Радиоизотопный метод контроля применяется для фундамента

Обновлено: 16.05.2024

Комплекс методов неразрушающего контроля для обследования фундаментов зданий Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Алешин Дмитрий Николаевич, Котова Наталья Владимировна, Алешина Елена Анатольевна

Использованы в комплексе различные методы неразрушающего контроля для обследования технического состояния фундаментов с различной степенью доступности. Определение прочности материала свай производились прибором ИПС-МГ4+ с использованием склерометрического метода . Определение длины свай и локализация дефектов производилось прибором ИДС-1 с использованием акустического метода. Обследованы три разных объекта. Объекты имеют разное местоположение, причины проведения обследования и уровень постройки. В зависимости от возможности доступа к сваям применялись соответствующие варианты использования методов неразрушающего контроля . Полученные результаты были учтены и включены в заключения по обследованию технического состояния свайных фундаментов. На основании заключений два объекта были достроены и сданы в эксплуатацию.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Complex of nondestructive testing for a survey of building foundations

The paper deals with a range of different nondestructive testing methods (NDT) for a survey of the technical state of foundations with varying degrees of accessibility. Determination of strength of piles has been performed by IPS-MG4+ device using the sklerometric method . Determination of the length of piles and localization of defects has been performed by IDS-1 device using the acoustic method. Three different objects have been investigated. The objects have different location, the causes of the survey and the level of construction. Depending on access to the piles appropriate variants of using nondestructive testing methods have been applied. The results have been taken into account and included in the report on the survey of technical condition of pile foundations. Based on the conclusions two objects have been completed and put into operation.

Текст научной работы на тему «Комплекс методов неразрушающего контроля для обследования фундаментов зданий»

Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 4 (10), 2014

Д.Н. Алешин, Н.В. Котова, Е.А. Алешина

Сибирский государственный индустриальный университет

КОМПЛЕКС МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ДЛЯ ОБСЛЕДОВАНИЯ

При обследовании технического состояния строительных конструкций зачастую бывает недостаточно использовать отдельные методы неразрушающего контроля. Причинами этого являются ограничение области применения каждого метода, точность получаемых результатов, степень доступности исследуемых конструкций. Поэтому для получения наиболее полной информации о состоянии конструкций и сооружений приходится использовать комплекс методов, каждый из которых взаимодополняет друг друга и позволяет частично проконтролировать полученные данные.

Цель настоящей работы: показать возможность использования различных методов неразрушающего контроля при обследовании технического состояния фундаментов с различной степенью доступности.

В работе по обследованию свайных фундаментов использовались следующие методы неразрушающего контроля.

Акустические методы - применяются для контроля сплошности (выявления включений, раковин, трещин и др.), толщины, структуры, физико-механических свойств [2] материала конструкции.

Акустические методы делят на ультразвуковые и звуковые. При неразрушающем контроле этими методами регистрируют частоту, амплитуду, время, механический импеданс (затухание), спектральный состав колебаний. Применяют продольные, сдвиговые, поперечные, поверхностные и нормальные акустические волны. Режим излучения колебаний может быть непрерывным или импульсным. Эти методы основаны на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в контролируемой конструкции. Колебания возбуждаются обычно в ультразвуковом диапазоне (что

уменьшает помехи) с помощью пьезометрического или электромагнитного преобразователя, удара по конструкции, а также при изменении структуры самой конструкции вследствие приложения нагрузки. Акустические методы представлены приборами УК-1401 и ИДС-1.

УК-1401 - ультразвуковой тестер, с помощью которого определяется скорость прохождения сигнала в конкретной конструкции. Принято считать, что скорость распространения ультразвуковых волн в железобетонных конструкциях составляет 3600 м/с. Как показывают проведенные измерения, эта скорость различна и варьируется от 3000 до 4500 м/с. Зависит она от плотности бетона, его класса, степени насыщенности арматурой и других факторов и может различаться даже в сваях одного и того же здания. Поэтому измерение ее точного значения является необходимой мерой, сказывающейся на точности результатов.

ИДС-1 (измеритель длины свай) - единственный в России акустический прибор для измерения длины свай. Он определяет длину свай и локализует дефекты. Прибор позволяет определять такие дефекты в свае, как утолще-ние/утончение ее профиля, наличие трещин. С оголовка сваи посылается сигнал, который отражается от ее низа и в отраженном виде фиксируется приемником. Длина сваи будет равна произведению скорости импульса на половину времени, прошедшего от ухода сигнала до его возврата, т.е. L = Vt!2.

Источником импульса служит вертикальный удар молотком по верхнему торцу сваи. Моменты испускания сигнала и его возврата фиксируются автоматически. В результате получается график (рис. 1), по которому можно определить длину сваи.

Метод использования прибора ИДС-1 зависит от возможности доступа к сваям. Возможны 3 варианта:

1 - полный доступ к сваям, отсутствие ростверка и вышестоящих конструкций, в этом случае датчик прибора крепится непосредственно на оголовок сваи, и производится измерение длины;

Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 4 (10), 2014

Рис. 1. График для определения длины сваи

2 - доступ к сваям ограничен, существуют ростверк и вышестоящие конструкции, в этом случае отрываются шурфы, определяется месторасположение сваи, датчик устанавливается на ростверк, и проводится измерение длины сваи (рис. 2, а); прибор будет выдавать общую длину, поэтому необходимы дополнительные измерения высоты ростверка для дальнейшего определения длины сваи;

3 - доступ к оголовку сваи даже через ростверк ограничен, в этом случае измерение длины сваи производится через ее боковую сторону (рис. 2, б), на которую прикрепляется специальная металлическая подставка для уста-навки датчика, и производится измерение (нужно отметить, что этот метод имеет самую большую неточность измерения).

В настоящей работе были взяты три разных объекта с использованием комплекса методов неразрушающего контроля для обследования фундаментов на свайном основании. Объекты

имеют различные местоположение, причины проведения обследования и уровень постройки, что позволило рассмотреть возможные варианты использования вышеназванных методов неразрушающего контроля.

Первый объект представляет собой существующее свайное поле под строительство жилого дома в г. Осинники. По неопределенным причинам строительство объекта было остановлено после забивки свайного поля.

В исследуемое свайное поле входят 137 свай. Процент определения длины сваи в этом случае очень высок. Был обеспечен полный доступ к оголовкам сваи, для чего были удалены остатки старого ростверка, и датчик прибора крепился непосредственно на торец сваи.

Параметры 17 свай не удалось определить, что указывает на наличие дефектов и невозможность использования этих свай для нового строительства.

Обследовав сваи, произвели расчет их несущей способности по грунту основания и по результатам статического зондирования. После обследования и расчетов техническое состояние свайного поля было оценено как работоспособное с возможностью дальнейшей эксплуатации.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Второй объект представляет собой недостроенный жилой дом в Новоильинском районе г. Новокузнецка. Для завершения строительства необходимо заключение о техническом состоянии свайных фундаментов здания.

Для доступа к сваям были отрыты шурфы.

Рис. 2. Измерение длины сваи через ростверк (а) и через боковую сторону (б)

Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 4 (10), 2014

Так как свайный фундамент имеет вышележащие конструкции, измерение длины свай с помощью прибора ИДС-1 проходило через ростверк, для чего очищалось от грунта место крепления датчика и определялось примерное расположение центра торца сваи.

Определение несущей способности свай выполнено на основании данных, полученных при полевых испытаниях грунтов статическим зондированием, описанных в техническом отчете «Инженерно-геологические изыскания». Установлено, что геологические условия площадки ухудшились из-за уменьшения несущей способности свай. Устранение обнаруженных ухудшений является трудозатратным и экономически нецелесообразным.

Если будет решено продолжать строительство, то необходимо разработать проект достройки жилого дома с учетом фактического состояния грунтов, несущей способности свай и сейсмичности площадки строительства. При проектировании необходимо учесть изменение инженерно-геологических условий площадки и снижение несущей способности свай с 45 до 35 т.

Третий объект - это жилой дом: пятиэтажная двухсекционная блок-секция, расположенная в Заводском районе г. Новокузнецка. Строительство было начато в 1990 г. и продолжалось до 1995 г., но здание не было сдано в эксплуатацию. Для сдачи этого объекта в эксплуатацию необходимо наличие заключения о состоянии его конструкций.

По проекту фундамент объекта - монолитный железобетонный ростверк на свайном основании, поэтому для осмотра свай были отрыты щурфы. Доступа к оголовкам свай не было, в связи с чем определялось месторасположение сваи, датчик устанавливался на ростверк, после чего проводилось измерение длины сваи.

Расчет исследованных свай, произведенный по результатам статического зондирования, показал, что их минимальная несущая способность больше расчетной нагрузки на сваи, указанной в проекте; все характеристики свай соответствуют предусмотренным в проекте, поэтому здание можно сдавать в эксплуатацию.

Выводы. Комплекс методов неразрушающего контроля позволяет обследовать техническое состояние эксплуатируемого свайного фундамента, не нанося повреждения другим конструкциям существующего здания. Достоверность и точность измерения параметров свай с помощью комплекса методов неразрушающего контроля очень велика. Полученные результаты были учтены и включены в заключения по обследованию технического состояния фундаментов на свайном основании. На основании заключений два объекта были достроены и сданы в эксплуатацию.

1. Алешин Н.Д., Клинкова К.И., Алешин Д.Н. Обследование технического состояния фундаментов с использованием методов неразрушающего контроля. - В кн.: Эффективные строительные конструкции: теория и практика. Сб. статей XI Международной научнотехнической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2011. С. 10 - 13.

2. Клинкова К.И., Алешин Д.Н. Обследование фундаментов на свайном основании с помощью метода неразрушающего контроля. - В кн.: Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения. Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2011. - Вып.15. - Ч. IV. Технические науки. С. 204 - 208.

Радиоизотопный метод контроля применяется для фундамента

Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности

Soils. Methods for radioisotope measurement of density and humidity

Дата введения 2013-07-01

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова) ОАО "НИЦ "Строительство"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве (приложение В к протоколу от 4 июля 2012 г. N 40)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 2019 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на песчаные, глинистые, крупнообломочные и скальные грунты и устанавливает методы радиоизотопных измерений плотности и влажности при исследовании их свойств.

Настоящий стандарт не распространяется на крупнообломочные валунные грунты, а также грунты, в которых содержание фракций размером более 100 мм превышает 20%, и фосфоритосодержащие грунты с содержанием фосфоритов более 20%.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 8.009 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений

ГОСТ 8.442 Государственная система обеспечения единства измерений. Влагомеры нейтронные. Методы и средства поверки

В Российской Федерации действует ГОСТ Р 8.666-2009.

ГОСТ 1050 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия.

ГОСТ 5180 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 8731 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические условия

ГОСТ 8732 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент

ГОСТ 9567 Трубы стальные прецизионные. Сортамент

ГОСТ 19611 Влагомеры нейтронные. Типы и основные параметры

ГОСТ 21196 Влагомеры нейтронные. Общие технические требования

ГОСТ 23740 Грунты. Методы лабораторного определения содержания органических веществ

ГОСТ 25260 Породы горные. Метод полевого испытания пенетрационным каротажом

ГОСТ 25932 Влагомеры-плотномеры радиоизотопные переносные для бетонов и грунтов. Общие технические условия

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 радиоизотопный измерительный преобразователь (РИП) (nuclear measuring probe): Устройство, включающее источник ионизирующего излучения с блоком защиты и формирования потока и детектор со схемами усиления, дискриминации и т.д., для преобразования потока ПИ в выходной электрический сигнал.

3.2 источник ионизирующего излучения (nuclear gauge); источник гамма-излучения [gamma (radiation) source]; нейтронный источник [neutron (radiation) source]: Радиоактивное вещество или устройство, испускающее или способное испускать ионизирующее излучение, - источники, продуцирующие гамма-излучение; источники, излучающие нейтроны.

3.3 детектор (detector): Устройство, определяющее величину радиации.

3.4 радиоизотопный плотномер (nuclear density gauge): Плотномер, принцип действия которого основан на регистрации рассеянного и поглощенного гамма-излучения на электронах атомов вещества - объекта измерения.

3.5 нейтронный влагомер (nuclear moisture gauge): Влагомер, принцип действия которого основан на регистрации замедленных нейтронов в процессе их рассеяния на ядрах атомов водорода, входящих в состав молекул воды, содержащихся в веществе или материале объекта измерения, так как замедление и рассеяние нейтронного потока происходят не только на ядрах водорода, но и на атомах других веществ.

3.6 основная погрешность плотномера (влагомера) [densimeter (moisture gauge) basic error]: Разность между показаниями плотномера (влагомера) и действительными значениями измеряемой плотности (влажности) материала.

3.7 блок обработки и управления (processing and control block) плотномера, влагомера, влагоплотномера: Составная часть прибора, управляющая приемом сигнала и выполняющая его обработку для вычисления плотности и влажности.

3.8 образцовая мера плотности (влажности) или стандартный образец (reference standard): Аттестованное средство измерения в виде вещества или материала, служащее для градуировки и поверки плотномера (влагомера).

3.9 база измерительного преобразователя (длина зонда) (measuring probe base): Середина расстояния между центрами источника и детектора излучения.

3.10 стандартные образцы (prepared blocks): Метрологически аттестованные образцовые меры с различными определенными инженерно-физическими свойствами материалов.

4 Общие положения

4.1 Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности грунтов основаны на использовании закономерностей взаимодействия гамма- и нейтронного излучений с электронами и ядрами атомов вещества среды (грунта).

4.2 Метод радиоизотопного измерения плотности грунтов основан на зависимости между плотностью контролируемого грунта и характеристиками ослабления и рассеяния измеряемого потока энергии гамма-излучения.

4.3 Плотность грунта измеряют детектированием и регистрацией плотности потока:

- рассеянного первичного гамма-излучения (метод альбедо);

- ослабленного первичного гамма-излучения (метод абсорбции);

- рассеянного и ослабленного первичного гамма-излучения (альбедо-абсорбционный метод).

4.4 Метод альбедо заключается в детектировании и регистрации плотности потока гамма-квантов, рассеянных на электронах атомов вещества при взаимодействии потока энергии первичного гамма-излучения источника ионизирующего излучения с материалом грунта.

4.5 Метод абсорбции заключается в детектировании и регистрации плотности потока гамма-квантов, прошедших через слой материала между радиоактивным источником и детектором гамма-излучения.

4.6 Альбедо-абсорбционный метод заключается в детектировании и регистрации плотности потока гамма-квантов, рассеянных в объеме грунта и прошедших через слой между источником ионизирующего излучения и детектором гамма-излучения.

4.7 Метод нейтронного измерения влажности основан на зависимости между водосодержанием грунта и плотностью потока замедленных нейтронов в процессе их рассеяния на ядрах атомов водорода. Этим методом измеряют влажность грунта в исследуемом объеме между источником нейтронов и измерительным преобразователем.

5 Средства измерения

5.1 Для измерения плотности грунта применяют радиоизотопные переносные или возимые плотномеры по ГОСТ 25932.

5.2 Для измерения влажности грунта применяют нейтронные переносные или возимые влагомеры по ГОСТ 19611, ГОСТ 21196.

5.3 Для одновременного измерения плотности и влажности грунта применяют переносные влагоплотномеры по ГОСТ 25932.

5.4 Радиоизотопные плотномеры и влагоплотномеры должны обеспечивать возможность измерения плотности грунта от 0,8 до 2,3 г/см (от 800 до 2300 кг/м) с погрешностью ±0,2 г/см (±200 кг/м).

Для измерения плотности торфа, заторфованных и других рыхлых грунтов допускается применять радиоизотопные плотномеры с нижним пределом измерений плотности менее 0,8 г/см (800 кг/м) и верхним пределом измерений плотности ниже 2,3 г/см (2300 кг/м).

5.5 При измерении плотности грунта методом альбедо применяют следующие схемы измерений (см. рисунок 1):

- глубинную - измерительный преобразователь с источником ионизирующего излучения, помещают в скважину по ее центру на глубину более 400 мм для измерения плотности в радиусе до 100-250 мм;

- поверхностную - измерительный преобразователь и источник ионизирующего излучения помещают на поверхности грунта для измерения плотности грунта в слое толщиной до 120 мм;

- поверхностно-глубинную - измерительный преобразователь и источник ионизирующего излучения прижимают к боковой поверхности скважины или обсадной трубы для измерения плотности грунта в слое толщиной до 120 мм.

Радиоизотопный метод контроля применяется для фундамента

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

КОНСТРУКЦИИ И ИЗДЕЛИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ

Радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения арматуры

Reinforced concrete structures and units. Radiative method for determination of concrete protective covering thickness, reinforcement dimensions and arrangement

Дата введения 1984-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 29 июня 1983 г. N 132 срок введения установлен с 01.01.84

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 1987 г.

Настоящий стандарт распространяется на сборные и монолитные железобетонные конструкции и изделия и устанавливает радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения арматуры и закладных деталей в конструкциях.

Радиационный метод следует применять для обследования состояния и контроля качества сборных и монолитных железобетонных конструкций при строительстве особо ответственных сооружений, при эксплуатации, реконструкции и ремонте зданий и сооружений.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Радиационный метод основан на просвечивании контролируемой конструкции ионизирующим излучением и получении при этом информации о ее внутреннем строении с помощью преобразователя излучения.

1.2. Просвечивание железобетонных конструкций производят при помощи излучения рентгеновских аппаратов, излучения закрытых радиоактивных источников на основе , , , и тормозного излучения бетатронов.

Классификация методов контроля - по ГОСТ 18353-79.

1.3. В качестве преобразователя для регистрации результатов контроля применяют радиографическую пленку. Допускается применение других преобразователей (электрорадиографических пластин, газоразрядных или сцинтилляционных счетчиков), обеспечивающих получение информации о толщине защитного слоя бетона, размерах и расположения арматуры и закладных деталей с нормативной точностью.

1.4. Оценку толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения арматуры и закладных деталей производят путем сравнения значений, полученных по результатам просвечивания ионизирующим излучением, с показателями, предусмотренными соответствующими стандартами, техническими условиями, чертежами железобетонных конструкций или результатами расчета.

2. АППАРАТУРА, ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТЫ

2.1. Определение толщины защитного слоя, размеров и расположения арматуры производят при помощи переносных, передвижных или стационарных рентгеновских аппаратов, гамма-аппаратов и бетатронов.

Основные технико-эксплуатационные характеристики рентгеновских аппаратов, гамма-аппаратов и бетатронов приведены в справочных приложениях 1-3.

2.2. Радиографическую пленку в зависимости от энергии излучения, требуемой чувствительности и производительности контроля применяют без усиливающих экранов или в различных комбинациях с усиливающими металлическими или флуоресцирующими экранами.

2.3. При просвечивании железобетонных конструкций применяют вспомогательное оборудование и инструменты: кассеты, усиливающие экраны, маркировочные знаки, эталоны чувствительности, оборудование и химические реактивы для фотообработки пленок, негатоскопы и стандартный инструмент для линейных измерений.

3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ КОНТРОЛЯ

3.1. Контроль железобетонных конструкций производят в следующем порядке:

подготовка конструкции к просвечиванию;

выбор и установка аппарата для просвечивания;

выбор типа радиографической пленки и способа зарядки кассет;

выбор фокусного расстояния и длительности экспозиции;

выбор способа установки кассет и закрепление их на испытываемой конструкции;

химическая обработка пленки;

определение результатов контроля.

3.2. При подготовке конструкции к просвечиванию производят ее визуальный осмотр, очистку поверхности конструкции от загрязнений и натеков бетона, разметку и маркировку контролируемых участков.

Число и расположение просвечиваемых участков устанавливают в зависимости от размеров, назначения и предъявляемых к конструкции технических требований.

3.3. Разметку мест просвечивания на конструкции производят с помощью ограничительных меток и маркировочных знаков. Маркировочные знаки обозначают условный шифр и номер контролируемой конструкции, просвечиваемых участков и условный шифр оператора, проводящего испытания.

3.3.1. Ограничительные метки устанавливают на границах просвечиваемых участков конструкции со стороны источника излучения.

Маркировочные знаки, изготовляемые из свинца, располагают на поверхности конструкции, обращенной к пленке, или непосредственно на кассете с пленкой.

3.4. Выбор аппарата для просвечивания и энергии излучения производят с учетом толщины контролируемой конструкции и плотности бетона (приложения 1-3).

3.5. Выбор типа и толщины усиливающих экранов осуществляют с учетом энергии ионизирующего излучения и характеристик просвечиваемой конструкции.

3.5.1. При просвечивании может быть принята одна из следующих схем заряда кассет (черт.1):

радиографическая пленка в кассете (черт.1 а);

два усиливающих флуоресцирующих экрана и радиографическая пленка между ними в кассете (черт.1 б);

два металлических экрана и радиографическая пленка между ними в кассете (черт.1 в);

два металлических экрана, два усиливающих флуоресцирующих экрана и радиографическая пленка между ними в кассете (черт.1 г);

усиливающий флуоресцирующий экран, радиографическая пленка, усиливающий флуоресцирующий экран, радиографическая пленка и усиливающий флуоресцирующий экран в кассете (черт.1 д).

1 - кассета; 2 - радиографическая пленка; 3 - усиливающий флуоресцирующий экран; 4 - металлический экран.

3.5.2. При зарядке кассет металлические и флуоресцирующие усиливающие экраны должны быть прижаты к радиографической пленке.

3.5.3. В особых случаях допускается применение схемы двойной зарядки кассет, при которой в одной кассете устанавливают дублирующие пленку и экраны.

3.6. Кассету с пленкой и экранами устанавливают на просвечиваемом участке конструкции таким образом, чтобы ось рабочего пучка излучения проходила через центр пленки (черт.2).

1 - источник излучения; 2 - поток ионизирующего излучения; 3 - просвечиваемый участок конструкции; 4 - усиливающие экраны; 5 - пленка; 6 - кассета

3.7. Выбор фокусного расстояния и длительности экспозиции производят при помощи экспонометров или специальных номограмм с учетом энергии ионизирующего излучения, типа радиографической пленки, толщины и плотности бетона просвечиваемой конструкции.

3.8. Установку радиационной аппаратуры и подготовку ее к работе производят в соответствии с инструкцией по эксплуатации аппаратуры.

3.9. Включают аппарат для просвечивания путем подачи на него напряжения питания (для рентгеновских аппаратов и бетатронов) или путем перевода источника излучения в рабочее положение (для гамма-аппаратов).

3.10. Толщину защитного слоя бетона, размеры и расположение арматуры и закладных деталей определяют с использованием схемы просвечивания со смещением источника излучения (черт.3).

- диаметр арматурного стержня; - проекция арматурного стержня; - толщина защитного сллоя; - фокусное расстояние; - расстояние между первым и вторым положением источника; - смещение проекций арматурного стержня на пленке; - расстояние от оси проекции стержня до прямой, проходящей через источник перпендикулярно поверхности пленки; - расстояние от поверхности конструкции до центра арматуры; 1 - источник излучения

3.11. Примерные схемы просвечивания железобетонных конструкций представлены на черт. 4.

а - балка ребристого перекрытия при двухрядном расположении арматуры; б - то же, при однорядном расположении; в - колонна; г - сборная балка

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Снимки контролируемой конструкции получают путем фотообработки радиографической пленки по окончании просвечивания.

Фотообработка включает в себя проявление пленки, ее промежуточную и окончательную промывку, фиксирование и сушку.

4.2. Снимки считают годными для расшифровки, если они удовлетворяют следующим требованиям:

на пленке видно изображение всего контролируемого участка конструкции;

на пленке видны изображения всех ограничительных меток, маркировочных знаков и эталона чувствительности;

плотность потемнения снимка находится в интервале 1,2-3,0 единиц оптической плотности;

на пленке не имеется пятен, полос и повреждений эмульсионного слоя, затрудняющих возможность определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения арматуры и закладных деталей.

4.3. Расшифровку снимков производят в затемненном помещении на осветителях-негатоскопах с регулируемой яркостью освещенного поля.

4.4. Толщину защитного слоя бетона, размеры и расположение арматуры и закладных деталей определяют по снимку при помощи прозрачной линейки.

4.5. Толщину защитного слоя бетона , мм при просвечивании конструкции со смещением источника излучения рассчитывают по формуле

Радиоизотопный метод испытания прочности бетона в изделиях

Радиоизотопные методы позволяют определять объемную массу уплотненной бетонной смеси или бетона в изделиях и конструкциях. При испытаниях легких и ячеистых бетонов определение m_v позволяет рассчитывать прочность бетона по зависимости m_v —R_Сж-

Применяемые источники у-излучений характеризуются следующими основными физическими величинами:

интенсивностью излучений, представляющей собой количество энергии, переносимой излучением через единицу площади за единицу времени, Вт/м 3 ;

плотностью потока, определяющейся количеством квантов, проходящим через единицу площади за единицу времени, гамма-квант/сХм 2 ;

активностью источника излучения, представляющего собой число происходящих в нем распадов за единицу времени, распад/с и кюри (в единицах СИ 1 кюри = 3,7-10 10 распад/с);

периодом полураспада, представляющим собой время, в течение которого в источнике распадается половина имевшихся в нем радиоактивных ядер.

Определение объемной массы бетона (в пределах 400—2500 кг/м 3 ) радиоизотопным методом можно осуществить способом прямого (сквозного) просвечивания или способом рассеянного излучения. Первый способ применяют при испытании конструкций толщиной до 50 см при свободном доступе к противоположным сторонам. Второй — используют для конструкций с односторонним доступом. При этом толщина конструкции должна быть не менее 50 см.

Измерение объемной массы бетонной смеси можно производить в процессе вибрирования и в свежеотформованных изделиях. При этом можно применять преобразователи зондового и поверхностного типов. При использовании преобразователей зондового типа металлические детали, включая арматуру более 8 мм, должны находиться не ближе 100 мм от оси, соединяющей центры источника и детектора излучения.

Для бетона m_v определяют при естественной влажности; влажность образцов, использованных для построения тарировочной зависимости, не должна отличаться от влажности контролируемых изделий более чем на ±5%; объемную массу вычисляют с округлением до 10 кг/м 3 .

Радиоизотопные методы контроля плотности и влажности грунтов

Во многих странах широко применяют такие методы. В СССР наибольшее распространение получил поверхностный плотномер-влагомер РВПП-1 для измерения одновременно плотности сухого грунта ρс и его влажности Wм до глубины 30 см. Значение ρс определяют по изменению интенсивности гамма-излучения при прохождении его через грунт. Значение Wм определяют при помощи нейтронного метода, основанного на эффективном замедлении быстрых нейтронов ядрами атомов водорода, содержащегося в молекулах воды.

При помощи рассматриваемых методов определяют только плотность грунта и объемную долю его влажности W\ путем расчета значения ρ в сухом его состоянии: ρс=ρ—0,01 W1 и массовой доли влажности: Wм=W1/ρ=0,01W1.

Гамма-излучением считают электромагнитное излучение энергией более 50 кэВ *. В качестве источников гамма-излучения используют радиоактивные изотопы: кобальт С 60°, цезий С1р37. Изотоп С60 характеризуется периодом полураспада 5,24 года, энергией гамма-квантов 1,25 МэВ и активностью 0,6 мКи, а изотоп С137 соответственно — 30 лет, 0,66 МэВ и 2 мКи.

В поверхностных и глубинных (зондовых) плотномерах-влагомерах определение плотности и влажности грунтов основано на рассеивании гамма-квантов и соответственно нейтронов (рис. 16.3).

Рис. 16.3. Схема радиоизотопных плотномеров-влагомеров грунтов :
а — поверхностного; б — глубинного; в — зондового (просвечивание) ; 1 — источник излучения; 2— защитный разделительный экран; 3 —детектор-счетчик импульсов; 4 — лучи рассеивания (траектория частиц)

В состав прибора РВПП-1 входят: датчик (измерительный преобразователь РИП-3), счетчик импульсов СИП-2/1 и контрольно-калибровочное устройство (ККУ). Датчик прибора и счетчик состоят из двух самостоятельных блоков, соединенных между собой гибким кабелем (рис. 16.4). Датчик или измерительный преобразователь, состоящий из трех блоков, смонтирован на едином металлическом основании. В одном блоке размещается источник гамма-излучения, во втором — нейтронного излучения, в третьем — детектор. Два блока источника совмещены в одном корпусе и экранированы защитным контейнером из полиэтилена для нейтронного источника и из вольфрама — для гамма-источника. На торцевой поверхности этого корпуса имеется шкала с обозначением фиксированных глубин измерения от 10 до 30 см через каждые 5 см. Погружение источников нейтронного и гамма-излучения осуществляется при помощи двух ручек, расположенных одна под другой.

Рис. 16.4. Радиоизотопный поверхностный влагомер-плотномер (датчик) 1 — рукоятка гамма-источника; 2 —ручка прибора; 3 — рукоятка нейтронного источника; 4 —дискриминатор; 5 —усилитель; 6 — фотоэлектронный умножитель (ФЭУ); 7 — сцинтиллятор; 8 — источник нейтронного излучения; 9 — вольфрамовый экран; 10 — источник гамма-излучения; —контейнер; 12— шкала глубин

Для обеспечения радиоактивной безопасности конструкция ручки для переноски прибора исключает непроизвольное поднятие штока с источником гамма-излучения и переноску прибора в момент глубинного измерения плотности в слое грунта. В таком положении при попытке поднять прибор ручка выходит из зацепления и отделяется от корпуса. В режиме поверхностных измерений ручка не выходит из зацепления, но при поднятии прибора шток с источником гамма-излучения автоматически заходит в контейнер.

Для нейтронного источника такое защитное приспособление не предусмотрено, поскольку измерение влажности ограничено поверхностным режимом и шток не выходит за пределы корпуса прибора. Однако в транспортном положении, когда измерение влажности закончено, оператор обязан ручкой вдвинуть шток с источником внутрь корпуса прибора — в защитный контейнер. В этом положении шток источника нейтронного излучения фиксируется пружинным зажимом.

Для обеспечения безопасности транспортировки прибора источник гамма-излучения, расположенный на конце металлического штока, в транспортном положении перекрыт вольфрамовым затвором. Блок источников нейтронного и гамма-излучения имеет в верхней части прибора замки, которые препятствуют их случайному выходу из контейнеров.

* кэВ — тысяча электронвольт (эВ) — единица измерения энергии излучения. Один эВ равен энергии одного электрона в электрическом поле напряжением 1 В.

Обзор радиоизотопных уровнемеров

Существует огромное многообразие уровнемеров, применимых практически для любых сред и условий. В случаях, когда известных методов и способов измерения уровня с использованием традиционных уровнемеров недостаточно, или их применение не представляется возможным - на сцену выходит Радиоизотопный уровнемер.

Сразу следует упомянуть о том, что радиоизотопный уровнемер радиационно опасен и требует применения дополнительных средств для обеспечения безопасности для персонала и измеряемого продукта.

Область применения

Радиоизотопные уровнемеры широко распространены в металлургии, для измерения уровня жидкого металла. Они, также, используются для определения уровня сыпучих материалов и жидких сред. Однако, по причинам, отмеченным выше, радиоизотопные уровнемеры не могут быть применены для измерения и сигнализации уровня в пищевой промышленности. Радиоизотопные уровнемеры прекрасно работают с закрытыми емкостями. Примером отличного радиоизотопного уровнемера является позиционный бесконтактный сигнализатор уровня БПУ-1КМ. Используется он для бесконтактной регистрации наличия или отсутствия сыпучей или жидкой среды внутри технологического резервуара, или на транспортерной ленте, непосредственно в зоне установки прибора.

Так как же работают радиоизотопные уровнемеры? Принцип работы таких уровнемеров прекрасно известен ещё со школьного курса Физики, ведь состоит он в измерении степени поглощения гамма-лучей проходящих через среду в резервуаре. Причем радиоизотопное излучение проходит выше или ниже уровня раздела двух сред, обладающих разной плотностью. Это если кратко. Полнее, работу радиоизотопного уровнемера мы рассмотрим ниже.

Устройство и работа радиоизотопных уровнемеров

Радиоизотопные уровнемеры и гамма излучателями делятся на две группы:

- «Следящие» уровнемеры - для непрерывного измерения уровня среды в резервуаре (рисунок 2). В этом случае излучатель и приемник радиационного излучения перемещаются вверх и вниз, по всей высоте емкости, используя либо специальные ленты, либо жесткие металлические рейки с зубцами. Эта конструкция приводится в действие при помощи реверсивного электромотора. Такой уровнемер отслеживает границу уровня раздела сред, и в соответствии с ней - выдает текущий уровень материала в резервуаре.

1 - измеряемая сыпучая или жидкая среда
2 - излучающее устройство
3 - подъемный механизм (червяк, лента или рейка с зубцами)
4 - стенка резервуара
5 - счетчик Гейгера
6 - электронный блок поддержания равновесия в системе
7 - электродвигатель
8 - сельсин-датчик
9 - механический редуктор
10 - индукционный датчик
11 - показывающий (регистрирующий) прибор
12 и 13 - сельсин-приемники

- Сигнализаторы или индикаторы уровня - в свою очередь подразделяются на сигнализаторы предельного значения и сигнализаторы отклонения от заданного уровня. Отличие этих сигнализаторов состоит в том, что они считают нормальным: уровень среды до линии установки датчика (т.е. защита от перелива), либо же нахождение датчика на границе двух сред (поддержание уровня). Это стационарные приборы, установленные на одном месте, не имеющие подвижных частей.

Радиоизотопный сигнализатор уровня

Каким бы не был радиоизотопный уровнемер, стационарным или «следящим», принцип его действия неизменен и основан на измерении разности интенсивности гамма-лучей, излученных и поглощенных, при их прохождении через вещества с различной плотностью, заполняющие резервуар. Что это означает на практике?

Слабое гамма-излучение от источника радиоизотопного излучения (это может быть либо радиоактивный Кобальт Co60, либо Цезий137), проникая через стенки резервуара и его внутреннюю полость, улавливается и преобразуется приемником-детектором, в качестве которого выступает обычный счетчик Гейгера. В счётчике Гейгера, при воздействии гамма-излучения, происходит ионизация заполняющего его газа. Благодаря тому, что к электродам счетчика приложен высокий электрический потенциал, возникает импульсный ток, частота импульсов которого, прямо пропорциональна интенсивности потока гамма-излучения.

В случае заполнения резервуара сыпучей или жидкой средой, часть гамма-излучения поглощается, вследствие чего, на приемном устройстве уровнемера наблюдается снижение уровня излучения. Таким образом, частота импульсов от счетчика Гейгера изменяется. Контроллер, по этим сигналам, распознает порог изменения интенсивности гамма-излучения, преобразует его в постоянный ток, пропорциональный частоте импульсов и переключает контакты встроенного реле (либо подаёт сигнал на пульт диспетчера или индикаторы).

Таким образом, радиационное излучение идет от излучателя к приемнику, которые располагаются на противоположных стенках емкости или резервуара. Гамма-лучи на своем пути проходят либо через воздух, в случае, когда уровень среды не достигнет отметки, на которой установлен уровнемер, либо непосредственно через продукт, уровень которого и контролируется. Воздушная среда не способна обеспечить сильное затухание радиоактивного сигнала. В случае же, когда уровень измеряемой среды окажется выше отметки, на которой установлены излучатель и приемное устройство, то радиоактивное излучение будет проходить сквозь толщу этой среды, что отразится на его интенсивности, поскольку, плотная среда имеет свойство поглощать радиацию намного сильнее, нежели воздушная среда.

В чем преимущества радиоизотопных уровнемеров?

Радиоизотопные уровнемеры уже давно освоены предприятиями тяжелой промышленности. Они надежны, поскольку ломаться в таких приборах, абсолютно нечему, и имеют высокую точность определения уровня. Однако, они имеют ряд негативных моментов, которые и ограничивают их повсеместное применение. Во-первых, это необходимость обеспечения дополнительной безопасности персонала, работающего с этими радиоактивными приборами. Во-вторых, невозможность использования таких датчиков для измерения уровня пищевых продуктов. Они подходят лишь для промышленного применения. И, в-третьих, стоимость радиационной аппаратуры вообще, и радиоизотопных моделей, в частности, может быть в несколько раз выше, чем уровнемеров других типов.

Бесконтактный уровнемер ИУБ-1К

Однако, как уже говорилось ранее, существуют ситуации, когда без радиоизотопного уровнемера не обойтись. Например, как, при измерении уровня расплавленного металла в печах, или в процессе непрерывной отливки (для этих целей прекрасно подойдет бесконтактный радиоизотопный уровнемер ИУБ-1К). Поэтому данное оборудование имеют полное право на существование и активную эксплуатацию.

Читайте также: