CN113739661A - 一种测量标尺和检测构件表面裂缝的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及土木结构工程测量仪器及检测应用方法，提出一种测量标尺和检测构件表面裂缝的方法。该申请利用透明卡状标尺上不同宽度的裂缝标线(1)比对识别裂缝宽度，通过不同位置的裂缝宽度变化帮助判断裂缝延伸方向，拍摄记录时可贴放在构件表面用黑白正方形色块(2)作标识，满足土木结构工程试验观测、既有建筑损伤检测及长期使用性能监测需要。在满足精度要求的基础上，与常用裂缝宽度测量设备相比，本申请中的工具标尺轻薄便携，检测方法简单，测量速度快，范围介于0.1‑100mm之间，可辅助拍摄记录；与新型裂缝监测设备相比，本申请不需要电源及数据记录传输系统，检测结果稳定可靠，适用于监测结构构件裂缝长期变化趋势。

Description

一种测量标尺和检测构件表面裂缝的方法

技术领域

本申请涉及土木工程测量仪器及检测应用方法，适用于结构构件裂缝检测和长期受力性能监测。

背景技术

随着城市建设的发展，我国的基本建设已经进入新建与改造维修并举的阶段，为了确保既有房屋能够安全正常使用，适度延长结构使用寿命，有效提升建筑使用功能，结构构件的检测评定已成为房屋维修改造的关键技术，工程项目监测已作为保障施工安全必要技术措施。按照国家标准《建筑结构检测技术标准》GBT50344，检测结构或构件裂缝是摸清混凝土和砌体结构受力状态及损伤程度的重要方法，也是实验室记录试件破坏过程必要技术数据。针对构件表面肉眼可见的每一条裂缝，检测工作主要包括记录裂缝的位置、形态，测量其长度、宽度。为了确定构件受力及变形状态，一般沿裂缝方向需要测定3处裂缝宽度，依照从宽到细的原则，判断裂缝延伸方向，最宽处多为首先开裂位置，其最大宽度测定结果是评定构件可否正常使用的关键指标。在工程监测时，一般采用观测同一测点裂缝宽度变化或安装监测设备的方法掌握裂缝发展的规律。

目前工程现场和实验室主要采用读数显微镜和裂缝测宽仪等设备测量构件表面宽度小于2mm的裂缝，对于宽度较大的裂缝可用楔形游标塞尺检查。为了监测设定测点裂缝宽度的变化，常用表面粘贴、机械锚固的方法安装裂缝监测设备，配合定期人工观测或电子信号采集，基本可以满足工程监测需要。近期随着数字图像处理和机器视觉标定技术发展，摄像监测、二维码识别裂缝等方法不断获得国家专利授权。虽然新的测量方法在理论上不断突破，新的设备在工程不断尝试，但实际工程构件表面裂缝分布位置多变，试件加载过程中裂缝出现位置及其发展具有不确定性，再加上检测专用贴片或设备使用需要满足一定的条件，因此已经公布的方法使用范围依然有限，无法在工程大面积推广。为了满足现场快速和低成本检测的需要，本申请提出了一种测量标尺和测量构件表面裂缝宽度的方法。经检索，国家知识产权局目前尚未公布相似的专利或有相似的专利申请。

发明内容

本申请的目的就是为了克服上述现有技术无法低成本高效检测、监测裂缝宽度而通过提供的一种卡片状透明标尺以实现一种特有的检测方法。采用标尺两端划线的方法确定裂缝上的测点，比对透明标尺裂缝标线确定0.1mm-10mm之间裂缝宽度，用毫米和厘米的刻度测量10mm以上裂缝宽度；通过测定裂缝不同位置缝宽，判断裂缝开展方向；通过比较不同时刻同一测点缝宽变化，记录裂缝发展过程。方法简单，设备便携易用，适合复杂条件下快速检测需要，成本低，满足试验室和现场检测的需要。

本申请的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种测量标尺，其特征在于：

所述标尺为卡片式外形；

所述标尺采用透明材料制作；

所述标尺上端有裂缝标线，所述裂缝标线宽度不同，用于测定宽度0.1-10mm之间构件表面裂缝；

所述标尺下端有毫米和厘米的刻度，用于直接测量1-100mm宽度裂缝；

所述标尺中间有10×10mm黑白正方形色块；

所述标尺长度为宽度2倍。

所述标尺透明以便比较识别裂缝宽度；标尺上有宽度不等的裂缝标线以便测量混凝土待测构件表面的细裂缝；标尺上有毫米和厘米刻度以便测量砌体待测构件表面的裂缝；标尺长度为宽度2倍以便检测时在设定间距处标线。

所述透明标尺上的标线宽度从细到宽依次为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0和10.0mm，其中0.3(0.4)mm为混凝土结构危险构件裂缝宽度限值，其他0.5、1.0和2.0mm为砌体结构危险构件裂缝宽度限值。

所述透明标尺上的刻度应有毫米和厘米刻度以便标识大型构件上宽度大于1.0mm的裂缝。

所述透明标尺长度为宽度2倍；垂直于裂缝方向，竖放后标尺上下两端可划线标注裂缝测区长度，横放标尺，对齐测区下端后，横放标尺上端即为裂缝测区中点位置。

一种检测构件表面裂缝的方法，其特征在于：

首先，设计标尺作为测量工具；所述标尺为卡片状透明标尺，其上有宽度不同的裂缝标线、毫米和厘米的刻度；

接着，利用标尺上不同宽度的裂缝标线和毫米和厘米的刻度比对及测量裂缝宽度；

同时，在设定间距处标线，垂直于裂缝方向，用标尺测量3个标线处裂缝宽度，依照从宽到细的原则，判断裂缝延伸方向。

所述标尺可随身携带并可重复使用；通过不同时间同一位置裂缝宽度的对比，确定构件损伤发展的过程，协助监测结构长期变化的趋势，满足实验室构件试验和现场房屋结构检测和监测的需要。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

1、本申请工具式标尺通过比对直接测定构件表面裂缝，便于在复杂环境下测定裂缝宽度。

2、本申请工具式标尺质量轻，可随身携带使用，不需要辅助设备及配套电源。不仅适用于实验室试件表面裂缝观测，也可灵活用于房屋现场检测和监测。

3、本申请工具式标尺可用于划线标注测点，便于判断裂缝延伸方向和监测设定位置裂缝宽度变化趋势。

4、本申请工具式标尺可移动和重复使用。所有检测的构件可以采用同一标尺测量裂缝宽度，避免不同工具测量引起误差。监测阶段标尺不需要埋设在工程现场，避免标尺受损破坏。

5、本申请工具式标尺可贴附在构件表面，便于现场拍摄记录，适合现场检测量多复杂的工作环境。

6、本申请工具式标尺制作成本低，性能可靠。在机器人智能检测和裂缝数字图像识别技术没有成熟之前，采用本标尺测量较高构件表面裂缝是最高效的检测方法。

与目前常用的裂缝测量设备和已经公开的专利技术方案相比，本申请具有以下优点：

1)与大量光学读数显微镜相比，本申请工具式标尺轻薄便携，体积和重量远小于显微镜；标尺可直接比对确定裂缝宽度，不需要调整焦距，不需要辅助照明。

2)与各类裂缝测宽仪相比，本申请工具式标尺可在划线位置直接测量裂缝宽度，不需要频繁调整测宽仪摄像头位置和角度；标尺轻薄便携，不需要携带移动电源的设备，便于在狭窄复杂的环境下工作。

3)与贴片式裂缝监测系统相比，本申请工具式标尺测量后可以移动，不需要将贴片粘贴在构件表面，避免了长期监测过程中贴片受损破坏。另外，其与“房屋墙体裂缝贴片以及房屋裂缝监测方法”(CN108180813)区别在于不需要在贴片上设置放大镜；其与“裂缝简易位移监测仪”(CN109916265A)主要区别在不需要设置机械转盘，也不需要用转盘转角来测算裂缝宽度增量，监测变形的范围更大；其与“一种用于裂缝监测的读数贴卡”(CN210981113U)上1mm间距的游丝相比，本申请工具式标尺读数精度达到了0.1mm，可满足混凝土危险构件评定需要。

4)与安装式裂缝监测专利技术方案相比，本申请工具式标尺不需要锚固，避免安装破坏构件，减少钉锚引起构件表面开裂的风险，宽度测量方向与裂缝垂直，减少安装偏差。另外，其与“混凝土类构件裂缝宽度定性和定量监测设备及方法”(CN109883292A)区别在于不需要在裂缝两侧用膨胀螺栓或环氧树脂锚固测点，也不需要用千分表测读换算裂缝增量；其与“一种混凝土结构裂缝宽度监测尺”(CN208432189U)主要区别在于不需要用游标副尺测读裂缝宽度变化，避免了环境作用对监测结果的影响。

5)与光电类裂缝监测专利技术方案相比，本申请工具式标尺既不需要在构件表面安装图像传感设备(裂缝变化监测装置，CN110261383A)，也不需要在裂缝两侧设置拉线点(一种智能拉线裂缝监测仪，CN210108203U)，而且测量精度和敏感度远高于电测法(一种新型的裂缝宽度监测仪，CN209459615U)，更能降低天气条件对室外激光测距的不利影响(一种数字化表面裂缝监测装置及其检测方法，CN108168452A)，避免环境灰尘对裂缝监测数据的干扰(接触式图像传感器和裂缝变化监测装置，CN210922515U)。

6)与摄影测量类专利技术方案相比，本申请工具式标尺简单易用，普通技术人员培训后可以立即使用。裂缝数字图像识别技术还需要结合人工智能发展不断发展(一种基于深度学习的建筑裂缝识别及识别效果的优化方法，CN111223086A)，基于二维码测量后还需要后续计算处理才能得到裂缝宽度(基于机器视觉标定二维码识别裂缝宽度的方法，CN110675367A)。

附图说明

图1工具式测量构件表面裂缝宽度的标尺；

图2普通裂缝宽度检测方法示意图；

图3裂缝开展到构件边缘时宽度检测方法示意图；

附图标记：

1-裂缝标线，2-正方形色块，3-毫米和厘米刻度，

4-裂缝最宽处中心标线，5-第一条标线，6-第二条标线，7-普通裂缝，10-第三条标线，11-第四条标线，12-构件边缘，13-开展到构件边缘的裂缝。

A-第一次横放的标尺位置，B-第二次横放的标尺位置，C-竖放的标尺位置

具体实施方式

本申请提供一种测量标尺和测量构件表面裂缝宽度的方法。所述标尺为透明卡尺，其上有宽度不等的裂缝标线和毫米和厘米刻度。划线定点明确，比对方法直接，有助于评估构件受力性能；在满足检测和监测精度的基础上，可高效、低成本地解决试验室和工程现场检测的需要。

作为优选，所述标尺上有宽度不等的裂缝标线和毫米和厘米刻度，标线可以用肉眼比对，用于测定宽度0.1-10mm之间构件表面裂缝，刻度可以直接测量1-100mm宽度裂缝。

作为优选，所述标尺采用透明材料制作。测量时，印有标线和标尺的一侧紧贴构件表面以减少视差。

作为优选，所述标尺采用卡片式外形；在满足划线时刚度要求的前提下，尽量减少厚度减少视差。

作为优选，所述标尺外廓长度为宽度二倍。沿裂缝方向划线标3个测点时，可以直接沿长、宽二个方向划出等间距的标线。

作为优选，所述标尺有毫米和厘米的刻度。当裂缝宽度超过1mm后，毫米刻度可以直接测量裂缝宽度(估读精度0.5mm)。当裂缝长度超过标尺长度时，厘米刻度可以帮助划分裂缝上的测点。

作为优选，所述标尺中设有10×10mm黑白正方形色块。拍摄记录时可将标尺放置在试件表面，两种反差明显的色块可以在照片中标出两个方向尺寸，便于测读裂缝信息。

下面结合附图和具体实施例对本申请进行详细说明。本实施例以本申请标尺为工具进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本申请的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：普通裂缝宽度的检测

在实验室或工程现场，为了测量试验加载过程中或工程现场构件表面出现的裂缝宽度，本实施例可按照下列步骤使用：

(1)在构件表面找到肉眼可见的裂缝，测量裂缝长度，沿着裂缝开展方向找到宽度最大的测点；

(2)按照图2，将标尺横放，垂直于竖向裂缝方向，在宽度最大的测点位置，沿着标尺划出裂缝最宽处中心标线4；

(3)保持标尺在构件表面位置不动，沿着标尺另一边划出第一条标线5；

(4)标尺向上移动到虚线位置，标尺下边与原中间线对齐，沿着标尺上边划出第二条标线6；

(5)在三处划线位置，目测选择标尺上宽度最接近的标线，顺着裂缝方向，将其贴放在构件表面比对，将最接近的裂缝宽度读数标注在构件表面测点位置；

(6)在裂缝边标注构件编号，将标尺贴放在构件表面，选择合适的位置，拍摄记录整条裂缝形状及三个测点宽度值。

实施例2：裂缝开展到构件边缘时宽度检测

对于出现在构件边缘的裂缝，如图3所示，本实施例的检测过程跟实施例1相同，不同之处在于：将标尺竖放，垂直于竖向裂缝方向，在靠近底部边缘10mm测点位置，沿着标尺划出第三条标线10；保持竖向标尺在构件表面位置不动，沿着标尺另一边划出第四条标线11；测定上下两点裂缝宽度后进行记录。

实施例3：裂缝的监测

为了监测裂缝发展变化的趋势，本实施例的检测过程跟实施例1相同，不同之处在于：

(1)首次监测时，实施例1步骤(1)实施时需同时在裂缝两端划线，以便明确开始时裂缝起止位置和初始长度；

(2)在设定时间，按照实施例1步骤(5)和(6)，对构件同一裂缝各测点位置裂缝宽度重新测量，即可获取裂缝宽度值及其变化趋势；

(3)在设定时间，检测裂缝两端长度，获取裂缝延伸变化趋势。

Claims (4)

1.一种测量标尺，其特征在于：

所述标尺为卡片式外形；

所述标尺采用透明材料制作；

所述标尺上端有裂缝标线(1)，所述裂缝标线宽度不同，用于测定宽度0.1-10mm之间构件表面裂缝；

所述标尺下端有毫米和厘米的刻度(3)，用于直接测量1-100mm宽度裂缝；

所述标尺中间有10×10mm黑白正方形色块(2)；

所述标尺长度为宽度2倍。

2.根据权利要求1所述的一种测量标尺，其特征在于，所述标尺上的裂缝标线宽度值从细到宽依次为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0和10.0mm。

3.一种检测构件表面裂缝的方法，其特征在于，步骤为：

设计标尺作为测量工具；所述标尺为权利要求1所述标尺；

利用标尺上不同宽度的裂缝标线和毫米和厘米的刻度比对及测量裂缝宽度；

在设定间距处标线，垂直于裂缝方向，用标尺测量3个标线处裂缝宽度，依照从宽到细的原则，判断裂缝延伸方向。

4.根据权利要求3所述的一种检测构件表面裂缝的方法，其特征在于：所述标尺可随身携带并可重复使用；通过不同时间同一位置裂缝宽度的对比，确定构件损伤发展的过程，协助监测结构长期变化的趋势，满足实验室构件试验和现场房屋结构检测和监测的需要。

Images