在建筑工程行業(yè)中，為了保證工程質(zhì)量能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，在工程進(jìn)行過程中和對竣工后的工程質(zhì)量檢測便成為一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。紅外無損檢測技術(shù)已經(jīng)在房屋熱診斷學(xué)中取得了許多顯著效果。對于混凝土結(jié)構(gòu)我們可用熱像儀進(jìn)行觀測，利用紅外圖像的異常點(diǎn)來檢測其內(nèi)部及表面缺陷，并及時(shí)采取措施檢修，防止事故發(fā)生。

  與常規(guī)的超聲、射線、電磁等無損檢測技術(shù)相比，紅外無損檢測技術(shù)具有如下突出特點(diǎn)：

(1)是一種非接觸式的檢測技術(shù),對被測物體沒有任何影響。

(2)遠(yuǎn)距離,空間分辨率高,檢測范圍廣，對其它檢測技術(shù)有互補(bǔ)作用。

(3)安全可靠,對人體無害。

(4)靈敏度高,檢測速度快。

(5)只要被測目標(biāo)與周圍環(huán)境表現(xiàn)出不同的熱力學(xué)特征,就能被探測到。

紅外熱像儀的基本工作原理

  任何物體由于其自身分子的運(yùn)動，不停地向外輻射紅外熱能，從而在物體表面形成一定的溫度場，俗稱“熱像”。很多信息可以通過紅外圖像進(jìn)行有效反映。紅外成像是唯一一種可以將熱信息瞬間可視化，并加以驗(yàn)證的診斷技術(shù)。因此，紅外熱成像就是把來自目標(biāo)的紅外輻射轉(zhuǎn)變成可見的熱圖像，通過直觀地分析物體表面的溫度分布，推定物體表面的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和缺陷,并以此判斷材料性質(zhì)和受損情況的一種無損檢測方法。

  紅外診斷技術(shù)正是通過吸收這種紅外輻射能量，測出設(shè)備表面的溫度及溫度場的分布，從而判斷能檢測出混凝土細(xì)微的熱狀態(tài)變化，準(zhǔn)確反映其內(nèi)部、外部的異常情況，可靠性高，對發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患非常有效。

應(yīng)用實(shí)例

現(xiàn)場檢測方法

  本次紅外成像檢測混凝土缺陷采用美國 FLIRThermaCAM E300 紅外熱像儀，它是一種非接 觸、高靈敏度的紅外熱像儀。FLIRThermaCAM E300熱像儀通過內(nèi)置的CPU可實(shí)現(xiàn)各種圖像處理，它具有彩色液晶顯示圖像，磁盤記錄和貯存圖像數(shù)據(jù)的自動功能，可連續(xù)測量短時(shí)間內(nèi)的溫度變化及豐富的圖像處理功能等特點(diǎn)。

  檢測前應(yīng)進(jìn)行實(shí)地勘察，對需要檢測的混凝土結(jié)構(gòu)表面是否存在顏色差異、是否有污物、或者維修的痕跡等應(yīng)做好記錄，以備數(shù)據(jù)處理時(shí)參考。其拍攝地點(diǎn)應(yīng)盡量避開周邊建筑物反射、天空的反射、陽光的反射、樹木遮蔽等的不利影響檢測時(shí)，通過 CAL(為消除測量誤差，進(jìn)行環(huán)境溫度校準(zhǔn)的功能鍵)校正環(huán)境溫度；混凝土的輻射率設(shè)置為 0.92；保持測試角在 30°以內(nèi)；自動設(shè)置焦距、溫度水平和靈敏度；時(shí)間 14 時(shí)左右；天氣晴朗。利用它分別對安全殼的穹頂，安全殼的外壁進(jìn)行了詳細(xì)的拍攝，通過觀察安全殼紅外圖像的異常 點(diǎn)來檢測其內(nèi)部及表面缺陷。

圖像的感性分析

  紅外熱像儀攝取的紅外圖像的每一點(diǎn)都對應(yīng)一定的溫度，可根據(jù)顏色的深淺來判斷溫度的高低，相同顏色表示溫度相同，我們目前只做初步定性的分析。

  我們在殼頂拍攝時(shí)明顯發(fā)現(xiàn)兩處溫度異常點(diǎn)，溫度遠(yuǎn)高于其他部分，熱像圖譜圖2中黑線所圈出的部位，由于導(dǎo)熱系數(shù)的不同，導(dǎo)致混凝土表 面溫度的差異 ，缺陷的部位在紅外圖片中清晰可辨。經(jīng)過進(jìn)一步的檢測，在保護(hù)層的20mm下面發(fā)現(xiàn)此兩處結(jié)構(gòu)確實(shí)存在內(nèi)部缺陷，有空洞現(xiàn)象，混凝土澆筑不密實(shí)。證明紅外熱像法的檢測結(jié)果是正確的。

  在實(shí)際檢測中我們根據(jù)紅外熱像圖譜中的溫度異常點(diǎn)，進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)部分是由混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼鐵預(yù)埋件所造成的，但其它部分進(jìn)一步確認(rèn)確實(shí)有內(nèi)部空鼓和裂縫現(xiàn)象，與圖像中的異常點(diǎn)基本吻合，這種大面積的快速無損檢測大大提高了工作人員的工作效率，很好的降低了缺陷檢測的遺漏問題，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢測手段的不足，具有較好的準(zhǔn)確性。但對于缺陷的大小和裂縫的深度從圖像中還很難以辨別出來，還需利用其它檢測手段加以診斷。但是紅外熱像圖譜給工程技術(shù)人員帶來的便利遠(yuǎn)遠(yuǎn)比傳統(tǒng)方法先進(jìn)了很多。

實(shí)際工程檢測中引起紅外圖像異常點(diǎn)的可能原因分析

(1) 混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部有空鼓或者澆筑不密實(shí)

  由于空鼓或者澆筑不密實(shí)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成一個(gè)空氣層，具有良好的隔熱性能，其氣體導(dǎo)熱系數(shù)較小造成結(jié)構(gòu)外表面與內(nèi)部之間的熱傳導(dǎo)變小，從而使結(jié)構(gòu)的表面產(chǎn)生溫度差異，使有缺陷部位的溫度偏高。

(2) 混凝土內(nèi)部的滲漏

  因?yàn)樵诨炷羶?nèi)部滲漏的部位，其水分的導(dǎo)熱性與質(zhì)量正常的周邊結(jié)構(gòu)材料的熱傳導(dǎo)性不同，混凝土內(nèi)漏水部位溫度低。

(3) 混凝土內(nèi)部鋼鐵預(yù)埋件

鋼鐵的傳熱系數(shù)大，熱傳導(dǎo)快，升溫快，也可以造成結(jié)構(gòu)表面溫度的不同。

(4) 混凝土結(jié)構(gòu)的保溫氣密性

結(jié)構(gòu)保溫越薄弱的部位溫度與周圍正常區(qū)域差別越明顯。

(5) 火災(zāi)混凝土結(jié)構(gòu)的損傷

  混凝土遭受火災(zāi)后，在高溫作用下會發(fā)生一系列不同的物理化學(xué)反應(yīng)。諸如水泥石、骨料的相變、裂紋增多，結(jié)構(gòu)酥松多孔，水泥石－骨料界面的開裂、脫節(jié)等，使混凝土由表及里逐漸酥松開裂。使結(jié)構(gòu)本身各種性能產(chǎn)生不同程度的損傷，導(dǎo)致混凝土的導(dǎo)熱性下降，從而影響到物體的表面溫度分布。

使用紅外熱像檢測技術(shù)，可以在大面積上快速無損檢測建筑物，并可初步評估混凝土的缺陷程度，包括混凝土的內(nèi)部空鼓和裂縫狀態(tài)等，因此可為建筑物的修復(fù)加固提供科學(xué)依據(jù)。紅外成像無損檢測技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用還處于形成和發(fā)展階段，能應(yīng)用于實(shí)際工程中的研究成果不多，且多屬一些定性的結(jié)論，缺乏相應(yīng)的操作規(guī)范。