利用时变温度场探测混凝土缺陷

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发布时间：2021-10-07

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摘　要 :根据有缺陷混凝土试件温度场差异 ,通过摄影采集混凝土结构洒水后温度和不同时
刻含水量变化等参数的图像 ,并经图像处理对传统目视检查难以观察到的裂纹进行初步识别。试
验验证该方法是可行的 ,但仍需进一步研究和完善。
关键词 :混凝土 ;裂纹 ;温度场 ;摄影
中图分类号 : TG115. 28 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :100026656 (2003) 0820418202
DETECTION OF THE DEFECT IN CONCRETE ACCORDING TO
THE VARIATION OF TEMPERATURE FIELD WITH TIME
YANG Rui2ling , ZHU Yong2hua , CHEN Si2zuo , JIANG Yin2jun
(School of Civil Engineering , Wuhan University , Wuhan 430072 , China)
Abstract : The water content images of the concrete sample sprayed with water in various periods were photographed
and processed to detect the crack hard to be found by visual examination based on the variation of the temperature field of
the sample. Experimental result showed that the method was feasible , yet further research and perfection should be made.
Keywords :Concrete ; Crack ; Temperature field ; Photography
混凝土是使用最广泛的一种建筑材料。普通混
凝土是由水泥、砂、石和水(有时可掺少量添加剂) 按
适当比例配合 ,经搅拌、浇灌、成形和硬化后制成的
人造石材 ,性能十分复杂。混凝土在硬化过程或后
续使用过程中 ,由于化学物理反应或基础沉陷、钢筋
腐蚀以及载荷等作用产生裂缝[1 ] 。混凝土构筑物
(如桥梁、隧道、高架道路、堤防和挡土墙等) 内的裂
纹、空洞和钢筋锈蚀引起的混凝土内部开裂及风化
等将使混凝土承载能力大幅度下降 ,容易造成人员
伤亡、交通中断乃至桥梁倒塌等重大事故 ,使国家财
产和人民生命安全遭受重大损失。因此 ,混凝土的
无损检测技术是整个混凝土技术的一项重要内容。
现今国内外无损检测混凝土缺陷的方法有回弹
法、脉冲回波法、雷达扫描法、红外线热图法、声发射
法和中子散射法[1 ]等。以上方法各有优缺点 ,主要
适用于对可能存在的缺陷进行重点检测。但对于大
收稿日期 :2002208227
基金项目 :国家自然科学基金资助项目(50178057)
量的混凝土高架公路、桥梁和堤防等土木构筑物 ,还
没有好的检测方法。笔者拟在传统的目视检查基础
上对肉眼难于观察的表面微裂纹进行探测 ,并对裂
纹进行初步识别 ,在其基础上寻求一种无损、快速、
低成本、大范围的普查方法。
1 　基本原理
对于肉眼难于观察的裂纹 ,采用有缺陷混凝土
温度场差异的原理 ,也就是在日照作用下 ,有缺陷混
凝土的热传导受缺陷的影响 ,与没有缺陷的混凝土
的含水量有差异 ,缺陷阻止了热传导 ,局部温度上升
较快[2 ]
,导致表面含水率变化 ,而表面含水率不同
则光线的反射率不一样 ,通过摄影摄取表面的含水
量图像及不同时刻表面含水量的变化图像 ,间接反
映混凝土表面温度场。因表面温度场与内部缺陷直
接相关 ,因此可以反映混凝土中缺陷状况。为了对
表面不同区域的含水量进行对比 ,采用洒水方法模
拟改变混凝土表面温度场。
为了把裂纹从背景中分离出来 ,根据图像的几