CN102661993A - 一种钢筋混凝土结构无损检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种钢筋混凝土结构无损检测装置，它涉及钢筋混凝土结构的无损检测领域，包括变频电源、宽线板、电流电压测定仪和导线，宽线板是由工作芯线、感应芯线、集线端头和绝缘胶皮制成，变频电源通过导线连接宽线板上的工作芯线，电流电压测定仪采用导线与宽线板上的感应芯线相连。通过检测感应芯线内的感应电流或电动势变化，即可实现钢筋混凝土结构实时无损检测。本发明可对钢筋混凝土结构损伤前后的整体性能(如混凝土开裂及其与钢筋剥离等)进行表征，克服了传统无损检测方法侧重于单一层面的缺点，具有操作简单、性价比高和实时性好等优点，为钢筋混凝土结构的无损检测提供了新途径。

Description

一种钢筋混凝土结构无损检测装置
技术领域
本发明涉及一种钢筋混凝土结构检测装置，特别涉及一种基于电磁感应原理对钢筋混凝土结构进行整体无损检测的装置。
背景技术
钢筋混凝土结构广泛应用于民用、工业和国防等基础设施中，是当今用途最广的建筑结构类型。然而，由于设计、施工、使用和灾害等原因，容易产生各种性能和耐久性等方面缺陷。根据以预防为主的思想，钢筋混凝土结构应在丧失工作性能前进行实时监测，以免造成重大的工程事故和人员伤亡。无损检测具有非破坏性、不影响工程使用、实时性和快速等优点，广泛应用于工程结构性能检测中，常规的无损检测方法主要为目测、回弹法、钻孔取芯、超声法、冲击回波法和超声波CT法等。但这些方法亦存在一定的局限性，如回弹法检测的结果侧重于表层混凝土的强度性能，不能衡量钢筋混凝土内部的损伤且测试结果误差高达15-20％；超声回弹综合法亦主要表征表层混凝土的性能，亦不能充分表征结构内部损伤情况；超声波CT法则要求操作人员具有很好的工作经验且设备贵重，其测试仅能得到某些测线上的数据而非全断面信息。综合分析上述的各种无损检测方法可知，所测结果多反映混凝土表面或一定深度内的信息(如致密度、强度与蜂窝等)，且侧重于单一层面，并不能完全表征整个钢筋混凝土结构的内部信息，如钢筋的屈曲、断裂及其与混凝土的界面结合等情况。鉴于上述各种无损检测方法的不足，有必要开发一种能实时表征钢筋混凝土结构损伤前后的整体性能变化的检测方法。
发明内容
为了弥补现有钢筋混凝土结构无损检测方法的欠缺，本发明提供了一种钢筋混凝土结构无损检测装置。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种钢筋混凝土结构无损检测装置，包括变频电源、宽线板、电流电压测定仪和导线，宽线板是由工作芯线、感应芯线、集线端头和绝缘胶皮制成，变频电源通过导线连接宽线板上的工作芯线，电流电压测定仪采用导线与宽线板上的感应芯线相连。通过检测感应芯线内的感应电流或电动势变化，即可实现钢筋混凝土结构实时无损检测。本发明基于电磁感应原理(电磁互感)，尤其适用于测定钢筋混凝土结构中的长细构件，如柱、桥墩和梁等。众所周知，对于通以相同交流电的螺线圈，其所环绕物质的磁通量和相对磁导率等因物质不同而异；交变的电磁场亦能以感应电动势或电流的形式予以表征。本发明先利用工作芯线产生交变电磁场，进而采用感应芯线来描述不同状况下感应电动势或电流，其值的差异即可表征结构整体的变化状况。实施时将工作芯线与感应芯线螺旋状围绕于钢筋混凝土结构上，接通变频电源，通过检测感应芯线的感应电流或电动势变化，即可实现钢筋混凝土结构整体的实时检测。本发明通过调整变频电源所提供电流的频率和强弱，工作芯线内的交流电会产生交变电磁场，钢筋混凝土结构损伤前后的微观结构差异会引起其磁通量和相对磁导率等变化，这种变化能以感应芯线内产生的感应电流或电动势的差异予以表征，从而实现钢筋混凝土结构损伤的实时检测。本发明可对钢筋混凝土结构损伤前后的整体性能(如混凝土开裂及其与钢筋剥离等)进行表征，克服了传统无损检测方法侧重于单一层面的缺点，具有操作简单、性价比高和实时性好等优点，为钢筋混凝土结构的无损检测提供了新途径。
本发明还在于所述的变频电源可为配电变压器或中频发电机，其作用是根据工程需求提供相应频率和强弱的交流电，它是整个装置的供电系统，其所提供的交流电应以保证不损伤结构为前提，对于同一构件损伤前后所用交流电参数应保持一致。
本发明还在于所述的工作芯线为单束或多束的铜或铝类的良导电丝或线和纤维，工作芯线两端分别固定于集线端头上，工作芯线为单层或多层形式间隔排列于宽线板内，用于产生交变电磁场；此外，还应具有一定柔韧性以便在实施时螺旋状围绕钢筋混凝土结构上。
本发明还在于所述的感应芯线由单束或多束的良导电性材料绞合而成，感应芯线两端分别固定于集线端头上，以产生感应电动势或电流。
本发明还在于所述的绝缘胶皮为橡胶、硅胶和聚丙烯酸酯类的良绝缘材料制成，具有一定柔韧性，用于将工作芯线、感应芯线和集线端头集成一定厚度的胶板带，起保护、集束和绝缘的作用。
本发明还在于所述的电流电压测定仪是精度较高的多功能电流电压测定仪表，用于测定感应芯线产生的感应电动势或电流，用来表征钢筋混凝土结构损伤前后的整体性能。
本发明还在于绝缘胶皮为橡胶、硅胶和聚丙烯酸酯类的良绝缘材料制成，具有一定柔韧性，用于将工作芯线、感应芯线和集线端头集成一定厚度的胶板带，起保护、集束和绝缘的作用。
本发明还在于所述的集线端头为绝缘材料制成，与工作芯线和感应芯线连接并被绝缘胶皮包覆，起集线和固定工作芯线、感应芯线作用。
本发明还在于所述的导线为铜和铝类的良导电材料，用来连接变频电源/电流电压测定仪与工作芯线/感应芯线。
本发明还在于所述的电流电压测定仪是精度较高的多功能电流电压测定仪表。
本发明可对损伤前后的钢筋混凝土结构进行整体性能描述，克服了常规无损检测方式侧重于单一层面测试的缺陷；此外，本发明还具有操作简单、性价比高和实时性好等优点，为钢筋混凝土结构的无损检测提供了新途径，具有较佳的实用价值和经济效益。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为钢筋混凝土结构无损检测装置的结构示意图；
图2为图1钢筋混凝土结构无损检测装置的A-A剖面图；
图3为钢筋混凝土结构无损检测装置的结构的实施图；
其中1为变频电源，2为导线，3为工作芯线，4为感应芯线，5为集线端头，6为绝缘胶皮，7为电流电压测定仪，8为宽线板，9为钢筋混凝土结构。
具体实施方式
下面实施例是对本发明技术内容的进一步说明，但并非对本发明实质内容的限制。
图1为钢筋混凝土结构无损检测装置的结构示意图，如图1所示，钢筋混凝土结构无损检测装置包括变频电源1、宽线板8、电流电压测定仪7和导线2，宽线板8是由工作芯线3、感应芯线4、集线端头5和绝缘胶皮6制成，变频电源1通过导线2连接宽线板2上的两根工作芯线3，电流电压测定仪7采用导线2与宽线板8上的感应芯线4相连。图2为图1钢筋混凝土结构无损检测装置的A-A剖面图，如图2所示，工作芯线3呈间隔排布在绝缘胶皮6内，其间设置有感应芯线4，绝缘胶皮6包覆于工作芯线3和感应芯线4的截面四周形成一定宽厚度宽线板8，或者工作芯线3以单层或多层形式间隔的排布于绝缘胶皮6中，其中多层排布可以为多层交错排布，也可以为多层叠合排布，而感应芯线4均保持单层排布且居于宽线板8正中。图3为钢筋混凝土结构无损检测装置的结构的实施图，如图3所示，宽线板8螺旋状环绕于钢筋混凝土结构9上，实施时宽线板8可紧密环绕亦可间隔一定距离螺旋状环绕，但应保证其位置在损伤前后相同。
本发明还在于所述的变频电源1可为配电变压器或中频发电机，其作用是根据工程需求提供相应频率和强弱的交流电，它是整个装置的供电系统，通过导线2与工作芯线3相连。
本发明还在于所述的工作芯线3为单束或多束的铜、铝类的良导电丝、线和纤维，工作芯线3的两端分别与宽线板8上的集线端头5相连，可为单层或多层形式间隔排列于宽线板8内，并被绝缘胶皮6包覆，用于产生交变电磁场；工作芯线3还应具有一定柔韧性以便在实施时螺旋状围绕钢筋混凝土结构9上。
本发明还在于所述的感应芯线4由单束或多束的良导电性材料绞合而成，感应芯线4的两端分别与宽线板8上的集线端头5相连，以产生感应电动势或电流。
本发明还在于所述的绝缘胶皮6为橡胶、硅胶和聚丙烯酸酯类的良绝缘材料制成，具有一定柔韧性，用于将工作芯线3、感应芯线4和集线端头5集成一定厚度的胶板带8，起保护、集束和绝缘的作用。
本发明还在于所述的电流电压测定仪7是精度较高的多功能电流电压测定仪表，通过导线2连接感应芯线4，用于测定感应芯线4产生的感应电动势或电流，来表征钢筋混凝土结构损伤前后的整体性能。
本发明还在于绝缘胶皮为橡胶、硅胶和聚丙烯酸酯类的良绝缘材料制成，具有一定柔韧性，用于将工作芯线、感应芯线和集线端头集成一定厚度的胶板带，起保护、集束和绝缘的作用。
本发明还在于所述的集线端头5为绝缘材料制成，与工作芯线3和感应芯线4连接并被绝缘胶皮6包覆，起固定和集线作用。
本发明还在于所述的导线2为铜和铝类的良导电材料，用来连接变频电源1/电流电压测定仪7与工作芯线3/感应芯线4。
本发明还在于所述的电流电压测定仪7是精度较高的多功能电流电压测定仪表。
本发明可对损伤前后的钢筋混凝土结构进行整体性能描述，尤其适用于钢筋混凝土结构中的长细构件(如柱和梁等)，克服了常规无损检测方法侧重于钢筋混凝土结构单一层面测试的缺陷，为无损检测开辟了新途径。其工作原理基于电磁感应原理，实施时将所述的工作芯线3和感应芯线4螺旋状围绕于钢筋混凝土结构上，采用导线2连接变频电源1，工作芯线3内瞬变的交流电会在产生交变的电磁场，钢筋混凝土结构损伤前后的微观结构差异会引起其磁通量和相对磁导率等变化，这种变化可以感应芯线4产生的感应电流或电动势的差异予以表征，从而实现钢筋混凝土结构整体的实时检测。

Claims (7)

1.一种钢筋混凝土结构无损检测装置，其特征在于，包括变频电源、宽线板、电流电压测定仪和导线，宽线板是由工作芯线、感应芯线、集线端头和绝缘胶皮制成，变频电源通过导线连接宽线板上的工作芯线，电流电压测定仪采用导线与宽线板上的感应芯线相连。
2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土结构无损检测装置，其特征在于，所述的变频电源为不同频率和强弱的交流电配电变压器或中频发电机。
3.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土结构无损检测装置，其特征在于，所述的工作芯线为单束或多束的铜或铝类的良导电丝或线和纤维，工作芯线两端分别固定于集线端头上。
4.根据权利要求3所述的一种钢筋混凝土结构无损检测装置，其特征在于，所述的工作芯线为单层或多层形式间隔排列于宽线板内，用于产生交变电磁场。
5.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土结构无损检测装置，其特征在于，所述的感应芯线由单束或多束的良导电性材料绞合而成，感应芯线两端分别固定于集线端头上，以产生感应电动势或电流。
6.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土结构无损检测装置，其特征在于，所述的绝缘胶皮为橡胶、硅胶和聚丙烯酸酯类的良绝缘材料制成，具有一定柔韧性，用于将工作芯线、感应芯线和集线端头集成一定厚度的胶板带，起保护、集束和绝缘的作用。
7.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土结构无损检测装置，其特征在于，所述的电流电压测定仪是精度较高的多功能电流电压测定仪表。
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