[发明专利]基于气体渗透网格的混凝土裂缝特征无损检测装置及方法

说明书

本发明涉及混凝土裂缝检测技术领域，尤其涉及基于气体渗透网格的混凝土裂缝特征无损检测装置及方法，该装置由预埋在混凝土内的若干传感器依次连接形成单层多行多列的二维网格形状；传感器进一步包括：球形微孔隙主体、主体连接件和导气管。检测方法是通过导气管向传感器注入气体，单个传感器测量范围为球形气体渗透区域；当所有传感器测量完毕，被测区域先后被气体全部渗透；分析测得显著气压降的各个传感器及其周边所有相邻传感器的气压降情况，获得被测区域的混凝土裂缝位置、形态及分布情况。本发明实现对混凝土主梁内部、表观裂缝特征的长期、无损、跟踪检测，精度高，对产生表观裂缝的位置进行预测，达到混凝土桥梁预防性养护目的。

技术领域

本发明涉及混凝土裂缝检测技术领域，尤其涉及基于气体渗透网格的混凝土裂缝特征无损检测装置及方法。

背景技术

钢筋混凝土桥梁量大面广。由于混凝土干缩、自缩造成的收缩裂缝以及水化热温度变化导致的温度裂缝，结构沉降不均带来的沉降裂缝，使得混凝土浇筑完毕或工程施工完成就不可避免的存在各类裂缝和微裂缝；在结构运营阶段，受外部荷载与结构疲劳的影响，原始微裂缝逐渐发展为宏观裂缝。在剪力、弯矩和自重的耦合作用下，主梁成为结构最易开裂的构件，梁板裂缝问题已经成为各类混凝土桥梁的主要病害，且随着服役时间的增加，裂缝呈现数目逐渐增多、宽度深度逐渐增大的趋势。

现有技术中，常规的裂缝检测方法为在结构表面发现裂缝后，采用裂缝观测仪、钻孔取芯或利用超声波检测仪去判断裂缝位置、大小，然后对裂缝的成因进行分析或裂缝对结构安全性能进行判断。然而上述检测方法均存在一定的局限性。首先，裂缝观测仪仅能测量裂缝宽度等表观特征，无法观测裂缝深度、走向等非表观特征；其次，钻孔取芯会对结构造成损坏，即为有损检测；最后，超声波检测虽然能够测量裂缝深度、走向等非表观特征，但其测量精度因钢筋或金属波纹管而存在不确定性。另一方面，上述检测方法均称为“纠正式养护”，即为在结构出现宏观裂缝后被动地采取应对措施，这种检测方法往往会错失最佳的养护维修时机。

进行鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种基于气体渗透网格的混凝土裂缝特征无损检测装置及方法，其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于气体渗透网格的混凝土裂缝特征无损检测装置及方法，实现对混凝土结构内部的微裂缝和裂缝的无损检测。

为了达到上述目的，本发明一方面，提供了基于气体渗透网格的混凝土裂缝特征无损检测装置，该装置由若干传感器构成，且预埋固定于主梁板式构件所在的平面内；

若干所述传感器依次连接形成单层多行多列的二维网格形状；

所述传感器进一步包括：球形微孔隙主体、主体连接件和导气管；

所述球形微孔隙主体的微孔隙均布于球体上，以使从所述球形微孔隙主体内扩散出的气体向全方位渗透，气体渗透的区域亦为球形，每个所述球形微孔隙主体为球形气体渗透区域的球心；

所述主体连接件固定于所述球形微孔隙主体上，设置有多个，用于球形微孔隙主体与钢筋之间的连接与固定；

所述导气管固定于其中一个所述主体连接件上，并与所述球形微孔隙主体的内部连通，用于往所述球形微孔隙主体内供气。

优选的，所述二维网格形状为若干所述传感器以等边三角形为最小单元在二维平面内拓展形成。

优选的，所述球形微孔隙主体的气体渗透半径为R，所述等边三角形的边长为所述R为主梁板式构件的厚度。

本发明的另一个方面，提供了基于气体渗透网格的混凝土裂缝特征无损检测方法，该方法包括以下步骤：

确定钢筋混凝土的被测区域；