[发明专利]一种用于混凝土浇筑过程质量在线监控的成像系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于混凝土浇筑过程质量在线监控的实时成像系统和质量精准测试的方法，以解决传统混凝土浇筑成型质量均匀性评价中只能有损、或者定性描述缺陷性质，且都为质量后验性检测的问题。本发明的解决思路是：基于研发的成像系统，不仅能在浇筑过程中根据不同介质电阻率随浇筑层断面及整体分布，通过图像重建算法成像，及时识别施工浇筑成型过程中混凝土均匀性缺陷，还可以通过离线状态对获得过程图像进行重复查看，更准确判定浇筑过程中缺陷形成的动态过程，从而及时合理处理缺陷问题。本发明将评价方法由传统的浇筑成型后间接检测转变为浇筑过程中直接无损在线可视化监测，能够精确有效给出缺陷类别、位置大小、严重程度等参数化信息。

技术领域

本申请涉及混凝土浇筑技术领域，特别是涉及一种用于混凝土浇筑过程质量在线监控的系统和方法。

背景技术

混凝土现场浇筑的灌注桩、地下防渗连续墙等是在上部结构承载、基坑支护、结构基础防渗等体系中承担承重支挡和截水防渗重要功能的结构部分。现浇施工工艺因其具有作业方便、适应性广、性价比高等优势被大量应用在各种地下工程结构中。对于土木水利工程的基础结构混凝土基桩和地连墙，现场浇灌水下混凝土工艺，由于其隐蔽施工的特点其质量一直难以精准评价与掌控。例如桩墙现浇桩孔或地连墙槽壁坍塌、浇筑拔管速度过快等问题，极易导致混凝土浇筑层夹杂泥浆土石等杂质，严重影响地下桩或墙体浇筑的完整性，进而损害其后期承载能力和防渗质量、危及结构安全。

对于成桩成墙质量，目前施工验收规范采用的是浇筑成型后间接检测方法，如：钻孔取芯法、静载试验、超声波透射法、低应变反射波法等。这些后验性测试评价可靠性差，并且缺陷处理成本高，如何可靠解决此类问题一直是施工技术中的“卡脖子问题”。

传统质量检测方法中，如钻孔取芯法属于破损检测，只能反映小部分桩身质量，存在检测盲区；此外该检测方法设备庞大，现场检测费用高、效率低，费时费工。而超声波透射法检测时必须预埋与桩墙同长的若干声测管，检测成本相对较高，并且也仅能定性判断基桩完整性，并不能可靠定量判断缺陷大小。此外，低应变反射波法检测时桩身必须要近似于一维弹性杆件，并且该方法受现场外界干扰较大，在地下水丰富或者岩溶较发育地区，其误判漏判现象时有发生，且也只能确定桩缺陷位置以及定性描述缺陷性质，无法定量给出桩身缺陷严重程度。事实上，以上方法是依据间接法推定缺陷程度，进而进行质量分类，因此可信度也不高。

显然传统检测方法或者有损、或者定性，且都为混凝土硬化后的质量后验性检测，无法做到事中监控和有效处置，已无法满足当前工程实时检测和处置需求。

发明内容

基于此，本发明实施例为了解决上述传统混凝土浇筑质量评价中存在的技术问题，提供了一种用于混凝土浇筑过程质量在线监控的实时成像系统和质量精准测试的方法。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于混凝土浇筑过程质量在线监控的实时成像系统，所述系统包括：

数据采集装置，包括料筒，所述料筒与混凝土浇筑导管连接，满足浇筑过程中浇筑混凝土持续进出并充满料筒；所述料筒的外壁沿周向固定分布有一圈敏感电极阵列，使用激励测量模式将物场分布信息变换为电信号；

数据处理及成像装置，用于根据数据采集装置输出的电信号，利用线性反投影算法对介质分布情况重建成像。

可选地，所述料筒采用上下无底的圆柱体吊筒结构形式，通过锁链与浇筑导管柔性连接，掉挂于所述浇筑导管出料口下端，在浇筑过程中随浇筑导管不断上移。

进一步地，所述敏感电极阵列采用一体化焊接黄铜电极，采用相邻激励测量模式，将激励电流施加在敏感电极阵列上，通过测量敏感电极阵列上不同电极对的边界电压，获取用于图像重建的敏感场信息。

进一步地，所述数据处理及成像装置包括数据处理单元和成像处理终端，所述数据采集装置输出的电信号为电压信号，通过数据传输线将电压信号发送给所述数据处理单元，所述数据处理单元对电压信号进行调理后通过数据传输线传输到成像处理终端。