红外热像法施工质量检测研究

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摘要：采用红外热像仪对郑州市某地下综合管廊防水层的施工质量进行检测，选择了防水施工质量良好段和卷材粘贴不紧密段作为对比，测得了检测位置的温度场云图、温度等值线图和温度差。结果表明：防水施工良好段温度场云图更均匀，温度等值线变化小，温差小于1.0℃；而卷材粘贴不紧密段温度场变化不均匀，空鼓处温度等值线变化剧烈，最大温差达13.7℃。红外热像法能分辨地下综合管廊卷材防水层的施工质量，可应用于城市地下综合管廊防水层施工质量的验收和评估。

关键词：红外热像法；地下综合管廊；防水层；施工质量检测；温度场

地下综合管廊是在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，是实施统一规划、设计、建设和管理的重要基础设施。随着我国城市建设的迅速发展，地下综合管廊作为城市地下管网的一种大断面形式，已经成为一个城市发展中不可分割的一部分。近年来，我国城市建设了大量的地下综合管廊，随着时间的推移，由于施工质量、温度应力、地下渗流等因素的影响，有部分地下综合管廊的防水层出现了空鼓、粘贴不紧密等情况，从而导致地下综合管廊的渗漏水问题，不仅危害地下综合管廊结构和周围环境，严重的还会影响行车和洞内设施运行安全。为确保地下综合管廊防水层的安全可靠，需要全面检测和评估防水层的施工质量和使用中的破坏情况。最初主要靠简单的人工巡查来检测地下综合管廊防水层的施工质量，判断依据也仅仅是肉眼观察以及传统测量工具。近年来，随着检测技术的迅速发展，地质雷达、红外热像法、超声检测等多种无损检测方法均已成功运用于土木工程检测中，其中，红外热像法因其快速、无接触、远距离、范围广、简单易见等优点，在工程防水检测方面得到了一定的应用。红外热像法是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统接受待检物的红外辐射能量分布反映到红外探测器的光敏元件上，依据不同的红外辐射能量，在红外热像图中显示为不同的颜色区域。朱雷等[1]对外墙饰面层粘结缺陷进行了红外热像法检测，分析了天气状况、检测时段、室外温度等对检测结果的影响，结果表明，室外温度越高、空鼓面积越大、空鼓深度位置越浅，红外热像法的检测效果越好，而空鼓厚度对检测效果影响不明显。张亚琴等[2]研究确定了红外热像法的基本原理及其应用范围，明确指出红外热像法可用于建筑物外墙剥离层的检测、防渗漏检测、墙面屋面渗漏检查等。杨红等[3]研究了红外热像法在建筑物表面温度测量方面的应用，探索了其在建筑节能方面的应用。目前，国内外已有诸多学者对红外热像法在建筑防水层质量控制方面的应用进行了研究[4-7]，但对其在地下综合管廊防水层施工质量检测的应用研究较少。本文在上述研究基础上开展了城市地下综合管廊防水层的红外热像法检测，为评估地下综合管廊防水层的施工质量提供参考依据。

1工程概况

郑州市民公共文化服务区南区地下交通系统及地下空间位于郑州市陇海路与中原西路之间、西三环与西四环之间，该项目包括创安路、传媒北路、雪松路之间的地下步行空间、地下交通环廊、地下综合管廊项目，项目自上而下包含地下步行商业空间、地下交通环路和综合管廊项目，三项合建，地下交通环廊位于地下步行商业空间下方，综合管廊位于地下交通环路下方。该项目总长1031m，其中，创安路为地下车库联络道，总长度397m，结构埋深13.8m；传媒北路地下空间工程总长度400m，结构埋深约18m，结构宽度最宽60m，结构高度17.4m；雪松路地下交通环廊单独建设，总长度234m，埋深约12m。该项目地下综合管廊采用钢筋混凝土剪力墙结构，防水层采用3mm厚改性沥青防水卷材满粘，防水构造见图1。为保证防水质量，防水卷材选用目前国内品质优异的湿铺自粘聚合物改性沥青防水卷材产品，该产品具有稳定性好、强度高、可操作性强等优点，其主要性能参数如表1所示。为评估防水层的施工质量，并为地下综合管廊竣工验收提供依据，采用红外热像法对该项目地下综合管廊部分施工段进行了防水层施工质量检测，主要检测防水卷材与主体结构的粘结情况，检查是否有空鼓等情况，据此评价该项目防水层的施工质量是否满足要求。

2防水层施工质量检测方案

2.1检测原理。红外热像法的检测原理见图2。地下综合管廊的防水卷材如果粘贴均匀，则会如图2（a）所示，入射波和反射波都分布较均匀，在被测表面形成的温度场也是均匀的。而一旦发生防水卷材空鼓、粘贴不紧密，就会改变热量在被测表面的传导路径，如图2（b）所示，入射波和反射波在空鼓、粘贴不紧密处分布不均匀，进而在被测表面形成不均匀的温度场。利用红外设备获取防水层表面温度场的分布情况，同时借助于其他辅助设备及分析方法，就可以分辨出该部位是否存在施工质量缺陷。本次检测采用的FLIR高级红外热像仪，红外分辨率达320×240（76800像素），检测温度范围为-20~120℃，热灵敏度<0.03℃，波长范围为7.5~14.0μm，可满足该项目的工程检测要求。2.2评估方法。依据检测部位温度场的变化来评估防水层的施工质量，如果被检测部位的温度场与施工完好的部位有显著不同，或者温度场不均匀，则判断该检测部位防水层的施工质量有缺陷。2.3检测部位。本次红外热像法检测的部位包含防水施工良好段和卷材粘贴不紧密段，详情如图3—4所示，检测段大小均为48cm（高）×41.6cm（宽）。

3检测结果及分析

3.1温度场变化。根据对防水施工良好段和卷材粘贴不紧密段的红外热像法测试结果，运用MATLAB得到两个对比段的温度场云图（图5—6）和温度等值线图（图7—8）。对比图5和图6可知，防水施工良好段温度场比较均匀，温差较小；而卷材粘贴不紧密段温度场不均匀，温差较大，并形成了4条显著的高温条带，最大温差约达14℃。对比图7和图8可知，防水施工良好段温度等值线较稀疏，温度梯度较小；而卷材粘贴不紧密段在粘贴不紧密处温度等值线的密度显著增加，温度变化较剧烈。3.2温度差。根据对防水施工良好段和卷材粘贴不紧密段的红外热像法测试结果，两处的最大温度差见表2。由表2可知，防水施工良好段温差很小，仅为1.0℃；而卷材粘贴不紧密段的最大温差高达13.7℃。

4结论

对郑州市某地下综合管廊项目的卷材防水层施工质量进行了红外热像法检测，选择了防水施工良好段和卷材粘贴不紧密段进行对比，得到两处的温度场云图、温度等值线图和最大温差，通过对比两段的检测结果，得出以下结论：防水施工良好段的温度场比较均匀，温度等值线变化小，温差小于1.0℃；而卷材粘贴不紧密段温度场变化大、不均匀，空鼓处的温度等值线密度显著增加，温度变化较为剧烈，最大温差高达13.7℃。通过上述检测实例说明，红外热像法检测技术能分辨出地下综合管廊卷材防水层施工质量良好和施工质量较差部位，可以应用于城市地下综合管廊防水层施工质量的检测。

参考文献：

[1]朱雷，房志明，王卓琳，等.外墙饰面层粘结缺陷的检测评估[J].无损检测，2016，38（6）：10-16.

[2]张亚琴，郁标.红外成像无损检测技术基本原理及其应用范围[J].上海地质，2002（4）：47-49.

[3]杨红，何建宏，喻娅君.红外热像仪及其在建筑节能检测中的应用[J].新型建筑材料，2003（4）：50-51.

[4]刘付林，吴玉杰，潘玉勤.红外热像仪在建筑节能现场检测中的应用[J].建筑节能，2008，36（8）：66-68.

[5]化亚魏，白莉，李杨，等.红外热像仪在建筑节能上的应用研究[J].吉林建筑大学学报，2016，33（1）：63-65.

[6]吴冰.红外热像仪在外墙外保温隐蔽工程验收中的应用[J].中国建材科技，2012，21（4）：78-79，88.

[7]李昂.探析红外热像仪在建筑节能检测中的应用方法[J].建材与装饰，2016（53）：52-53.

作者:张丰华 王文斌 赵振忠 曹亚伟 陈巍 陈雅静 单位:河南高建工程管理有限公司