サーモグラフィによる構造物表層部欠陥の定量的非破壊評価システム

结构表面缺陷热成像定量无损评估系统

基本信息

批准号：
12750420
负责人：
鎌田敏郎
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

サーモグラフィ法は、コンクリート構造物表層部分の欠陥(空隙)を検出するための非破壊試験法として、特に近年注目されている。この方法は、非接触計測のため検査効率が高く、熱画像から空隙の状態が直接視覚的に把握できるなどの利点を有している。しかしながら、従来の研究は、空隙の有無の判別にとどまっているものが殆どであり、構造物表面の局所的な温度変化に基づいて欠陥の定量的情報(空隙の大きさや厚さなど)を得るための検討が不足していた。本研究では、こうした課題を解決するため、鋼板で覆われたコンクリート部材において、鋼とコンクリートとの間に存在する空隙の検出に関する研究を行い、次のような成果を得ている。(1)液体窒素を冷却材として用いて熱負荷を与えるアクティブ法により、欠陥部分において安定的に温度差を生じさせることに成功している。(2)断熱温度場法の考え方に基づき、実験と解析の両面からのアプローチにより、2次元サーモグラフィ上の局所的温度変化領域での温度分布曲線の変曲点を空隙の端部とみなすことによって、空隙の直径を推定する手法を見出している。(3)3次元サーモグラフィにおける温度分布局面から算出した体積と空隙の実体積との相関関係を利用して空隙体積の推定を行った上で、あらかじめ推定した空隙面積でこの推定空隙体積を除することによって、空隙の平均厚さを推定するプロセスを提案している。本研究では、これらの結果をもとに、サーモグラフィによる構造物表層部欠陥の定量的非破壊評価システムを提案している。これによってサーモグラフィ法の実用性が高められるとともに、欠陥の情報がより定量的なものとして得られるようになり、今後、補修や補強などの設計・施工において有用性が大きいと考えられる。

近年来，热力计作为一种非破坏性测试方法吸引了人们的注意，用于检测混凝土结构表面部分中的缺陷（VAC）。由于非接触式测量，该方法具有高检查效率的优势，并允许直接从热图像中直观地识别空隙状态。但是，大多数先前的研究都限制了空隙的存在或不存在，并且缺乏考虑基于结构表面上局部温度变化的缺陷的定量信息（例如空隙尺寸和厚度）。在这项研究中，为了解决这些问题，我们研究了覆盖有钢板的混凝土成员中钢和混凝土之间差距的检测，并取得了以下结果。（1）使用液氮作为冷却剂施加热负荷的活性方法已成功在缺陷部分中造成稳定的温度差。（2）基于绝热温度场方法的概念，我们通过考虑二维热量表上局部温度变化区域中温度分布曲线的拐点作为空隙的边缘，发现了一种估计空隙直径的方法。（3）我们提出了一个通过使用3D热量表中温度分布方面计算出的体积与空隙的实际体积，然后将估计的空隙体积除以预估算的空隙区域之间的相关性，来估计空隙的平均厚度的过程。基于这些结果，这项研究提出了使用热力计结构的定量非破坏性评估系统，以解决表面结构中的缺陷。这将提高热量表方法的实用性，并提供有关缺陷的更多定量信息，并且被认为在将来的维修和增援方面的设计和构建中具有很大的实用性。