0 引言

　　EPS板薄抹灰外墙外保温系统由基层墙体、EPS板保温层、薄抹灰面层和饰面层组成，具有良好的保温隔热、防水和抗风性能，且施工方便，性价比高，是国内外普遍使用的外保温系统。EPS板厚度一般不受限制，EPS板薄抹灰外墙外保温系统可满足严寒地区节能设计标准要求，因此适用于寒冷和严寒地区^[1]。受饰面层防护失效、EPS板综合力学性能不佳和黏结层黏结失效等因素的影响，EPS板薄抹灰外墙外保温系统存在保温材料不合格、保护层厚度不足、黏结面积不达标等问题，是造成外保温系统产生脱落等隐患的直接原因。近年来，EPS板脱落伤人事件频发，严重危害人民群众生命财产安全。为检测EPS板黏结质量，并评估外保温系统安全状况，亟须研发有效的检测技术。

　　常用外墙外保温系统缺陷检测技术方法包括拉拔法、人工敲击法和红外热成像法，其中拉拔法常用于外保温系统黏结强度检测，是效率低的微损检测方法^[2];人工敲击法通过判断敲击被测对象产生的声学信号频率特征进行检测，结果具有一定主观性^[3];红外热成像法可对外保温系统进行宏观检测，可定性判断饰面层与EPS板间的缺陷位置与范围^[4,5,6]，但已有研究表明，该法不能有效识别EPS板与基层墙体间的缺陷，检测结果受环境、温度等因素影响。

　　通过小波变换技术分析采集到的声学信号幅值响应和频率分布，可用于缺陷识别^[7,8]。笔者已将该技术应用于无机保温砂浆外墙外保温系统缺陷检测中^[9]，但将该技术应用于EPS板薄抹灰外墙外保温系统缺陷检测中的研究较少。

　　基于声学信号的检测技术基本原理及所用检测设备参考文献[9]，制作EPS板薄抹灰外墙外保温系统试件，并预设不同类型和尺寸缺陷，利用力锤敲击外保温系统表面不同位置，通过声学传感器进行声学信号拾取，研究信号幅值和峰值频率特征，提出外保温系统缺陷识别方法，为工程应用提供技术参考。

　　1 试件制作

　　试验用外墙外保温系统由基层墙体、黏结层、EPS板保温层、玻璃纤维网格布、薄抹灰面层组成，按规范要求布置锚栓，用于固定EPS板，如图1所示。缺陷设置及尺寸参考文献[10]，如图2所示。

　　图1 试件多层结构示意  

　　为便于测试记录，沿水平方向将外保温系统均匀划分为10个区间，划分线依次记为线1～11;沿垂直方向均匀划分为11个区间，划分线依次记为线a～l。线与线之间的交叉点作为测试点，记为字母与数字的组合，如线a和线6的交叉点记为点a6。

　　2 检测结果分析

　　2.1 EPS板空鼓

　　分别敲击点j3,f3,h3，并拾取声学信号，分析EPS板与基层空鼓区域、EPS板与饰面层空鼓区域和无缺陷区域时域信号及时频信号，如图3所示。由图3a,3c,3e可知，缺陷区域点j3,f3时域信号幅值分别为9.5,11.3m V，而无缺陷区域点h3时域信号幅值为4.8m V，可知空鼓处时域信号幅值较大。

　　图2 缺陷类型  

　　图3 空鼓对声学信号的影响  

　　利用小波变换技术得到时频信号，如图3b,3d,3f所示，可知点j3,f3,h3时频信号首个峰值频率分别为187.4,340.8,845.1Hz，表明缺陷区域点j3,f3时频信号首个峰值频率较低，这是因为随着EPS板与基层或饰面层空鼓的出现，空鼓处刚度变小，而质量基本保持不变，导致空鼓处共振频率降低。

　　2.2 EPS板厚度缺失

　　对比EPS板外表面缺失20mm的缺陷区域点j7、内外表面均缺失10mm的缺陷区域点f7、外表面缺失10mm的缺陷区域点j9、内表面缺失10mm的缺陷区域点f9、无EPS板的缺陷区域点d7和无缺陷区域点h7声学信号，如图4所示。由图4a,4c,4e,4g,4i,4k可知，点j7,f7,j9,f9,d7,h7时域信号幅值分别为7.4,7.6,7.7,8.1,8.1,4.2m V，表明EPS板厚度变小处时域信号幅值大于无缺陷区域信号幅值。

　　由图4b,4d,4f,4h,4j,4l可知，点j7,f7,j9,f9,d7,h7时频信号首个峰值频率分别为238.5,215.2,204.5,289.7,265.8,1 005.0Hz，表明EPS板内表面或外表面厚度缺失均会导致时频信号首个峰值频率低于无缺陷区域。

　　图4 EPS板厚度缺失对声学信号的影响  

　　综上所述，无缺陷区域时频信号首个峰值频率最高，EPS板与饰面层空鼓处或EPS板厚度缺失处次之，EPS板与基层空鼓处最低。

　　2.3 EPS板粘贴方法

　　为了解EPS板与基层采用不同粘贴方法施工对声学信号的影响，在B8,B9,B10区选取多个测点进行测试，结果如表1所示。由表1可知，B8,B9,B10区各测点时域信号幅值平均值分别为5.0,5.1,5.0m V，时频信号首个峰值频率平均值分别为1 025.1,1 217.9,1 197.9Hz。EPS板不同粘贴方法施工区域时域信号幅值较缺陷区域低，与无缺陷区域相当，而时频信号首个峰值频率较缺陷区域高，其平均值接近无缺陷区域。综上所述，本研究无损检测技术对粘贴方法不敏感，无法区分不同粘贴方法施工区域。

　　2.4 缺陷边界点声学信号

　　缺陷边界点声学信号如表2所示，由表2可知，点i7,i9,g7,g9时频信号首个峰值频率分别为272.6,289.7,307.2,375.5Hz，小于无缺陷区域，但大于缺陷中心区域，测试结果较合理。综上所述，EPS板存在缺陷时，缺陷区域时频信号首个峰值频率较无缺陷区域低。

　　表1 粘贴施工测点声学信号 

　　表1 粘贴施工测点声学信号

　　表2 缺陷边界点声学信号 

　　表2 缺陷边界点声学信号

　　2.5 整体结果分析

　　拾取不同测点时频信号，绘制首个峰值频率等高线图，如图5所示。由图5可知:(1)无缺陷区域时频信号首个峰值频率为600～1 400Hz;(2)EPS板与基层、饰面层空鼓区域时频信号首个峰值频率均<500Hz，且峰值频率相当;(3)EPS板外表面厚度缺失区域时频信号首个峰值频率均<500Hz，且厚度缺失对峰值频率的影响较小;(4)EPS板内表面厚度缺失区域时频信号首个峰值频率均<500Hz，与相应的外表面厚度缺失区域峰值频率接近;(5)EPS板采用不同粘贴方法施工的区域时频信号首个峰值频率为590～1 400Hz，均高于缺陷区域。

　　3 结语

　　基于小波变换技术对EPS板薄抹灰外墙外保温系统不同缺陷区域时域信号幅值和时频信号首个峰值频率进行分析，并对缺陷类型与声学信号的关系进行研究。研究结果表明，EPS板薄抹灰外墙外保温系统无缺陷区域时域信号幅值低于缺陷区域，而时频信号首个峰值频率高于缺陷区域;无缺陷区域时频信号首个峰值频率为600～1 400Hz，高于无机保温砂浆外墙外保温系统无缺陷区域(500～850Hz);EPS板空鼓或厚度缺失区域时频信号首个峰值频率<500Hz，与无机保温砂浆外墙外保温系统缺陷区域一致。

　　图5 峰值频率等高线图(单位:Hz)