DIC技术在新型建筑混凝土浇筑过程墙壁振动变形监测中的应用

随着建筑工业化发展，国家大力推动建筑工业化和智能建造。滑模施工、爬模系统及装配式混凝土结构等新型建造模式，因其高效、节能的特点被广泛应用于高层建筑。某地产建筑高层项目采用“箱模-现浇剪力墙体系”高层混凝土模块化集成建筑技术，要求混凝土在动态提升模板中同步完成浇筑、振捣与初凝，像造汽车一样建好房。

在此过程中，墙体受振捣器、混凝土浇筑流体载荷及模板摩擦力的复合作用，易诱发局部塑性变形及振动，传统传感器难以全面捕捉瞬态变形。因此，引入新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统对浇筑施工全周期进行非接触式三维变形监测。

DIC技术应用的必要性

动态响应监测需求：振捣器振动及浇筑过程导致墙体表面产生微米级瞬态位移，需亚像素精度测量；

全域应变场可视化：混凝土流变特性导致墙体应变分布不均，需全场应变映射替代单点监测；

墙体变形多阶段分析：从流态混凝土到硬化过程，导致墙体变形的演化需连续跟踪，揭示浇筑过程墙体动态变形机理。

DIC技术应用创新点

1、复杂施工环境适应性优化

工地现场使用：采用主动式LED灯光补光，在夜间施工时段也可以对高对比度散斑进行图像采集；

抗粉尘干扰：通过多帧图像自适应滤波算法，消除水泥粉尘附着导致的散斑特征丢失；

多视角同步采集：布置2组工业相机，覆盖墙体立面浇筑变形关键区域，消除遮挡盲区。

2、刚性振动分离与真实变形提取

基于DIC算法的刚体位移补偿：在模板顶部采用位移传感器，实时记录振动位移轨迹；

DIC数据融合：建立坐标转换模型，从DIC全场位移中扣除模板刚体运动分量；

频域滤波去噪：采用小波包变换分离振捣器基频与环境振动噪声，提取混凝土真实应变信号。

DIC技术用于浇筑三阶段变形监测

1、混凝土浇筑期

核心物理过程：新拌混凝土流动冲击模板

DIC技术监测目标：模板瞬时侧向位移、流体压力分布

DIC技术应用优势：全场动态捕捉流体冲击墙体变形

2、振捣密实期

核心物理过程：振动棒机械扰动

DIC技术监测目标：模板振动响应、早期混凝土塑性变形

DIC技术应用优势：高频动态变形测量

3、凝结硬化期

核心物理过程：水化热收缩、温度梯度、自重沉降

DIC技术监测目标：收缩裂缝、翘曲变形、支撑系统沉降

DIC技术应用优势：长时间墙体微变形监测

墙体三维位移场分析

X/Y方向位移（侧向位移）

这是DIC技术用于墙体变形监测的核心。

位移场分布模式： 观察浇筑过程墙体上的位移分布，是否存在明显的“鼓包”区域（位移极大值区域），这些区域往往是爆模风险最高的位置。

位移量级： 实时监测位移的最大值、平均值，并与模板设计的允许变形值、混凝土侧压力理论计算值进行比较，评估风险。

动态响应：分析振动棒作业时，位移的瞬时变化幅度和频率响应。振动是否引起了显著的瞬时位移增大，位移的振荡是否在安全范围内。

位移梯度：位移在空间上的变化率。大的位移梯度可能预示着局部应力集中或约束条件。

Z方向位移（竖向位移）

沉降/隆起： 监测模板支撑系统或地基的沉降（负位移），或由于内部压力导致的局部隆起（正位移）。

平整度变化：Z向位移的变化反映了墙面的平整度动态变化。

与侧向位移的耦合：分析侧向位移（X/Y）是否伴随显著的竖向位移（Z），这有助于理解模板系统的整体稳定性。

位移矢量合成： 综合三个方向的位移，计算合位移矢量的大小和方向，全面表征每个点的空间运动轨迹。

对关键位置点的位移进行时间序列分析，观察其随浇筑高度、时间、振动操作的变化规律。

DIC技术应用价值总结

该混凝土模块化高层建筑，生动演绎了工业化建造的硬核技术。通过持续探索混凝土模块化建筑、装配式装修等新技术新工艺，以创新技术持续提升住房品质。

新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，基于数字图像相关DIC技术，为新型建筑混凝土浇筑过程中墙壁变形监测提供了一种全新的解决方案。DIC技术在解决新型建筑混凝土浇筑施工监测难题中具有不可替代性，为质量管控提供了高精度、全场化的科学手段。

• 精准定位侧向位移（X/Y）和竖向位移（Z）的最大值和集中区域。
• 识别潜在的爆模风险点、应力/应变集中区。
• 量化振动引起的动态位移/应变响应。
• 理解变形模式（膨胀、弯曲、剪切）。
• 评估模板系统性能和施工工艺的合理性。
• 为优化设计、保障施工安全、提高工程质量提供强有力的数据支撑。