紅外熱像法施工質量檢測研究

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摘要：采用紅外熱像儀對鄭州市某地下綜合管廊防水層的施工質量進行檢測，選擇了防水施工質量良好段和卷材粘貼不緊密段作為對比，測得了檢測位置的溫度場云圖、溫度等值線圖和溫度差。結果表明：防水施工良好段溫度場云圖更均勻，溫度等值線變化小，溫差小于1.0℃；而卷材粘貼不緊密段溫度場變化不均勻，空鼓處溫度等值線變化劇烈，最大溫差達13.7℃。紅外熱像法能分辨地下綜合管廊卷材防水層的施工質量，可應用于城市地下綜合管廊防水層施工質量的驗收和評估。

關鍵詞：紅外熱像法；地下綜合管廊；防水層；施工質量檢測；溫度場

地下綜合管廊是在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通信、燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，設有專門的檢修口、吊裝口和監測系統，是實施統一規劃、設計、建設和管理的重要基礎設施。隨著我國城市建設的迅速發展，地下綜合管廊作為城市地下管網的一種大斷面形式，已經成為一個城市發展中不可分割的一部分。近年來，我國城市建設了大量的地下綜合管廊，隨著時間的推移，由于施工質量、溫度應力、地下滲流等因素的影響，有部分地下綜合管廊的防水層出現了空鼓、粘貼不緊密等情況，從而導致地下綜合管廊的滲漏水問題，不僅危害地下綜合管廊結構和周圍環境，嚴重的還會影響行車和洞內設施運行安全。為確保地下綜合管廊防水層的安全可靠，需要全面檢測和評估防水層的施工質量和使用中的破壞情況。最初主要靠簡單的人工巡查來檢測地下綜合管廊防水層的施工質量，判斷依據也僅僅是肉眼觀察以及傳統測量工具。近年來，隨著檢測技術的迅速發展，地質雷達、紅外熱像法、超聲檢測等多種無損檢測方法均已成功運用于土木工程檢測中，其中，紅外熱像法因其快速、無接觸、遠距離、范圍廣、簡單易見等優點，在工程防水檢測方面得到了一定的應用。紅外熱像法是利用紅外探測器、光學成像物鏡和光機掃描系統接受待檢物的紅外輻射能量分布反映到紅外探測器的光敏元件上，依據不同的紅外輻射能量，在紅外熱像圖中顯示為不同的顏色區域。朱雷等[1]對外墻飾面層粘結缺陷進行了紅外熱像法檢測，分析了天氣狀況、檢測時段、室外溫度等對檢測結果的影響，結果表明，室外溫度越高、空鼓面積越大、空鼓深度位置越淺，紅外熱像法的檢測效果越好，而空鼓厚度對檢測效果影響不明顯。張亞琴等[2]研究確定了紅外熱像法的基本原理及其應用范圍，明確指出紅外熱像法可用于建筑物外墻剝離層的檢測、防滲漏檢測、墻面屋面滲漏檢查等。楊紅等[3]研究了紅外熱像法在建筑物表面溫度測量方面的應用，探索了其在建筑節能方面的應用。目前，國內外已有諸多學者對紅外熱像法在建筑防水層質量控制方面的應用進行了研究[4-7]，但對其在地下綜合管廊防水層施工質量檢測的應用研究較少。本文在上述研究基礎上開展了城市地下綜合管廊防水層的紅外熱像法檢測，為評估地下綜合管廊防水層的施工質量提供參考依據。

1工程概況

鄭州市民公共文化服務區南區地下交通系統及地下空間位于鄭州市隴海路與中原西路之間、西三環與西四環之間，該項目包括創安路、傳媒北路、雪松路之間的地下步行空間、地下交通環廊、地下綜合管廊項目，項目自上而下包含地下步行商業空間、地下交通環路和綜合管廊項目，三項合建，地下交通環廊位于地下步行商業空間下方，綜合管廊位于地下交通環路下方。該項目總長1031m，其中，創安路為地下車庫聯絡道，總長度397m，結構埋深13.8m；傳媒北路地下空間工程總長度400m，結構埋深約18m，結構寬度最寬60m，結構高度17.4m；雪松路地下交通環廊單獨建設，總長度234m，埋深約12m。該項目地下綜合管廊采用鋼筋混凝土剪力墻結構，防水層采用3mm厚改性瀝青防水卷材滿粘，防水構造見圖1。為保證防水質量，防水卷材選用目前國內品質優異的濕鋪自粘聚合物改性瀝青防水卷材產品，該產品具有穩定性好、強度高、可操作性強等優點，其主要性能參數如表1所示。為評估防水層的施工質量，并為地下綜合管廊竣工驗收提供依據，采用紅外熱像法對該項目地下綜合管廊部分施工段進行了防水層施工質量檢測，主要檢測防水卷材與主體結構的粘結情況，檢查是否有空鼓等情況，據此評價該項目防水層的施工質量是否滿足要求。

2防水層施工質量檢測方案

2.1檢測原理。紅外熱像法的檢測原理見圖2。地下綜合管廊的防水卷材如果粘貼均勻，則會如圖2（a）所示，入射波和反射波都分布較均勻，在被測表面形成的溫度場也是均勻的。而一旦發生防水卷材空鼓、粘貼不緊密，就會改變熱量在被測表面的傳導路徑，如圖2（b）所示，入射波和反射波在空鼓、粘貼不緊密處分布不均勻，進而在被測表面形成不均勻的溫度場。利用紅外設備獲取防水層表面溫度場的分布情況，同時借助于其他輔助設備及分析方法，就可以分辨出該部位是否存在施工質量缺陷。本次檢測采用的FLIR高級紅外熱像儀，紅外分辨率達320×240（76800像素），檢測溫度范圍為-20~120℃，熱靈敏度<0.03℃，波長范圍為7.5~14.0μm，可滿足該項目的工程檢測要求。2.2評估方法。依據檢測部位溫度場的變化來評估防水層的施工質量，如果被檢測部位的溫度場與施工完好的部位有顯著不同，或者溫度場不均勻，則判斷該檢測部位防水層的施工質量有缺陷。2.3檢測部位。本次紅外熱像法檢測的部位包含防水施工良好段和卷材粘貼不緊密段，詳情如圖3—4所示，檢測段大小均為48cm（高）×41.6cm（寬）。

3檢測結果及分析

3.1溫度場變化。根據對防水施工良好段和卷材粘貼不緊密段的紅外熱像法測試結果，運用MATLAB得到兩個對比段的溫度場云圖（圖5—6）和溫度等值線圖（圖7—8）。對比圖5和圖6可知，防水施工良好段溫度場比較均勻，溫差較?。欢聿恼迟N不緊密段溫度場不均勻，溫差較大，并形成了4條顯著的高溫條帶，最大溫差約達14℃。對比圖7和圖8可知，防水施工良好段溫度等值線較稀疏，溫度梯度較?。欢聿恼迟N不緊密段在粘貼不緊密處溫度等值線的密度顯著增加，溫度變化較劇烈。3.2溫度差。根據對防水施工良好段和卷材粘貼不緊密段的紅外熱像法測試結果，兩處的最大溫度差見表2。由表2可知，防水施工良好段溫差很小，僅為1.0℃；而卷材粘貼不緊密段的最大溫差高達13.7℃。

4結論

對鄭州市某地下綜合管廊項目的卷材防水層施工質量進行了紅外熱像法檢測，選擇了防水施工良好段和卷材粘貼不緊密段進行對比，得到兩處的溫度場云圖、溫度等值線圖和最大溫差，通過對比兩段的檢測結果，得出以下結論：防水施工良好段的溫度場比較均勻，溫度等值線變化小，溫差小于1.0℃；而卷材粘貼不緊密段溫度場變化大、不均勻，空鼓處的溫度等值線密度顯著增加，溫度變化較為劇烈，最大溫差高達13.7℃。通過上述檢測實例說明，紅外熱像法檢測技術能分辨出地下綜合管廊卷材防水層施工質量良好和施工質量較差部位，可以應用于城市地下綜合管廊防水層施工質量的檢測。

參考文獻：

[1]朱雷，房志明，王卓琳，等.外墻飾面層粘結缺陷的檢測評估[J].無損檢測，2016，38（6）：10-16.

[2]張亞琴，郁標.紅外成像無損檢測技術基本原理及其應用范圍[J].上海地質，2002（4）：47-49.

[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]劉付林，吳玉杰，潘玉勤.紅外熱像儀在建筑節能現場檢測中的應用[J].建筑節能，2008，36（8）：66-68.

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[6]吳冰.紅外熱像儀在外墻外保溫隱蔽工程驗收中的應用[J].中國建材科技，2012，21（4）：78-79，88.

[7]李昂.探析紅外熱像儀在建筑節能檢測中的應用方法[J].建材與裝飾，2016（53）：52-53.

作者:張豐華 王文斌 趙振忠 曹亞偉 陳巍 陳雅靜 單位:河南高建工程管理有限公司