0 引言

　　我国建筑能耗约占全国能源消费总量的30%,21世纪初，国内在节能减排发展方针的指引下，通过国家、地方政策的双重推动，在借鉴欧美发达国家经验的基础上，将外墙保温技术广泛应用于各类建筑中，逐渐形成以外贴EPS保温板为主的外墙外保温系统^[1,2]。墙体保温系统虽为城市建筑节能作出贡献，但在使用过程中出现诸多问题，为城市运营维护带来困难，仅2014年涉及外墙外保温系统(以下简称“外保温系统”)空鼓、脱落等问题的新闻报道达53起，引起社会各界的广泛关注和各级政府的高度重视，亟须对出现问题的既有建筑进行缺陷识别及诊断，为后期修复加固提供支撑。

　　对于外保温系统材料、工艺质量、系统性能等，我国已具备一定检测技术，但缺乏快速无损的现场检测手段，检测指标并不全面。红外热像法作为外保温系统缺陷常用检测方法，检测结果准确性受多种因素的影响，未经专业分析的数据往往存在问题。基于此，对检测技术现状进行分析，鉴于对快速检测的需求，主要介绍快速无损检测外保温系统缺陷典型方法，即无人机搭载红外热像仪，研究影响检测结果准确性的因素，提出不同条件下进行缺陷检测的关键技术，并结合工程案例进行分析，为检测技术的推广应用提供参考。

　　1 外保温系统检测技术现状

　　目前我国节能保温防护与修复行业属于新兴行业，有关检测技术停留在新建建筑外墙保温阶段，对于既有建筑节能保温出现的质量问题缺乏规范性检测技术，无法科学准确地判断出现问题的原因和发展趋势^[3,4]。针对外保温系统病害和安全问题，主要通过红外热像法测量热工缺陷和钻芯取样法测量保温层厚度等。传统检测方法通常依靠肉眼或望远镜等工具，存在较大的局限性，灵活性差，部分检测技术复杂，易破坏试样，高效检测技术仍需开发、完善。随着无损检测技术的兴起和红外检测技术的发展，红外热像法具有检测面积大，可非接触、远距离检测，直观、快速等优点，是检测外保温系统热工性能的高效技术，因此在建筑工程中具有广泛应用前景^[5,6]。

　　红外热像仪在我国建筑领域中的早期应用主要集中于外墙饰面砖黏结质量及渗漏检测，逐渐在墙面缺陷、粘贴饰面、渗漏和受潮、热工缺陷、室内管道和电气设施检测中得到应用。CECS 204—2006《红外热像法检测建筑外墙饰面层粘结缺陷技术规程》、JGJ/T 277—2012《红外热像法检测建筑外墙饰面粘结质量技术规程》、GB/T 29183—2012《红外热像法检测建设工程现场通用技术要求》、JG/T269—2010《建筑红外热像检测要求》和JGJ/T110—2017《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》等指导红外热像法检测外墙饰面层黏结缺陷的工程实践，极大地推动了该技术在建筑领域中的应用和发展^[7,8]。

　　2 影响因素分析

　　现有规范对红外热像法检测结果影响因素进行了介绍，主要影响因素包括拍摄天气条件、时间、距离等，缺乏各因素影响过程的分析。各规范具有一定应用限制，且缺乏无人机与红外热像法相结合的规范或规程。

　　由于红外热像法建立在无接触温度测量和热状态分析的基础上，因此保证红外热像图精准反映物体表面温差较关键，严格遵循相关规范进行现场测量是准确拍摄红外热像图的技术保证。

　　2.1 拍摄距离的影响

　　无人机搭载红外热像仪检测外保温系统缺陷时，拍摄距离是影响检测精度的重要因素。检测人员应根据被测目标尺寸和红外热像仪自身瞬时视场、扫描视场选择合适的拍摄距离。红外热像仪近距离检测建筑物时，会造成被测墙面超出仪器扫描视场范围，从而在同一帧红外热像图中不能同时记录目标以外适当空间内的热辐射状态，不利于红外诊断分析，如图1所示。

　　图1 近距离拍摄 

　　远距离拍摄的红外热像图如图2所示，此时红外热像仪难以分辨墙体细节部位，且检测空间以外的背景辐射进入视场，造成误差。

　　图2 远距离拍摄 

　　拍摄距离越远，红外热像图中物体轮廓边缘越模糊，越不易分辨面积小的空鼓区域，判断空鼓区域的准确性越低。同时，建筑物周边树木等物体对检测结果造成一定干扰。

　　基于实践经验，拍摄距离宜控制为10～50m，缺陷部分要求1～2层拍摄1张，所选拍摄位置(角度与距离)及光学变焦镜头应确保红外热像图最小可探测尺寸在目标物上≤50mm×50mm，即当空间分辨率为1mrad时拍摄距离≤50m，如因环境受限无法达到以上要求，需在报告中相应的红外热像图旁注明，现场记录异常区域。

　　2.2 仰角的影响

　　现场检测应严格控制镜头与被测墙面的距离和方位保持在合理范围内，否则将导致镜头仰角和水平角过大，影响检测精度，不能真实反映墙面缺陷情况，如图3所示。应控制镜头与被测建筑之间的俯仰角≤45°，水平角≤30°。

　　2.3 外墙饰面色差的影响

　　外墙装饰材料采用不同材质和颜色时，不宜选用红外热像法进行检测。不同颜色造成墙面吸光能力不同，在相同光照下，材料温度不同，造成检测结果分析困难，不利于对真实情况进行判断。

　　同时，墙面油污、浮灰等对检测精度造成干扰。建筑墙面被污染时，造成污染区域与相邻未污染区域吸光能力不同，相同光照下的温度不同，从而影响缺陷检测结果的分析，如图4所示。

　　图3 镜头仰角、水平角偏大 

　　图4 墙面污染的影响  

　　2.4 墙面凹凸曲面和阴影的影响

　　建筑自身凸起部位(如阳台、屋檐等)在建筑物立面产生阴影，使光照不均，对检测结果造成影响，从而影响缺陷分析和判断，如图5所示。因此，应从多个角度拍摄红外热像图。测试时应充分考虑建筑物外围护结构附近冷、热源的影响。进行缺陷分析时，结合红外热像图，辨别产生温差的原因，判断空鼓部位，对疑似缺陷部位采用敲击法或其他方法进行确认。

　　2.5 气候、温差的影响

　　红外热像法在不同气候区的应用受环境因素影响产生不同拍摄效果，如在严寒地区冬季，室内外温差相对较大，温度由内向外传递，热量穿过整个围护结构，此时红外热像仪能较好地捕捉建筑外墙保温层保温效果及缺陷。但在其他季节，各气候区室内温度不稳定，在室内未主动提升温度的情况下，光照导致墙面升温，热量由外向内传至室内。

　　依据红外热像图不同点位温差判断缺陷，当室内外温差较小时，热传递速度较慢，整个墙面可均匀传递热量，不同点位温差较小，部分深处、较小的缺陷未被发现;随着热传递速度的加快，导热系数差值被放大，不同点位温差变大，可发现深处、较小的缺陷，从而影响缺陷分析结果。室内外温差较小时，可发现的缺陷相对较大、较浅(见图6)。因此一般选择春秋季日升和日落时进行检测，充分利用光照快速提升墙面温度，提高缺陷分辨能力。

　　图5 墙面凹凸曲面和阴影的影响  

　　图6 外墙立面保温缺陷的影响  

　　此外，进行外保温系统检测前，应收集项目信息，了解被测建筑情况，并熟悉周边环境，选择合适的检测时段及最佳检测位置等。

　　3 工程案例分析

　　3.1 工程概况

　　某住宅楼总建筑面积约7.5万m²，总占地面积30 000m²，共984户，容积率2.5。采用无机保温砂浆外保温系统，由内向外依次为基层墙体、界面剂砂浆、30mm厚无机保温砂浆、3mm厚聚合物抗裂砂浆(内压耐碱网格布)、弹性防水底层涂料、耐水腻子、外墙涂料。

　　3.2 检测方法

　　检测外墙立面时，外界天气记录为晴朗、日照充分，符合红外热像法检测要求。利用经纬M200型红外热像仪和高清相机同时进行拍摄，采用XT2型无人机搭载红外热像仪检测外墙保温层缺陷，并结合目测法、人工敲击法和拉拔试验等，分析外墙开裂、空鼓和脱落等损伤情况，提出相应处理建议。

　　3.3 检测结果分析

　　检测结果表明建筑物东立面外墙保温层常见缺陷包括空鼓、渗水、饰面层开裂等。

　　3.3.1 空鼓

　　外墙出现多处空鼓缺陷，存在一定脱落风险，如图7所示。由于外墙耐久性失效是气候、材料、施工等多种因素共同作用的结果，导致空鼓缺陷的原因可能是保温浆料自身及基层墙体或抗裂层抗剪能力、抗拉能力差，无法抵抗垂直和平行于墙面的应力。

　　图7 保温层空鼓  

　　3.3.2 渗水

　　外墙保温层渗水现象如图8所示，由于建筑物外墙长期暴露于空气中，受外界环境复杂应力的影响，墙面易出现裂缝，冬季热冷空气在裂缝中形成对流，较强的冷空气使热空气水分子凝结成冰。外部环境温度上升后，内部冰层逐渐融化并浸润外墙，产生内部汲水现象，从而导致墙面脱落。

　　图8 保温层渗水  

　　3.3.3 饰面层开裂

　　饰面层损伤情况如图9所示，根据现场检测结果可知部分房屋饰面层存在大量开裂、空鼓等缺陷，有一定脱落风险。外保温系统缺陷在建筑阳角及大面积墙面部位较集中。建筑阳角属于典型应力集中部位，应在外墙阳角、阴角部位及门窗洞口周边和转角部位进行加强处理。

　　3.3.4 辅助检测

　　用小锤对外墙面进行敲击时发现空鼓声音明显，经取样观察可知，在抗裂层与保温层、保温层与基层墙体之间均存在空鼓现象。

　　图9 饰面层开裂  

　　对选取的墙体区域进行试样切割，部分试样自动脱离墙体掉落，部分试样断裂面出现在保温层之间，部分试样断裂面出现在保温层与基层墙体之间。检测部位保温层与基层墙体等的黏结较差，不满足拉伸黏结强度要求。

　　4 结语

　　利用无人机搭载红外热像仪进行大量现场实际检测与分析，研究红外热像法在外保温系统缺陷检测中的应用，结合相关工程案例，得出以下结论。

　　1)通过对比检测结果光学图像，可知选择合适的测量时间、天气、红外热像仪与外墙立面的距离及测量角度时，无人机搭载红外热像仪检测技术能较好地反映外保温系统缺陷情况，实现对缺陷的定性分析及空鼓区域和面积的有效判断。有效克服有损检测技术低效的缺陷，同时解决常规检测技术检测量有限、代表性不足等问题，是高效可行的检测方法。

　　2)检测结果影响因素包括红外热像仪仰角、水平角，与被测建筑的距离，相邻建筑及周边环境，建筑物自身构造等，检测时注意点较多，需对检测数据进行对比分析。为保证检测结果准确性，建议采用相关辅助检测方法或设备进行验证。

　　3)对相关影响因素作用过程进行分析，检测前应制定详细标准流程，保证检测技术的规范性，减少相关因素的影响。