Радиометрический метод

Для определения прочностных характеристик бетона применяют также радиометрический метод, сущность которого заключается в следующем. Когда пучок гамма-лучей проходит через массу бетона, интенсивность его уменьшается и это уменьшение находится в определенной зависимости от разных показателей бетона, в том числе и предела прочности.

Наиболее распространенным источником для излучения гамма-лучей в настоящее время принят радиоактивный кобальт с атомным номером 60. Активность этого элемента равна 15 милликюри и излучаемая им энергия может проникнуть в бетон на глубину 80 см.

Скорость распространения гамма-лучей не зависит от количества энергии, она постоянна и равна 300 000 км/сек (скорость света).

Контроль радиометрическим методом обеспечивает решение следующих задач: а) определение плотности и влажности бетона; б) контроль качества продукции заводов сборных железобетонных конструкций; в) контроль управления технологическими процессами, которые связаны с изготовлением, монтажом и эксплуатацией железобетонных конструкций.

Различают две разновидности радиометрического метода контроля плотности бетонных и железобетонных конструкций: 1) метод сквозного просвечивания; 2) метод рассеяния луча.

Метод сквозного просвечивания используют в том случае, если толщина исследуемого бетона не превышает 80 см и две противоположные поверхности конструкции доступны. На рис.11 показана схема сквозного просвечивания. Изотоп 1, помещенный в свинцовый контейнер, через соответствующее отверстие излучает гамма-лучи. Эти лучи проходят сквозь исследуемую конструкцию 2 и попадают в счетчик 3, который помещен за изделием. При попадании в счетчик луч возбуждает электроимпульс, который отмечается радиометром 4.

На рис.12 показана схема определения плотности бетона в том случае, когда испытываемый бетон доступен только с одной стороны или же толщина бетона больше, чем толщина слоя насыщения. Толщину слоя насыщения определяют по формуле

, (14)

где — коэффициент линейного и — объемного ослабления интенсивности гамма-лучей.

Рисунок 11. Схема сквозного просвечивания:

1 – излучатель; 2- бетон; 3- счетчик; 4- радиометр; 5- индикатор радиометра

Рисунок 12. Схема рассеяния излучения при одностороннем доступе к исследуемому бетону:

1 – излучатель; 2- радиометр; 3- индикатор радиометра; 4- счетчик; 5- бетон

Значение коэффициентов и зависит от материала, в частности, для бетона и .

Для радиометрических испытаний применяют разные радиометры. На рис.13показан общий вид универсального радиометра РУ. В этом приборе интенсивность гамма-излучения характеризуется количеством электрических импульсов, которые возникают в результате действия гамма-лучей на газовый катодный счетчик. В начале радиометрических испытаний измеряют интенсивность источника гамма-излучений , расположенного на определенном расстоянии от приемника, затем между приемником и излучателем помещают исследуемый бетон и измеряют интенсивность выходящих лучей .

Рисунок 13. Общий вид универсального радиометра РУ с выносными элементами:

а – по схеме сквозного просвечивания; б – по схеме рассеянного излучения

В том случае, когда испытание производят сквозным просвечиванием, измеряют толщину испытываемого элемента .

Объемную массу испытываемого бетона определяют по формуле

, (15)

; (16)

Определение коэффициента объемного ослабления происходит следующим образом: изготовляют бетонные образцы в количестве 10—15 шт. размерами или см с объемной массой 1,5—2,5 г/см³,определяют их объемную массу путем взвешивания; затем испытывают их радиометрическим методом и получают ослабление интенсивности гамма-лучей после их взаимодействия с бетоном; определяют значение линейного коэффициента ослабления по вышеприведенной формуле и затем коэффициент объемного ослабления гамма-лучей.

При испытании бетона способом рассеянного излучения расстояние от края элемента до прибора (счетчика) должно быть не менее 15—20 см, в противном случае будет иметь место непосредственное воздействие излучения на счетчик, и результаты испытания могут быть искажены.

Определение объемной массы бетона в данном случае можно производить по тарировочной кривой, которую строят следующим образом. Изготовляют бетонные образцы в количестве 10—15 шт. размерами см с разными объемными массами, меняющимися в пределах от 1,5 до 2,5 г/см³. Взвешиванием каждого образца определяют его объемную массу, и затем интенсивность рассеянного излучения и по результатам этих определений строят тарировочную кривую.

Определение влажности материалов радиометрическим методом основано на взаимодействии нейтронов с ядрами водорода, поскольку основное количество этого элемента в строительных материалах находится в составе молекул воды. Недостатком является то, что этот метод не различает свободную и связанную воду.

Методика определения влажности в основном та же, что и при определении плотности, но в этом случае вместо источника гамма-излучения используется источник нейтронов.

При производстве радиометрических испытаний особое внимание следует обратить на выполнение требований охраны труда. При несоблюдении их обслуживающий персонал может подвергаться воздействию гамма-лучей.

В процессе проведения радиометрических испытаний систематически следует проверять уровень радиации на рабочем месте. Радиоактивность использованного изотопа не должна быть больше чем 20 милликюри и храниться они должны в свинцовом контейнере, толщина стенки которого не должна быть меньше 50 мм.