高层建筑外墙保温性能现场检测方法

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高层建筑外墙保温性能现场检测方法
裴世麒 (中铁十二局集团第三工程有限公司 山西 太原 030000
)[摘 要] 为实现对高层建筑外墙保温性能的现场检测,
应开展对其检测方法的设计研究㊂选择外墙保温性能现场测点,并根据检测需要,合理选择温度传感器㊁热流传感器等检测装置;结合热流计法,计算高层建筑外墙热阻;对外墙保温性能综合检测,并实现对外墙是否存在热工缺陷的判定㊂通过实例证明,新的检测方法具有实际应用可行性,根据检测结果可以为高层建筑外墙保温维护和优化提供重要依据㊂[关键词] 高层;外墙;现场检测;性能;保温;建筑[中图分类号]T U 55+1 [文献标识码]A [文章编号]1009-4563(2023)06-107-03
引言
根据建筑节能的需要,住建部组织编制发布并规定自
2019年8月1日起实施的‘严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准(J G J 26-2018
)“,确定了标准的适用范围和新的节能目标;采用度日数作为气候子区的分区指标,确定了建筑围护结构规定性指标的限值要求,并注意与原有标准的衔接;提出了针对不同保温构造的热桥影响的新评价指标,明确了使用适应供热体制改革需求的供热节能措施;鼓励使用可再生能源㊂尽管当前大部分建筑施工企业在完成施工后能够确保建筑外围护结构的热工性能符合规定目标要求,但无法保证建筑在完成建设后也同样可以始终具备节
能性,其原因是建筑的施工质量差异较大[
1
]㊂从这一方面的分析可以看出,建筑施工质量会在很大程度上影响建筑外围护结构的热工性能和节能性能㊂因此,在对建筑外围护结构的热工性能进行是否达到标准的判定时,仅仅依靠设计㊁施工材料等无法给出确切的结论,需要进行现场实地检测㊂外墙结构的传热系数是其保温性能的关键指标之一,同时也是外墙隔热性能指标中的一种㊂在当前建筑节能发展的大环境下,相关领域研究人员对于外墙传热系数进行了大量研究,提出了多种监测方法,但现有方法侧重点
不同,并且各有利弊[2]
㊂本文开展对高层建筑外墙保温性能现场检测方法的设计研究,旨在为建筑围护结构的热工性能研究提供参考㊂
1 外墙保温性能现场测点位置与检测装置选择
针对高层建筑外墙结构的保温性能现场检测,需要先
明确检测点的具体布设位置㊂测定时,最好采用红外线热
成像技术,测量位置要避开热桥裂纹及漏气区域,也要避开供暖㊁制冷设备及风机的直接作用㊂测量范围的外部表面应避开雨水㊁雪水及太阳的直接照射㊂测量点的位置理论
上应尽量远离热桥部位(梁㊁柱㊁地板㊁窗边等),但在现实
中,由于受到环境因素的制约,通常情况下,墙不会是无穷大[3
]㊂在进行了大量的仿真计算及实际工程测试后发现,对大多数墙体而言,当测点距窗户的距离超过1.5倍,距墙角的距离超过1倍时,基本可以按照一维传热进行处理(能
够满足工程测试的要求)㊂在测试期间,任意时刻,其高温
端的表面温度都不能与低温端的表面温度相等,也不能比低温端的表面温度更低㊂
在确定测点位置后,针对检测所需的温度传感器㊁热流传感器等检测装置进行选择㊂与不少于0.1米的导线一起的温度传感器应该与待测量的表面保持密切的接触;布置在围护结构外表面的温度传感器应该做一定的抗太阳辐射的处理,要坚决避免阳光直射㊂
热流传感器自身应具有较低的热电阻(通常是较薄的)
;热能探测器要与被测物紧密接触,不能使探测器与被测物产生气隙;在热通量传感器和测量对象间,应采用导热性能良好的黏合剂;对测量热阻过大或过小(相对于特定热流传感器自身热阻)的对象,应对测量进行预先的评价,在确定测量
方法可行后,才能进行正式的测量[4]
㊂测量数据的处理:可依实际的需求及情况,使用数学平均值或动力分析的方法进行检测数据的处理㊂综合上述论述,所选择的温度传感器和热流传感器的型号及对应性能参数如表1所示㊂
表1 温度传感器和热流传感器的型号与性能参数表
项目温度传感器
热流传感器型号A I T M 1000S -C T A I T M 11
测量精度ʃ1ʎC
R T D 0.1%测量范围-40ħ~125ħ
-200ħ~1800ħ测量方式接触式接触式供电方式>3A 感应取电电池供电
24V D C 供电
传输距离150m
200m
尺寸
22.5m mˑ28m mˑ10m m
120m mˑ89m mˑ55m m
所选择的温度传感器和热流传感器具备极高的测量精度,因此可以进一步提升本文检测方法检测结果的精度㊂为了减小测量的误差,可以采取如下措施:在室外设置北面
的外立面,或者利用其它自然和人为的遮挡来减弱外部测点所受的辐射;采用灵活的控制和良好的热容,使房间内的温度波动变得更小,使房间内的温度尽量增加,使房间内和
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房间外的平均温差增大㊂对某些较厚的墙壁,应尽可能地延长测量的时间㊂
2 基于热流计法的高层建筑外墙热阻计算
在明确外墙保温性能现场测点位置与检测装置后,引入热流计法对外墙的热阻进行测定和计算㊂对某一特定时刻流经某一建筑物的热和该建筑物的内㊁外表面的热进行
准确测量,就可以得到该建筑物的热阻[5
]㊂这种测量方法,仅能对建筑物局部部分进行测量,要对建筑物整体进行测
量,必须对若干有代表性的部分进行测量,并采用加权法求出各部分的平均热阻㊂图1为建筑外墙结构导热系数检测原理图㊂
图1 建筑外墙结构导热系数检测原理图
热流计方法的一个重要特点是:流过热流计的热流必须是流过被测量物体的,并且这种流过的热流必须与物体表面的温度梯度相平行,即流过的热流必须为一维,不需要
考虑向四周的传播[6
]㊂通过这种方式可以结合下述公式计算被测量物体的热阻,以及导热系数㊂其中,外墙的热阻计算公式为:
R =
t 2-t 1
E ˑC (1
)公式中,表示热流计冷端的温度;表示热流计热端的温度;表示热流计标定系数,通常情况下热流计标定系数在出厂时已经给出了明确标定㊂针对外墙的导热系数可通过下述公式计算得出:
K =1
R i +R +R e
(2
)公式中,表示外墙内表面换热阻;表示外墙外表面换热阻;表示外墙上检测点测定的热阻㊂通过上述计算可以得出高层外墙的热阻以及导热系数,以此为后续综合检测与热工缺陷判定提供依据条件㊂
3 外墙保温性能综合检测与热工缺陷判定
在完成对外墙热阻以及导热系数的计算后,针对外墙
的保温性能进行综合检测,并根据检测结果对外墙是否存在热工缺陷进行判定㊂针对外墙结构热工缺陷采用红外热像仪进行检测,所选择的设备适用波长范围应在8.0μ
m~15.0μ
m 范围内,检测时要求像素不得少于76800点[7
]㊂在进行仪器操作前,应该对红外热像仪的发射频率进行调节,用表面式温度计在建筑外围护结构检测部位对参考温度进行测量,使红外热像仪所检测的温度与参考温度一致㊂外墙热工缺陷的检测不能在室外灰尘含量大或室内相对湿度过高时进行,室外相对湿度为75%㊂由于红外线热成像对温度很敏感,因此在检测时若全面温度变化较大,则应当从检测时开始计算,要求变化不超过ʃ10ħ㊂对建筑物的热缺陷进行检验时,应避免在白天和黑夜有明显差异的情况下进行㊂红外热成像传感器的分辨率不宜超过0.1ħ,不定温度的测量不宜超过0.5ħ㊂红外热像仪最后得到的热像图,是对建筑外墙结构进行热工缺陷探测的基础,通过这些热像图,可以快速地发现热工缺陷的位置,进而可以对其产生的原因进行分析,从而采取相应的处理措施㊂
针对建筑外墙结构的热工缺陷判定,可将下述内容作为依据:若满足检测外面缺陷面积小于主体区域面积的
20%,且每块缺陷面积不超过0.5m 2
,则受测外表面为合格,反之为不合格㊂若符合由于缺陷区域而使被测内表面的能量增长率不超过5%,
并且每一片的缺陷面积不超过0.5m m 2
,那么被测内表面的检测为合格,反之为不合格㊂4 实例应用分析
针对上述提出的保温性能现场检测方法,以某城市居住
高层建筑为依托,对其进行外墙保温性能的检测㊂依托高层建筑外墙结构粘结层组合有两种方式,一是在施工现场添加一定比例的水泥,二是在干燥的粉末中添加水㊂保温层是一
种密度为18~22k g
/m 3的阻燃型膨胀聚苯板,该材料能够与水泥或其他无机胶凝材料㊁高分子聚合物和填料等结合起来,具备良好的抗裂性能比较好㊂该高层建筑外墙的饰面层为各种装饰涂料㊂图2为该建筑外墙基本构造图㊂
图2 高层建筑外墙基本构造图
外墙结构的拉伸粘结强度大于0.6M P a ,耐水大于0.40M P a ,耐冻融大于0.1M p
a ㊂为方便检测,将该高层建筑外墙划分为五个不同分区,分别为区域I ~区域V ㊂针对各个区域,分别按照本文上述设计的操作方法实现对其保温性能的检测㊂将检测结果中可以直观体现外墙保温性能的导热系数检测数据作为依据,对五个区域的保温性能进行判定,将判定结果记录如表2所示㊂
从检测结果可以看出,该高层建筑外墙区域I ㊁区域I I
和区域V 的导热系数均小于建筑外墙保温性能要求的导
热系数不超过0.06W (m ㊃k
)的规定要求,且热工缺陷判定结果均为合格;而区域I I I 和区域I V 的导热系数明显超过上述规定要求的标准范围,且热工缺陷判定结果为不合格㊂因此,通过此次检测得出,该高层建筑外墙区域I I I 与区域I V 存在保温性能不符合规定的情况,需要对其采取相应的维护措施,避免更严重的安全事故发生㊂针对区域I I I 和区域I V 提出的改进措施如下㊂ (下转第111页)
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的修整,先修整最上方坡面,然后逐层向下㊂针对土质坡
面,要在每层坡面上覆盖彩条布,以防受到雨水冲刷㊂
5.2 钻孔施工时要将锚孔位置对准,
避免相互交错或高低不平㊂钻孔过程中要将钻杆反复提插,并在冲洗干净后接下一节钻杆㊂卵砾石和粗砂土层钻孔时,为了避免管道堵
塞,钻进深度要控制在大于设计标准10c m~20c m [5
]㊂
5.3 注浆之前要仔细检查管道,
处理破裂堵塞等管道问题,加固管道接口,确保注浆期间不会发生开裂问题㊂
5.4 作业过程中,
钻机将钻杆拔出之后,外套在钻孔内虽不会引起坍孔,但不能将外套过长时间留在孔内,避免因流沙倒灌导致钻孔堵塞㊂
5.5 注浆之前,
要对输浆管道进行检查润湿,并用水进行引路;注浆施工结束之后,要对灌浆管㊁压浆和搅浆设备及时做好清洗工作㊂张拉施工之前,要确保最低自然养护时间不低于一周,且灌浆体强度要大于70%设计强度,灌浆体完全硬化前必须避免移动锚杆㊂
5.6 张拉之前必须对千斤顶和锚具硬度进行检查校验,
将钻孔中的泥沙㊁油污等杂物清理干净㊂张拉时,锚固段强度
必须达到20M p
a ,张拉力大小确定需要综合考量到目标张拉力的松弛程度影响,并确定为设计轴向力的75%~85%㊂
讨论
本工程采用了预应力锚索支护方式,对不良地质条件下的深基坑实现了有效支护,同时改进了原有设计方案,结
合施工监测技术,最终在保证施工质量和效率的前提下,按期完成了锚索施工,提高了工期效益㊂本工程应用的超长锚索施工技术适用于不良地质条件下的基坑支护,且空间占用量少㊁受力性能佳,对于中等风化岩等地质能够实现深层加固,同时可与其他支护结构组合使用,大大提高施工效率,保证深基坑支护施工质量和进度,为本行业同类施工技术提供参考依据㊂
参考文献
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预应力锚索施工技术在深基坑支护中的应用[J ].工程技术研究,2022,7(03):82-83+98.
(上接第108页)
(1)岩棉绝热板饰面不应采用硬质材质,而应选用软质材质,以防止在受水汽或外部压力而发生变形时,岩棉绝热板饰面产生裂纹㊂
(2
)在选用岩棉板材时,要对其内部的防裂性加强网线材料进行检测,若为普通网线,则要及时丢弃,并及时替换为热镀锌线,以免线在潮湿或有水分的环境中被腐蚀,失去了防裂性加强的效果㊂
(3
)基层的处理要严格按规范进行,在节能保温材料的施工过程中,要确保基层的表面是平坦㊁清洁的,不会有任何的粉尘等,对基层的表面有任何的凸起㊁凹陷,要进行及时的修复,以确保节能保温板可以高质量地粘到基层㊂
(4)当外墙表面下陷处未填实时,不得使用一般的水泥石,而应使用特殊的水泥石㊂
表2 高层建筑外墙保温性能
现场检测结果记录表
序号区域导热系数(W (m ㊃k
))热工缺陷判定(1)区域I
0.018合格(2)区域I I
0.019合格(3)区域I I I
0.089不合格(4)区域I V 0.096不合格(5
)区域V
0.012
合格
结束语
针对高层建筑外墙保温性能,本文提出了一种全新的
现场检测方法㊂该方法依托热流计法,可以直观了解外墙
的热阻变化情况,并进一步计算出外墙的导热系数和是否存在热工缺陷的判定㊂通过实例,将该方法应用到某城市居住高层建筑,实现了对该建筑外墙保温性能情况的检测㊂其检测结果可以为建筑外墙维护提供可靠的依据,从而促进高层建筑外墙保温性能的提升,实现高层建筑建设和使用的可持续发展㊂
参考文献
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