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 радиоактивны-ми 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 — 5о). 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 детек-тор находятся на противоположных гранях конструкции) и односторонний (регистрируется интенсивность излучения, рассеянного материалом).
Радиографический метод с использованием рентгеновского 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.