Радиометрические методы исследования структуры строительных материалов (альфа, Бетта, нейронная)

Введение
Методы радиометрического анализа основаны на измерении излучения, испускаемого радиоактивными элементами. Для регистрации излучения используются специальные установки со счетчиками Гейгера - Мюллера. Под действием приемника радиоактивного излучения в нем возникает электрический ток в виде кратковременных импульсов, которые усиливаются специальной радиотехнической аппаратурой, выравниваются по величине и отправляются на регистрирующее вычислительное устройство.
Методы радиометрического анализа имеют ряд преимуществ перед химическими методами. Прежде всего, следует отметить их высокую чувствительность, которая намного превышает чувствительность методов химического анализа и других физических и физико-химических методов.
Чувствительность этих методов характеризуется, например, следующими данными: Эти аналитические методы используются для количественного определения следов примесей различных элементов в металлах и неметаллах высокой чистоты.
Следует, однако, отметить, что точность радиометрических методов невысока и (относительна). Химические методы анализа более точны. Однако там, где традиционные методы гравиметрического и объемного анализа дают большие ошибки, например, при определении незначительных загрязнителей, необходимы радиометрические методы.
 
Радиометрический метод
Для определения прочностных свойств бетона также используется радиометрический метод, суть которого заключается в следующем. Когда пучок гамма-излучения проходит через массу бетона, его интенсивность уменьшается, и это уменьшение в некоторой степени зависит от различных параметров бетона, включая конечную прочность.
Наиболее распространенным источником гамма-излучения в настоящее время является радиоактивный кобальт с атомным номером 60. Активность этого элемента составляет 15 милликуриум, а излучаемая им энергия может проникать в бетон на глубину до 80 см.
Скорость распространения гамма-лучей не зависит от количества энергии, она постоянна и составляет 300 000 км / с (скорость света).
Радиометрический контроль позволяет решить следующие задачи: а) определение плотности и влажности бетона; б) контроль качества сборных железобетонных изделий; в) надзор за управлением технологическими процессами производства, монтажа и эксплуатации железобетонных конструкций.
Существует два типа радиометрических методов контроля плотности бетонных и железобетонных конструкций: 1) метод сквозного пропускания; 2) метод рассеяния пучка.
Метод просвечивания применяется, если толщина рассматриваемого бетона не превышает 80 см и имеются две противоположные поверхности конструкции. На рисунке 1 показана сквозная передача. Изотоп 1, помещенный в свинцовый контейнер, испускает гамма-лучи через соответствующее отверстие. Эти лучи пересекают исследуемую конструкцию 2 и попадают на счетчик 3, расположенный за продуктом. При попадании в измеритель луч возбуждает электрический импульс, который регистрируется радиометром 4.
На рисунке 2 показана диаграмма для определения плотности бетона в том случае, если тестируемый бетон доступен только с одной стороны или толщина бетона превышает толщину слоя насыщения. Толщина насыщающего слоя определяется y по формуле

Рисунок 1. Схема сквозного просвечивания: 1 – излучатель; 2- бетон; 3- счетчик; 4- радиометр; 5- индикатор радиометра

Рисунок 2. Схема рассеяния излучения при одностороннем доступе к исследуемому бетону: 1 – излучатель; 2- радиометр; 3- индикатор радиометра; 4- счетчик; 5- бетон
Значение коэффициентов µ0 и µ1 зависит от материала, в частности, для бетона µ0 = 0,137 и µ1 = 0,274.
Для радиометрических испытаний используются разные радиометры. На рис. 3 представлен обзор универсального радиометра РУ. В этом устройстве интенсивность гамма-излучения характеризуется количеством электрических импульсов, возникающих в результате воздействия гамма-лучей на газовый катодный счетчик. В начале радиометрических испытаний измеряется интенсивность источника гамма-излучения, расположенного на определенном расстоянии от приемника, затем исследуемый бетон помещается между приемником и излучателем и измеряется интенсивность выходящих лучей.

Рисунок 3. 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 а.
Объемную массу испытываемого бетона определяют по формуле

Определение объемного коэффициента затухания происходит следующим образом: изготавливают образцы бетона в количестве 10-15 шт. габариты 10*10*10 или 20*20*20см при кажущейся плотности 1,5-2,5 г / см3, их кажущуюся плотность определяют путем взвешивания; затем их испытывают радиометрическим методом и получают ослабление интенсивности гамма-лучей после их взаимодействия с бетоном; определить значение линейного коэффициента ослабления по приведенной выше формуле, а затем объемный коэффициент ослабления гамма-излучения.
При испытании бетона методом рассеянного излучения расстояние между краем элемента и прибором (счетчиком) должно быть не менее 15-20