Методы дефектоскопии бетона обследуемых конструкций

Акустические методы.

Метод акустической эмиссии основан на регистрации акустических волн в бетоне при его пластическом деформировании и возникновении трещин.

Регистрируя скорость движения волн, можно обнаружить накопление опасных разрушений (зоны концентрации напряжений, эволюция развития трещин) в процессе нагружения конструкций и их эксплуатации. Специальная аппаратура «слышит» треск бетона.

Методы с использованием ионизирующих излучений (радиационные методы).

Используются следующие ионизирующие излучения: рентгеновское, тормозное излучение ускорителей электронов (ТИУЭ), -излучение и тепловые нейтроны.

Рентгеновское, тормозное излучение ускорителей электронов (ТИУЭ) и -излучение - это высокочастотные электромагнитные волны, распространяющиеся в вакууме со скоростью света.

Предел просвечиваемого слоя рентгеновским излучением: металл - 100 мм, бетон - 350 мм, пластмассы - 500 мм; ТИУЭ - соответственно, 450 мм, 2000 мм, 3500 мм; -излучение - 100 мм, 300 мм и 500 мм.

Рентгеновские лучи получают с помощью электронных рентгеновских трубок, в которых: под действием высокого напряжения на катоде образуется пучок электронов, которые подлетают к аноду из платины или вольфрама, сталкиваются с ним (поэтому анод называют ещё мишенью), и при этом возникает непрерывный спектр рентгеновских лучей.

Для получения ТИУЭ используются бетатроны. Бетатрон - это индукционный ускоритель электронов, в котором разогнавшиеся под действием вихревого электрического поля и сошедшие с равновесной орбиты электроны сталкиваются с анодом, и при этом возникает излучение.

Источниками - излучения являются радиоактивные изотопы кобальта-60, цезия -137, иридия -192, тулия-170, европия-155, где числа – это т.н. массовые числа, равные сумме протонов и нейтронов в ядре.

Поток тепловых нейтронов образуется при бомбардировке мишеней (полониево-бериллиевых или плутониево-бериллиевых) -частицами, протонами, нейтронами или -квантами очень высокой энергии ( -частицы - это ядра атома гелия, испускаемые радиоактивными ядрами; состоят из двух протонов и двух нейтронов).

Оценка однородности материала осуществляется путем фиксирования степени ослабления ионизирующего потока: рыхлый материал будет меньше ослаблять поток, материал с плотной структурой - сильнее.

Фиксация интенсивности ионизирующего потока, прошедшего через просвечиваемую конструкцию, может производиться:

радиографическим методом – с помощью рентгеновской плёнки, которая после просвечивания подвергается соответствующей обработке;

ксерорадиографическим методом

(результат просвечивания фиксируется на ксерорадиографической или электрорадиографической пластинке, состоящей из алюминиевой подложки и нанесенного на неё слоя фотопроводника - аморфного селена; этому слою сообщают электрический заряд, пластину помещают в светонепроницаемую кассету; при просвечивании конструкции ионизирующее излучение проходит сквозь кассету, на поверхности селенового слоя образуется скрытое электростатическое изображение, которое проявляется после вскрытия кассеты в темноте мелким наэлектризованным порошком мела; частицы порошка, заряженные электричеством противоположного знака по отношению к заряду пластины, прилипают к поверхности селенового слоя, образуя видимое изображение просвечиваемого объекта; это изображение переносят на бумагу и фиксируют);

радиометрическим методом - с помощью детекторов излучения - сцинтилляционных (сцинтилляция - кратковременная световая вспышка в сцинтилляторах-люминофорах под действием ионизирующего излучения), полупроводниковых, газоразрядных счетчиков или ионизационных камер.  

В бетоне такими методами удается выявить дефекты, в 2-3 раза превышающие характерный размер крупного заполнителя и составляющие не менее 5...8 % от толщины конструкции. Трещину можно выявить только совпадающую с направлением просвечивания (предельное несовпадение - 5^о). Это объясняется естественной неоднородной структурой бетона.

Дефект оставляет на плёнке и на пластине затемнённый след, а детектор излучения реагирует на дефект резким увеличением показания.

Возможны два способа просвечивания: сквозной (источник и плёнка, пластина или детектор находятся на противоположных гранях конструкции) и односторонний (регистрируется интенсивность излучения, рассеянного материалом).

 

Радиографический метод с использованиемрентгеновского или -излучения:

При сквозном просвечивании конструкции фиксируется не только сам факт существования дефекта, но и точное его месторасположение. Если расположение дефекта в плане легко угадывается по снимку, то глубину его залегания определяют смещением источника излучения параллельно плёнке и пуском потока под новым углом к ней. Зная смещение, расстояние между прежним и новым затемнениями на снимке и между источником и плёнкой, из подобия треугольников легко определить удаленность дефекта от плёнки.

 

Использование нейтронных излучений.

Нейтроны - электрически нейтральны, поэтому на рентгеновскую пленку непосредственно не действуют. Для их фиксирования применяют два приёма:

      - «прямой», когда рядом с пленкой помещают нейтроактивирующий металлоэкран, проходя через который, нейтроны возбуждают в нем поток -излучения, фиксируемый на пленке;

     - «косвенный», когда облученный нейтронами металлоэкран переносят в фотокассету, где -излучение фиксируется на пленке.

Второй приём даёт более четкую картину, так как исключается влияние дополнительного -излучения, возникающего уже в просвечиваемой конструкции при захвате нейтронов ядрами химических элементов бетона. В первом случае оно фиксируется наряду с основным -потоком на пленку, во втором - уходит в пространство, и на пленке в кассете отпечатывается только основной -поток.