平屋面滲漏水檢測技術(shù)及設(shè)備研究

1、平屋面滲漏水檢測技術(shù)及設(shè)備研究    平屋面滲漏水檢測技術(shù)及設(shè)備研究       解放軍后勤工程學(xué)院  梅全亭  曹  琦  梅巖摘  要：比較分析了平屋面滲漏水檢測技術(shù)與方法，分別從檢測與傳輸、智能處理與分析、機(jī)械設(shè)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(shè)備的研制進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并舉例介紹了該檢測設(shè)備的工程應(yīng)用情況。關(guān)鍵詞：平屋面；滲漏檢測；設(shè)備    防治平屋面滲漏水是房屋修建和維護(hù)過程中的一項主要工作，每年我

2、國各行業(yè)都要為工業(yè)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(nèi)目前對滲漏點的判斷主要是靠施工技術(shù)人員的目測和經(jīng)驗，現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，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(xué)，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(shù)與設(shè)備，顯得極其重要和迫切。    1   平屋面滲漏水檢測技術(shù)分析    1.1 常規(guī)檢測方法及評價  

3、;  1) 示蹤檢測法    在有滲漏跡象的部位進(jìn)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(yè)知識和豐富的工程實踐經(jīng)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(jù)片材是否有吸附水的痕跡，判斷該部位是否存在滲漏現(xiàn)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

4、情況，根據(jù)平面部位防水層的細(xì)微裂紋的狀況，判斷防水層是否有進(jìn)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(yè)知識和經(jīng)驗，費時、費力且準(zhǔn)確率不高。    12  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?zhèn)鞑r幾乎產(chǎn)生全反射，剩下的一部分脈沖波繞過裂縫區(qū)才能傳播到接收換能器，導(dǎo)致傳播聲時的延長。   

5、; 我們運用超聲波法對平屋面滲漏進(jìn)行現(xiàn)場實驗，取得了一系列數(shù)據(jù)。實驗結(jié)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(qū)域。但是其換能器探頭的尺寸具有局限性，而且檢測過程復(fù)雜，當(dāng)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(jié)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(fā)生滲漏后，由于水的比熱容和導(dǎo)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(qū)域的溫度勢必低于完好的不含

6、水區(qū)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(qū)與干燥區(qū)的區(qū)別。圖1為運用紅外熱成像法對平屋面滲漏進(jìn)行現(xiàn)場實驗的檢測結(jié)果。    圖1見第9頁  紅外熱成像檢測法實驗結(jié)果       實驗結(jié)果表明：光學(xué)照片(圖1a)顯示的屋面區(qū)域基本已經(jīng)表干，無法確定是否存在滲漏；而從紅外熱成像圖片(圖1b)中則可以看到溫度的不均勻分布，說明屋面滲漏的含水區(qū)域與干燥區(qū)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(shè)備的成本較高，且對檢測環(huán)境因素具有依賴性，即在溫差較大的時候效果明顯，反

7、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(zhì)?；炷猎诟稍飼r是絕緣的，對電磁波的傳導(dǎo)影響較小，而潮濕的混凝土卻是導(dǎo)體，導(dǎo)體對電磁波的傳導(dǎo)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小；若遇到潮濕滲漏之處，則接收到較強(qiáng)的電磁波。    我們運用電磁波法對平屋面滲漏進(jìn)行現(xiàn)場實驗，取得了一系列實驗數(shù)據(jù)。通過對不同時間的檢測數(shù)據(jù)的對比分析，完全可以確定出屋面的實際滲漏區(qū)域。說明基于電磁波法的檢測裝置確實能夠?qū)ξ菝婧畢^(qū)域產(chǎn)生響應(yīng)，并且能夠定量地確

8、定含水較多的區(qū)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(shè)備的基本檢測原理。    2  平屋面滲漏水檢測設(shè)備研制    平屋面滲漏水檢測設(shè)備的研制主要分為檢測與傳輸、智能處理與分析、機(jī)械設(shè)計與外觀、工程實驗與驗證四個主要分系統(tǒng)。    21  檢測與傳輸分系統(tǒng)    在分析屋面滲漏基本檢測原理的基礎(chǔ)上，確定設(shè)備工作原理為(如圖2所示)：通過振蕩電路發(fā)射與接收適當(dāng)頻率的電磁波信號，使設(shè)備底部的平行電極板分別與接觸屋面形成電容，因滲漏引

9、起的含水率變化導(dǎo)致電容發(fā)生變化，檢測出相應(yīng)的電壓變化，建立其與含水率的對應(yīng)關(guān)系，對檢測區(qū)域的含水率梯度進(jìn)行智能分析以確定滲漏區(qū)域。電極板是影響檢測精度的重要因素，將添加型導(dǎo)電涂料涂敷在絕緣布上復(fù)合制成新型電極板。其中，添加型導(dǎo)電涂料以多羥基的聚酯樹脂為基體，選用聚硅氧烷進(jìn)行改性，以增加樹脂柔軟性和耐熱老化性；導(dǎo)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(qiáng)度、附著力、耐油性和加工性。該電極板具有較小的電阻率、優(yōu)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

10、測設(shè)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(diào)節(jié)與放大。在將該模擬信號完成AD轉(zhuǎn)換時，先后進(jìn)行了8位和24位兩種精度的AD轉(zhuǎn)換設(shè)計，最終確定采用以SPI方式進(jìn)行通訊的24位AD芯片ADSl210P。由此產(chǎn)生的數(shù)字信號，既可直接通過液晶屏顯示數(shù)值，也可以串口通信方式傳輸?shù)焦た貦C(jī)進(jìn)行智能分析。    為了對設(shè)備行走距離進(jìn)行準(zhǔn)確測量，進(jìn)行了紅外計步功能設(shè)計。由緊密連接在行走機(jī)構(gòu)上的碼盤的轉(zhuǎn)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(xù)遮斷的光，即可計算出設(shè)備走過的距離。  

11、  22  智能處理與分析分系統(tǒng)    該設(shè)備利用工控機(jī)系統(tǒng)對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時接收、顯示、智能分析和存儲。通過串口，工控機(jī)可以在檢測過程中實時接收、顯示檢測數(shù)據(jù)。在區(qū)域檢測完成之后，可以對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，以確定滲漏區(qū)域，并能以三維柱狀、面狀和線狀的方式動態(tài)顯示檢測數(shù)據(jù)，判斷效果直觀明了，還可以對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲查閱。    針對屋面滲漏檢測而專門研制開發(fā)的工控機(jī)，具有相當(dāng)?shù)拇鎯θ萘亢蛿?shù)據(jù)處理能力；環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，在移動過程中具有防硬件損傷、防數(shù)據(jù)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

12、，顯示效果準(zhǔn)確、穩(wěn)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(shè)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(shù)設(shè)計開發(fā)了建筑屋面滲漏檢測與專家分析軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)既可作為數(shù)據(jù)實時接收、顯示、分析和存儲系統(tǒng)與檢測設(shè)備配合使用，又可作為建筑物滲漏專家分析系統(tǒng)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。    23  機(jī)械設(shè)計與外觀分系統(tǒng)    在設(shè)備外觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計上，以滿足檢測原理與功能需求為基礎(chǔ)，兼顧工程美學(xué)要求。將整個設(shè)備分

13、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(nèi)含檢測電路、電源系統(tǒng)等)、電極板、行走輪等；處理部位于上方，主要是工控機(jī)；支撐部則主要是起連接支撐作用的桿件。行走輪內(nèi)置，采用前輪大后輪小的模式，保證前進(jìn)時的超高穩(wěn)定性；外形采用水滴流線型設(shè)計，體形優(yōu)美，簡潔大方。    在設(shè)備攜帶與組裝方面也進(jìn)行了設(shè)計。設(shè)備外廓尺寸僅為長600 mm、寬400 mm、高150 mm，桿件連接后設(shè)備總高890 mm，質(zhì)量僅為2 kg；檢測部為一體化設(shè)計，不僅強(qiáng)度高、安全性強(qiáng)，而且體積小、運輸便捷；設(shè)計了可拆裝式連接桿件，使各機(jī)構(gòu)均可拆卸、組裝；連接桿件和附件均可與檢測設(shè)備

14、機(jī)箱共同收放于一個包裝運輸箱中，攜運方便。    24  工程實驗與驗證分系統(tǒng)    在研制該設(shè)備的過程中，還進(jìn)行了以下幾方面試驗工作:    1)設(shè)計并實施了基準(zhǔn)實驗。制作特定厚度混凝土塊作為標(biāo)準(zhǔn)試塊，通過對標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行測試，模擬濕度范圍，以確定標(biāo)準(zhǔn)干燥、飽和及中間各階段狀態(tài)劃分，并完成了各種檢測率下的標(biāo)準(zhǔn)實驗，以確定濕度響應(yīng)最靈敏的基準(zhǔn)頻率。    2)設(shè)計并實施了驗證試驗。先在確認(rèn)沒有滲漏的實驗屋面上記錄含水率梯度，然后在相應(yīng)屋面上人為制造滲漏，并將此時的含水

15、率梯度與滲漏前數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。驗證結(jié)果表明：含水率梯度變化與屋面滲漏區(qū)域具有相關(guān)性，發(fā)生屋面滲漏的地方，含水率梯度會發(fā)生突變。    3)設(shè)計并實施了影響因素實驗。在相同實驗屋面上，依據(jù)不同環(huán)境條件進(jìn)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(jié)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(yīng)的變化規(guī)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(biāo)準(zhǔn)。    4)設(shè)計并實施了現(xiàn)場實驗。在不同時段、不同地點、不同影響因素下，對多個現(xiàn)場屋面進(jìn)行了實驗，為設(shè)備校訂提供了支持，提

16、高了設(shè)備檢漏的精度，也為后臺智能分析系統(tǒng)的準(zhǔn)確性提供了豐富的實測數(shù)據(jù)和分析資料。    3  平屋面滲漏水檢測設(shè)備在工程中的應(yīng)用    某軍校位于重慶市區(qū)，有一1972年竣工、主體四層、局部三層的磚混結(jié)構(gòu)教學(xué)樓，屋面防水工程為細(xì)石混凝土剛性防水，設(shè)計厚度為50 mm，強(qiáng)度等級為C20。由于建造年代久遠(yuǎn)，雖然屋面防水層經(jīng)過多次修繕，仍然存在滲漏現(xiàn)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 m2的平屋面進(jìn)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(fā)生滲漏。8月12日對屋面觀察

17、，發(fā)現(xiàn)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(jìn)行清理，用平屋面滲漏水檢測設(shè)備對屋面進(jìn)行檢測，共用時20 min。根據(jù)“屋面滲漏檢測與專家分析系統(tǒng)”所提供的檢測報告，共有7處是較強(qiáng)滲漏點，分別位于4個不同區(qū)域；同時，檢測報告還給出了滲漏點的確切位置和滲漏區(qū)域的大小。在隨后的屋面維修中，對4個滲漏區(qū)域進(jìn)行了點修補(bǔ)。經(jīng)過1年多的使用考驗，該屋面沒有發(fā)現(xiàn)新的滲漏水現(xiàn)象，說明檢測報告是準(zhǔn)確可靠的。    4  結(jié)語    平屋面滲漏水檢測設(shè)備在各類屋面的滲漏檢測中進(jìn)行了大面積工程應(yīng)用實踐，結(jié)果表明：該設(shè)備可解決已建屋面滲漏區(qū)域準(zhǔn)確檢測的難題；應(yīng)用于新建屋面