[发明专利]一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法及装置

说明书

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。

技术领域

本发明涉及土木工程和混凝土建筑技术领域，尤其涉及一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法及装置。

背景技术

混凝土结构性裂缝因降低构件承载能力，易诱发结构失稳，是工程病害防控重点关注的对象。工程中的荷载作用变化波动，结构性裂缝随荷载的经时变化不断生长，逐渐损伤结构。可见裂缝形成以前，是裂缝的隐性发育阶段，隐裂纹指宽度在0.1mm以下的微裂纹，肉眼不易察觉；此外，在工程现场环境中，灰尘覆盖等干扰因素较多，宽度0.1-0.2mm的裂纹也难以辨识。因此，在真实构件尺度下尽早发现宽度小于0.2mm特别是小于0.1mm的结构性隐裂纹并进行防控，是避免工程结构因裂破坏的关键一招。结构服役期内持续生长是结构性裂缝的标志特征；故结构性隐裂纹的判定除须把握裂纹的形态外，还要结合其生长规律。因此，面向隐裂纹生长过程的探测技术十分重要。然而，当前在隐裂纹尺度开展结构性裂缝防控工作的思路在混凝土工程中尚具有前瞻性，并且工程结构中的裂纹生长有一定的时间跨度，未有相关可行的探测方法及装置。

数字散斑相关法（DIC）在力学实验研究中应用得较为广泛，它是一种对试件（受荷载作用下）发生形变前后的散斑场进行相关运算并以此来获得位移全场信息的测量方法，已经被用来研究微裂纹的扩展规律。但该技术无法发现已经存在的隐裂纹，并且该技术要求被测试件表面完整；观测区域确定以后，DIC设备监视位置则被固定且在裂纹生长监视的过程中不得移动，而实际工程中的裂纹发育过程漫长，不具备长期布置设备的条件；另外，在实际操作时，首先需要在待观测区均匀标记高密度散斑，单次仅能监视一个测区且测区面积较小（通常小于半平方米）。因此该方法不适合工程构件中发育状况较复杂、生长时间跨度较长、分布范围较大的隐裂纹探测。

基于接触式超声波的混凝土隐裂纹检测方法和系统也可以发现混凝土中的微裂纹，但该技术的定位是单次探测，如前所述，工程中的结构性隐裂纹判定需要在其生长过程中多次探测，需要综合分析裂纹生长情况与相应时段内关键结构荷载增量的关联性以确定裂纹性质，这两个需要根本上决定该技术的不相关性；再者，单一激振器激励范围较小，在实际复杂工况中，不具备大范围发现、追踪隐裂纹的能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，利用同一条裂缝往往同时具有0.1-0.2mm宽度段和0.1mm以下宽度段的规律，提供一种以宽度0.2mm以下的隐裂纹为探测对象，可在混凝土构件中定位隐裂纹分布，解译隐裂纹形态，追踪隐裂纹生长并判定结构性隐裂纹的探测方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，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；