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原文传递一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法及装置

专利名称：	一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法及装置
摘要：	本发明公开了一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法及装置，属于土木工程和混凝土建筑技术领域。一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法及装置，可对工程中裂纹发育状况较复杂的构件进行：覆盖范围较广地探明隐裂纹，较精确地解译隐裂纹形态，较长探测时间跨度地追踪隐裂纹生长过程以及较早地准确判定结构性隐裂纹；此外，不仅可以借助热像仪快速方便地辨识宽度0.1mm以下的裂纹，还可以根据它们走向发现和探明宽度0.1‑0.2mm的裂纹；本发明装置可在工程现场灵活布设，拆装容易，对部分不利天气环境，如小风、低温、潮湿等具有适应性。
专利类型：	发明专利
申请人：	水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
发明人：	汤雷;贾宇;王承强;张盛行;王玉磊;张志韬
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
申请号：	CN201911420646.4
公开号：	CN110988144A
代理机构：	北京华识知识产权代理有限公司
代理人：	赵永强
分类号：	G01N29/14;G01N29/00;G01J5/00;G;G01;G01N;G01J;G01N29;G01J5;G01N29/14;G01N29/00;G01J5/00
申请人地址：	210029 江苏省南京市鼓楼区广州路223号
主权项：	1.一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，其特征在于，包括以下步骤： S1.在混凝土构件表面沿拟布设激振器的位置固定加载限位装置，将激振器置于加载限位装置中并对其施加预紧力，连接激振器与超声波发生器，接通发生器电路使激振器激励构件，移动红外热像仪依次扫拍构件以使监视区覆盖构件待测段，停止激励，收回激振器及加载限位装置主体，通过热像图定位隐裂纹，并在构件相应位置作标记； S2.使用裂缝观测仪自标记位置沿隐裂纹扩展路径反向定位宽度0.1-0.2mm段裂纹，记录其长度并分段选择性测量裂纹宽度，综合热像图裂纹温度场信息及测宽数据解译所辨识裂纹的形态； S3.确定探测间隔时长，间隔时间到达时再一次进行探测，在构件中加载限位装置底座处装回装置主体部分，按S1布设激振器并施加预紧力，激振构件，分别使用红外热成像和裂缝观测仪定位新生隐裂纹并追踪已标记裂纹尖端及0.1-0.2mm段的生长，在构件中标记已探明的隐裂纹，综合热像图裂纹温度场信息及测宽数据解译裂纹； S4.按时间序列对比探测结果，在已探明的隐裂纹中判定结构性隐裂纹，若判定不存在结构性隐裂纹，则循环S3和S4直到实现探测目的。 2.根据权利要求1所述的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，其特征在于：所述S1中激振器的布设原则为：组合激振频率首先探明隐裂纹在检测区域中的总体分布情况，优选28kHz、40kHz和80kHz的超声频率搭配方案，各频率激振器相间布置，均匀分散在构件待测段，当待测构件沿激振方向长度小于300mm时，激振点应避免设在激振方向的构件长度为激振超声波半波长整数倍之处；然后根据热像图温度场特点，调整相应激振点的激振器对其附近隐裂纹作单一频率针对性激励，以较高频率段，优选80kHz或100kHz激振器辨识隐裂纹尖端及附近形态，以较低频段，优选20kHz、28kHz或40kHz激振器辨识隐裂纹尖端以外形态。 3.根据权利要求1所述的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，其特征在于：所述S1中单次激励同时布设多枚激振器，由超声波发生器的功率确定激振器数量上限，一般布设3-50枚激振器；相邻激振器间距不超过400mm，且在布设方向上不存在重合部分；激振点应避开表面缺陷易见区及近表面钢筋密集区；所述S1中额定功率50W的激振器优选1500N-2000N预紧力，额定功率100W的激振器优选2500N-3000N预紧力。 4.根据权利要求1所述的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，其特征在于：所述S2中使用裂缝观测仪扫查裂纹时，分段选择性测量的标准为：以不小于50mm为间隔量测裂纹宽度，每条裂纹总计不少于三段被测宽，读取每段宽度最大和最小值；所述S2中隐裂纹的形态解译包括形状、表面长度及宽度三个方面；裂纹形状、表面长度可通过热像图及裂缝观测仪直观识得；表面宽度0.1-0.2mm的裂纹段可根据裂缝观测仪选择性测量值推断整段宽度的最值，表面宽度0.1mm以下的裂纹段则利用激振频率与其敏感裂纹宽度的对应关系解译；20-100kHz激振频率的混凝土隐裂纹敏感宽度主要分布于0.01-0.1mm，且敏感宽度负相关于激振频率；每一频率超声波总是在其敏感宽度的裂纹段上激励出相对于该裂纹其他段更显著的温升；对比同一裂纹不同频率激振下热像图中的显著温升段，依据敏感关系确定相应裂纹段宽度近似值。 5.根据权利要求1所述的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，其特征在于：所述S3中的探测间隔时长是综合被探测构件服役环境、服役时长以及服役期内实际工作状态而确定，探测间隔从1周至1月不等；此外，结构荷载突变时，如桥梁结构中超重车经过、码头基桩受货轮撞击等，应立即探测。 6.根据权利要求1所述的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，其特征在于：所述S4中以最后一次探测热像图及测宽数据解译裂纹发育形态，以各次探测的热像图对比辨识裂纹生长；当隐裂纹的发育形态降低了构件极限承载能力或隐裂纹的生长与该时期内构件的关键结构荷载增量具有充要关系时，即将其判为结构性隐裂纹；所述S4中探测目的实现的标准是：当首次探测通过S1发现构件不存在隐裂纹时，终止后续步骤，实现目的；当首次探测发现存在隐裂纹时，若判定是结构性隐裂纹，则实现目的；若判定后不存在结构性隐裂纹，按步骤循环，进行第二次探测；若该次探测中发现隐裂纹无一生长，实现目的；若该次探测中发现隐裂纹继续生长，判定是否为结构性隐裂纹，若是则实现探测目的，若否，则按步骤循环，继续探测直到发现隐裂纹均不再生长或判定出结构性隐裂纹，实现目的。 7.一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测装置，其特征在于，应用于一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，包括：超声波激振装置、加载限位装置（13）、红外热像仪（14）和裂缝观测仪（15）；所述超声波激振装置包括超声波发生器（11）和超声波激振器（12），所述超声波发生器（11）与超声波激振器（12）之间通过电缆连接；所述超声波激振器（12）通过加载限位装置（13）固定于待测构件表面；所述加载限位装置（13）由底座（131）和主体（132）组成，所述底座（131）固定安装在构件表面，所述主体（132）部分与底座（131）间可拆卸。 8.根据权利要求7所述的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测装置，其特征在于：所述红外热像仪用于探测宽度0.1mm以下的裂纹形态，所述裂缝观测仪用于探测宽度0.1-0.2mm的裂纹形态。 9.根据权利要求7所述的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测装置，其特征在于：所述超声波发生器（11）输出频率涵盖20-100kHz，功率不小于800W；所述超声波激振器（12）优选额定功率50-100W喇叭状超声频换能器，输出频率包括：20kHz、28kHz、40kHz、68kHz、80kHz、100kHz；所述红外热像仪（14）最小温差辨识精度优选0.06℃；所述裂缝观测仪（15）的分辨力优选0.0125mm。
所属类别：	发明专利