混凝土裂缝宽度检测方法

混凝土裂缝宽度检测方法与仪器

发布时间：2011/5/16 浏览次数：134次

濮存亭（北京市康科瑞工程检测技术有限责任公司北京 100037）

裂缝宽度测试要求裂缝宽度测试仪器的读数精度优于0.02mm。测位处混凝土表面应清洁、平整，裂缝内部不应有灰尘或泥浆，宜选择裂缝张开状态下检测。一条连续裂缝上宜布置2 个以上裂缝宽度测位，在裂缝分布图中标注检测部位和最大裂缝宽度部位。

一、裂缝宽度测试仪器介绍

裂缝宽度宜采用裂缝读数显微镜或裂缝宽度测试仪器检测，现有的裂缝宽度的测量方法分四类：

1、塞尺或裂缝宽度对比卡：简单，但只能用于粗测，测试精度低。

2、裂缝显微镜：用具有一定放大倍数的显微镜直接观测裂缝宽度，读数精度一般为

0.02mm--0.05mm，需要人工近距离调节焦距并读数和记录，有些还需另配光源，测试速度慢，测试工作的劳动强度大，而且有较大的人为读数误差。裂缝显微镜方法是目前裂缝测试的主要方法。例如：国产仪器WYSK--40 型裂缝宽度测试仪：测量范围0--4mm, 精度0.05mm；进口产品ELE35-2520\2505 型裂缝宽度测试仪：测量范围0--4mm,精度0.02mm 。

裂缝宽度读数显微镜

3、图像显示人工判读的裂缝宽度测试仪器

近年内市场上有通过摄像头拍摄裂缝图像并放大显示在显示屏上，然后依据屏幕上的刻度尺，人工读取裂缝宽度的裂缝测试仪器，如北京康科瑞公司的KON-FK（O）裂缝宽度测试仪、深圳市思韦尔检测科技公司的SW-LW-101 型表面裂缝宽度观测仪、四川省建筑科学研究院的Z 72 型等。这种测试仪避免了裂缝显微镜必须近距离调节焦距的要求，降低了裂缝测试的劳动强度，但仍需人工估测和记录宽度，因此必然存在人工读数时的离散。

KON-FK（O）裂缝宽度测试仪

4、图像显示自动判读的裂缝宽度测试仪器

该类仪器的最大特点是对裂缝深度的自动判读，即通过摄像头拍摄裂缝图像并放大显示在显示屏上，然后对裂缝图像进行图像处理和识别，执行特定的算法程序自动判读出裂缝宽度，这类测量仪器具备了摄取裂缝图像并自动判读以及显示、记录和存储功能，测试实时快速准确，代表了裂缝宽度测量仪器的发展方向。进口仪器有日产FCV-21 型裂缝宽度测试仪，前端为数字式摄像头，用于摄取裂缝图像，经连接线将图像显示在掌上电脑的显示屏上，自动判读并显示裂缝宽度。测试范围0.05--2.0mm，读测精度0.05mm，测试精确度0.03mm。但0.05mm 的读测精度偏低，另外进口仪器的价格较高，且不便于售后服务。北京康科瑞公司于2006 年最新推出的KON-FK(A)裂缝宽度测试仪是最新型的国产自动判读数显式裂缝宽度测试仪。

二、KON-FK(A)裂缝宽度测试仪

KON-FK(A)裂缝宽度测试仪

仪器采用新型高精度、高灵敏度的光电转换器件进行图像采集，利用DSP 系统实现图像分析与处理，通过特征提取与优化算法自动判读裂缝宽度，同时在液晶屏上实时显示裂缝图像和裂缝宽度的测试结果。

1、技术指标和特点：

检测范围：0.02－8.00mm；

估测精度：0.01mm；

标准宽度校准测线测量误差±0.01mm；测试精度高于现有同类仪器，测试误差小；自

动判读一致性好，避免了人工读数误差；实时快速的进行裂缝图像显示和宽度自动判读，显

示判读时间0.15 秒，大大提高了测

试效率，可以对使用中的构件裂缝或不同荷载等级作用下的裂

缝的发展情况进行实时监测或长期监测。数据可存储、回放查

看；并传输到PC 机上作进一步的数据或文字报告处理。2、创

新点

1.（1）用DSP（专用数据处理器）为主控器，在数据处理速度和数据处理功能方面都优于日产FCV-21 型裂缝宽度测试仪所采用的掌上电脑，保证了运算速度和专用数据处理算法的运行，从而保证了测试精度和测试速度，日产FCV-21 型的判读时间为15 秒，KON-FK(A) 型仅为0.15 秒。

2.（2）裂缝图像分析判读专用算法和相应软件

裂缝图像是渐变灰度图像，如何将裂缝图像在背景图形中分割出来是算法的关键，要使得裂缝图像自动分割结果与人眼判读结果基本一致，KON-FK(A)裂缝宽度测试仪采用了专用算法（专利技术）。

三、KON-FK(A)裂缝宽度测试仪测试精度

1、对标准裂缝宽度的测试精度

标准裂缝是指黑白分明、边界明确界定的裂缝，如图所示，且裂缝宽度经第三方计量机构校准。

验证试验用KON-FK（A）裂缝宽度测试仪对标准缝宽进行测量，测试结果与缝宽校准值进行比较见下表。

试验结果表明KON-FK（A）裂缝宽度测试仪测量结果与标准缝宽的校准值完全一

致。

2、对混凝土裂缝的测量精度

标准裂缝的边界是黑白分明、边界明确的，但混凝土裂缝并非黑白分明，其边界是灰度渐变的，裂缝宽度本身不具有明确的真值，人眼读数也只能是约定真值，考虑到人眼读数的离散性，因此可以用多次人眼读数的平均值为约定真值对裂缝宽度测试仪进行测量精度验证。

KON-FK（A）裂缝宽度测试仪需要在灰度渐变的裂缝图像中首先通过图像处理技术和算法将裂缝边界从背景中分割出来，将裂缝的灰度图像处理为黑白显示边界明确的图像（见下图），然后进行宽度检测。因此对图像处理技术、算法以及运算速度提出较高的要求。

下表为在混凝土裂缝同一位置上用读数显微镜和KON-FK（A）裂缝宽度测试仪的测量结

果。

试验结果表明：KON-FK（A）裂缝宽度测试仪测试结果与用显微镜人工读数测试结果的平均值非常接近，其平均偏差为0.016mm. 但是KON-FK（A）裂缝宽度测试仪的读数标准差明显小于显微镜的标准差，说明由于避免了人工读数误差，KON-FK（A）裂缝宽度测试仪测试结果的一致性明显优于人工读数的显微镜。因此对于单次测量而言，显然KON-FK（A）裂缝宽度测试仪优于显微镜。