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          平屋面滲漏水檢測技術及設備研究
          發布時間:2014-08-05
          比較分析了平屋面滲漏水檢測技術與方法,分別從檢測與傳輸、智能處理與分析、機械設計與外觀、工程實驗與驗證四個方面對平屋面滲漏水檢測設備的研制進行了詳細闡述,并舉例介紹了該檢測設備的工程應用情況。
            關鍵詞:平屋面;滲漏檢測;設備


               防治平屋面滲漏水是房屋修建和維護過程中的一項主要工作,每年我國各行業都要為工業廠房、倉庫、辦公用房、居民住宅等的平屋面防水滲漏牽涉大量精力。其中,滲漏點的判斷和確定是主要難點。國內目前對滲漏點的判斷主要是靠施工技術人員的目測和經驗,現有的一些具備簡單功能的儀器也無法完成針對性的檢測工作,對潛在的臨界滲漏點基本不能發現,治理時則是以大面積翻修、重作防水層為主。這樣做不僅不科學,而且要耗費大量的人力、物力和財力。因此,研究一種高效、智能的平屋面滲漏檢測技術與設備,顯得極其重要和迫切。
          1   平屋面滲漏水檢測技術分析
          1.1 常規檢測方法及評價
              1) 示蹤檢測法
              在有滲漏跡象的部位進行灑水或蓄水實驗,判斷是否存在滲漏部位。該方法使用部位具有局限性,需要判斷人員有一定的專業知識和豐富的工程實踐經驗。
              2)局部檢測法
              在女兒墻等有滲漏疑問的部位,使用一定面積大小的片材將其覆蓋,周圍灑水或在雨后觀察,根據片材是否有吸附水的痕跡,判斷該部位是否存在滲漏現象。該法適用于小面積的特殊部位。
              3)直接觀察法
              拆除有滲漏疑問部位的覆蓋物,直接觀察防水層的實際情況,根據平面部位防水層的細微裂紋的狀況,判斷防水層是否有進一步做物理性能實驗的意義和價值。
              上述3種方法,是平屋面常用的滲漏水檢測方法,檢測效果的好壞取決于檢測人員的專業知識和經驗,費時、費力且準確率不高。
          1.2  無損檢測方法及評價
              1)超聲波檢測法
              由于屋面滲漏裂縫中存在空氣,而超聲波脈沖在混凝土中的“固—氣”界面傳播時幾乎產生全反射,剩下的一部分脈沖波繞過裂縫區才能傳播到接收換能器,導致傳播聲時的延長。
               我們運用超聲波法對平屋面滲漏進行現場實驗,取得了一系列數據。實驗結果表明,超聲波檢測法能夠有效確定屋面滲漏裂縫的分布區域。但是其換能器探頭的尺寸具有局限性,而且檢測過程復雜,當裂縫中存在其他填充物而不是空氣時,也會大大減小超聲波繞射的距離,對結果有較大的影響。所以,超聲波法只能適合檢測小范圍、貫通且不存在填充物的屋面裂縫。


          2 紅外熱成像檢測法
              屋面發生滲漏后,由于水的比熱容和導熱性等與周圍屋面混凝土材料有明顯差異,在吸收相同熱量的情況下,水升溫較慢,混凝土升溫較快。反映在屋面上,有滲漏的含水區域的溫度勢必低于完好的不含水區域,所以屋面有溫差存在,使用紅外熱成像儀對屋面溫度分布成像,就能看出含水區與干燥區的區別。圖1為運用紅外熱成像法對平屋面滲漏進行現場實驗的檢測結果。

          圖1見第9頁  紅外熱成像檢測法實驗結果
             
               實驗結果表明:光學照片(圖1—a)顯示的屋面區域基本已經表干,無法確定是否存在滲漏;而從紅外熱成像圖片(圖1—b)中則可以看到溫度的不均勻分布,說明屋面滲漏的含水區域與干燥區域的溫度差別明顯,能被紅外熱成像儀識別。但紅外熱成像設備的成本較高,且對檢測環境因素具有依賴性,即在溫差較大的時候效果明顯,反之則有所欠缺。
              3)電磁波檢測法研究
              電磁波能夠有效穿透絕大部分介質;炷猎诟稍飼r是絕緣的,對電磁波的傳導影響較小,而潮濕的混凝土卻是導體,導體對電磁波的傳導是有利的。因此,用電磁波穿透屋面時,若遇到干燥的地方,則接收到的電磁波能量較;若遇到潮濕滲漏之處,則接收到較強的電磁波。
               我們運用電磁波法對平屋面滲漏進行現場實驗,取得了一系列實驗數據。通過對不同時間的檢測數據的對比分析,完全可以確定出屋面的實際滲漏區域。說明基于電磁波法的檢測裝置確實能夠對屋面含水區域產生響應,并且能夠定量地確定含水較多的區域。電磁波法是適合建筑物屋面滲漏檢測的方法,可以作為屋面滲漏檢測設備的基本檢測原理。
          2  平屋面滲漏水檢測設備研制
              平屋面滲漏水檢測設備的研制主要分為檢測與傳輸、智能處理與分析、機械設計與外觀、工程實驗與驗證四個主要分系統。
          2.1  檢測與傳輸分系統
               在分析屋面滲漏基本檢測原理的基礎上,確定設備工作原理為(如圖2所示):通過振蕩電路發射與接收適當頻率的電磁波信號,使設備底部的平行電極板分別與接觸屋面形成電容,因滲漏引起的含水率變化導致電容發生變化,檢測出相應的電壓變化,建立其與含水率的對應關系,對檢測區域的含水率梯度進行智能分析以確定滲漏區域。電極板是影響檢測精度的重要因素,將添加型導電涂料涂敷在絕緣布上復合制成新型電極板。其中,添加型導電涂料以多羥基的聚酯樹脂為基體,選用聚硅氧烷進行改性,以增加樹脂柔軟性和耐熱老化性;導電填料選用炭黑和石墨,以改善涂料的加工性和施工性能;絕緣布選用熱硫化型硅橡膠,以改善強度、附著力、耐油性和加工性。該電極板具有較小的電阻率、優異的防水性能,與檢測面貼近度為90%以上,是一種全新的柔性電極形式。


          圖2見第10頁  平屋面滲漏水檢測設備工作原理

               電磁波信號處理包括檢測信號的整形、整流、濾波、信號調節與放大。在將該模擬信號完成A/D轉換時,先后進行了8位和24位兩種精度的A/D轉換設計,最終確定采用以SPI方式進行通訊的24位A/D芯片ADSl210P。由此產生的數字信號,既可直接通過液晶屏顯示數值,也可以串口通信方式傳輸到工控機進行智能分析。
              為了對設備行走距離進行準確測量,進行了紅外計步功能設計。由緊密連接在行走機構上的碼盤的轉動,引起照射在碼盤上的紅外光的遮斷,再通過紅外接收裝置獲取這種斷續遮斷的光,即可計算出設備走過的距離。
          2.2  智能處理與分析分系統
               該設備利用工控機系統對檢測數據進行實時接收、顯示、智能分析和存儲。通過串口,工控機可以在檢測過程中實時接收、顯示檢測數據。在區域檢測完成之后,可以對檢測數據進行智能分析,以確定滲漏區域,并能以三維柱狀、面狀和線狀的方式動態顯示檢測數據,判斷效果直觀明了,還可以對檢測數據進行存儲查閱。
               針對屋面滲漏檢測而專門研制開發的工控機,具有相當的存儲容量和數據處理能力;環境適應能力強,在移動過程中具有防硬件損傷、防數據丟失等能力;提供觸摸屏工作方式,操作方便靈活;采用液晶屏顯示方式,顯示效果準確、穩定、精致。另外,還專門研制了可工作4 h以上的鋰電池組,使設備具有交、直流雙電源工作功能。
              與此同時,采用PB、ASA混合編程技術設計開發了建筑屋面滲漏檢測與專家分析軟件系統,該系統既可作為數據實時接收、顯示、分析和存儲系統與檢測設備配合使用,又可作為建筑物滲漏專家分析系統單獨運行,可以智能分析建筑物滲漏問題,提出滲漏原因、滲漏治理方法和方案。
          2.3  機械設計與外觀分系統
               在設備外觀與結構設計上,以滿足檢測原理與功能需求為基礎,兼顧工程美學要求。將整個設備分為檢測部、處理部和支撐部。檢測部位于下方,包括殼體、腔體 (內含檢測電路、電源系統等)、電極板、行走輪等;處理部位于上方,主要是工控機;支撐部則主要是起連接支撐作用的桿件。行走輪內置,采用前輪大后輪小的模式,保證前進時的超高穩定性;外形采用水滴流線型設計,體形優美,簡潔大方。
              在設備攜帶與組裝方面也進行了設計。設備外廓尺寸僅為長 600 mm、寬400 mm、高150 mm,桿件連接后設備總高890 mm,質量僅為2 kg;檢測部為一體化設計,不僅強度高、安全性強,而且體積小、運輸便捷;設計了可拆裝式連接桿件,使各機構均可拆卸、組裝;連接桿件和附件均可與檢測設備機箱共同收放于一個包裝運輸箱中,攜運方便。
          2.4  工程實驗與驗證分系統


              在研制該設備的過程中,還進行了以下幾方面試驗工作:
              1)設計并實施了基準實驗。制作特定厚度混凝土塊作為標準試塊,通過對標準試塊進行測試,模擬濕度范圍,以確定標準干燥、飽和及中間各階段狀態劃分,并完成了各種檢測率下的標準實驗,以確定濕度響應最靈敏的基準頻率。
              2)設計并實施了驗證試驗。先在確認沒有滲漏的實驗屋面上記錄含水率梯度,然后在相應屋面上人為制造滲漏,并將此時的含水率梯度與滲漏前數據進行對比。驗證結果表明:含水率梯度變化與屋面滲漏區域具有相關性,發生屋面滲漏的地方,含水率梯度會發生突變。
              3) 設計并實施了影響因素實驗。在相同實驗屋面上,依據不同環境條件進行實驗,以期掌握影響屋面含水率梯度變化的因素及其影響程度。實驗結論表明:溫度、濕度、初始水量、表干時間和防水類型等都是含水率梯度變化的影響因素,且遵循相應的變化規律,并由此分析得到了8位和24位兩種檢測精度下的判漏標準。
              4)設計并實施了現場實驗。在不同時段、不同地點、不同影響因素下,對多個現場屋面進行了實驗,為設備校訂提供了支持,提高了設備檢漏的精度,也為后臺智能分析系統的準確性提供了豐富的實測數據和分析資料。
          3  平屋面滲漏水檢測設備在工程中的應用
               某軍校位于重慶市區,有一1972年竣工、主體四層、局部三層的磚混結構教學樓,屋面防水工程為細石混凝土剛性防水,設計厚度為50 mm,強度等級為 C20。由于建造年代久遠,雖然屋面防水層經過多次修繕,仍然存在滲漏現象,影響了房屋的正常使用。課題組按甲方要求對長21 m、寬9 m、總計 189 m^2的平屋面進行滲漏檢測和治理。2003年8月10日中午中雨過后,該屋面開始發生滲漏。8月12日對屋面觀察,發現雨水口排水不暢,雨水口周圍存有部分積水;8月14日對屋面雜物進行清理,用平屋面滲漏水檢測設備對屋面進行檢測,共用時20 min。根據“屋面滲漏檢測與專家分析系統”所提供的檢測報告,共有7處是較強滲漏點,分別位于4個不同區域;同時,檢測報告還給出了滲漏點的確切位置和滲漏區域的大小。在隨后的屋面維修中,對4個滲漏區域進行了點修補。經過1年多的使用考驗,該屋面沒有發現新的滲漏水現象,說明檢測報告是準確可靠的。
          4  結語
              平屋面滲漏水檢測設備在各類屋面的滲漏檢測中進行了大面積工程應用實踐,結果表明:該設備可解決已建屋面滲漏區域準確檢測的難題;應用于新建屋面的工程驗收,也能起到準確判斷防水工程質量,確保防水工程不滲、不漏、不裂的作用。檢測方法簡單實用,檢測過程方便快捷,檢測結果及時準確,達到了高效、智能、便攜的目標,是目前國內治理工程滲漏水的先進技術和設備之一。


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