CN116263412A - 一种红外-超声钢筋混凝土无损检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红外‑超声钢筋混凝土无损检测方法，首先将无缺陷的标准试块加热，获得无缺陷混凝土平均温度。然后通过红外数字分析技术，基于钢筋混凝土表面温度梯度阈值，识别混凝土脱空缺陷及内部缺陷。识别出钢筋混凝土构件脱空缺陷的完整边界后，采用超声波法对无脱空缺陷区域钢筋混凝土构件内部缺陷进行检测。本发明提出了一种红外‑超声钢筋混凝土无损检测方法，可以无损检测钢筋混凝土内部缺陷及脱空缺陷。方法适用于钢筋混凝土，计算方法简单、通用性好。
Description
技术领域
本发明属于混凝土无损检测领域，涉及一种红外-超声钢筋混凝土无损检测方法。
背景技术
钢筋混凝土在工程领域应用广泛。由于施工技术、天气、混凝土配合比等因素影响，钢筋混凝土时常存在内部缺陷和钢筋与混凝土脱空现象，降低了钢筋混凝土的强度，威胁工程安全。
为解决工程技术难点，本发明将红外热成像法与超声法结合，提出一种红外-超声钢筋混凝土无损检测方法。
经检索，未发现与本发明相同或相似的已公开的现有技术的文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种红外-超声钢筋混凝土无损检测方法，计算方法简单便捷，适用于工程应用。
本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
一种红外-超声钢筋混凝土无损检测方法，首先将无缺陷的标准试块加热，获得无缺陷混凝土平均温度。然后通过红外数字分析技术，基于钢筋混凝土表面温度梯度阈值，识别混凝土脱空缺陷及内部缺陷。识别出钢筋混凝土构件脱空缺陷的完整边界后，采用超声波法对无脱空缺陷区域钢筋混凝土构件内部缺陷进行检测。
包括以下步骤：
步骤一、制作钢筋混凝土标准立方体试件；
步骤二、对试件及待测混凝土构件进行同条件加热，加热时间10～30min；
步骤三、停止加热，采用红外数字图像系统采集试件和待测混凝土构件各方向温度数据；
步骤四、采用红外数字图像处理软件对红外照片进行温度识别处理，分别绘制基准试件和钢筋混凝土构件的温度分布图，将基准试件平均温度记为T1；
步骤五、将钢筋混凝土构件分为不同待测区域，计算每个待测区域的平均温度T2；
步骤六、如果|T1-T2|≤3℃，则认为钢筋混凝土构件温度分布均匀，即可判断其钢筋与混凝土黏结良好，不存在脱空现象，当T2-T1＞3℃，则判定钢筋混凝土构件的钢管与混凝土完全脱空；当T2-T1＜－3℃时，则判定试验误差过大，重复步骤二～步骤五，再次获取T1、T2数据重新进行评估；
步骤七、重复上面步骤逐一判别混凝土构件的所有待测区域温度；
步骤八、如果钢筋混凝土构件内存在超过3个待测区域的温度与T2的差值绝对值大于3℃，则认为构件温度分布不均，并且判定构件内存在脱空缺陷；此时，根据钢筋混凝土构件的温度分布图，区分高温区域H与低温区域L，在高温区域H中选择温度相对平均的子区域，基于该子区域的温度分布图获得平均温度，记为T3，在低温区域L中选择温度相对平均的子区域，基于该子区域的温度分布图获得平均温度，记为T4，如果
|T1-T4|≤3℃，判定低温区域L的钢筋与混凝土黏结良好，如果|T1-T4|≥3℃，判定测试过程中误差过大，重复步骤二～步骤七，用再次获取的T1、T4数据重新进行评估；
步骤九、根据钢筋混凝土构件的温度分布图，计算低温区域L到高温区域H的温度变化梯度G，当某位置的温度变化梯度G大于基于数据综合分析获得的阈值Gc时，判定此处为钢筋混凝土构件脱空区域的边界点，重复上一步骤以获得若干个边界点，连接相邻的边界点，直至绘制出钢筋混凝土构件脱空缺陷的完整边界；
步骤十、识别出钢筋混凝土构件脱空缺陷的完整边界后，采用超声波法对无脱空缺陷区域钢筋混凝土构件内部缺陷进行检测；
进一步地，对钢筋混凝土超声波测试数据进行如下处理；首先，测试网格交点处的声时，根据测距计算出相应的超声波声速值，声速值由大至小按顺序排列Xm、Xm-1、...、X2、X1(m为采样点数量)；选取采样数据中任一可疑数据的最大值Xn；计算出Xm～Xn+1的平均值mX和标准差sX，并得到异常情况的判断值X0(X0＝mX-λ1sX，λ1为样品数量参数；最后，将Xn与X0进行比较，若Xn≤X0，则Xn及后面的数据均为异常值，结合所测数据对应点的部位及分布，确定混凝土内部是否存在可疑；若Xn＞X0，则应将Xn+1重新进行统计计算和判别，逐个验算所有数据，并在异常点附近再作相关判断。
进一步地，将钢筋混凝土构件分为不同待测区域，一个待测区域中选择三个子区域，分别记录其平均温度为T21、T22、T23，并计算其平均温度T2。
本发明的优点和有益效果：
本发明提出了一种红外-超声钢筋混凝土无损检测方法，可以无损检测钢筋混凝土内部缺陷及脱空缺陷。方法适用于钢筋混凝土，计算方法简单、通用性好。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
该方法首先将无缺陷的标准试块加热，获得无缺陷混凝土平均温度。然后通过红外数字分析技术，基于钢筋混凝土表面温度梯度阈值，识别混凝土脱空缺陷及内部缺陷，最后设计三种不同缺陷混凝土试块，验证检测方法准确性。
一种红外-超声钢筋混凝土无损检测方法，包括以下步骤：
1、制作钢筋混凝土标准立方体试件，保证试件所用钢材、混凝土配比、制备方法及养护过程与工程实际使用的钢筋混凝土构件一致。
2、对试件及待测混凝土构件进行同条件加热，加热时间10～30min，保证试件受热均匀。
3、停止加热，采用红外数字图像系统采集试件和待测混凝土构件各方向温度数据。
4、红外数字图像数据处理。采用红外数字图像处理软件对红外照片进行温度识别处理，分别绘制基准试件和钢筋混凝土构件的温度分布图，将基准试件平均温度记为T1。
5、将钢筋混凝土构件分为不同待测区域，以一个待测区域为例，在该待测区域中选择三个子区域，分别记录其平均温度为T21、T22、T23，并计算其平均温度T2。
6、如果|T1-T2|≤3℃，则认为钢筋混凝土构件温度分布均匀，即可其钢筋与混凝土黏结良好，不存在脱空现象，当T2-T1＞3℃，则判定钢筋混凝土构件的钢管与混凝土完全脱空；当T2-T1＜－3℃时，则判定试验误差过大，重复步骤2～5，再次获取T1、T2数据重新进行评估。
7、重复步骤5、6，逐一判别混凝土构件的所有待测区域温度。
8、如果钢筋混凝土构件内存在超过3个待测区域的温度与T2的差值绝对值大于3℃，则认为构件温度分布不均，并且判定构件内存在脱空缺陷。此时，根据钢筋混凝土构件的温度分布图，区分高温区域H与低温区域L，在高温区域H中选择温度相对平均的子区域，基于该子区域的温度分布图获得平均温度，记为T3，在低温区域L中选择温度相对平均的子区域，基于该子区域的温度分布图获得平均温度，记为T4，如果|T1-T4|≤3℃，判定低温区域L的钢筋与混凝土黏结良好，如果|T1-T4|≥3℃，判定测试过程中误差过大，重复步骤2～7，用再次获取的T1、T4数据重新进行评估。
9、根据钢筋混凝土构件的温度分布图，计算低温区域L到高温区域H的温度变化梯度G，当某位置的温度变化梯度G大于基于数据综合分析获得的阈值Gc时，判定此处为钢筋混凝土构件脱空区域的边界点，重复上一步骤以获得若干个边界点，连接相邻的边界点，直至绘制出钢筋混凝土构件脱空缺陷的完整边界。
10、识别出钢筋混凝土构件脱空缺陷的完整边界后，采用超声波法对无脱空缺陷区域钢筋混凝土构件内部缺陷进行检测。
11、对钢筋混凝土超声波测试数据进行如下处理。首先，测试网格交点处的声时，根据测距计算出相应的超声波声速值，声速值由大至小按顺序排列Xm、Xm-1、...、X2、X1(m为采样点数量)。选取采样数据中任一可疑数据的最大值Xn。计算出Xm～Xn+1的平均值mX和标准差sX，并得到异常情况的判断值X0(X0＝mX-λ1sX，λ1为样品数量参数，可根据统计个数由CECS21-2000《超声法检测混凝土缺陷技术规程》查得)。最后，将Xn与X0进行比较，若Xn≤X0，则Xn及后面的数据均为异常值，结合所测数据对应点的部位及分布，确定混凝土内部是否存在可疑(不密实区或空洞等)；若Xn＞X0，则应将Xn+1重新进行统计计算和判别，逐个验算所有数据，并在异常点附近再作相关判断。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种红外-超声钢筋混凝土无损检测方法，其特征在于，首先将无缺陷的标准试块加热，获得无缺陷混凝土平均温度。然后通过红外数字分析技术，基于钢筋混凝土表面温度梯度阈值，识别混凝土脱空缺陷及内部缺陷。识别出钢筋混凝土构件脱空缺陷的完整边界后，采用超声波法对无脱空缺陷区域钢筋混凝土构件内部缺陷进行检测。
2.根据权利要求1所述的红外-超声钢筋混凝土无损检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、制作钢筋混凝土标准立方体试件；
步骤二、对试件及待测混凝土构件进行同条件加热；
步骤三、采用红外数字图像系统采集试件和待测混凝土构件各方向温度数据；
步骤四、采用红外数字图像处理软件对红外照片进行温度识别处理，分别绘制基准试件和钢筋混凝土构件的温度分布图，将基准试件平均温度记为T1；
步骤五、将钢筋混凝土构件分为不同待测区域，计算每个待测区域的平均温度T2；
步骤六、如果|T1-T2|≤3℃，则认为钢筋混凝土构件温度分布均匀，即可判断其钢筋与混凝土黏结良好，不存在脱空现象，当T2-T1＞3℃，则判定钢筋混凝土构件的钢管与混凝土完全脱空；当T2-T1＜－3℃时，则判定试验误差过大，重复步骤二～步骤五，再次获取T1、T2数据重新进行评估；
步骤七、重复上面步骤逐一判别混凝土构件的所有待测区域温度；
步骤八、如果钢筋混凝土构件内存在超过3个待测区域的温度与T2的差值绝对值大于3℃，则认为构件温度分布不均，并且判定构件内存在脱空缺陷；此时，根据钢筋混凝土构件的温度分布图，区分高温区域H与低温区域L，在高温区域H中选择温度相对平均的子区域，基于该子区域的温度分布图获得平均温度，记为T3，在低温区域L中选择温度相对平均的子区域，基于该子区域的温度分布图获得平均温度，记为T4，如果|T1-T4|≤3℃，判定低温区域L的钢筋与混凝土黏结良好，如果|T1-T4|≥3℃，判定测试过程中误差过大，重复步骤二～步骤七，用再次获取的T1、T4数据重新进行评估；
步骤九、根据钢筋混凝土构件的温度分布图，计算低温区域L到高温区域H的温度变化梯度G，当某位置的温度变化梯度G大于基于数据综合分析获得的阈值Gc时，判定此处为钢筋混凝土构件脱空区域的边界点，重复上一步骤以获得若干个边界点，连接相邻的边界点，直至绘制出钢筋混凝土构件脱空缺陷的完整边界；
步骤十、识别出钢筋混凝土构件脱空缺陷的完整边界后，采用超声波法对无脱空缺陷区域钢筋混凝土构件内部缺陷进行检测。
3.根据权利要求2所述的红外-超声钢筋混凝土无损检测方法，其特征在于，对钢筋混凝土超声波测试数据进行如下处理；首先，测试网格交点处的声时，根据测距计算出相应的超声波声速值，声速值由大至小按顺序排列Xm、Xm-1、...、X2、X1(m为采样点数量)；选取采样数据中任一可疑数据的最大值Xn；计算出Xm～Xn+1的平均值mX和标准差sX，并得到异常情况的判断值X0(X0＝mX-λ1sX，λ1为样品数量参数；最后，将Xn与X0进行比较，若Xn≤X0，则Xn及后面的数据均为异常值，结合所测数据对应点的部位及分布，确定混凝土内部是否存在可疑；若Xn＞X0，则应将Xn+1重新进行统计计算和判别，逐个验算所有数据，并在异常点附近再作相关判断。
4.根据权利要求3所述的红外-超声钢筋混凝土无损检测方法，其特征在于，将钢筋混凝土构件分为不同待测区域，一个待测区域中选择三个子区域，分别记录其平均温度为T21、T22、T23，并计算其平均温度T2。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111077184A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-28 | 浙江大学 | 基于红外热成像的识别钢管混凝土构件脱空缺陷的方法 |
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2022
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| CN111077184A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-28 | 浙江大学 | 基于红外热成像的识别钢管混凝土构件脱空缺陷的方法 |
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