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平屋面渗漏水检测技术及设备研究      

日期:2020-07-07 01:24
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摘要:   摘 要:比较分析了平屋面渗漏水检测技术与方法,分别从检测与传输、智能处理与分析、机械设计与外观、工程实验与验证四个方面对平屋面渗漏水检测设备的研制进行了详细阐述,并举例介绍了该检测设备的工程应用情况。 关键词:平屋面;渗漏检测;设备 防治平屋面渗漏水是房屋修建和维护过程中的一项主要工作,每年我国各行业都要为工业厂房、仓库、办公用房、居民住宅等的平屋面防水渗漏牵涉大量精力。其中,渗漏点的判断和确定是主要难点。国内目前对渗漏点的判断主要是靠施工技术人员的目测和经验,现有的一些具...
   
    摘  要:比较分析了平屋面渗漏水检测技术与方法,分别从检测与传输、智能处理与分析、机械设计与外观、工程实验与验证四个方面对平屋面渗漏水检测设备的研制进行了详细阐述,并举例介绍了该检测设备的工程应用情况。
关键词:平屋面;渗漏检测;设备
    防治平屋面渗漏水是房屋修建和维护过程中的一项主要工作,每年我国各行业都要为工业厂房、仓库、办公用房、居民住宅等的平屋面防水渗漏牵涉大量精力。其中,渗漏点的判断和确定是主要难点。国内目前对渗漏点的判断主要是靠施工技术人员的目测和经验,现有的一些具备简单功能的仪器也无法完成针对性的检测工作,对潜在的临界渗漏点基本不能发现,治理时则是以大面积翻修、重作防水层为主。这样做不仅不科学,而且要耗费大量的人力、物力和财力。因此,研究一种高效、智能的平屋面渗漏检测技术与设备,显得极其重要和迫切。
    1   平屋面渗漏水检测技术分析
    1.1 常规检测方法及评价
    1) 示踪检测法
    在有渗漏迹象的部位进行洒水或蓄水实验,判断是否存在渗漏部位。该方法使用部位具有局限性,需要判断人员有一定的专业知识和丰富的工程实践经验。
    2)局部检测法
    在女儿墙等有渗漏疑问的部位,使用一定面积大小的片材将其覆盖,周围洒水或在雨后观察,根据片材是否有吸附水的痕迹,判断该部位是否存在渗漏现象。该法适用于小面积的特殊部位。
    3)直接观察法
    拆除有渗漏疑问部位的覆盖物,直接观察防水层的实际情况,根据平面部位防水层的细微裂纹的状况,判断防水层是否有进一步做物理性能实验的意义和价值。
    上述3种方法,是平屋面常用的渗漏水检测方法,检测效果的好坏取决于检测人员的专业知识和经验,费时、费力且准确率不高。
    1.2  无损检测方法及评价
    1)超声波检测法
    由于屋面渗漏裂缝中存在空气,而超声波脉冲在混凝土中的“固—气”界面传播时几乎产生全反射,剩下的一部分脉冲波绕过裂缝区才能传播到接收换能器,导致传播声时的延长。
    我们运用超声波法对平屋面渗漏进行现场实验,取得了一系列数据。实验结果表明,超声波检测法能够有效确定屋面渗漏裂缝的分布区域。但是其换能器探头的尺寸具有局限性,而且检测过程复杂,当裂缝中存在其他填充物而不是空气时,也会大大减小超声波绕射的距离,对结果有较大的影响。所以,超声波法只能适合检测小范围、贯通且不存在填充物的屋面裂缝。
    2 红外热成像检测法
    屋面发生渗漏后,由于水的比热容和导热性等与周围屋面混凝土材料有明显差异,在吸收相同热量的情况下,水升温较慢,混凝土升温较快。反映在屋面上,有渗漏的含水区域的温度势必低于完好的不含水区域,所以屋面有温差存在,使用红外热成像仪对屋面温度分布成像,就能看出含水区与干燥区的区别。图1为运用红外热成像法对平屋面渗漏进行现场实验的检测结果。
    图1见第9页  红外热成像检测法实验结果  
    实验结果表明:光学照片(图1—a)显示的屋面区域基本已经表干,无法确定是否存在渗漏;而从红外热成像图片(图1—b)中则可以看到温度的不均匀分布,说明屋面渗漏的含水区域与干燥区域的温度差别明显,能被红外热成像仪识别。但红外热成像设备的成本较高,且对检测环境因素具有依赖性,即在温差较大的时候效果明显,反之则有所欠缺。
    3)电磁波检测法研究
    电磁波能够有效穿透绝大部分介质。混凝土在干燥时是绝缘的,对电磁波的传导影响较小,而潮湿的混凝土却是导体,导体对电磁波的传导是有利的。因此,用电磁波穿透屋面时,若遇到干燥的地方,则接收到的电磁波能量较小;若遇到潮湿渗漏之处,则接收到较强的电磁波。
    我们运用电磁波法对平屋面渗漏进行现场实验,取得了一系列实验数据。通过对不同时间的检测数据的对比分析,完全可以确定出屋面的实际渗漏区域。说明基于电磁波法的检测装置确实能够对屋面含水区域产生响应,并且能够定量地确定含水较多的区域。电磁波法是适合建筑物屋面渗漏检测的方法,可以作为屋面渗漏检测设备的基本检测原理。
    2  平屋面渗漏水检测设备研制
    平屋面渗漏水检测设备的研制主要分为检测与传输、智能处理与分析、机械设计与外观、工程实验与验证四个主要分系统。
    2.1  检测与传输分系统
    在分析屋面渗漏基本检测原理的基础上,确定设备工作原理为(如图2所示):通过振荡电路发射与接收适当频率的电磁波信号,使设备底部的平行电极板分别与接触屋面形成电容,因渗漏引起的含水率变化导致电容发生变化,检测出相应的电压变化,建立其与含水率的对应关系,对检测区域的含水率梯度进行智能分析以确定渗漏区域。电极板是影响检测精度的重要因素,将添加型导电涂料涂敷在绝缘布上复合制成新型电极板。其中,添加型导电涂料以多羟基的聚酯树脂为基体,选用聚硅氧烷进行改性,以增加树脂柔软性和耐热老化性;导电填料选用炭黑和石墨,以改善涂料的加工性和施工性能;绝缘布选用热硫化型硅橡胶,以改善强度、附着力、耐油性和加工性。该电极板具有较小的电阻率、优异的防水性能,与检测面贴近度为90%以上,是一种全新的柔性电极形式。
    图2见第10页  平屋面渗漏水检测设备工作原理
    电磁波信号处理包括检测信号的整形、整流、滤波、信号调节与放大。在将该模拟信号完成A/D转换时,先后进行了8位和24位两种精度的A/D转换设计,*终确定采用以SPI方式进行通讯的24位A/D芯片ADSl210P。由此产生的数字信号,既可直接通过液晶屏显示数值,也可以串口通信方式传输到工控机进行智能分析。
    为了对设备行走距离进行准确测量,进行了红外计步功能设计。由紧密连接在行走机构上的码盘的转动,引起照射在码盘上的红外光的遮断,再通过红外接收装置获取这种断续遮断的光,即可计算出设备走过的距离。
    2.2  智能处理与分析分系统
    该设备利用工控机系统对检测数据进行实时接收、显示、智能分析和存储。通过串口,工控机可以在检测过程中实时接收、显示检测数据。在区域检测完成之后,可以对检测数据进行智能分析,以确定渗漏区域,并能以三维柱状、面状和线状的方式动态显示检测数据,判断效果直观明了,还可以对检测数据进行存储查阅。
    针对屋面渗漏检测而专门研制开发的工控机,具有相当的存储容量和数据处理能力;环境适应能力强,在移动过程中具有防硬件损伤、防数据丢失等能力;提供触摸屏工作方式,操作方便灵活;采用液晶屏显示方式,显示效果准确、稳定、精致。另外,还专门研制了可工作4 h以上的锂电池组,使设备具有交、直流双电源工作功能。
    与此同时,采用PB、ASA混合编程技术设计开发了建筑屋面渗漏检测与专家分析软件系统,该系统既可作为数据实时接收、显示、分析和存储系统与检测设备配合使用,又可作为建筑物渗漏专家分析系统单独运行,可以智能分析建筑物渗漏问题,提出渗漏原因、渗漏治理方法和方案。
    2.3  机械设计与外观分系统
    在设备外观与结构设计上,以满足检测原理与功能需求为基础,兼顾工程美学要求。将整个设备分为检测部、处理部和支撑部。检测部位于下方,包括壳体、腔体(内含检测电路、电源系统等)、电极板、行走轮等;处理部位于上方,主要是工控机;支撑部则主要是起连接支撑作用的杆件。行走轮内置,采用前轮大后轮小的模式,保证前进时的超高稳定性;外形采用水滴流线型设计,体形优美,简洁大方。
    在设备携带与组装方面也进行了设计。设备外廓尺寸仅为长600 mm、宽400 mm、高150 mm,杆件连接后设备总高890 mm,质量仅为2 kg;检测部为一体化设计,不仅强度高、安全性强,而且体积小、运输便捷;设计了可拆装式连接杆件,使各机构均可拆卸、组装;连接杆件和附件均可与检测设备机箱共同收放于一个包装运输箱中,携运方便。
    2.4  工程实验与验证分系统
    在研制该设备的过程中,还进行了以下几方面试验工作:
    1)设计并实施了基准实验。制作特定厚度混凝土块作为标准试块,通过对标准试块进行测试,模拟湿度范围,以确定标准干燥、饱和及中间各阶段状态划分,并完成了各种检测率下的标准实验,以确定湿度响应*灵敏的基准频率。
    2)设计并实施了验证试验。先在确认没有渗漏的实验屋面上记录含水率梯度,然后在相应屋面上人为制造渗漏,并将此时的含水率梯度与渗漏前数据进行对比。验证结果表明:含水率梯度变化与屋面渗漏区域具有相关性,发生屋面渗漏的地方,含水率梯度会发生突变。
    3)设计并实施了影响因素实验。在相同实验屋面上,依据不同环境条件进行实验,以期掌握影响屋面含水率梯度变化的因素及其影响程度。实验结论表明:温度、湿度、初始水量、表干时间和防水类型等都是含水率梯度变化的影响因素,且遵循相应的变化规律,并由此分析得到了8位和24位两种检测精度下的判漏标准。
    4)设计并实施了现场实验。在不同时段、不同地点、不同影响因素下,对多个现场屋面进行了实验,为设备校订提供了支持,提高了设备检漏的精度,也为后台智能分析系统的准确性提供了丰富的实测数据和分析资料。
    3  平屋面渗漏水检测设备在工程中的应用
    某军校位于重庆市区,有一1972年竣工、主体四层、局部三层的砖混结构教学楼,屋面防水工程为细石混凝土刚性防水,设计厚度为50 mm,强度等级为C20。由于建造年代久远,虽然屋面防水层经过多次修缮,仍然存在渗漏现象,影响了房屋的正常使用。课题组按甲方要求对长21 m、宽9 m、总计189 m^2的平屋面进行渗漏检测和治理。2003年8月10日中午中雨过后,该屋面开始发生渗漏。8月12日对屋面观察,发现雨水口排水不畅,雨水口周围存有部分积水;8月14日对屋面杂物进行清理,用平屋面渗漏水检测设备对屋面进行检测,共用时20 min。根据“屋面渗漏检测与专家分析系统”所提供的检测报告,共有7处是较强渗漏点,分别位于4个不同区域;同时,检测报告还给出了渗漏点的确切位置和渗漏区域的大小。在随后的屋面维修中,对4个渗漏区域进行了点修补。经过1年多的使用考验,该屋面没有发现新的渗漏水现象,说明检测报告是准确可靠的。
   
 

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