一种耦合冲击质能法及中子法的钢壳混凝土脱空检测方法技术

本发明专利技术提供了一种耦合冲击质能法及中子法的钢壳混凝土脱空检测方法，属于钢壳混凝土脱空检测技术领域，利用冲击映像法对钢壳混凝土结构进行全域检测；根据所述全域检测结果，利用波场分离法提取疑似脱空区域；利用冲击响应强度对所述疑似脱空区域进行脱空面积成像处理，并根据成像结果对疑似脱空区域的密实程度进行区域划分；利用中子法检测划分区域的脱空平均高度；根据脱空平均高度以及钢壳混凝土的结构形态，将钢壳混凝土结构划分为若干个网格，并基于所述网格计算得到钢壳混凝土的脱空率；统计不同结构形态的钢壳混凝土脱空率，完成对钢壳混凝土脱空检测。本发明专利技术解决了钢壳混凝土脱空缺陷无损检测的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合冲击质能法及中子法的钢壳混凝土脱空检测方法
本专利技术属于钢壳混凝土脱空检测领域，尤其涉及一种耦合冲击质能法及中子法的钢壳混凝土脱空检测方法。
技术介绍
钢壳混凝土结构是使用钢板包裹混凝土，类似“三明治”结构，具有承载能力大、防水性能好等优点。然而，这种结构的混凝土浇注隔仓多，需要在封闭隔仓里实现混凝土自密实填充，因此，这类结构存在“三杂三高”的问题，即在钢壳结构复杂、结构内部构造复杂、自密实混凝土流态复杂的条件下，要保证自密实混凝土性能高、浇筑质量高以及浇筑后的检测精度高。钢壳混凝土脱空检测是确保钢壳混凝土沉管隧道高质量建设和长期运行安全的重要保障。由于钢壳的存在，使得各种电磁波类检测方法无法应用，目前主要的无损检测方法包括弹性波类和射线类检测方法，弹性波类检测方法主要有超声波法、冲击回波法和打音法；射线类检测方法主要有中子射线法等。超声波无法受接收换能器尺寸的限制，只能识别直径较小的脱空缺陷，且无法对缺陷处的脱空深度进行判断。冲击回波法在薄钢板、大脱空条件下，可以区分密实区域和缺陷区域，但不能量化评价缺陷的脱空高度。打音法只能分辨钢板与混凝土完全接触和分离两种状态，当钢板与混凝土出现产生微小缝隙(0.1～1mm)的剥离缺陷时，打音法无法定量判别脱离的距离，极易出现误判，且效率不高。中子法检测效率较低，不能满足工程中对大体积钢壳混凝土组合结构浇筑质量快速检测评价的要求。因此，常规检测方法的适用性较差，检测精度不高，无成熟技术和方法可借鉴。为解决钢壳混凝土脱空缺陷无损检测这一技术难题，保证工程浇筑质量，急需研发钢壳混凝土脱空毫米级精确检测方法。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种耦合冲击质能法及中子法的钢壳混凝土脱空检测方法，解决了钢壳混凝土脱空缺陷无损检测的问题。为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：本方案提供了一种耦合冲击质能法及中子法的钢壳混凝土脱空检测方法，包括以下步骤：S1、全域浇筑质量检测：根据钢壳混凝土的结构形态，将钢壳混凝土结构划分为若干个网格，并基于所述网格利用冲击映像法对钢壳混凝土结构进行全域检测；S2、脱空位置检测：根据所述全域检测结果，利用波场分离法提取疑似脱空区域；S3、脱空面积检测：利用冲击响应强度对所述疑似脱空区域进行脱空面积成像处理，并根据成像结果对疑似脱空区域的密实程度进行区域划分；S4、脱空高度检测：利用中子法检测划分区域的脱空平均高度；S5、计算钢壳混装土脱空率：以相同的钢壳混凝土结构形态为一类，计算得到钢壳混凝土的脱空率；S6、分析钢壳混凝土脱空分布：统计不同结构形态的钢壳混凝土的脱空位置、脱空面积、脱空高度以及脱空率，完成对钢壳混凝土脱空检测。本专利技术的有益效果是：本专利技术解决了钢壳混凝土脱空缺陷无损检测技术难题，实现钢壳混凝土脱空毫米级精确检测，保证工程浇筑质量。进一步地，所述步骤S1中网格的面积小于10cm×10cm。上述进一步方案的有益效果是：划分的网格为冲击映像法和中子法检测位置的一致性提供了标准。再进一步地，所述步骤S1中进行全域检测时的测线布置为：测线沿T肋方向布置，测线间距为10cm，测点间距为10cm，测点密度为10cm×10cm，加密测线位于隔板及T肋两侧5cm和15cm，加密测点密度为5cm×10cm。上述进一步方案的有益效果是：本专利技术对冲击影像法时的检测线路进行优化布置，能有效地实现全域检测基础上加强对重点区域或易出现脱空区域检测。再进一步地，所述步骤S2中的疑似脱空区域包括：网格中存在脱空大于5mm的单点面积超出30％的疑似脱空区域，或单个网格中脱空大于3mm的单点面积超出30％的疑似脱空区域。上述进一步方案的有益效果是：根据工程实际确定的脱空范围和程度为疑似脱空区域的判定提供了标准。再进一步地，所述步骤S3中疑似脱空区域的密实程度的区域划分包括：密实区域、脱空2-3mm区域、脱空3-5mm区域以及脱空5mm区域。上述进一步方案的有益效果是：将密实程度进行以上划分后，再通过中子法检测细分区域的脱空平均高度，脱空高度的理论最大误差会在±1mm之内，使该检测方法达到毫米级精度。再进一步地，所述步骤S4包括以下步骤：S401、利用中子法在所述疑似脱空区域进行30cm×30cm区域的检测，得到脱空体积；S402、根据脱空面积和脱空体积计算得到区域脱空高度的均值，完成对脱空高度的检测。上述进一步方案的有益效果是：采用中子法对疑似脱空区域进行复检，实现钢壳混凝土脱空缺陷的毫米级准确识别，这里的毫米级准确识别指的是脱空位置、脱空面积、脱空高度的毫米级精确。再进一步地，所述步骤S5包括以下步骤：S501、以相同的钢壳混凝土结构形态为一类，对各类网格进行编号，并统计每个网格的疑似脱空次数；S502、根据所述疑似脱空次数计算得到钢壳混凝土的脱空率。上述进一步方案的有益效果是：钢壳混凝土通过多块由固定模板浇筑的混凝土块拼接而成，计算不同形态混凝土块的脱空率为提高混凝土浇筑质量提供理论依据。再进一步地，所述步骤S503中疑似脱空率的表达式如下：其中，E表示疑似脱空率，T脱空表示疑似脱空次数，T总表示同结构网格数。附图说明图1为本专利技术的方法流程图。图2为本实施例中测线布置示意图。图3为本实施例中脱空区域与密实区域分布示意图。图4为本实施例中混凝土实际脱空情况图。图5为本实施例中检测结果示意图。图6为本实施例中钢壳混凝土脱空率示意图。图7为本实施例中不同钢壳类的脱空率示意图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。实施例如图1所示，本专利技术提供了一种耦合冲击质能法及中子法的钢壳混凝土脱空检测方法，其实现方法如下：S1、全域浇筑质量检测：根据钢壳混凝土的结构形态，将钢壳混凝土结构划分为若干个网格，并基于所述网格利用冲击映像法对钢壳混凝土结构进行全域检测；本实施例中，在脱空位置检测前预先划分好网格，再使用冲击映像法对钢壳混凝土结构进行检测，检测区域为100％全域检测；对如何进行全域检测，进行了测线优化布置研究，即敲击能量和偏移距的大小、检波器排列方式、界面接触状况，以及钢板位置、厚度等，这些都直接影响数据质量和检测结果。如图2所示，图2中，中心面积较大圆圈是浇筑孔，其余边线处圆圈钢壳混凝土结构排气孔，黑色圆圈表示冲击回波测点的间距，实线箭头表示测线及方向，虚线箭头表示加密测线及方向，测线指的是使用冲击影像法时的检测线路。根据多次检测的结果分析，将测线设置为：测线沿T肋方向布置，测线间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耦合冲击质能法及中子法的钢壳混凝土脱空检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、全域浇筑质量检测：根据钢壳混凝土的结构形态，将钢壳混凝土结构划分为若干个网格，并基于所述网格利用冲击映像法对钢壳混凝土结构进行全域检测；/nS2、脱空位置检测：根据所述全域检测结果，利用波场分离法提取疑似脱空区域；/nS3、脱空面积检测：利用冲击响应强度对所述疑似脱空区域进行脱空面积成像处理，并根据成像结果对疑似脱空区域的密实程度进行区域划分；/nS4、脱空高度检测：利用中子法检测划分区域的脱空平均高度；/nS5、计算钢壳混装土脱空率：以相同的钢壳混凝土结构形态为一类，计算得到钢壳混凝土的脱空率；/nS6、分析钢壳混凝土脱空分布：统计不同结构形态的钢壳混凝土的脱空位置、脱空面积、脱空高度以及脱空率，完成对钢壳混凝土脱空检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种耦合冲击质能法及中子法的钢壳混凝土脱空检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、全域浇筑质量检测：根据钢壳混凝土的结构形态，将钢壳混凝土结构划分为若干个网格，并基于所述网格利用冲击映像法对钢壳混凝土结构进行全域检测；
S2、脱空位置检测：根据所述全域检测结果，利用波场分离法提取疑似脱空区域；
S3、脱空面积检测：利用冲击响应强度对所述疑似脱空区域进行脱空面积成像处理，并根据成像结果对疑似脱空区域的密实程度进行区域划分；
S4、脱空高度检测：利用中子法检测划分区域的脱空平均高度；
S5、计算钢壳混装土脱空率：以相同的钢壳混凝土结构形态为一类，计算得到钢壳混凝土的脱空率；
S6、分析钢壳混凝土脱空分布：统计不同结构形态的钢壳混凝土的脱空位置、脱空面积、脱空高度以及脱空率，完成对钢壳混凝土脱空检测。


2.根据权利要求1所述的耦合冲击质能法及中子法的钢壳混凝土脱空检测方法，其特征在于，所述步骤S1中网格的面积小于10cm×10cm。


3.根据权利要求2所述的耦合冲击质能法及中子法的钢壳混凝土脱空检测方法，其特征在于，所述步骤S1中进行全域检测时的测线布置为：测线沿T肋方向布置，测线间距为10cm，测点间距为10cm，测点密度为10cm×10cm，加密测线位于隔板及T肋两侧5cm和15cm，加密测点密度为5cm×10cm。


4.根据权利要求1所述的耦合冲击质能法及中子法的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟乐，李松辉，宋神友，张龑，刘静，钟辉虹，金文良，刘瑞强，彭英俊，白冰，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，深中通道管理中心，
类型：发明
国别省市：北京;11