混凝土挡墙破损状况的红外热成像检测.pdf

2 0 1 3 N O 2第1 2 卷总第 1 1 2 期 施工技术5 d o i ： 1 0 3 9 6 9 is s n 1 6 7 1 9 1 0 7 2 0 1 3 0 2 0 0 5 混凝土挡墙破损状况的红外热成像检测 I n f r a r e d Th e r mo g r a p h i c T e s t i n g O n Da ma g e Co n d i t i o n o f Co n c r e t e Re t a i n i n g Wa l l 翟旭 茹 康 庄 f 重庆建工市政交通工程 有限责任 公司 ， 重庆 4 0 0 0 2 1 ) 摘要 ： 该文通过对真 实挡墙模型的红外热成像检测 实验 ， 研究 了不 同缺 陷深度、 大 小等 因素对缺 陷所在 表面的温度和温差的影响 变化规律 ， 最后 利用Ma d a b 语 言及 图像 处理技 术对挡墙红 外热图像进行 处理 。 计算挡墙 的缺 陷面积 ， 并与 实际缺 陷面积进行 了比较。结果表明 缺 陷实际面积与 Ma d a b 分析计 算得 出的结果相差不 大 说 明采用该处理方 法在挡墙 缺陷面积计算 中是 可行 的 可为及 时保养和处理 内部隐患及检测挡墙的安全 性提 供 依 据 。 关键词 ： 红外线热成像技术 ； 混凝土挡土墙 ； 缺 陷 中图分类号 ： TU3 文献标识码 ： A 文章编 号 ： 1 6 7 1 9 1 0 7 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 0 5 一 O 4 Ab s t r a c t ： Ba s e d o n t he inf r a r e d t h e r mo g r a ph i c t e s t i n g o n the r e a l r e t a i ni n g wa l l mo d e l ，i mp a c t s o f d i f f e r e n t d e f e c t d e p t h s a n d s i z e s o n t he t e mp e r a t u r e a n d t e mpe r a t u r e d i f f e r e n c e o fd e f e c t e d s u r f a c e a l e s t u d i e d， t h e i n fra r e d t h e r mo g r a p h i c i ma g e s a r e t r e a t e d t h r o u g h Ma t l a b l angu a g e and i ma g e p r o c e s s i n g a nd t h e d e f e c t e d are a i s c a l c u l a t e d an d c o mpa r e d wi t h the a c tua l d e f e c t e d a r e a Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e a c tua l d e f e c t e d are a i s c l o s e t o t h e o n e Matl a b c a l c u l a t e d ， t e s t i n g t h a t t h e t r e a t me n t me t h o d i s f e a s i b l e i n t h e d e f e c t e d a r e a c a l c u l a t i o n and C an o ffe r s o me e v i d e n c e f o r t i me ly ma i n t e n an c e and t r e a t - me ri t o fi n t e r n a l h a z a r d s a s we l l a s the s a f e t y o f ret a i ni n g wa l 1 K e y wo r d s： in f r a r e d the r ma l i ma g i n g t e c h n o l o g y ； c o n c r e t e r e t a i n i n g wa l l ； d e f e c t 技术对红 外图像 进行定量的面积计算。此方法为挡墙缺陷状 引言 况定量检测的 一个有 效的 方法， 所计算出的 破损面积率为维 护 、 修缮提 供了相关 的数据参考 ， 可在实际 中得到应用。 随着 国家经济建设 的发展 ， 挡 土墙 不仅 广泛应 用于公路 、 铁路 、 城 市建设 的边 坡支 护 ， 也大量应 用于水坝建 设 、 港 口工 程 、 水土保持 、 山体滑坡防治等领域 。然而 ， 由于设计 理论 、 施 工及检测技术 等各方面滞后于工程应 用 大量 工程事故屡见 不鲜 。因此 ， 除 了精心设计 和施工外 ， 对挡 土墙等支挡结构 的 工 作状 态进 行及 时准确 的检 测和 评估 是一项 行之 有效 的方 法。但截 至 目前还没有一 种检测方法能够简便 、 快捷地对挡 土 墙 的实际状况进行检测和评估 。红外 热成 像检 测技术应用 于 建筑领域检测 已经 有近3 0 年 的历史 ，这种检测方法具有非接 触大面积检 测、 响应速度 快、 检测精度 高等 优点。 目前红外 热 成像法在建 筑工程 领域应用 日趋广泛 。在 自然界 中 ， 任何高 ， 于绝对零度 的物体 都是红外辐射源 ，红外线是 介于可见红光 和微波 间的电磁 波 ， 它 的波长 范围在0 7 6 1 0 0 0 m之 间。其 中 只有3 5 m和8 1 4 m的波段能很好地透过 ， 红外探测器就是利 用这个波段进 行探 测的 。当物体内部存在裂缝和缺 陷时 ， 它 将改变物体 的热传 导 。 使物体 表面 温度的分布产生差别 ， 利 用 红外热成像仪 测量它的不 同热辐射 。可 以检测 出物体 的缺 陷 位置13 。对于混凝土挡墙 ， 在炎热夏季太阳辐射下 ， 墙后填土 的 温度要比墙 表面空 气温度低十多度 ， 存 在较强的热传递过程 ， 更加适用 于红 外热成像无损检测 但该方法 用于混凝土挡墙 的检测还鲜 有报道。 另外红 外检测技术 多停 留在定性水平 ， 未涉及定量检测。本文应用Ma t la b 软件 ， 利用数字 图像处理 的 收稿 日期 ： 2 0 1 2 1 2 1 7 作者 简介 ： 翟旭 茹 ( 1 9 7 4 ) ， 女 ， 山西翼城人 ， 本科 ， 高级工程师 ， 主要从 事公 路、 市政及建筑工程的施工管理工作。 1红外热成像检测原理和步骤 对于缺陷物体 在热流 的作用下会在 表面 产生不 同的温 度分布 ，缺 陷部位会 产生温度 异常 ，从 而具有不同的热辐射 力 ， 由此而发出 的红外线 能量 也不相 同， 用红外热像仪接收之 后形成热 图像 ， 通过对热 图像 的解析 ， 便 可判 断出缺陷部位和 缺陷特征。在进行红外热成像检测之前 ， 需要对检 测过程进行 安排 ， 事 先列出在检 测过程 中需要注意 的事项 ， 同时 ， 对 于不 同的检测对象 ， 检测过程和步骤不尽相 同。 ( 1 ) 调 查挡墙情况 ： 了解挡 墙的结构形式和组 成 ： 调查挡墙 的周边环境 ， 如是否有树木遮挡 ： 选 择合 适的拍摄 地点等。通 过上述工作判断是否适合采用红外热成像法进行检测 。 ( 2 ) 选择最佳 的拍摄时间 ： 不同的地 点、 日期的最佳检测时 间都不尽相同 ， 但基本上都在太阳辐射最强 的几个小时 在进 行检测之前 ， 可根据天气预报选择合适的拍摄时间 ， 在 实际的 检测工程 中 ， 可以提前测试一下空气温度和太阳辐射强度 ， 了 解拍摄时的天气状况。如果采用两幅 热图像相见的方法 ， 则要 求拍摄的地点和角度必须相同。拍摄时间最好是在辐射最大 和最小的时间段内 ( 3 ) 配合 目测和敲 击法作局部 的校 核 ： 对 用红外热成像技 术检测到 的可能存在缺陷 的地区 。可 以配合其他检测方 法进 行校核 ， 使得检测结果更为准确。 ( 4) 图像输出和二次处理 ： 对于大面积 的检测 。 由于热图像 分辨率有限 ， 需要拍摄多张热图像进行拼合处理 进行 几何 校