78342 skanowanie0004

578 ii 8. Lokalizacja zbrojenia w konstrukcjach żelbetowych

Różnica osłabienia promieniowania przechodzącego przez stal zbrojeniową i beton powoduje różny stopień zaczernienia błony radiograficznej.

Osłabianie promieniowania przechodzącego przez materię następuje na skutek [10, 46, 71]:

•    rozpraszania rayleighowskiego, występującego przy bardzo małych energiach promieniowania - polega ono na rozpraszaniu fotonów promieniowania X przez elektrony atomów, bez spowolnienia elektronów; fotony promieniowania ulegają odchyleniu bez zmiany energii; efektu tego nie uwzględnia się w badaniach konstrukcji żelbetowych, gdyż nie występuje on przy energiach promieniowania koniecznych do stosowania w badaniach betonu.

•    zjawiska fotoelektrycznego (tzw. fotoefektu), które polega na oderwaniu elektronu z atomu; foton całą swą energię oddaje elektronowi powłoki elektronowej atomu, który następnie zostaje wyrzucony z atomu; zjawisko to jest przyczyną pochłaniania promieniowania X i promieniowania y o energii około 1 MeV.

•    zjawiska Comptona, które polega na rozpraszaniu fotonów w sprężystych zderzeniach ze swobodnymi elektronami lub elektronami z zewnętrznych powłok atomów - wskutek zderzenia pęd i energia fotonu rozdzielają się między elektron wyrzucony z atomu i foton rozproszony; po zderzeniu foton rozproszony zmienia kierunek: zjawisko Comptona powoduje osłabienie promieniowania X i promieniowania y o szerokim zakresie ich energii (od 0,1 do 10 MeY).

•    zjawiska kreacji par (tworzenia par), które polega na zmianie kwantu promieniowania w polu jądra atomowego i w polu elektronu na parę cząstek - elektron i pozyton, o przeciwnych znakach; aby zjawisko to wystąpiło, energia fotonu musi być co najmniej równa energii równoważnej sumie spoczynkowych mas elektronu i pozytonu (> 1,02 MeV).

W polowych warunkach występują jeszcze dodatkowe czynniki powodujące osłabianie promieniowania - związane są one z odbiciem promieniowania od elementów i urządzeń zlokalizowanych w sąsiedztwie badanej konstrukcji.

Przyjmuje się, że całkowite osłabienie promieniowania w betonie jest wynikiem zjawiska fotoelektrycznego, zjawiska Comptona i zjawiska tworzenia się par elektro-nowo-pozytonowych. Sumaryczny liniowy współczynnik osłabienia /li jest równy [64]:

= Li_f + /x_c + /u_p,    (8.28)

gdzie: j.ą - liniowy współczynnik osłabienia promieniowania od zjawiska fotoelektrycznego, jj._c - liniowy współczynnik osłabienia promieniowania od zjawiska Comptona, Up - liniowy współczynnik osłabienia promieniowania od zjawiska kreacji par.

Zależnie od energii fotonów promieniowania każde ze zjawisk w różnym stopniu wpływa na wartość liniowego współczynnika osłabienia Na rysunku 8.78 przedstawiono za [64] wykresy zmiany liniowego współczynnika osłabienia promieniowania od zjawiska fotoelektrycznego, zjawiska Comptona i zjawiska kreacji par w betonie, w zależności od energii fotonów.

8.3- Metoda radiologiczna i 579

Przedstawione w tablicy 8.10 wartości połowicznego- osłabienia d^:U2 promieniowania dotyczą, betonu zwykłego średniej klasy. lak wykazano w pracy [64] osłabienie promieniowania ściśle zależy od objętościowej gęstości betonu. Przeprowadzone badania różnych betonów poddanych działania promieniowania y ze źródła Co-60: pozwoliły--określić liniowy współczynnik osłabienia:

^=■0,054^—0,018;    (8.29)

gdzie: p - liniowy współczynnik osłabienia promieniowania, p - gęstość betonu.

Liniowy współczynnik osłabienia promieniowania p opisany jest ogólnie przez prawo Bragga i Pierca [46]:

p = kX^zZ\    (8.30)

Sp-T

gdzie: k - współczynnik proporcjonalności, X - długość fali promieniowania, Z - liczba atomowa materiału.

Dla promieniowania y, na podstawie badań przedstawionych w pracy [64], można przyjąć w przybliżeniu, że wartości liniowego współczynnika osłabienia w betonie wynoszą:

•    p    =    0,11    cm^-1, gdy źródłem promieniowania    jest    Co-60,

•    p    =    0,15    cm^-1, gdy źródłem promieniowania    jest    Cs-137,

•    p    =    0,17    cm^-1, gdy źródłem promieniowania    jest    Ir-192.

Dla promieniowania rentgenowskiego współczynnik osłabienia w betonie wynosi p = 0,4 cm^-1,-gdy źródłem jest lampa o napięciu 150 keV, a p =0,3 cm^-1, gdy jest nim lampa o napięciu 300 keV [64].

Osłabienie promieniowania wąskiej, równoległej wiązki o jednakowej energii po przejściu przez obiekt opisane jest zależnością wyznaczoną na podstawie prawa Lamberta [13, 46, 49, 64, 65]:

/ = /₀e-^,    (8.31)

i    ’■ •    \