一种混凝土隐裂纹显影延时型荧光激励溶液及使用方法与流程

1.本发明属于建筑物隐裂纹探测技术领域，特别涉及一种混凝土隐裂纹显影延时型荧光激励溶液及使用方法。


背景技术：

2.混凝土隐裂纹是大尺寸裂缝的早期，张口宽度通常小于0.1mm。结构关键部位，如主要承重梁跨中位置，安全性容不得失之毫厘，需要透彻感知裂缝的发育情况；此外，预应力构件更是不允许开裂。因此，对于混凝土工程重要结构构件或部位，越早发现隐裂纹，越有利于控制风险，切断工程灾变链。
3.当前，混凝土隐裂纹探测方法主要有超声激励热成像法、荧光渗透激励法，其中荧光渗透激励法出现了与无人机平台的综合运用。超声热像法利用超声波激振器接触激励探测对象，但该方法不适合人员难达区域，例如高坝坝面的大范围巡查。荧光渗透激励法是向待测物喷洒荧光激励溶液，利用隐裂纹毛细吸附效应，诱导隐裂纹周围荧光溶液向裂纹处汇集；向荧光液覆盖面辐射紫外光，由于紫外光下荧光液高亮，故隐裂纹处因荧光液的重分布出现色差标记而显形。然而，荧光渗透激励法所用的荧光溶液由荧光粉溶于水而成，流动性较强；荧光液喷洒至混凝土表面后，或迅速流失，或被混凝土面快速吸收，导致紫外光灯辐射下隐裂纹色差显影发生快、窗口期短，且窗口期内隐裂纹色差标记区域存在局部标记退化，上述问题造成了当前的混凝土隐裂纹荧光激励手段对工程环境的适应能力有待提升。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种混凝土隐裂纹显影延时型荧光激励溶液及使用方法。
5.本发明的第一方面提供了一种混凝土隐裂纹显影延时型荧光激励溶液，包括：显影增强剂、蒸馏水和水溶性荧光粉；其中，显影增强剂、蒸馏水和水溶性荧光粉的质量比为27～69：100：0.3～0.6。
6.优选地，所述无机盐显影增强剂为无水碳酸钾，所述水溶性荧光粉为黄色荧光粉末，且溶于水后在365nm紫外光下呈亮绿色。
7.本发明的第二方面提供了上述混凝土隐裂纹显影延时型荧光激励溶液的制备方法，包括以下步骤：
8.s1、将显影增强剂溶解于蒸馏水中，配制摩尔浓度为2.0～5.0mol/l的显影增强剂溶液；
9.s2、向所得显影增强剂溶液中加入水溶性荧光粉，混合均匀，即得到显影延时型荧光激励溶液。
10.优选地，所述显影延时型荧光激励溶液为透明状，ph为10～11。
11.本发明的第三方面提供了上述混凝土隐裂纹显影延时型荧光激励溶液的使用方
法，包括以下步骤：
12.a1、将显影延时型荧光激励溶液装入喷洒装置，然后对待探测混凝土结构表面进行喷液激励，保持持续激励10～70s，停止激励；
13.a2、采用紫外光灯对所述显影延时型荧光激励溶液喷洒覆盖的待探测混凝土结构表面进行照射，并利用可见光相机对辐射紫外光的荧光液覆盖区域进行拍摄，当结构表面被荧光标记的隐裂纹失去肉眼可区分度时，停止拍摄；
14.a3、根据混凝土结构表面的荧光显影特征，解译拍摄的图像，探明隐裂纹；其中，图像中隐裂纹的判断标准为：与荧光高亮区域成鲜明对比的，且呈裂纹形态的暗色条带状区域即为隐裂纹；
15.a4、判别混凝土隐裂纹的宽度区间。
16.优选地，所述喷洒装置的喷嘴喷头的出液体积流量为0.5～30l/min，喷雾角度为30
°
～150
°
，所述显影延时型荧光激励溶液覆盖区域的直径为0.5～3.5m。
17.优选地，所述判别混凝土隐裂纹的宽度区间，其具体方法包括：当隐裂纹的暗色条带区域的中心处，存在与暗色条带形态一致的亮线时，则判定亮线所在的隐裂纹段的张口宽度大于张口宽度临界值；当隐裂纹暗色条带区域中不含亮线时，则判定该区域隐裂纹段的张口宽度小于张口宽度临界值。
18.本发明具备如下有益效果：
19.(1)相较于单一的荧光水溶液，本发明提供的显影延时型荧光激励溶液，具有的毛细吸附效应更强且粘滞性更高，这使得隐裂纹荧光激励显影时：第一，隐裂纹处显影窗口期得以延迟，且窗口期的持续时长得到延长，为工程条件下喷液无人机较大范围激励后，拍摄无人机有效捕捉隐裂纹显影形态，奠定了协同操控的可行性；第二，隐裂纹在显影窗口期内，裂纹显影形态整体保持完好，不存在局部消退现象，有利支撑了基于荧光显影准确掌握隐裂纹形态的技术设想。
20.(2)本发明提供的利用隐裂纹荧光图像判别混凝土隐裂纹宽度区间的方法，使得探测人员可直接从得到的荧光图像中获取待测混凝土隐裂纹的宽度区间，从而提高了荧光激励探测技术的推广应用价值。
21.(3)本发明显影延时型荧光激励溶液显碱性，喷洒至混凝土结构表面后起还能够提高混凝土结构的耐久性。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为溶液a和溶液b喷洒3s后的裂纹荧光形态图；
24.图2为溶液a和溶液b喷洒10s后的裂纹荧光形态图；
25.图3为溶液a和溶液b喷洒25s后的裂纹荧光形态图；
26.图4为溶液a和溶液b喷洒35s后的裂纹荧光形态图；
27.图5为溶液a和溶液b喷洒40s后的裂纹荧光形态图；
28.图6为溶液a和溶液b喷洒50s后的裂纹荧光形态图；
29.图7为溶液a和溶液b喷洒60s后的裂纹荧光形态图；
30.图8为溶液a和溶液b喷洒70s后的裂纹荧光形态图；
31.图9为溶液a和溶液b喷洒80s后的裂纹荧光形态图；
32.图10为溶液a和溶液b喷洒90s后的裂纹荧光形态图；
33.图11为溶液a和溶液b喷洒100s后的裂纹荧光形态图；
34.图12为使用溶液b对区域s1进行喷洒激励时获得的隐裂纹荧光图像以及实测该段隐裂纹典型片段的宽度；
35.图13为使用溶液b对区域s2进行喷洒激励时获得的隐裂纹荧光图像以及实测该段隐裂纹典型片段的宽度；
36.图14为喷洒溶液a后荧光图像的取色图(自上而下为1～11号点)；
37.图15为喷洒溶液b后荧光图像的取色图(自上而下为1～11号点)。
具体实施方式
38.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
39.本发明从表面张力、粘滞性、溶液浓度等参数综合考虑，选定了一定浓度的碳酸钾水溶液作为水溶性荧光粉的母液，相较于溶剂水作为水溶性荧光粉的母液，可将母液的表面张力从72.8mn/m(溶剂水)增至92mn/m，粘滞性从1cp增加至1.6cp。研究发现，该碳酸钾水溶液可起增强水体毛细吸附效应与粘滞性作用，将水溶性荧光粉溶于该溶液中形成的显影延时型荧光激励溶液具有延拓隐裂纹色差标记窗口期，并维持隐裂纹标记形态在窗口期内整体存附的作用。
40.实施例1
41.配制混凝土隐裂纹显影延时型荧光激励溶液：
42.(a)称取一定质量的无水碳酸钾溶解于蒸馏水中，配制500ml摩尔浓度为3.5mol/l的碳酸钾溶液；
43.(b)向所得碳酸钾溶液中加入一定量的黄色荧光粉末(该黄色荧光粉末溶于水后在365nm紫外光下呈亮绿色)，搅拌溶解混合均匀，得到混凝土隐裂纹显影延时型荧光激励溶液，记作溶液b，其中，水溶性荧光粉与蒸馏水的质量比为0.4∶100。
44.对比例1
45.配置质量浓度为0.4wt％的荧光水溶液：
46.称取一定质量的水溶性荧光粉溶解于蒸馏水中，配制500ml质量浓度为0.4wt％的荧光水溶液，记为溶液a。
47.(ⅰ)荧光激励下隐裂纹显影时间窗口延拓效果试验：
48.具体步骤为：(a)将上述实施例1和对比例1制备的溶液a和溶液b分别装入两个规格相同的喷壶中，调整喷嘴使得两喷壶喷嘴喷出的溶液流量(15l/min)、喷雾角度(60
°
)以及溶液面积一致；(b)选择含有隐裂纹的被测混凝土试块，并在被测试块上选定两个区域，
选定的两个区域所含有的隐裂缝宽度范围基本一致，在距离被测试块3米处设置荧光紫外灯(365nm)，正对被测试块进行照射；(c)在距离被测试块相同距离处，使用装有溶液a和溶液b的喷壶同时对被测试块上的两个选定区域进行喷液激励，喷洒相同次数和相同覆盖面积(直径为0.5m)；(d)分别记录两个选定区域喷涂范围内的隐裂纹显影时间和持续时间，根据混凝土结构表面的荧光显影特征，解译拍摄的图像，探明隐裂纹，其中，图像中隐裂纹的判断标准为：与荧光高亮区域成鲜明对比的，且呈裂纹形态的暗色条带状区域即为隐裂纹。具体实验结果见图1-11。
49.由图1-11结果可知，对比例1制备的溶液a喷洒处的隐裂纹在喷洒溶液a后3s开始出现有清晰区分度的暗色裂纹形态，持续40s后显影形态开始消失，直至第70s完全消失。整个过程中，隐裂纹周围荧光区域自上而下依次地局部消散(这里推测因水溶液自上而下流淌，上部荧光溶液积存量小于下部，故更早地被表面混凝土吸附消散。)，随着隐裂纹周围荧光区域的消散，隐裂纹处的暗色条带也自上而下渐渐失去了区分度；
50.而本发明实施例1制备的溶液b喷洒处的隐裂纹在喷洒溶液b后10s开始出现有清晰区分度的暗色裂纹形态，持续90s后显影形态基本消失。整个过程中，隐裂纹周围的荧光区域整体地渐渐消散(这里推测因溶液b粘滞性和表面张力较高，不易自上而下地流淌，故混凝土表面上下的荧光溶液存量差异不大。)，近乎是同步消散，随着隐裂纹周围荧光区域的整体消散，隐裂纹处的暗色条带也整体失去了区分度。由此可得，本发明制备的显影延时型荧光激励溶液显著地延拓了隐裂纹显影的时间窗口，并且在窗口期内，能够持续完整地呈现隐裂纹的形态。
51.(ⅱ)验证混凝土隐裂纹宽度区间判别方法的准确度
52.具体步骤为：(a)选择含有隐裂纹的被测混凝土试块，并在被测试块上选定两个区域，分别记为区域s1和区域s2；(b)使用装有溶液b的喷壶对被测试块上的区域s1和区域s2进行喷液激励，同时采用紫外光灯(365nm)对溶液b喷洒覆盖的区域s1和区域s2进行照射，并利用可见光相机进行拍摄，得到区域s1和区域s2中的隐裂纹荧光图像见图12和图13。
53.由图12结果可知，区域s1中的隐裂纹的暗色条带区域的中心处，存在与暗色条带形态一致的亮线，则判定亮线所在的隐裂纹段的张口宽度大于张口宽度临界值；由图13结果可知，区域s2中的隐裂纹暗色条带区域中不含亮线，则判定区域s2隐裂纹段的张口宽度小于张口宽度临界值，研究得到该张口宽度临界值为0.05mm；通过裂缝测宽仪对区域s1和区域s2中所含有的隐裂缝段的宽度进行测定，测定结果见图12和图13，得到区域s1中隐裂纹的宽度均大于0.05mm，区域s2中隐裂纹的宽度均小于0.05mm，上述结果与本发明判别方法得到的结果一致。
54.(ⅲ)显影实验：
55.具体步骤为：(a)将上述实施例1和对比例1制备的溶液a和溶液b分别装入两个规格相同的喷壶中，调整喷嘴使得两喷壶喷嘴喷出的溶液流量和溶液面积一致；(b)选择含有隐裂缝的被测试块，首先使用溶液a对试块进行喷洒，并使用荧光紫外灯(365nm)在距离试块50cm处照射，隐裂缝的荧光图像完全显现后拍摄下当前荧光图像，见图14；(c)使用清水冲洗试块喷洒区域，并将该区域吹干恢复到未喷洒溶液之前的初始状态，再使用溶液b对该被测试块进行喷洒，喷洒次数和喷洒范围与喷洒a溶液时一致，并使用相同的荧光紫外灯在距离试块50cm处照射，隐裂缝的荧光图像完全显现后拍摄下当前荧光图像，见图15；(e)使
用取色器分别对上述拍摄的图像裂纹处、裂纹周边暗色带和非裂纹处荧光色进行取样分析取色器取出的颜色为r、g、b，分别代表三原色(r：红、g：绿、b：蓝)，图中红色三角点(r)为非裂纹处荧光区域取色点，白色圆点为裂纹周边暗色带去色点，取色后发现r和b的含量很低，说明该处颜色以绿色g为主，因此主要以g的值来表明此处的色度，分别将红色三角点的g值和白色圆点的g值取平均值(取值为使得数据尽量准确，去掉最高值和最低值之后计算平均值)；喷洒溶液a后，从上至下取1～11号点，测得各个取色点处的g值(见表1)，经计算得到裂缝左侧红色三角点g的平均值为218.3，裂缝右侧红色三角点g的平均值为185.5，白色圆点g的平均值为89.5，差值分别为128.8和96；喷洒溶液b后，从上至下取1～11号点，测得各个取色点处的g值(见表2)，经计算得到裂缝左侧红色三角点g的平均值为223.5，裂缝右侧红色三角点g的平均值为190.2，白色圆点g的平均值为93.7，差值分别为129.8和96.4；由上述实验结果可得：本发明中调配的显影延时型荧光激励溶液与相同浓度的荧光水溶液在各自的最佳显影状态下，显影效果近似。即碳酸钾的引入不会显著降低荧光溶液的最终显影效果。
56.表1
[0057] 左右中12031838122211889332141919642041978552141838362411849672371957082221999692181888810232161891119913195
[0058]
表2
[0059] 左右中12172019122071991013226196106424120710252382019462511909072312008g822917196g2161869510207168861116710178
[0060]
本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，
不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。