Pulse-echo inspection of post-tensioning cables

This thesis establishes a physics-based ultrasonic pulse-echo imaging framework for the non-destructive evaluation of post-tensioned concrete structures. Rooted in shearwave propagation theory and implemented through the Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT), the methodology integrates full ultrasonic imaging, specimen-specific velocity calibration, apodization and attenuation compensation, and a multi-feature decision model that combines envelope amplitude with phase information. The system delivers high-resolution images and reliably differentiates steel from plastic ducts as well as voided from fully grouted conditions, while quantitatively evaluating the effect of embedment depth on detection sensitivity. Baseline concrete blocks verify their resistance to false positives, and internal statistical checks confirm that the physics-guided thresholds remain robust without the need for large training datasets. By uniting advanced ultrasonic imaging and automated classification within a single, reproducible workflow, this research provides a generalizable and field-ready strategy for evaluating the hidden integrity of prestressed concrete infrastructure.

Questa tesi stabilisce un framework di imaging ultrasonoro a impulso-eco basato sulla fisica per la valutazione non distruttiva di strutture in calcestruzzo post-teso. Basata sulla teoria della propagazione delle onde di taglio e implementata tramite la Tecnica di Focalizzazione ad Apertura Sintetica (SAFT), la metodologia integra un'acquisizione di immagini ecografiche completa, la calibrazione della velocità specifica per il provino, l'apodizzazione e la compensazione dell'attenuazione, e un modello decisionale multi-caratteristica che combina l'ampiezza dell'inviluppo con le informazioni di fase. Il sistema fornisce immagini ad alta risoluzione e differenzia in modo affidabile le guaine in acciaio da quelle in plastica, così come le condizioni di vuoto da quelle completamente iniettate, valutando quantitativamente l'effetto della profondità di annegamento sulla sensibilità di rilevamento. Blocchi di calcestruzzo di riferimento ne verificano la resistenza ai falsi positivi e controlli statistici interni confermano che le soglie guidate dalla fisica rimangono robuste senza la necessità di grandi set di dati di addestramento. Unendo imaging ultrasonoro avanzato e classificazione automatizzata all'interno di un unico flusso di lavoro riproducibile, questa ricerca fornisce una strategia generalizzabile e pronta per l'uso in campo per valutare l'integrità nascosta delle infrastrutture in calcestruzzo precompresso.