[發明專利]基于渦流熱像識別粘鋼加固結構膠粘缺陷的裝置及方法

有效

• 申請號: 202110732482.X
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113433168B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 楊英武;楊博;潘劍云;張欣;劉茂釗
• 申請（專利權）人: 浙江農林大學;浙江理工大學
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種基于渦流熱像識別粘鋼加固鋼筋混凝土結構的膠粘缺陷的裝置及方法。裝置包括電磁渦流激勵裝置、紅外熱像儀和熱像分析模塊。本發明以可控的源電流功率和頻率的電磁感應裝置靠近結構的外粘鋼板表面，利用鋼板中感應渦流的“趨膚效應”及克服電阻產生熱量的方式快速提升鋼板外表淺層溫度，鋼板表層與結構內部產生的溫差引起熱量在鋼板層內和結構內各層傳導。電磁渦流激勵及結構降溫過程中利用紅外熱像儀采集鋼板表面的連續熱像。由于結構各組成材料的熱傳導系數和比熱容差異，粘結層的空鼓缺陷將在連續熱像的溫度變化過程中表現出異常，最后通過圖像運算識別確定缺陷的位置和尺寸，可識別粘結層中尺寸小于20mm的缺陷。

技術領域

本發明屬于土木工程領域鋼筋混凝土結構加固質量的試驗檢測技術領域，涉及無損法檢測粘鋼加固鋼筋混凝土結構的粘結層缺陷，具體涉及一種基于渦流熱像識別粘鋼加固鋼筋混凝土結構的膠粘缺陷的裝置及方法。

背景技術

粘鋼加固法是通過在鋼筋混凝土結構構件外表用結構膠粘劑粘貼一定厚度的鋼板，使其與原結構形成復合截面以提高原結構構件的抗壓、抗彎等承載能力。加固層不明顯改變結構構件截面尺寸、不影響原建筑使用空間，因此在混凝土結構加固領域有廣泛應用。雖然粘結層質量對于確保截面復合結構構件的各組成部分共同工作性能非常重要，但因其隱蔽于鋼板層下，粘結缺陷識別一直未得到很好解決。目前，粘鋼加固混凝土結構的粘結層缺陷無損識別研究有超聲反射回波法、沖擊彈性波法和紅外熱像法等。其中紅外熱像法識別粘結缺陷作為一種可實現大面積掃查的無損檢測方法，于在建和既有粘鋼加固混凝土結構的粘結缺陷識別領域廣泛應用。

自紅外熱像錄像技術快速發展以來，1986年即有紅外熱像法識別碳纖維粘結脫膠或分層缺陷的相關研究，目前紅外熱像識別碳纖維加固混凝土結構的粘結層缺陷取得了長足進展并得到了較好的應用。借助紅外熱像識別碳纖維加固結構的粘結層缺陷方法，通過傳統熱波輻射激勵方式對粘鋼表面進行升溫而后通過熱像識別粘結層缺陷的方法初步可行，受熱激勵方式及表層鋼板等多種因素影響，粘鋼加固混凝土結構的粘結層缺陷識別研究進展緩慢，對于小尺寸(尺寸小于20mm)和復雜類型缺陷較難識別。

CN201310671663.1公開了利用熱電偶加熱陶瓷后，通過陶瓷外表的熱輻射對混凝土進行加熱，用于混凝土材料內部缺陷的紅外熱像識別。其目的是解決識別混凝土內部缺陷時向混凝土內部注入熱量的問題。熱量在混凝土內部傳導、擴散過程中，利用熱像儀采集混凝土表面溫度變化，通過熱像識別混凝土內部缺陷。然而該方案為給混凝土內部注入較多熱量，所需的加熱時間應在1分鐘以上，且其是利用的是陶瓷輻射方式進行熱激勵的。

CN201810258818.1公開了一種鋼管混凝土脫空的無損檢測系統及方法，利用電磁渦流熱激勵識別鋼管混凝土內部脫空。其檢測裝置從渦流激勵線圈形式看為單環式，由于靠近和遠離線圈的磁場強度不同，因此鋼管表面的電渦流分布近線圈強而遠線圈弱，無法應用于鋼板面加熱。裝置難以滿足控制渦流激勵時間及鋼板表面溫度、同時要便于在工程現場移動的要求；另外，其通過對鋼板表面的溫度曲線進行分析后通過降溫過程來進行脫空缺陷識別，未見關于鋼管混凝土脫空最小識別面積等內容。

發明內容

本發明的目的是克服已有技術的缺陷，為了解決粘鋼加固鋼筋混凝土結構構件的粘結層缺陷識別問題，提出了一種基于渦流熱激勵的紅外熱像法識別膠粘層缺陷的裝置及方法。本方法以可控的源電流功率和頻率的電磁感應裝置靠近結構的外粘鋼板表面，利用鋼板中感應渦流的“趨膚效應”及克服電阻產生熱量的方式快速提升鋼板外表淺層溫度。鋼板表層與結構內部產生的溫差引起熱量在鋼板層內和結構內各層傳導。電磁渦流激勵過程中利用紅外熱像儀采集鋼板表面的連續熱像。由于結構各組成材料的熱傳導系數和比熱容差異，粘結層的空鼓缺陷將在連續熱像的溫度變化過程中表現出異常，最后通過圖像運算識別確定缺陷的位置和尺寸。

本發明的技術方案如下：

本發明首先提供了一種基于渦流熱像識別粘鋼加固鋼筋混凝土結構的膠粘缺陷的裝置，其包括電磁渦流激勵裝置、紅外熱像儀和熱像分析模塊；