Testy různé

Tvrdost podle Rockwella
Podstata zkoušky spočívá v zatlačení ocelové kuličky nebo diamantového kužele
do povrchu zkoušeného materiálu předepsaným zatížením předběžným a
přídavným. Po odtížení se změní hloubka vtisku e vnikajícího tělesa
4.3.4 Zkouška tvrdosti metodou POLDI
Zkouška je vhodná k rychlému posouzení jakosti zejména zabudovaných materiálů
v konstrukcích. Není však normována. Při zkoušce porovnáváme průměr
vtisku ve srovnávací tyčince o známé tvrdosti s průměrem vtisku v materiálu
zkoušené tvrdosti
4.4 Tvrdoměrné metody zkoušení dřeva
Tvrdost dřeva se stanoví zkouškou podle Janky, případně použitím přístroje
Pilodyn firmy Proceq a dalšími.
4.4.1 Statická tvrdost dřeva podle Janky
Zkouška slouží k roztřídění dřevěných materiálů
a stanovení jejich tvrdosti. Podstata zkoušky spočívá
v působení statického zatížení na ocelovou
kuličku o průměru D = 11,28 mm zasazenou do
kovového válečku.
NDT zkoušení pevnosti cihelného zdiva
Tvrdoměrnou metodou využívající Schmidtova sklerometru typu LB (přístroj
se speciálním razníkem pro keramické materiály) lze určit hodnoty odrazu razníku
při zkoušení cihel zabudovaných ve stavbě, příp. cihel upevněných v lise.
Podle metodiky dle ČSN 73 1373 se provede obroušení povrchové vrstvy
zkoušené cihly a provede se příslušné stanovení odrazu. Vyloučí se neplatná
měření a podle některého z vhodných kalibračních vztahů se určí pevnost cihly
Rc v tlaku s nezaručenou přesností.
Rc = 9,129 + 0,3101LB
kde LB je průměrná hodnota odrazu získaná z deseti měření Schmidtovým
sklerometrem LB, přičemž za platné měření se považují pouze ty hodnoty, které
se neliší od průměrné hodnoty deseti měření o více než 28 %.
Radiografie
Rentgeny, popis činnosti, schéma monobloku
Rentgeny jsou zařízení vyvolávající přerušovanou emisi, elektrická energie přeměňuje v rentgenové záření. Rentgenky, což jsou skleněné vakuované trubice se zabudovanou anodou a katodou. Katoda po zapojení žhavícího zdroje emituje elektrony, které jsou vlivem vysokého elektrického napětí mezi anodou a katodou rentgenky urychlovány směrem k anodě. Po dopadu na anodu se kinetická energie elektronů mění na jiné formy energie -
Teplo(99%) a energii rentgenového záření(1%). Rentgenové záření je v podstatě elektromagnetické spojité záření o velmi krátké vlnové délce v rozsahu 10–11 až 10–7 m.
Zdroje s přerušovanou emisí záření umožňují volit optimální energii záření v závislosti na geometrii zkoumané konstrukce a tloušťce prozařovaného materiálu. Jejich velkou výhodou je bezpečnost, neboť po jejich vypnutí přestávají být zdroji ionizujícího záření.
Rentgenové filmy, zesilovací fólie
K registraci obrazu zkoušeného materiálu se v radiografii nejčastěji používají
speciální radiografické filmy umístěné ve světlotěsné kazetě.
4.2.1 Radiografický film
Citlivá vrstva radiografického filmu je připojena vrstvou pojidla na podložku z
polyesteru. Na citlivou vrstvu (emulzi halogenidu stříbra) je ještě nanesena ochranná želatinová vrstva. Pouze 1% záření procházejícího filmem reaguje s citlivou vrstvou a podílí se na vytváření latentního obrazu. Proto se používá s výhodou pro radiografii
oboustranně polévaných filmů, čímž se dosáhne dvakrát vyššího zčernání.
Požadované vlastnosti na citlivé vrstvy jsou:
• jemnozrnnost
• vysoká citlivost
• strmá gradace
• nezávadnost materiálu
• trvanlivost
Formáty filmů pro radiografii jsou normalizovány - nejběžnější formát filmu
při radiografické kontrole stavebních konstrukcí je však 300 mm x 400 mm.
4.2.2 Charakteristika radiografického filmu
Jednou z nejdůležitějších vlastností filmu je průhlednost, pro kterou byla definována
opacita o jako poměr intenzity světla dopadajícího i0 k intenzitě
světla prošlého i.
Optická hustota D (zčernání) je definována jako logaritmus opacity
Závislost optické hustoty D na ozařovací hodnotě L je tak zvaná charakteristická
křivka (charakteristika filmu). Gradace radiografického filmu -je dána strmostí charakteristické křivky v oblasti správné expozice. Na strmosti křivky závisí rovněž
citlivost filmu.
Expoziční šíře - je interval mezi ozařovacími hodnotami okrajových bodů oboru
správné expozice.
Objektivní kontrast - je rozdíl zčernání dvou sousedních míst radiogramu,
změřený denzitometrem.
Subjektivní kontrast - je vjem, vyvolaný pozorováním zčernání dvou sousedních
míst radiogramu.
4.2.3 Negativní vyvolávací proces
Interakce záření prošlého snímkovaným objektivem s citlivou vrstvou radiografického
filmu způsobuje vznik latentního obrazu. Úkolem negativního procesu
je zviditelnění tohoto obrazu a jeho ustálení. Negativní proces se skládá z vyvolání, mezipraní, ustálení, vypírání a sušení filmu.
Vyvolávací automaty
V posledních letech se stále častěji používají vyvolávací automaty na radiografické
filmy. Jejich použitím se značně zkracuje proces zpracování filmu (z 50
minut při ručním vyvolávání na 7 až 14 minut).
4.2.4 Zesilovací fólie
K zvýšení účinků rentgenového záření na citlivou vrstvu radiografického filmu
se používá zesilovacích fólií. Umísťují se do kazety tak, že jsou těsně přiloženy
z obou stran k filmu.
a) Kovové zesilovací fólie
Zesilovací účinek kovových fólií je založen na fotoelektrickém jevu . Rentgenové
záření dopadající na kovovou fólii, uděluje volným elektronům
v kovových krystalech fólie energii potřebnou na překonání potenciálové bariery
při povrchu kovu. V porovnání s fluorescenčními fóliemi je ostrost kresby značně vyšší.
Nejčastěji používaným materiálem kovových fólií je olovo, cín nebo měď.
b) Fluorescenční fólie
Rentgenové fluorescenční zesilovací fólie jsou tenké desky, které slouží k zesílení účinků rentgenového záření na radiografický film. Podstatnou částí fólie je vrstva luminoforu, nanesená na papírovou
podložku nebo podložku z plastu, která má za úkol transformovat rentgenové
záření ( krátkovlnné elektromagnetické záření) na viditelné světlo
Z používaných luminoforů je nejvhodnější wolframan vápenatý (CaWO4), na jehož záření (modrofialové světlo) jsou fotografické emulze nejcitlivější.
Zesilovací schopnost a ostrost kresby jsou veličiny nepřímo úměrné. To znamená,
že ostrost kresby bude tím menší, čím více bude fólie obsahovat luminoforu
nebo čím hrubší bude zrno luminoforu (zesilovací účinek však bude vyšší).
c) Fluorometalická fólie
V poslední době se začínají stále častěji používat fluorometalické fólie, které slučují přednosti fluorescenčních a kovových fólií. Fluorometalické fólie se skládají z pružné podložky, na kterou je nanesena nejdříve tuhá olověná fólie, a pak vrstva luminoforů V poslední době seobjevily fólie s kovem homogenně rozptýleným v luminoforu.
Radiografická kontrola železobetonových konstrukcí
Volba míst radiografické kontroly
Volba zdroje záření
Ve většině případů se při radiografické kontrole železobetonových konstrukcí používá jako zdroje záření gamazářič kobalt Co 60, který je umístěn v defektoskopickém krytu. Pouze při snímkování, kdy je požadována vysoká kvalita radiogramů, je výhodné použít rentgeny. Kruhové či lineární urychlovače se používají v případech, kdy je nutno prozařovat betonové konstrukce o velké tloušťce.
Geometrie prozařování
Podle typu prozařované konstrukce je nutno volit ohnisko pro umístění zářiče a
místo pro umístění radiografického filmu.
a) Trámová konstrukce
U trámových konstrukcí se přesné uložení a profil výztuže stanoví stereoskopickým
snímkováním kontrolovaných průřezů postupně ze dvou ohnisek, vzájemně vzdálených přibližně 200mm.
b) Desková konstrukce
U železobetonových stropních desek o tloušťce 100 až 200 mm postupujeme tak, že podlahu na desce odstraníme alespoň v obdélníku 800 x 600 mm. Na tuto plochu, označenou olověnými značkami rozmístíme čtyři radiografické filmy v kazetách. Pod deskou umístíme ohnisko zářiče. Po zhotovení základního snímku posuneme zářič alespoň o 200 mm a při ponechaných olověných značkách pořídíme druhý snímek na vyměněnou čtveřici filmů.
U železobetonových desek tlustých 300 až 350 mm lze výztuž snímkovat přiložením
radiografických filmů na líc desky, přičemž zářič je umístěn na povrchu konstrukce.
Při větších tloušťkách deskových konstrukcí se zářič umisťuje do otvorů vyvrtaných
do líce konstrukce ze stejné strany jak jsou umístěny filmy.
4.3.4 Vyhodnocení radiografických zkoušek
Volba míst radiografické kontroly na konstrukci
Výztuž se kontroluje v místech, kde na konstrukci působí největší ohybové momenty nebo posouvající síly. U prostých trámových konstrukcí se proto kontroluje pouze dolní tahová výztuž uprostřed rozpětí a smyková výztuž u podpory. U spojitých trámových konstrukcí se mimoto ještě zjišťuje horní tahová výztuž nad podporou.
U deskových konstrukcí se opět zjišťuje dolní tahová výztuž uprostřed rozpětí a na základě úbytku dolní tahové výztuže u podpory se usuzuje na množství smykové výztuže. U spojitých deskových konstrukcí se kontroluje také horní tahová výztuž nad podporou.
U spřažených konstrukcí se zpravidla kontroluje pouze výztuž v železobetonové desce a ověřují se spřahovací prvky.
Princip vyhodnocení prostorového uspořádání výztuže, určení polohy, a průměru
Při vyhodnocení radiogramů je nutné přihlížet ke zkreslení, které vyplývá
z centrální projekce při zhotovení snímků prozařováním ze zdroje o velmi malém
rozměru na dvourozměrný filmový materiál. Na základě získaného plošného
záznamu je třeba provést zpětný proces jeho převedení do prostorné představy.
Přitom je nutné vycházet z údajů o technickém provedení snímků a o
známém materiálovém složení prozařovaného předmětu.
Nejčastěji se rozložení výztuže v průřezu zjišťuje graficky vynesením geometrie,
při které byl profil snímkován, na papír. U menších průřezů se volí měřítko
1 : 1, u větších průřezů se volí měřítko 1 : 2. Na vyneseném profilu se vyznačí
fixační bod a od něj se začnou na obě strany vynášet stopy výztuže, zjištěné z
radiografických filmů. Vynesené stopy výztuže se pospojují s ohnisky a na
průsečících přísl. spojnic dostáváme polohu a profil kontrol. výztuže.
Radiometrie
Druhy záření, interakce fotonů gama a neutronů s látkou
Záření, které vydávají přirozené i umělé radioaktivní prvky, se označuje jako
záření ionizující(je schopné vyvolávat v látce volné náboje). Má povahu
buď látkovou (korpuskulární), nebo polní (je elektromagnetickým vlněním).
Rozeznávají se tři charakteristické druhy
záření (obr. 2.1):
• záření alfa(α) - je záření látkové. Tvoří ho jádra hélia 4He2, které
prudce vyletují z jader mnohých radioaktivních prvků. Z jader prvků jsou
přitom odnášeny 4 nukleony z toho dva kladné náboje - protony. Prvek,
z něhož vychází záření alfa, přechází proto v prvek s nukleonovým číslem
A-4 a protonovým číslem Z-2.
• záření beta (β) - je také záření látkové. Je tvořeno proudem velmi rychlých záporných elektronů, které vyletují z jader radioaktivních prvků. Tyto prvky se mění v prvek s protonovým číslem Z + 1, jejich nukleonové číslo A se nemění.
• záření gama (γ) - je velmi pronikavé (krátkovlnné) elektromagnetické záření.
Tvoří je tok fotonů, který vzniká při přeskupení nukleonů v jádře radioizotopu
(fotony gama jsou srovnatelné s fotony světla, jsou však nositeli až milionkrát větší energie)
• Zvláštní kategorii tvoří záření neutronové (n), které se u přirozených radioizotopů
nevyskytuje. Je to záření látkové, tvořené tokem neutronů
a) Přímo ionizující záření - tvoří elektricky nabité částice. Jsou to například
částice záření α částice zářeníβ protony (p), nebo těžší ionty. Předání energie
nabité částice látce, kterou prochází, se děje především ionizací a excitací
(vybuzením) jejich atomů
b) Nepřímo ionizující záření - je tvořeno částicemi, které nemají elektrický
náboj, a proto nezpůsobují ionizaci a excitaci podél své dráhy. Výsledkem
jejich interakce s látkou však je často emise sekundárních nabitých částic,
které okolní prostředí ionizují. Nejvýznamnějšími reprezentanty nepřímo
ionizujícího záření jsou fotony a neutrony.
Interakce fotonů gama s látkou
a) Fotoelektrický jev
Fotoelektrický jev (fotoefekt) je proces, při kterém foton předá veškerou svou energii elektronu v některé energetické hladině atomu absorbujícího prostředí. Elektron část získané energie spotřebuje k uvolnění ze své dráhy, zbylá energie se mění na kinetickou energií
b) Comptonův rozptyl
Comptonův jev nastává pokud energie fotonu záření gama je větší než vazební energie obalového elektronu. Při tomto jevu se fotony chovají jako pružné částice, které při srážce s obalovým elektronem ztratí část své energie. Při Comptonově rozptylu je tedy část energie
fotonu předána elektronu, na který foton narazí, přitom se však foton pohybuje dále, v odkloněném směru od původní dráhy, s nižší.
c) Tvorba párů elektron - pozitron
Třetím možným procesem interakce je tvorba párů elektron-pozitron,
která je spojena se zánikem fotonu. Energie fotonu se spotřebovává jednak na klidovou energii obou vzniklých částic, jednak na jejich kinetickou energii. Ke tvorbě párů může dojít až po překročení prahové energie 1,02 MeV
d) Průchod svazku fotonů látkou
Při průchodu svazku fotonů látkou se uplatňují všechny tři popsané procesy, ovšem v závislosti na energii fotonů vždy některý z nich převládá.
Interakce neutronů s látkou
Neutron jako neutrální částice neionizuje a neexcituje atomy prostředí, kterými prochází. K energetickým ztrátám však dochází v několika procesech interakce s atomovými jádry prostředí.
a) Pružný rozptyl
Pružný rozptyl je nejpravděpodobnějším typem interakce rychlých neutronů s látkou. Lze jej popsat na základě klasické mechaniky jako pružnou srážku dvou částic. Při každé srážce s daným rozptylujícím jádrem ztrácí neutron vždy stejný procentní podíl energie
b) Nepružný rozptyl
Zejména při vyšších energiích neutronů, dochází k nepružnému rozptylu neutronů, který je
možné popsat jako jejich dočasný záchyt a znovuemisi jádrem. Význam nepružného rozptylu spočítá v tom, že neutron je při nepružném rozptylu silně bržděn, protože ztrácí jednak energii odevzdanou jádru nárazem při srážce, jednak energii ekvivalentní emitovanému záření gama.
c) Radiační záchyt
Při radiačním zachycení neutronu jádro atomu pohltí pomalý neutron. Tím se vytvoří spojené jádro, které je v excitovaném stavu. Takto složené jádro emituje svou přebytečnou energii ve formě jednoho nebo několika fotonů, čímž přejde nakonec opět do nezářícího stavu. Vyzářené fotony nazýváme zářením gama z radiačního zachycení neutronu
Vlastnosti ionizujícího záření, radioaktivita, přirozené a umělé radioaktivní prvky
Ionizující záření je druh energie, která vystupuje z některých, v přírodě se vyskytujících radioaktivních prvků, přirozenou cestou a tvoří tzv. přírodní pozadí. Ve 20. století byly postupně vytvářeny postupy pro výrobu umělých radionuklidů a byla vytvořena zařízení, kde ionizující záření vzniká přeměnou energie elektrické (rentgeny).
Zdroje záření s trvalou emisí záření (zářiče)
Koncem 19. století objevil A.H. Becquerel, že jádra některých prvků se samovolně
přeměňují a přitom vysílají záření. Tento jev nazvali manželé P. a M.
Curiovi radioaktivitou. Přirozené radioaktivní prvky se přeměňují ve třech řadách. Nejznámější z nich je řada urano-radiová, jejímž výchozím prvkem je uran, přeměňující se postupně v prvky, z nichž nejvýznamnější jsou radium, potom obávaný plyn radon a polonium. Všechny řady končí již stálým izotopem olova. Později vznikla čtvrtá, umělá radioaktivní řada neptuniová.
Umělé radioizotopy, vysílají kromě záření alfa, beta a gama o různých energiích také pozitrony a dále mohou být zdrojem neutronového a protonového záření. Umělé radioizotopy se vyrábí v zásadě třemi způsoby:
a) ostřelováním prvků v cyklotronu – velmi nákladný způsob
b) ozařováním prvků v reaktoru – výroba pro průmyslové účely
c) extrakcí ze štěpných produktů reaktoru – relativně levné radioizotopy
Základní vlastností každého radioizotopu, důležitou z hlediska jeho využití v
radiační defektoskopii, je energie emitovaného záření E a poločas rozpadu
radionuklidu T1/2.
Aktivita A
Míra vydatnosti (emise) zářiče, udávající střední počet těch atomů radionuklidu
v zářiči, u nichž během jedné sekundy nastane samovolná radioaktivní přeměna
Pro jednotku aktivity byl přijat název becquerel s označením Bq [s-1].
Aktivita zářiče se vlivem rozpadu radioaktivních atomů v zářiči s časem snižuje.
Expozice X
Vyjadřuje ionizační účinky fotonů ve vzduchu. Je definována jako podíl absolutní
hodnoty celkového elektrického náboje dQ iontů jednoho znaménka,
vzniklých ve vzduchu při úplném zabrzdění všech elektronů a pozitronů, které
byly uvolněny fotony ve vzduchu o hmotnosti dm, a této hmotnosti
Dávka D
Je veličinou, která charakterizuje absorpci energie v daném elementárním objemu.
Je definována jako podíl střední sdělené energie dE, předané ionizujícím
zářením látce a hmotnosti dm této látky
Přístroje na měření ionizujícího záření, úzké a široké svazky záření, rovnice zeslabení záření při průchodu materiálem
Měřící metody mohou být založeny pouze na využití různých způsobů interakce
ionizujícího záření s látkou. Přítomnost ionizujícího záření se zjišťuje detektory, které lze v principu rozdělit do dvou základních skupin. Do první se řadí kontinuální detektory, podávající průběžně informace o okamžité hodnotě detekovaného(G-M počítače, scintilační
detektory a polovodičové detektory). Do druhé skupiny pak patří integrální
dozimetry, které poskytují údaj za celou dobu ozařování (dávku) ale neumožňují
zjistit, zda a jak se záření v dané době měnilo(dozimetry filmové a termoluminiscenční).
Geiger-Műllerovy počítače
Geiger-Műllerovy (G–M) počítače pracují v Geigerově oblasti (400 - 1400 V), která je charakterizována tím, že všechny impulsy v G-M počítači vzniklé jsou
stejně velké, nezávislé na energii dopadající částice, která je vyvolala. Vlastní G-M počítač tvoří skleněná trubice, ve které je kovová válcová katoda a anoda, zhotovená z wolframového nebo platinového drátu, která prochází osou trubice.
Scintilační detektory
Scintilační detektory jsou založeny na vlastnostech látek, které dopadající ionizující záření přeměňují na dlouhovlnné fotony viditelného světla, umožňujíci registraci fotonásobičem.
Jako scintilátor se nejčastěji používá krystal jodidu sodného aktivovaný thalliem
NaI (Tl).
Filmové dozimetry
Působením ionizujícího záření vzniká ve fotografické emulzi latentní (skrytý)
obraz, který se může po vyvolání a ustálení pozorovat a měřit.
2.5.6 Termoluminiscenční dozimetry
Termoluminiscenční dozimetry využívají vlastností některých krystalů, schopných ukládat určitou část z absorbované energie ionizujícího záření do jejich krystalové mříže, z níž je při zahřátí krystalu vyzářena jako luminiscenční světlo.
Principy měření objemové hmotnosti a vlhkosti
Radiometrické zjišťování objemové hmotnosti
Radiometrie objemové hmotnosti je založena na principu průchodu a zeslabení záření gama a na principu rozptylu záření gama v měřeném materiálu. Výsledkem měření je četnost impulsů za časovou jednotku, kterou je třeba pomocí kalibrační křivky převést na objemovou hmotnost.
Metoda průchodu a zeslabení záření gama
Zdroj záření a detektor je umístěn na protilehlých stranách prověřované konstrukce nebo vzorku. Výsledkem měření je průměrná objemová hmotnost materiálu mezi zdrojem záření
a detektorem. Touto metodou se dosahuje velmi přesných výsledků měření.
Metoda rozptylu záření gama
Mezi zdrojem záření a detektorem je stínící vrstva z těžkého materiálu, která brání přímému průchodu záření ze zářiče do detektoru. Detektor zaznamenává pouze záření, které bylo v materiálu rozptýleno převážně Comptonovým efektem
Radiometrické zjišťování objemové vlhkosti (w)
Je založeno na principu moderace rychlých neutronů – převážně atomy vodíku. Emitované neutrony, které mají