Радиоизотопный метод контроля применяется для фундамента

Обновлено: 28.04.2024

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 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Радиоизотопный метод определения средней плотности

Concrete. Radioisotope method of average densiti determination

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством строительных материалов СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ З.М.Брейтман (руководителя темы); Л.Г.Родэ, канд. техн. наук; О.М.Нечаев, канд. тех. наук; Ю.Н.Мизрохи, канд. техн. наук; В.Р.Довжик, канд. техн. наук; С.Р.Котляр, канд. техн. наук; В.В.Судаков, канд. техн. наук; Л.Н.Рынин, канд. техн. наук; В.Г.Копытов; С.Л.Давыдов; И.И.Вайншток, канд. техн. наук; В.Е.Романчук; О.В.Лужин, д-р техн. наук; В.А.Волохов, канд. техн. наук; И.Э.Школьник, канд. техн. наук; В.А.Воробьев, д-р техн. наук; В.А.Горшков, канд. техн. наук; М.К.Трунцева; И.Н.Нагорняк

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного строительного комитета СССР от 01.07.87 N 126

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта, приложения

Приложение 1, п.7; приложение 3, п.4

Приложение 2, п.5; приложение 3, п.3

Вводная часть, 2.1

Настоящий стандарт распространяется на конструкционные тяжелые, легкие, ячеистые и плотные силикатные бетоны и бетонные смеси (далее - бетоны) и устанавливает радиоизотопный метод определения средней плотности этих бетонов (далее - плотности) и ее оценки по ГОСТ 27005-86.

Радиоизотопный метод основан на зависимости между плотностью контролируемого бетона и характеристиками ослабления или рассеяния регистрируемого гамма-излучения.

1. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ

1.1. Измерение плотности следует производить при помощи гамма-плотномеров, соответствующих ГОСТ 22319-77*.

* ГОСТ 22319 не действует с 01.01.88 г. Продукция снята с производства (ИУС 9-87). - Примечание изготовителя базы данных.

Допускается применять другие средства измерений, которые удовлетворяют требованиям настоящего стандарта и ГОСТ 8.326-78.

Конструктивные схемы измерительных преобразователей гамма-плотномеров приведены в приложении 1.

1.2. Средства измерений должны обеспечивать определение плотности в диапазоне 600-2500 кг/м с погрешностью не более:

2% - для абсорбционных плотномеров, применяющихся для определения плотности бетона по схемам, приведенным на черт.1а, б, в;

2,5% - для альбедных плотномеров, применяющихся для определения плотности бетона по схемам, приведенным на черт.1г, д.

1 - источник излучения; 2 - детектор; 3 - выход к измерительному блоку; 4 - бетон, бетонная смесь

1.3. Средства измерения, удовлетворяющие требованиям настоящего стандарта, но не имеющие первичной градуировочной зависимости, должны быть отградуированы по методике, приведенной в приложении 2.

Для привязки первичной градуировочной зависимости к составу бетона контролируемых изделий на предприятии-потребителе осуществляют ее корректировку по методике, изложенной в приложении 3.

1.4. При проведении измерений должны соблюдаться действующие санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений*, утвержденные Минздравом СССР.

* На территории Российской Федерации действуют СП 2.6.1.2612-10 "Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ 99/2010)". - Примечание изготовителя базы данных.

2. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1. Число и расположение участков, в которых должна определяться плотность бетона, устанавливают в соответствии с ГОСТ 27005-86.

Для определения плотности бетона по ослаблению потока гамма-излучения источник и детектор размещают соосно с противоположных сторон контролируемого слоя бетона в соответствии с черт.1а, б.

Для определения плотности бетона по рассеянию потока гамма-излучения источник и детектор размещают на поверхности контролируемой конструкции в соответствии с черт.1д или вводят в контролируемый бетон на определенную глубину в соответствии с черт.1г.

На каждом из контролируемых участков производят не менее трех измерений.

2.2. Поверхность конструкции в зоне установки измерительного преобразователя должна соответствовать требованиям ГОСТ 13015.0-83*.

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 13015-2012, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

Измерение плотности бетона следует производить на участках конструкций, свободных от облицовочного покрытия и фактурного слоя.

2.3. Допускается производить определение плотности бетона через облицовочную плитку при условии измерения толщины фактурного слоя градуирования плотномера на образцах с облицовочной плиткой или фактурным слоем различной толщины по методике, согласованной с головной научно-исследовательской организацией.

2.4. При определении плотности бетонных смесей марок по удобоукладываемости Ж1-Ж4 по ГОСТ 7473-85* или затвердевшего бетона при помощи плотномеров с зондовыми преобразователями в соответствии с черт.1а, в, г в контролируемых участках конструкции подготавливают отверстия для установки измерительного преобразователя в соответствии с требованиями эксплуатационной документации на плотномер.

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 7473-2010. - Примечание изготовителя базы данных.

2.5. При проведении измерений измерительный преобразователь плотномера должен устанавливаться на конструкции в соответствии с черт.2 таким образом, чтобы расстояния от него до края конструкции или борта формы со стороны источника , со стороны детектора и в направлении, перпендикулярном к оси "источник-детектор" , были не менее приведенных в табл.1.

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.

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.

1.1. Измерение плотности следует производить при помощи гамма плотномеров, соответствующих ГОСТ 22319-77.

Конструктивные схемы измерительных преобразователей гамма плотномеров приведены в приложении 1.

1.2. Средства измерений должны обеспечивать определение плотности в диапазоне 600-2500 кг/м 3 с погрешностью не более:

2 % - для абсорбционных плотномеров, применяющихся для определения плотности бетона по схемам, приведенным на черт. 1 а, б, в;

2,5 % - для альбедных плотномеров, применяющихся для определения плотности бетона по схемам, приведенным на черт. 1 г, д.

1 - источник излучения; 2 - детектор; 3 - выход к измерительному блоку;

4 - бетон, бетонная смесь

1.4. При проведении измерений должны соблюдаться действующие санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений, утвержденные Минздравом СССР.

2.1. Число и расположение участков, в которых должна определяться плотность бетона, устанавливают в соответствии с ГОСТ 27005-86

Для определения плотности бетона по рассеянию потока гамма-излучения источник и детектор размещают на поверхности контролируемой конструкции в соответствии с черт. 1 д или вводят в контролируемый бетон на определенную глубину в соответствии с черт. 1 г.

На каждом из контролируемых участков производят не менее трех измерений.

2.2. Поверхность конструкции в зоне установки измерительного преобразователя должна соответствовать требованиям ГОСТ 13015.0-83

2.4. При определении плотности бетонных смесей марок по удобоукладываемости Ж1 -Ж4 по ГОСТ 7473-85 или затвердевшего бетона при помощи плотномеров с зондовыми преобразователями в соответствии с черт. 1 а, в, г в контролируемых участках конструкции подготавливают отверстия для установки измерительного преобразователя в соответствии с требованиями эксплуатационной документации на плотномер.

2.5. При проведении измерений измерительный преобразоват ель плотномера должен устанавливаться на конструкции в соответствии с черт. 2 таким образом, чтобы расстояния от него до края конструкции или борта формы со стороны источника r _и , со стороны детектора r _д и в направлении, перпендикулярном к оси «источник - детектор» r _п , были не менее приведенных в табл. 1.

Читайте также: