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摘要：

針對傳統(tǒng)無損檢測方法在混凝土結(jié)構(gòu)缺陷檢測中的不足之處，提出了紅外熱成像無損檢測技術(shù)，總結(jié)了紅外熱成像檢測的特點(diǎn)及其在混凝土結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：

紅外熱成像；混凝土；結(jié)構(gòu)缺陷；應(yīng)用

隨著我國交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，公路、橋梁、隧道等混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求日益提高，因此暴露出來的問題越來越多，路面出現(xiàn)沉陷、裂縫、松散和坑槽、車轍、泛油及擁包、疲勞開裂等現(xiàn)象，存在的質(zhì)量缺陷將會從不同程度上影響混凝土構(gòu)件的耐久性，嚴(yán)重時(shí)會影響到構(gòu)件的承載力，甚至?xí)斐晒こ淌鹿省Ｒ虼耍行У淖龊没炷两Y(jié)構(gòu)缺陷的無損檢測，以便及時(shí)采取有效的防治、修補(bǔ)措施，具有廣泛的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，國內(nèi)外傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測方法主要包括超聲法、聲發(fā)射法、雷達(dá)法、沖擊回波法等，但都存在各自的缺點(diǎn)，具有片面性，難以滿足交通土建工程事業(yè)發(fā)展的需要。紅外熱成像檢測技術(shù)就是在這種情況下被引入土木工程領(lǐng)域的。

1紅外熱成像檢測特點(diǎn)

紅外熱成像技術(shù)是一個(gè)有非常廣闊前途的高科技探測技術(shù)。自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，因此利用探測儀測定目標(biāo)的本身和背景之間的紅外輻射，可以得到不同的紅外圖像。目標(biāo)的熱圖像和目標(biāo)的可見光圖像不同，它不是人眼所能看到的目標(biāo)可見光圖像，而是目標(biāo)表面溫度分布圖像。換句話說，紅外熱成像使人眼不能直接看到目標(biāo)的表面熱輻射分布變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面熱輻射分布的熱圖像。紅外熱成像檢測作為無損檢測眾多方法中的一種，確有其獨(dú)到之處，形成它的檢測優(yōu)勢，應(yīng)用范圍非常廣泛，檢測主要具備如下特點(diǎn)：

1.1安全性極強(qiáng)。由于紅外檢測本身是探測自然界無處不在的紅外輻射，所以它的檢測過程對人員和設(shè)備材料都絲毫不會構(gòu)成任何危害，而它的檢測方式又是不接觸被檢目標(biāo)，因而被檢目標(biāo)即使是有害于人類健康的物體，也將由于紅外技術(shù)的遙控探測而避免了危險(xiǎn)。

1.2被動式。不需要配置輻射源，完全利用目標(biāo)自身的熱輻射來成像。

1.3全天候。既可以在白天工作，更重要的是能在夜間工作，這是它的一大優(yōu)點(diǎn)。

1.4全場性。不同于一般的紅外測溫方法只能顯示物體表面某一區(qū)域或某一點(diǎn)的溫度值，熱像儀則可以同時(shí)測量物體表面各點(diǎn)溫度的高低，并以圖像形式顯示出來。通過分析不同溫度區(qū)域特征，達(dá)到對目標(biāo)的健康狀態(tài)的檢測和診斷。

1.5較高的溫度分辨率。現(xiàn)代的熱像儀最高的溫度分辨率可以達(dá)到10-3K級。因此只要有小的溫度差異，就可以被檢測出來。

1.6檢測效率高。紅外探測系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間都以μs或ms計(jì)，掃描一個(gè)物體只需要數(shù)秒或說分鐘即可完成，所以其檢測速度很高。特別是在紅外設(shè)備診斷技術(shù)的應(yīng)用中，往往在設(shè)備的運(yùn)行當(dāng)中就已完成紅外檢測，對其他方面很少有影響，檢測結(jié)果的處理保存相當(dāng)簡便。

2混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的紅外熱成像無損檢測

國內(nèi)外已有許多學(xué)者研究紅外無損檢測技術(shù)在交通土建方面的應(yīng)用，主要包括以下幾個(gè)方面：

2.1在混凝土橋梁檢測方面的應(yīng)用

M.R.Clark等利用紅外檢測技術(shù)研究得出了：在溫度較低的情況下，混凝土橋的分層缺陷仍可以采用紅外檢測技術(shù)；PietroGiovanniBocca等尋找到了混凝土溫度變化量與裂縫大小的關(guān)系，縮短了檢測時(shí)間；D.M.McCann等指出了影響無損檢測結(jié)果的五種因素：材料物體特性的差異、被測面的朝向、穿透深度、周圍環(huán)境和噪聲，并對各種無損檢測的方法的使用條件和適用范圍做了詳細(xì)的闡述。

2.2在混凝土火傷方面的應(yīng)用

同濟(jì)大學(xué)的杜紅秀、張雄[1]等研究人員，應(yīng)用紅外熱像技術(shù)對水泥砂漿的受傷溫度和強(qiáng)度損失與其紅外熱像圖特征之間的關(guān)系進(jìn)行試驗(yàn)研究，初步得出了它們之間的定量關(guān)系，為混凝土火災(zāi)損傷的檢測與評定探索了一條新途徑。他們還從混凝土顯微結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能、鋼筋相變與機(jī)械性能、混凝土與鋼筋粘結(jié)力諸方面綜述了火災(zāi)對混凝土構(gòu)筑物的損傷和危害，介紹了混凝土構(gòu)筑物火災(zāi)損傷檢測技術(shù)與評估方法，報(bào)道了混凝土構(gòu)筑物火災(zāi)損傷檢測新方法-IRNDT，并采用IRNDT對混凝土火災(zāi)損傷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，給出火災(zāi)損傷混凝土紅外熱像平均溫升隨時(shí)間的變化曲線，建立了混凝土紅外熱像平均溫升與其受火溫度及強(qiáng)度損失的回歸方程，運(yùn)用上述檢測模型對實(shí)際火災(zāi)損傷的混凝土構(gòu)筑物進(jìn)行了檢測和評估。

2.3在混凝土保溫材料方面的應(yīng)用

付冬梅[2]等人以IRNDT最新成果為基礎(chǔ)，從傳熱學(xué)的基本理論出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)場紅外測試工作實(shí)際，對各種熱設(shè)備的散熱損失計(jì)算方法進(jìn)行了理論分析和推導(dǎo)，對保溫材料絕熱性能的分析校核方法進(jìn)行了分析闡述，從而研制出一套綜合測試、分析評定熱設(shè)備保溫效果的方法和軟件。汕頭大學(xué)與國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測中心[3]主要圍繞建筑物外墻飾面磚粘貼質(zhì)量的檢測作了初步試驗(yàn)研究。南京航空航天大學(xué)的周克印，田裕鵬[4]等人研究了采用紅外無損檢測技術(shù)快速測試建筑物外表面溫度場的方法，提出了一種基于信息融合的修正方法并進(jìn)行了應(yīng)用研究。葉斌[5]等人對IRNDT在建筑外墻飾面工程中應(yīng)用的可行性及工作原理、應(yīng)用方法等進(jìn)行了論述，現(xiàn)場檢測案例表明，IRNDT檢測建筑外墻飾面花崗巖，可大面積、快速地獲得比較詳實(shí)的粘貼質(zhì)量狀況，為修復(fù)加固提供科學(xué)依據(jù)。南京航空大學(xué)的黃文浩[6]采用紅外熱成像檢測技術(shù)對建筑物外墻裝飾材料（主要是飾面磚）的粘貼質(zhì)量進(jìn)行了研究，利用Fluent數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)兩種手段，研究了粘貼空鼓缺陷的幾何尺寸（缺陷的厚度、面積）對面磚表面溫度的影響。汕頭大學(xué)的黃沛重點(diǎn)研究了屋面滲漏的紅外熱像檢測技術(shù)，以及應(yīng)用有限元法進(jìn)行模擬分析。可見，紅外熱成像檢測技術(shù)在我國建筑、土木工程中的應(yīng)用取得了一定的成果，但在交通公路工程方面的應(yīng)用還有限，可以進(jìn)一步應(yīng)用紅外熱像儀進(jìn)行交通公路、橋梁方面混凝土結(jié)構(gòu)工程方面的無損檢測。

3結(jié)論

從國內(nèi)外無損檢測技術(shù)的研究領(lǐng)域來看，紅外熱成像在無損檢測領(lǐng)域有巨大優(yōu)勢，尤其在道路、橋梁方面的結(jié)構(gòu)缺陷檢測方面還存在巨大潛力，主要發(fā)展研究趨勢（1）紅外熱成像檢測技術(shù)具備傳統(tǒng)檢測方法不可比擬的優(yōu)勢，今后可從定性檢測到定量研究方向發(fā)展（2）紅外熱成像技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)缺陷方面的檢測將為我國交通工程質(zhì)量檢測提供切實(shí)可行的方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜紅秀,張雄.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷的紅外熱像-電化學(xué)綜合檢測技術(shù)與應(yīng)用[J],土木工程學(xué)報(bào),2004,37(7):41-46.

[2]付冬梅,李曉剛,王欣.用紅外熱像技術(shù)監(jiān)測設(shè)備的保溫效果[J],無損檢測,2001,23(2):51-54.

[3]張榮成.紅外熱像法檢測建筑物外墻飾面施工質(zhì)量的試驗(yàn)研究[J],建筑科學(xué),2002,18(1):40-44.

[4]袁昕,謝慧才,陳高峰.建筑物外墻飾面磚粘貼質(zhì)量的紅外熱像檢測試驗(yàn)研究[J],四川建筑科學(xué)研究,2003,29(2):43-45.

[5]周克印,田裕鵬,姚恩濤,許錦峰,艾軍.建筑物溫度場紅外測試的研究[J],航空計(jì)測技術(shù),2004,24(4):5-6.

[6]黃文浩.建筑物外飾層缺陷紅外熱成像檢測方法研究[D],南京航空航天大學(xué),2006.

作者:張慧慧 單位:遼寧省交通高等專科學(xué)校