CN103018319A

CN103018319A - 混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法、装置及系统

Info

Publication number: CN103018319A
Application number: CN2012105182219A
Authority: CN
Inventors: 谭军; 翟传明; 袁伟衡; 杨静; 刘奇; 郭佳; 李宏达
Original assignee: C+E CENTER FOR ENGINEERING RESEARCH TEST AND APPRAISAL
Current assignee: CLP Engineering Research Center Co., Ltd. detection and evaluation
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: CN103018319B

Abstract

本发明涉及建构筑物检测技术领域，特别涉及一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法、装置及系统，用于检测混凝土构件中钢筋是否存在缺陷，以及确定钢筋缺陷的位置和类型。本发明公开了一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，包括：获取磁感仪采集的混凝土构件的具有钢筋显示条纹的扫描图像；将所述扫描图像与预存的不同类型钢筋缺陷的标准图像进行条纹信息对比，确定所述混凝土构件中的钢筋是否存在缺陷以及钢筋缺陷的类型。采用本发明提供的混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，可以在不损坏混凝土构件的情况下，检测混凝土构件中钢筋是否存在缺陷，并能确定钢筋缺陷的位置和类型。

Description

混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及建构筑物检测技术领域，特别涉及一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法、装置及系统。

背景技术

目前，对建构筑物（建筑物和构筑物的合称）混凝土构件中钢筋的检测包括：钢筋直径、钢筋间距、钢筋相对于混凝土构件外表面的深度、钢筋锈蚀、钢筋力学性能以及工艺性能，但还没有对钢筋断口、错位等缺陷的检测方法。因此，如何有效的检测混凝土构件钢筋缺陷成为本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝土构件中钢筋的检测方法、装置及系统，用于检测混凝土构件中钢筋是否存在缺陷，以及确定钢筋缺陷的位置和类型。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，包括：

获取磁感仪采集的混凝土构件的具有钢筋显示条纹的扫描图像；

将所述扫描图像与预存的不同类型钢筋缺陷的标准图像进行条纹信息对比，确定所述混凝土构件中的钢筋是否存在缺陷以及钢筋缺陷的位置和类型。

优选地，上述混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法还包括：根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的明暗程度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋埋设的相对深浅。

优选地，上述混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法进一步还包括：根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的宽度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋的直径的相对大小。

本发明同时还公开了一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测装置，包括：

获取单元，用于获取磁感仪采集的混凝土构件的具有钢筋显示条纹的扫描图像；

控制单元，用于将所述扫描图像与预存的不同类型钢筋缺陷的标准图像进行条纹信息对比，确定所述混凝土构件中的钢筋是否存在缺陷以及钢筋缺陷的位置和类型。

优选地，所述控制单元进一步用于根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的明暗程度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋埋设的相对深浅。

优选地，所述控制单元进一步用于根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的宽度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋的直径的相对大小。

本发明同时还公开了一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测系统，包括：

磁感仪，用于扫描混凝土构件，生成所述混凝土构件中钢筋的扫描图像；

控制装置，用于将所述扫描图像与预存的不同类型钢筋缺陷的标准图像进行条纹信息对比，确定所述混凝土构件中的钢筋是否存在缺陷以及钢筋缺陷的位置和类型。

优选地，所述控制装置进一步用于根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的明暗程度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋埋设的相对深浅。

优选地，所述控制装置进一步用于根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的宽度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋的直径的相对大小。

优选地，所述磁感仪包括：用于发射扫描信号和接收扫描信息的辅机，以及与辅机信号连接用于根据所述扫描信息生成扫描图像的主机。

从上述技术方案可知，利用本发明提供的混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，可以在不损坏混凝土构件的情况下，可以获得混凝土构件中钢筋的扫描图像，通过与预存的各种钢筋缺陷的标准图像进行条纹信息对比，确定混凝土构件中的钢筋是否存在缺陷以及钢筋缺陷的位置和类型。因此，采用本发明提供的混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，能够检测混凝土构件中钢筋是否存在缺陷，并能确定钢筋缺陷的位置和类型。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法的流程示意图；

图2a为本发明实施例提供的一种钢筋断口缺陷的扫描图像；

图2b为本发明实施例提供的另一种钢筋断口缺陷的扫描图像；

图3为本发明实施例提供的一种钢筋断口错位缺陷的扫描图像；

图4为本发明实施例提供的一种钢筋松脱缺陷的扫描图像；

图5为本发明实施例提供的一种钢筋弯曲变形缺陷的扫描图像；

图6为本发明实施例提供的一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法、装置及系统，利用磁感仪扫描混凝土构件内部结构，通过分析确定混凝土构件中的钢筋是否存在缺陷以及钢筋缺陷的类型。在本发明中，不需要凿开混凝土构件，实现了无损检测混凝土构件中钢筋是否存在缺陷，并能确定钢筋缺陷的位置和类型。

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，包括：

步骤10，获取磁感仪采集的混凝土构件的具有钢筋显示条纹的扫描图像；

步骤20，将所述扫描图像与预存的不同类型钢筋缺陷的标准图像进行条纹信息对比，确定所述混凝土构件中的钢筋是否存在缺陷以及钢筋缺陷的位置和类型。

具体地，上述混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，是利用磁感仪的信号发射端对混凝土构件发射交变电磁场信号，由于传播介质的物理特性不同，混凝土和钢筋对交变电磁场信号的响应也不同，钢筋内部的电子在外部交变电磁场信号的作用下产生对应的运动，这种电子的运动会产生一个与磁感仪电磁场频率相同，强度相对较弱的交变电磁场，即二次感应电磁场；电子运动的范围决定了二次感应电磁场的空间位置和边界，二次感应电磁场会向外发射电磁波，形成类似光源的向外发射电磁波的电磁场源，在此简称场源；磁感仪的信号接收端接收上述二次感应电磁场发射的电磁波，并能够根据接收的电磁波判断出场源形态和强弱，会把场源的形状直接反应在图像上，形成扫描图像。因此，完整连贯的钢筋中金属为紧密粘结的整体，受到外界交变电磁场激发出的二次感应电磁场的场源也是完整连贯的整体，在扫描图像中表现为完整连贯的条纹；若钢筋存在缺陷，其二次感应电磁场的强弱、发散性等特征会产生较明显变化，具体如下：

混凝土构件中钢筋缺陷类型包括以下一种或几种的组合：钢筋断口、钢筋错位、钢筋松脱和钢筋弯曲变形；其中，

钢筋断口是指由于钢筋发生断裂，或是两根本应焊接在一起的钢筋只是接续安置或焊接点断开，没有有效连接的情况下，两个钢筋端头之间有一定间距，会造成混凝土构件使用过程中钢筋力学性能不足甚至失效。完整连贯的钢筋为紧密粘结整体，当受到磁感仪信号发射端对混凝土构件发射的交变电磁波的激发后，产生的二次感应电磁场的场源为一个整体，不会产生逸出发散的现象；而有断口的钢筋由于断口两端的金属互不连通，断口处的二次感应电磁场的强弱、发散性等特征会产生较明显变化。如图2a所示，图中颜色较深较粗的暗色条纹10是钢筋中二次感应电磁场发射的电磁波形成的，即图中的暗色条纹10为钢筋显示条纹，表示钢筋；在横向的暗色条纹10两侧有逸出条纹20，说明横向的钢筋有断口，在断口处两侧钢筋的二次感应电磁场相互影响作用，导致电磁场逸出，将不能产生二次感应电磁场的钢筋断口处填充了电磁场，并且在垂直方向上，即竖直方向上产生逸出条纹20，表现为钢筋断口处出现垂直钢筋方向的条纹，且距离断口越远条纹颜色越浅的现象。如图2b所示，当断口长度较大时，形成暗色条纹11断开的特征，因此，根据上述特征，对比扫描图像和预存的标准图像的条纹信息，能够确定钢筋断口，并能确定断口缺陷的位置。

钢筋错位是指断口两侧的钢筋发生横向位移，两根钢筋轴线不重叠，在扫描图像看到的二次交变电磁场的场源会有明显的错开现象。如图3所示，表示钢筋显示条纹的暗色条纹12和暗色条纹13轴线不重叠，在位置A处发生错位；因此，根据此特征，对比扫描图像和预存的标准图像的条纹信息，能够确定钢筋错位，并能确定错位的位置。

钢筋松脱是指由于钢筋绑扎不牢或是钢筋焊接强度不足，造成钢筋绑扎或焊接连接处的松脱，在外力作用下产生错位变形的缺陷，会造成混凝土构件使用过程中钢筋拉伸强度不足；如图4所示，位置B1处是两段钢筋绑扎正常显示的条纹特征，位置B2是钢筋松脱显示的条纹特征，因在交变电磁场的激励下，钢筋产生的二次交变电磁场的场源是错位的，并且在钢筋端头发生较明显的电磁场逸出现象，呈三股方向逸出形态，即产生三个方向的逸出条纹21；因此，根据此特征，对比扫描图像和预存的标准图像的条纹信息，能够确定钢筋松脱，并能确定钢筋松脱的位置。

钢筋弯曲变形是指由于绑扎不牢或是钢筋弯曲强度不足，在浇筑混凝土时在混凝土的压力作用下导致钢筋产生弯曲，在混凝土固化后，钢筋弯曲的形态保留下来，会造成混凝土构件使用过程中钢筋拉伸强度不足；如图5所示，位置C，在交变电磁场的激励下，钢筋产生的二次交变电磁场的场源是弯曲的，说明在位置C处的钢筋是弯曲的；因此，根据此特征，对比扫描图像和预存的标准图像的条纹信息，能够确定钢筋弯曲变形，并能确定钢筋弯曲变形的位置。

不过，因混凝土构件中钢筋存在弯曲变形时，钢筋间距发生改变，会对其他钢筋缺陷的分析产生影响，例如断口的特征是在钢筋两侧产生垂直条纹，带肋钢筋的螺纹偶尔会在图像上会产生类似裂缝的单侧条纹，当钢筋弯曲移位导致钢筋间距较小时，会产生相邻钢筋上螺纹的条纹相连的现象，对于不熟悉各种缺陷特征的人可能会造成误判，所以采用本方法检测钢筋缺陷时，应熟悉各种不同类型钢筋在扫描图像上的特征，了解待测钢筋的设计类型，仔细对比扫描图像和相应的各种缺陷的特征，来得到较为准确的判断。

采用本发明提供的混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，可以在不损坏混凝土构件的情况下，可以获得混凝土构件中钢筋的扫描图像，通过与预存的各种钢筋缺陷的标准图像进行对比，确定混凝土构件内钢筋是否存在缺陷、以及钢筋缺陷的位置和类型。此外，采用本发明提供的混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，不需要损坏混凝土构件，明显减少检测时间，从而提高了检测混凝土构件中的钢筋缺陷的效率。

优选地，上述混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法还可根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的明暗程度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋埋设的相对深浅；也就是说，对比扫描图像中任意两条钢筋显示条纹的明暗程度，可以得知这两条钢筋埋设深度的相对大小，同样直径的钢筋颜色较深的图像表示钢筋埋设的较浅，颜色较浅的图像表示钢筋埋设的较深。

优选地，上述混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法还可根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的宽度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋的直径的相对大小。更具体地说，在同一交变电磁场中，不同钢筋的直径直接影响产生的二次感应电磁场的强弱和发散范围，直径越小，激发出的二次感应电磁场越弱，感应电磁场影响的范围越小，在扫描图像中的条纹宽度越小；即直径的不同在扫描图像中钢筋显示条纹宽度方面呈现出明显对比，直径小，在扫描图像中对应的钢筋显示条纹窄；直径大，在扫描图像中对应的钢筋显示条纹宽；而相同直径的钢筋，在扫描图像中对应的钢筋显示条纹在宽度方面十分相近。由此，通过对扫描图像中钢筋显示条纹宽度的分析，可以得知混凝土构件中任意两条钢筋的直径的相对大小。

当然，采用上述方法检测混凝土构件中钢筋缺陷也存在一些干扰因素；因在混凝土构件中还存在除钢筋以外的金属物质，也称为磁性骨料，具体地，磁性骨料的自身形态为彼此独立的三个维度尺寸均很小的颗粒状或块状物质，例如无意中掉进去的螺母、碎钢筋块，以及一些其他的能在电磁场激励下产生二次电磁场的石块、矿物料块等，在交变电磁场的影响下产生的二次交变电磁场源同样是彼此独立的小尺寸场源，接收装置在接收电磁信号时将场源的形状描述在扫描图像中，其在扫描图像中的特征形态表现为分散的点状、块状黑色区域。当磁性骨料处在距离钢筋较远处或不与钢筋处在同一平面，不会对判定钢筋缺陷产生较大影响；当磁性骨料与钢筋处于同一平面且距离钢筋较近时，磁性骨料的场源会改变钢筋场源在扫描图像中条纹的宽度和线性关系，对判定钢筋断开和错位造成不利影响；因此，在对比获取的磁感仪采集的混凝土构件的扫描图像和预存的各种钢筋缺陷的标准图像之前，需要对扫描图像进行预处理，以便于后续的对比处理。当然也可以通过对比试验得到磁性骨料在扫描图像中的大小、形状等特征，在实际检测工作得到的扫描图像中进行对比，凭借设计图纸和相应知识背景判断出图像中钢筋的位置、走向和形态等条纹特征，判断出图像中干扰的黑色点状块状等图案是磁性骨料的干扰还是钢筋本身在此有缺陷，并将扫描图像中代表磁性骨料的图像剔除。

本发明同时提供了一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测装置，包括：

利用本发明提供的混凝土构件中钢筋缺陷的检测装置，可以在不损坏混凝土构件的情况下，可以获得混凝土构件中钢筋的扫描图像，通过与预存的各种钢筋缺陷的标准图像进行对比，确定混凝土构件内的钢筋是否存在缺陷、钢筋缺陷位置以及钢筋缺陷类型。因此，采用本发明提供的混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，能够检测混凝土构件中钢筋是否存在缺陷，并能确定钢筋缺陷的位置和类型。

如图6所示，本发明同时还提供了一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测系统，包括：

磁感仪100，用于扫描混凝土构件，生成所述混凝土构件中扫描图像；

控制装置200，用于将所述扫描图像与预存的不同类型钢筋缺陷的标准图像进行条纹信息对比，确定所述混凝土构件中的钢筋是否存在缺陷以及钢筋缺陷的位置和类型。

利用本发明提供的混凝土构件中钢筋缺陷的检测系统，可以在不损坏混凝土构件的情况下，通过磁感仪100扫描获得混凝土构件中钢筋的扫描图像，控制装置200获取磁感仪扫描得到的扫描图像，并与预存的各种钢筋缺陷的标准图像进行对比，确定混凝土构件内的钢筋是否存在缺陷以及钢筋缺陷类型。因此，采用本发明提供的混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，能够检测混凝土构件中钢筋是否存在缺陷，并能确定钢筋缺陷的位置和类型。

优选地，所述控制装置进一步用于根据所述扫描图像中钢筋条纹的明暗程度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋埋设的相对深浅。

优选地，所述控制装置进一步用于根据所述扫描图像中钢筋条纹的宽度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋的直径的相对大小。

具体地，磁感仪100包括：用于发射扫描信号和接收扫描信息的辅机101，以及与辅机信号连接用于根据所述扫描信息生成图像的主机102；具体地工作原理如下：

磁感仪100在对混凝土构件进行钢筋缺陷检测的过程中，利用辅机101内的信号发射装置产生一定频率的交变电磁波信号。由于传播介质的物理特性不同，混凝土和钢筋对此交变电磁波的响应也不同，钢筋为导体，在交变电磁场中可激发出二次交变电磁场，二次交变电磁场被辅机101的信号接收装置接收并识别。完整连贯的钢筋中金属为紧密粘结的整体，受到外界电磁场变化激发出的二次感应电磁场也是完整连贯的整体；若钢筋存在缺陷，其二次交变电磁场的强弱、发散性等特征会产生较明显变化。辅机101采集的信号通过红外方式传入主机102，主机102可对该信号进行处理分析，然后在其自动成像系统中将采集的电磁信号以图像的方式清晰地呈现出来，其条纹图像明暗及颜色深浅变换的渐进度即可显示出所测钢筋的位置及轮廓。

综上所述，利用本发明提供的混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法、装置及系统，可以在不损坏混凝土构件的情况下，可以获得混凝土构件中钢筋的扫描图像，通过与预存的各种钢筋缺陷的标准图像进行对比，确定混凝土构件内的钢筋是否存在缺陷、钢筋缺陷的位置以及钢筋缺陷的类型。此外，采用本发明提供的混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，不破坏混凝土构件，降低了劳动强度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，其特征在于，还包括：根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的明暗程度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋埋设的相对深浅。

3.如权利要求1所述的混凝土构件中钢筋缺陷的检测方法，其特征在于，还包括：根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的宽度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋的直径的相对大小。

4.一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测装置，其特征在于，包括：

5.如权利要求4所述的混凝土构件中钢筋缺陷的检测装置，其特征在于，所述控制单元进一步用于根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的明暗程度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋埋设的相对深浅。

6.如权利要求5所述的混凝土构件中钢筋缺陷的检测装置，其特征在于，所述控制单元进一步用于根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的宽度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋的直径的相对大小。

7.一种混凝土构件中钢筋缺陷的检测系统，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的混凝土构件中钢筋缺陷的检测系统，其特征在于，所述控制装置进一步用于根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的明暗程度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋埋设的相对深浅。

9.如权利要求8所述的混凝土构件中钢筋缺陷的检测系统，其特征在于，所述控制装置进一步用于根据所述扫描图像中钢筋显示条纹的明暗程度和宽度，确定所述混凝土构件中任意两条钢筋的直径的相对大小。

10.如权利要求7所述的混凝土构件中钢筋缺陷的检测系统，其特征在于，所述磁感仪包括：用于发射扫描信号和接收扫描信息的辅机，以及与辅机信号连接用于根据所述扫描信息生成扫描图像的主机。