部位(如掛有空調外機)、特殊部位(陽臺側面)等，因其受外界影響較大，也易形成誤判，故進行紅外檢測時應特別注意檢測條件情況，如有必要可輔助其他手段進行驗證。
綜上所述，采用紅外熱成像技術進行外墻檢測時，如果外界檢測條件較好，檢測時間段選擇合理，是能夠獲得可靠、準確的檢測結果的。
三、結論
紅外成像檢測方法的使用，使得建筑外墻的檢測驗收逐步變得客觀公正，解決了以前僅憑肉眼觀察、人工敲擊等有限的局部試驗進行判斷，檢測量有限、代表性不足等問題。從技術上來說，紅外熱成像檢測技術具有檢測靈敏度高、檢測結果可靠性好等優(yōu)勢；從成本上來說，其具有檢測覆蓋范圍廣、無損、檢測效率高等優(yōu)勢；同時，還具有非接觸的特點，可有效避免檢測中的安全事故，是工程檢測技術領域中的跨越式進步。該技術除了可應用于外墻質量的檢測外，還可應用于高壓線路電纜的損傷檢測、瀝青路面攤鋪質量的現(xiàn)場實時監(jiān)測、滲水檢查等多個領域。
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