钢筋
有助于定位钢筋并定性重建其布置情况。
GPR应用于结构检测的工作原理
GPR是一种间接、非侵入性的方法。天线向混凝土内发送短暂的电磁脉冲;其传播取决于所穿过材料的电学特性。
当信号遇到电磁特性不同的材料之间的界面时,部分能量会被反射并由天线接收。沿剖面记录的响应经过处理后以雷达图的形式呈现,其解读需要结合构件已知的几何形状、材料和状况进行比对。
01
天线
在构件表面进行发射和接收。
02
电磁脉冲
发送到材料中的高频信号。
03
传播
受电磁特性影响的传播路径。
04
反射体 / 不连续面
在探测体积内遇到的变化。
05
反射
部分能量返回表面。
06
雷达图
沿所采集剖面的信号表示。
07
解读
与已知几何形状和状况相关联的技术分析。
可以显示什么
所获证据取决于电磁对比度、所用频率及采集条件。雷达图提供需要解读的指示信息:并不能自动诊断锈蚀、潮湿或劣化。
金属构件
可显示具有强电磁对比的嵌入件、套管或其他构件。
空洞与孔隙
响应可能表明存在与周围混凝土特性不同的区域。
蜂窝状缺陷与不连续面
局部信号变化可能提示需要通过有针对性的检查进一步分析的区域。
地层与变化
有助于区分界面、厚度和内部构造的变化。
可能与劣化相关的异常
雷达图可能显示需要结合其他数据解读的变化,而非自动诊断。
绘制混凝土内部钢筋图
金属钢筋会产生可识别的反射,当采集几何形状和信号质量足够理想时,有助于定位其位置并定性重建其在结构构件中的布置。
对协调一致的剖面进行解读,可以在空间上组织证据,并有助于选择需要进行后续检查、局部测试或采用其他方法深入分析的区域。
GPR还是磁感仪?两种功能不同的方法
| 方面 | 结构GPR | 磁感仪 |
|---|---|---|
| 原理 | 电磁波 | 局部磁性或电磁原理 |
| 数据采集 | 协调一致的剖面与网格 | 点测量或局部扫描 |
| 成果交付 | 雷达图与测绘图 | 钢筋位置及保护层厚度的测量/估算 |
| 分析方式 | 内部构造的解读 | 金属构件的局部验证 |
当检测目标需要时,GPR和磁感仪可以互补使用。
从单次扫描到测绘成图
可追溯的测绘需要具有原点及纵横轴线的参考系统。网格间距和扫描方向根据预期构件的尺寸及所需的细节程度来选择。
网格
已定义的参考系统、原点、轴线和间距。
扫描
纵向和横向剖面。
雷达图
沿每条剖面记录的响应。
处理
与测量相一致的校正与处理。
测绘 / 解读
证据的空间相关性分析。
哪些因素会影响结果?
测量条件
- 天线频率与配置
- 材料的介电常数
- 电导率
- 含水率
- 信号衰减
- 构件几何形状
- 目标深度
- 钢筋密度与布置
- 表面状况
高导电性材料会使信号迅速衰减,并降低可探测的深度。信号的快速衰减可能与不同的状况有关,仅凭此并不能构成潮湿、锈蚀或劣化的诊断。
如何设计一次结构GPR检测?
检测方案并非标准化的:频率、网格、方向和处理程序必须根据诊断问题和待检测构件来确定。
确定目标
明确哪些信息需用于支持技术决策。
选择天线
在分辨率、深度与构件特征之间取得平衡。
确定参考系统
建立测量的原点、轴线和坐标系统。
网格设计
根据目标尺度确定间距和方向。
数据采集
收集可追溯且与检测方案一致的剖面。
处理
在不脱离数据背景的前提下应用适当的处理程序。
解读
结合几何形状和材料解读反射与异常。
成果交付
提交结果、局限性及有助于后续决策的建议。
GPR何时可为层析成像检测提供指引
在特定检测活动中,GPR可提供有关内部几何形状和构件位置的初步信息,有助于选定需要通过超声波层析成像进一步分析混凝土响应的区域。
这是一个已记录的整合实例,而非强制性程序:方法及其先后顺序须根据诊断问题来选择。
了解超声波层析成像GPR
定位与几何形状
超声波层析成像
深入分析
数据关联
信息的综合解读
高架桥上的结构GPR检测
2019年,Novatest在菲乌米奇诺机场附近的Via Mario de Bernardi高架桥上开展了一次诊断检测。GPR被用于定性确定中央梁内钢筋的布置情况,并为后续深入分析做组织安排。
在中央梁上共采集了116个雷达剖面。随后按区段对雷达图进行了整理,并保持与现场所采用参考系统的对应关系。
GPR的贡献在于对内部构造进行定性解读:该数据为诊断方案提供了指引,但并未取代与超声波层析成像及数字射线照相的相互关联分析。
了解关于桥梁和高架桥检测的完整案例:
适用的局限性与条件
- 高导电性材料
- 含水率
- 信号衰减
- 钢筋密度过高
- 复杂几何形状
- 表面状况
GPR是一种诊断工具,其有效性取决于频率的正确选择、采集几何形状以及被检测构件的特性。
用于结构诊断的GPR系统
混凝土诊断需要高频系统,以及与所需分辨率、深度和可达性相符的配置。仪器设备仍需服从于检测方案设计、采集质量和技术解读。
了解Novatest的GPR解决方案常见问题
- 什么是结构GPR?
- 这是一种间接、非侵入性的方法,利用高频电磁脉冲采集结构构件内部构造的信息。雷达图的解读有助于定位钢筋、埋置构件、不连续面和材料变化。
- GPR能测量混凝土保护层厚度吗?
- 当材料的电磁参数已知或被正确估算时,GPR有助于估算钢筋的位置和深度。对于专门的局部保护层测量,磁感仪可能更为合适;选择取决于目标和具体情况。
- GPR能自动检测锈蚀和潮湿吗?
- 不能。信号幅度、速度或衰减的变化可能与不同的状况有关,仅凭这些变化本身并不构成诊断。数据必须结合材料、几何形状、湿度、钢筋和采集条件进行解读。
- GPR与超声波层析成像有何区别?
- GPR利用电磁波,能有效定位并对内部构件及几何形状进行定性测绘。超声波层析成像利用弹性波深入分析混凝土的内部响应。在特定的检测活动中,两种方法可以提供互补信息。
- 如何设计一次混凝土GPR检测?
- 首先要明确诊断问题,然后确定天线频率、参考系统、网格、扫描方向和扫描间距。采集、处理和解读必须与几何形状、预期深度和构件状况保持一致。