一种钢壳与非均质结构体交界面脱空定量确定方法与流程

本发明涉及放射性同位素技术应用领域，特别是一种钢壳与非均质结构体交界面脱空定量确定方法。

背景技术：

针对大型水利水电、海底隧道工程等一些钢壳-混凝土结构物，在浇筑施工过程中，混凝土与钢板里衬之间常会存在脱空缺陷，从而影响结构物的安全性和耐久性。

申请人于2018年11月29日申请的申请号为cn109342463a的发明专利申请，其发明创造的名称为“一种钢壳-混凝土脱空检测装置”，其巧妙利用混凝土中氢原子的含量决定快中子的慢化减速作用原理，将金属标准板和有机材料标准板采用竖向或横向交错夹紧叠放在夹板之间；金属标准板与有机材料标准板的配比能根据所需的混凝土含水量和密度进行调整。

上述专利申请，针对的检测对象为均质混凝土结构。在现场检测网格时，可以根据仪器热中子影响范围等距规则布设，同一钢板厚度条件下，一条热中子计数率与脱空深度标定曲线可以定量脱空深度。然而，对于有钢埋件（t肋、隔板）、钢壳顶面有其它钢结构单元（浇筑孔、排气孔）的非均质混凝土组合结构体，申请人发现，钢埋件所占据的混凝土体积与有效脱空体积并非线性对应关系。此时，若继续采用传统的检测网格布设方式与计算方法，检测过程中，钢壳与混凝土交界面脱空深度分辨率低，误差大，达不到定量检测要求，难以评价工程中混凝土浇筑质量。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种钢壳与非均质结构体交界面脱空定量确定方法，该钢壳与非均质结构体交界面脱空定量确定方法能适用于具有钢埋件的非均质混凝土组合结构体，能对其中的脱空深度进行定量精确测量，从而能够有效评价工程中混凝土浇筑质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种钢壳与非均质结构体交界面脱空定量确定方法，包括如下步骤。

步骤1，建立脱空深度与热中子计数率关系的标定曲线库，标定曲线库中包含若干组不同背景含水量下脱空深度与热中子计数率的标定曲线单元；每组标定曲线单元均包括不同钢板厚度下脱空深度与热中子计数率的标定曲线。

步骤2，确定预埋件位置：从每个钢壳混凝土检测单元的设计图纸中，查找出所有预埋件的位置和空间分布，预埋件包括t肋和浇筑孔。

步骤3，布设检测网格线：检测网格线包括若干根相互垂直的横线和纵线，横线和纵线的交汇处形成交汇点，横线和纵线围合形成检测网格点，检测网格点的边长为30~40mm；检测网格线布设在钢壳混凝土检测单元的顶部，布设时，应使步骤2确定的t肋均位于对应横线或纵线的正下方，使步骤2确定的浇筑孔均处于交汇点处；检测网格线布设完成后，在钢壳混凝土检测单元顶部将形成若干个检测网格点。

步骤4，检测网格点分类：将步骤3中形成的所有检测网格点，按照所含预埋件的属性进行相似结构的检测网格点归类，将所含预埋件属性相同的检测网格点分为一类，并称为一种检测网格类组；从而，钢壳混凝土检测单元中形成有多种检测网格类组。

步骤5，建立含水量与热中子计数率的反演曲线：在实验室，构建多种含水量依次逐渐递增的混凝土模拟标块，将与钢壳混凝土检测单元中钢板厚度相同的钢板块，放置在对应的混凝土模拟标块上，并将钢板块与混凝土模拟标块之间的间隙均调整为0，也即钢板块与混凝土模拟标块之间的脱空深度为0；采用热中子探测器依次对钢壳下多种不同含水量的混凝土进行测试，分别得到对应的热中子计数率；将得到的所有热中子计数率与对应的含水量进行曲线拟合，得到含水量与热中子计数率的反演曲线。

步骤6，获取每种检测网格类组中混凝土的背景含水量：对每种检测网格类组中的每个检测网格点，均采用热中子探测器进行测量，得到与该种检测网格类组中检测网格点数量相等的热中子计数率，称之为热中子测量数组；去除热中子测量数组中的最大值和最小值，对剩余热中子计数率求取均值；根据求取均值，从步骤5建立的含水量与热中子计数率的反演曲线中，查找出与均值所对应的含水量，该含水量即为该种检测网格类组中混凝土的背景含水量。

步骤7，确定每种检测网格类组的脱空深度标定曲线：针对每种检测网格类组，根据步骤6获取的背景含水量，从步骤1中查找与其对应的脱空深度标定曲线单元；然后，再从已查找出的脱空深度标定曲线单元中查找出与钢壳混凝土检测单元中钢板厚度相对应的脱空深度标定曲线，查找出的脱空深度标定曲线即为选择确定的脱空深度标定曲线。

步骤8，获取每种检测网格类组中每个检测网格点的脱空深度：针对每种检测网格类组，根据步骤6中测试得到的热中子测量数组，将其中的每个热中子计数率与步骤7中建立的脱空深度标定曲线相匹配，得到对应的脱空深度。

预埋件还包括排气孔；步骤3中，在满足检测网格点的边长不低于30mm的前提下，使步骤2确定的排气孔尽可能位于对应横线或纵线的正下方。

预埋件还包括隔板；检测网格线布设时，隔板均位于对应横线或纵线的正下方。

当步骤7中，当步骤7中未从步骤1中查找到与其对应的脱空深度标定曲线单元时，采用相邻两条标定曲线差值的方法拟合生成。

步骤4中，预埋件属性相同是指检测网格点中具有的预埋件的种类类型相同，且检测网格点的中心与同种预埋件的距离相同。

本发明具有如下有益效果：

1、根据钢埋件类型的不同，对钢壳混凝土检测单元针对性地进行网格划线，尽量避开钢埋件对测量的影响。

2、巧妙利用邻近不同类型钢埋件处的混凝土中水含量各不相同的特点，对划分的检测网格点进行相似结构的检测网格点归类，使含有相同钢埋件属性的检测网格点归为一类，也称为一种检测网格类组，同种检测网格类组，我们认为其含水量是均匀的。然后，利用含水量与热中子计数率的反演曲线求取该种检测网格类组的含水量，再根据含水量，查找对应的脱空深度标定曲线，根据每个检测网格点的热中子计数率，求得对应的脱空深度，从而，能对具有钢埋件的非均质混凝土组合结构体，能对其中的脱空深度进行定量精确测量，从而能够有效评价工程中混凝土浇筑质量。

3、根据钢埋件与钢壳表面结构特征，在施工图纸分析基础上，区分典型空间检测网格单元，采用非等间距空间变网格布设方法，划分与仪器热中子影响范围相适应的检测网格。依据网格所在空间含水量的差异性，建立异构检测单元不同含水量的标定曲线库，通过标定曲线库对脱空深度的归一化处理，实现钢壳与非均质结构体交界面脱空深度的快速精准定量测量。

附图说明

图1显示了本发明中钢壳混凝土检测单元中钢埋件的平面示意图。

图2显示了本发明中钢壳混凝土检测单元中钢埋件的纵剖面示意图。

图3显示了钢壳混凝土检测单元中检测网格线布设及检测网格点分类示意图。

其中有：

10.钢壳混凝土检测单元；

21.t肋；22.隔板；23.浇筑孔；24.排气孔；

31.横线；32.纵线；33.检测网格点；34.交汇点。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

一种钢壳与非均质结构体交界面脱空定量确定方法，包括如下步骤。

步骤1，建立脱空深度与热中子计数率关系的标定曲线库，标定曲线库中包含若干组不同背景含水量下脱空深度与热中子计数率的标定曲线单元；每组标定曲线单元均包括不同钢板厚度下脱空深度与热中子计数率的标定曲线。

脱空深度标定曲线库建立的具体方法及具体曲线，参见具体申请人之前申请的申请号为cn201811443088.9的专利申请，这里不再赘述。

步骤2，确定预埋件位置：从每个钢壳混凝土检测单元10的设计图纸中，查找出如图1和图2所示的所有预埋件的位置，预埋件包括t肋21、隔板22、浇筑孔23和排气孔24。其中，浇筑孔和排气孔凸出于钢壳混凝土检测单元的上表面。

步骤3，布设检测网格线：如图3所示，检测网格线包括若干根相互垂直的横线31和纵线32，横线和纵线的交汇处形成交汇点，横线和纵线围合形成检测网格点33，检测网格点的边长为30~40mm；检测网格线布设在钢壳混凝土检测单元的顶部，布设时，应使步骤2确定的t肋和隔板均位于对应横线或纵线的正下方，使步骤2确定的浇筑孔均处于交汇点34处；在满足检测网格点的边长不低于30mm的前提下，使步骤2确定的排气孔尽可能位于对应横线或纵线的正下方。

检测网格线布设完成后，在钢壳混凝土检测单元顶部将形成若干个检测网格点。

步骤4，检测网格点分类：将步骤3中形成的所有检测网格点，按照所含预埋件的属性进行相似结构的检测网格点归类，将所含预埋件属性相同的检测网格点分为一类，并称为一种检测网格类组；从而，钢壳混凝土检测单元中形成有多种检测网格类组。

预埋件属性相同是指检测网格点中具有的预埋件的种类类型相同，且检测网格点的中心与同种预埋件的距离相同。如图3所示，具有8种预埋件属性，分别对应数字“1”至“8”，同种数字，代表一种预埋件属性。

步骤5，建立含水量与热中子计数率的反演曲线。

在实验室，构建多种含水量依次逐渐递增的混凝土模拟标块，将与钢壳混凝土检测单元中钢板厚度相同的钢板块，放置在对应的混凝土模拟标块上，并将钢板块与混凝土模拟标块之间的间隙均调整为0，也即钢板块与混凝土模拟标块之间的脱空深度为0；采用热中子探测器依次对钢壳下多种不同含水量的混凝土进行测试，分别得到对应的热中子计数率；将得到的所有热中子计数率与对应的含水量进行曲线拟合，得到含水量与热中子计数率的反演曲线。

步骤6，获取每种检测网格类组中混凝土的背景含水量：对每种检测网格类组中的每个检测网格点，均采用热中子探测器进行测量，得到与该种检测网格类组中检测网格点数量相等的热中子计数率，称之为热中子测量数组；去除热中子测量数组中的最大值和最小值，对剩余热中子计数率求取均值；根据求取均值，从步骤5建立的含水量与热中子计数率的反演曲线中，查找出与均值所对应的含水量，该含水量即为该种检测网格类组中混凝土的背景含水量。

步骤7，确定每种检测网格类组的脱空深度标定曲线：针对每种检测网格类组，根据步骤6获取的背景含水量，从步骤1中查找与其对应的脱空深度标定曲线单元；然后，再从已查找出的脱空深度标定曲线单元中查找出与钢壳混凝土检测单元中钢板厚度相对应的脱空深度标定曲线，查找出的脱空深度标定曲线即为选择确定的脱空深度标定曲线。

当未从步骤1中查找到与其对应的脱空深度标定曲线单元时，采用相邻两条标定曲线差值的方法拟合生成。具体拟合方法，参见申请号为cn201811443088.9，这里不再赘述。

步骤8，获取每种检测网格类组中每个检测网格点的脱空深度：针对每种检测网格类组，根据步骤6中测试得到的热中子测量数组，将其中的每个热中子计数率与步骤7中建立的脱空深度标定曲线相匹配，得到对应的脱空深度。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。