Thực nghiệm khảo sát lỗ rỗng bên trong vật liệu bê tông bằng phương pháp gamma tán xạ

Thực nghiệm khảo sát lỗ rỗng bên trong vật liệu bê tông bằng phương pháp gamma tán xạ Thực nghiệm khảo sát lỗ rỗng bên trong vật liệu bê tông bằng phương pháp gamma tán xạ Thực nghiệm khảo sát lỗ rỗng bên trong vật liệu bê tông bằng phương pháp gamma tán xạ Thực nghiệm khảo sát lỗ rỗng bên trong vật liệu bê tông bằng phương pháp gamma tán xạ Thực nghiệm khảo sát lỗ rỗng bên trong vật liệu bê tông bằng phương pháp gamma tán xạ Thực nghiệm khảo sát lỗ rỗng bên trong vật liệu bê tông bằng phương pháp gamma tán xạ Thực nghiệm khảo sát lỗ rỗng bên trong vật liệu bê tông bằng phương pháp gamma tán xạ Thực nghiệm khảo sát lỗ rỗng bên trong vật liệu bê tông bằng phương pháp gamma tán xạ Thực nghiệm khảo sát lỗ rỗng bên trong vật liệu bê tông bằng phương pháp gamma tán xạ Thực nghiệm khảo sát lỗ rỗng bên trong vật liệu bê tông bằng phương pháp gamma tán xạ Thực nghiệm khảo sát lỗ rỗng bên trong vật liệu bê tông bằng phương pháp gamma tán xạ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ-VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THỰC NGHIỆM KHẢO SÁT LỖ RỖNG BÊN TRONG VẬT LIỆU BÊ TÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GAMMA TÁN XẠ SVTH: ĐÀO CHÍ KHƯƠNG CBHD: TS TRẦN THIỆN THANH CBPB : ThS LÊ HỒNG CHIẾN TP HỒ CHÍ MINH - 2015 i LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập làm khóa luận tốt nghiệp Bộ mơn Vật lý hạt nhân, Khoa Vật lý - Vật lý kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG – TPHCM, em nhận giúp đỡ nhiệt tình, lời động viên, đóng góp ý kiến quý báu tận tâm truyền đạt kiến thức Q Thầy Cơ, bạn bè gia đình Sau hồn thành khóa luận em xin gửi lời cám ơn chân thành đến: Quý Thầy Cô Bộ môn Vật lý Hạt nhân tạo môi trường học tập thân thiện, gần gũi, nghiêm khắc để em học tập, tiếp thu kiến thức tạo điều kiện cho em suốt khóa học Thầy Trần Thiện Thanh dành nhiều thời gian tâm huyết để truyền đạt cho em kiến thức lẫn kỹ thực nghiệm Quý Thầy Cô hội đồng dành nhiều thời gian đọc có ý kiến đóng góp quý báu vào khóa luận Q Thầy Cơ Anh Chị nhóm nghiên cứu hỗ trợ giúp đỡ em q trình thực khóa luận Con xin cảm ơn bố mẹ gia đình ủng hộ tinh thần vật chất suốt thời gian qua Tơi xin cảm ơn đến tồn thể anh chị bạn lớp 11VLH giúp đỡ nhiều suốt thời gian qua Mặc dù em có nhiều cố gắng hồn thiện khóa luận, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp quý báu Quý Thầy Cô bạn Em xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 Đào Chí Khƣơng ii MỤC LỤC Danh mục từ viết tắt iv Danh mục bảng biểu v Danh mục hình vẽ vi Mở đầu Chƣơng Tổng quan 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu phương pháp gamma tán xạ 1.1.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2 Lý thuyết gamma tán xạ 1.2.1 Tán xạ Compton 1.2.2 Tán xạ Rayleigh 1.3 Các đặc trưng tán xạ Compton 1.3.1 Năng lượng gamma sau tán xạ 1.3.2 Tiết diện tán xạ Compton 1.3.3 Cường độ gamma tán xạ 1.3.4 Tán xạ nhiều lần 1.3.5 Phổ tán xạ Compton 10 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ tán xạ 11 1.5 Phương pháp khảo sát lỗ rỗng 13 1.6 Nhận xét chương 13 Chƣơng Hệ đo gamma tán xạ 14 2.1 Hệ đo thực nghiệm gamma tán xạ 14 2.1.1 Khối nguồn 14 iii 2.1.2 Khối đầu dò 17 2.1.3 Bia thí nghiệm 20 2.1.4 Hệ giá đỡ 21 2.2 Bố trí hệ đo gamma tán xạ 22 2.3 Bố trí thí nghiệm 23 2.3.1 Khảo sát thay đổi mật độ bia 23 2.3.2 Xác định phân bố lỗ rỗng bê tông 24 2.3.3 Khảo sát lỗ rỗng theo kích thước 25 2.3.4 Khảo sát lỗ rỗng theo độ sâu 26 2.4 Nhận xét chương 26 Chƣơng Kết thảo luận 27 3.1 Xác định cường độ tán xạ lần 27 3.1.1 Trừ phông 27 3.1.2 Tách đỉnh tán xạ lần 28 3.2 Kết thực nghiệm 29 3.2.1 Khảo sát thay đổi mật độ 29 3.2.2 Khảo sát phân bố lỗ rỗng bê tông 30 3.2.3 Khảo sát lỗ rỗng theo kích thước 34 3.2.4 Khảo sát lỗ rỗng theo độ sâu 36 3.3 Nhận xét chương 38 Kết luận kiến nghị 39 Tài liệu tham khảo 41 Phụ lục 43 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Bề rộng nửa chiều cao cực FWHM Full Width at Half Maximum HPGe High Purity Germanium Germanium siêu tinh khiết HVPS High – Voltage Power Supply Nguồn cao MCA Multiple Channel Analyzer Máy phân tích đa kênh MCNP Monte Carlo N Particles Chương trình mơ MCNP USB Universal Serial Bus Chuẩn kết nối đa dụng đại v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Kết khảo sát thay đổi mật độ bia 29 Bảng 3.2: Kết khảo sát phân bố lỗ rỗng bia 33 Bảng 3.3: Kết khảo sát lỗ rỗng theo kích thước lỗ rỗng 34 Bảng 3.4: Kết khảo sát lỗ rỗng theo độ sâu 38 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Quá trình tán xạ Compton Hình 1.2: Quá trình tán xạ lần gamma lên vật liệu Hình 1.3: Phổ gamma tán xạ nguồn 137Cs góc 120o bia bê tơng 11 Hình 2.1: Mơ hình nguồn phóng xạ 137 Cs 14 Hình 2.2: Mơ hình hộp chứa nguồn 15 Hình 2.3: Bản vẽ chi tiết ống chuẩn trực nguồn 16 Hình 2.4: Bản vẽ chi tiết lắp ráp khối nguồn 16 Hình 2.5: Hình ảnh khối nguồn thực tế 17 Hình 2.6: Đầu dò NaI(Tl) 7,62 cm x 7,62 cm 18 Hình 2.7: Hệ điện tử tích hợp 19 Hinh 2.8: Mẫu bê tông với khuyết tật khác 20 Hình 2.9: Mơ hình xe nâng khung dịch chuyển 21 Hình 2.10: Sơ đồ bố trí hệ đo thực nghiệm 22 Hình 2.11: Bia khảo sát mật độ 24 Hình 2.12: Bia khảo sát vị trí khuyết tật 24 Hình 2.13: Bia khảo sát kích thước khuyết tật 25 Hình 2.14: Bia khảo sát độ sâu khuyết tật 26 Hình 3.1: Phổ gamma tán xạ nguồn 137Cs góc 120o bia bê tông chuẩn sau trừ phông 27 Hình 3.2: Đỉnh tán xạ lần tính chương trình Colegram 29 Hình 3.3: Kết khảo sát xác định vị trí khuyết tật 31 Hình 3.4: Bề dày bia chùm gamma tán xạ qua vị trí gần thành khối bê tông 32 Hình 3.5: Kết khảo sát khuyết tật theo kích thước 35 Hình 3.6: Kết khảo sát khuyết tật theo độ sâu 36 MỞ ĐẦU Bê tông loại vật liệu xây dựng quan trọng sử dụng rộng rãi tồn giới Bên cạnh bê tơng dùng làm vật liệu che chắn phóng xạ đặc biệt che chắn neutron bê tông cấu thành từ nguyên tố nhẹ hết có tồn hydro Nguyên nhân làm bê tông ưa chuộng giá thành rẻ dễ đúc thành nhiều hình dạng khác Tuy nhiên theo thời gian bê tơng bị hư hại làm ảnh hưởng đến chất lượng cơng trình Các cơng trình kiến trúc lớn nhà cao tầng hay cơng trình phải chịu áp lực lớn cầu, cầu vượt, đòi hỏi bê tơng phải có độ bền khả chịu lực tốt Sự tồn lỗ rỗng hay vết nứt làm giảm độ chịu nén bê tông, dễ gây vỡ bê tông tạo điều kiện cho yếu tố xâm thực bên ngồi vào phía ăn mòn cốt thép bên Bê tông mật độ không theo tiêu chuẩn, có độ rỗng cao đẩy nhanh q trình cacbonac hóa gây tổn hại nghiêm trọng đến cốt thép bê tông Điều ảnh hưởng xấu đến cơng trình chí gây tai nạn không mong muốn Từ ta thấy việc kiểm tra theo dõi chất lượng bê tông giữ vai trò vơ quan trọng Đã từ lâu, gamma tán xạ phương pháp kiểm tra không hủy mẫu (NDT) ứng dụng kiểm tra thẩm định chất lượng cơng trình, đo mật độ, đo mức, xác định vết nứt lỗ rỗng vật liệu dùng kiểm tra chất lượng bê tơng Có số phương pháp NDT siêu âm, bột từ, gamma truyền qua, … Nhưng cơng trình bê tơng lớn cầu, đường, … phương pháp gamma tán xạ chiếm ưu do: - Đầu dò nguồn phóng xạ đặt phía với vật liệu, phù hợp với vật liệu mà phía bên khó tiếp cận tiếp cận - Khi đối tượng cần đo điều kiện khắc nghiệt ví dụ như: nhiệt độ cao, áp suất lớn, mơi trường hố chất độc hại phương pháp tán xạ thực mà khơng làm ảnh hưởng đến q trình làm việc đối tượng khảo sát Trong khóa luận này, sử dụng phương pháp gamma tán xạ để thực nghiệm vật liệu bê tơng dạng hình hộp kích thước 40 cm x 20 cm x 10 cm với lỗ rỗng hình trụ kích thước khác nằm vị trí khác nhau, sử dụng nguồn phóng xạ 137Cs có hoạt độ mCi, đầu dò nhấp nháy NaI(Tl) 7,62 cm x 7,62 cm Nội dung khóa luận trình bày chương: Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu nước giới phương pháp gamma tán xạ Trình bày lý thuyết liên quan đến phép đo tán xạ Chương 2: Trình bày mơ hình hệ đo, cấu tạo chi tiết phận hệ cách bố trí thí nghiệm để có phép đo hồn chỉnh Chương 3: Xử lý số liệu thực nghiệm đưa kết quả: từ phổ gamma thu từ thực nghiệm tính tốn tìm khả nhận diện lỗ rỗng vị trí lỗ rỗng bên khối bê tông đồng thời xác định giới hạn kích thước lỗ rộng độ sâu lỗ rỗng mà hệ đo phát Cuối phần kết luận kiến nghị CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu phƣơng pháp gamma tán xạ 1.1.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc Trương Thị Hồng Loan cộng [4] sử dụng chương trình MCNP để mơ phổ gamma tán xạ bia nhơm dùng đầu dò HPGe, nguồn 192 Ir 60 Co hoạt độ 3,7.1010 Bq Các tác giả khảo sát góc tán xạ khác từ 60o đến 120o, bia nhơm có bề dày khác hai trường hợp góc bia chùm tia tới 30o 45o Kết thu được, tăng góc tán xạ thành phần tán xạ lần tăng, thành phần tán xạ nhiều lần giảm, đỉnh tán xạ ngược lần có xu hướng dịch chuyển phía lượng thấp, sai số vị trí đỉnh mơ lý thuyết nhỏ 10% Đối với nguồn 192Ir có lượng 316,5 keV, bề dày bão hòa nhơm 1cm Trần Đại Nghiệp [5] nghiên cứu phương pháp kiểm tra khuyết tật phương pháp kỹ thuật số dùng tia gamma tán xạ với nguồn 137 Cs hoạt độ 290 kBq, đầu dò NaI(Tl), máy phân đa kênh (MCA) 4096 kênh, vật liệu khảo sát thép cacbon, thép không gỉ gạch chịu lửa Kết thu được, tác giả xác định vị trí hình dạng khuyết tật thơng qua số đếm tán xạ ngược thu từ đầu dò cho hình ảnh cụ thể (2D, 3D) Hoàng Đức Tâm cộng [7] nghiên cứu phụ thuộc cường độ chùm gamma tán xạ vào thể tích tán xạ phương pháp Monte Carlo sử dụng MCNP5 Tác giả dùng nguồn 137 Cs hoạt độ MBq, đầu dò NaI(Tl), bia thép chịu nhiệt C45, góc tán xạ 120o, ống chuẩn trực nguồn đầu dò đường kính cm khảo sát với vùng thể tích tán xạ khác Kết quả, diện tích tán xạ lớn thể tích tán xạ lớn, diện tích tán xạ nhỏ thể tích tán xạ nhỏ thể tích tán xạ khơng số đếm đỉnh tán xạ gần khơng đáng kể, sai số số đếm vùng thể tích tán xạ xấp xỉ 10% 29 Trong khóa luận, số đếm từ kênh 570 đến kênh 1500 dùng để làm khớp hàm đa thức bậc bốn cho tán xạ nhiều lần Hình 3.4 cho thấy việc làm khớp hàm tán xạ nhiều lần diện tích đỉnh tán xạ lần tìm Nền tán xạ nhiều lần Đỉnh tán xạ lần Hình 3.2: Đỉnh tán xạ lần tính chương trình Colegram 3.2 Kết thực nghiệm 3.2.1 Khảo sát thay đổi mật độ Kết ghi nhận cho ba trường hợp bê tông chuẩn, bê tơng có lỗ rỗng bê tơng có thép cho Bảng 3.1 Cường độ tán xạ lần tính chương trình Colegram Bảng 3.1: Kết khảo sát thay đổi mật độ bia Diện tích đỉnh Sai số Chuẩn 144987 381 Rỗng 116694 342 Thép 153680 395 Bia khảo sát 30 Cường độ tán xạ có lỗ rỗng thấp bê tơng thường trường hợp có thép lại lớn bê tông thường Điều thay đổi mật độ bên thể tích tán xạ gây Khi tồn lỗ rỗng bên bê tơng, mà thể tích tán xạ nằm vị trí lỗ rỗng xuất thay đổi mật độ electron bên vùng khảo sát Sự giảm mật độ electron làm giảm khả tán xạ lên bia, cường độ tán xạ ghi nhận giảm Ngược lại thể tích tán xạ nằm trùng với vị trí thép, mật độ electron thể tích tán xạ tăng lên, xác suất tán xạ tăng lên cường độ tán xạ tăng Theo công thức (1.8), độ sai biệt cường độ tán xạ sau:  Trường hợp lỗ rỗng: Crỗng C 116694 14 987 144987 19,53 % = 0,13 %  Trường hợp thép: Cthép C 153680 144987 7,20 % 144987 = 0,20 % Như kết khẳng định độ nhạy cường độ tán xạ lần với thay đổi mật độ bia Hệ đo phát khuyết tật hay vật lạ bên bia Đây sở quan trọng cho nghiên cứu sau 3.2.4 Khảo sát phân bố lỗ rỗng bê tông Phổ gamma tán xạ vị trí đo tiến hành trừ phông phần mềm Genie 2000 Cường độ tán xạ lần xác định diện tích đỉnh tán xạ lần tính chương trình Colegram Biểu diễn cường độ tán xạ lần theo vị trí đo ta phân bố mật độ bên khối bê tông theo chiều quét hệ đo Hình 3.3 31 Cường độ tán xạ Cƣờng độ tán xạ Khảo sát vị trí Vị trí đo (cm) Hình 3.3: Kết khảo sát xác định vị trí khuyết tật Từ đồ thị ta thấy cường độ tán xạ dao động quanh mức trung bình 1,3.105 (đường màu đỏ) Sự phân bố không vật liệu đá, cát dẫn tới không đồng mật độ bê tơng nguyên nhân làm cho cường độ tán xạ dao động thăng giáng quanh mức trung bình Tuy nhiên vị trí 8,0cm, 16,0cm, 24,0cm, 32,0cm lân cận chúng, cường độ tán xạ bị giảm mạnh Cụ thể vị trí 16cm cường độ tán xạ 106880, giảm gần 20 % so với mức trung bình Sự chênh lệch lớn nhiều so với thăng giáng bất đồng mật độ gây Như vậy, điểm kì dị có thay đổi lớn mật độ Hay nói cách khác vị trí khuyết tật mà hệ đo phát Trong đó, vị trí chuẩn tâm lỗ rỗng bia 7,5 cm, 15,8 cm, 24,1 cm 32,0 cm Như vậy, vị trí cường độ tán xạ giảm mạnh trùng với vị trí lỗ rỗng bia có sai lệch nhỏ Điều 32 bước dịch chuyển phép đo cm, nên hệ đo đo vị trí 16cm mà khơng thể đo vị trí 15,8 cm Do đó, sai lệch chấp nhận Ngồi ra, Hình 3.3 ta thấy vị trí khảo sát từ 1cm đến 6cm cường độ tán xạ khơng dao động quanh mức trung bình mà lớn nhiều Tại vị trí 1cm cường độ tán xạ 188836 sau giảm dần bắt đầu dao động ổn định Điều điểm đo thể tích tán xạ nằm gần sát thành khối bê tông Lúc này, bề dày bia mà chùm gamma tán xạ phải qua trước đến đầu dò ngắn nhỏ so với vị trí bên (Hình 3.4) nên suy giảm làm cho hệ số bA2 công thức (1.7) gần 1, suy giảm trở nên yếu làm cho cường độ tán xạ tăng lên Khi hệ đo quét dần vào phía trong, bề dày bia mà gamma tán xạ phải qua để đến đầu dò tăng lên nên chùm gamma tán xạ bị suy giảm nhiều dẫn tới cường độ tán xạ giảm dần Đến vị trí đo 5cm 6cm yếu tố hình học bắt đầu không thay đổi nên cường độ tán xạ trở lại mức ổn định Đầu dò Đầu dò Thể tích tán xạ Thể tích tán xạ Nguồn Nguồn Hình 3.4: Bề dày bia chùm gamma tán xạ qua vị trí gần thành khối bê tơng Như vậy, hệ đo xác định vị trí khuyết tật bên khối bê tông Tuy nhiên, bước dịch chuyển chưa đủ mịn, độ phân giải khơng gian chưa tốt Khóa luận chưa xác định kích thước khuyết tật Kết tính tốn xác định diện tích đỉnh tán xạ lần chương trình Colegram cho vị trí đo trình bày Bảng 3.2 33 Bảng 3.2: Kết khảo sát phân bố lỗ rỗng bia Vị trí đo Diện tích Vị trí đo Diện tích (cm) đỉnh (cm) đỉnh 188836 435 20 124071 352 166948 409 21 126596 356 150364 388 22 127444 357 137131 370 23 122543 350 135673 368 24 114467 338 129033 359 25 114795 339 118036 344 26 132629 364 107835 328 27 132188 364 125156 354 28 131987 363 10 132894 365 29 131743 363 11 130104 361 30 131373 362 12 129103 359 31 125737 355 13 135201 368 32 110908 333 14 132427 364 33 119398 346 15 128499 358 34 131697 363 16 106880 327 35 133014 365 17 122684 350 36 129587 360 18 135919 369 37 127235 357 19 130115 361 38 121891 349 Sai số Sai số 34 3.2.2 Khảo sát lỗ rỗng theo kích thƣớc Trong thí nghiệm ngồi việc xác định vị trí khuyết tật, khóa luận khảo sát khả phát hệ đo kích thước khuyết tật thay đổi Phổ gamma tán xạ vị trí đo sau trừ phơng xử lí chương trình Colegram Kết thực nghiệm đo đạc được trình bày Bảng 3.3 Bảng 3.3: Kết khảo sát lỗ rỗng theo kích thước lỗ rỗng Vị trí đo (cm) Diện tích đỉnh Sai số Vị trí đo (cm) Diện tích đỉnh Sai số 219951 471 20 145794 382 198185 454 21 142761 378 175481 419 22 142565 378 164688 406 23 139245 373 152571 391 24 125710 355 131198 362 25 126258 355 122803 350 26 139419 373 130330 361 27 145689 382 144598 380 28 147475 384 10 147904 385 29 145409 381 11 145954 382 30 141659 376 12 144919 381 31 128648 359 13 143785 379 32 138313 372 14 141898 377 33 143758 379 15 125022 354 34 136949 370 16 116694 342 35 135971 369 17 133816 366 36 132368 364 18 143709 379 37 131983 363 19 144571 380 38 135983 369 35 Từ số liệu thực nghiệm ta vẽ đồ thị thể phân bố cường độ tán xạ Cƣờng độ tán xạ theo vị trí khảo sát Vị trí đo (cm) Hình 3.5: Kết khảo sát khuyết tật theo kích thước Từ đồ thị ta thấy cường độ tán xạ trung bình 1,45.105 Có vị trí đo cường độ tán xạ bị giảm mạnh 7,0cm, 16,0cm, 24,0cm, 31,0cm 37,0cm Trong đó, vị trí chuẩn tâm lỗ rỗng bia 6,7cm, 15,5cm, 24,0cm, 30,7cm 36,4cm Như rõ ràng hệ đo phát tất khuyết tật có bia Tuy nhiên, chênh lệch cường độ tán xạ so với mức trung bình vị trí đo khơng giống Tại vị trí 16cm, lỗ rỗng có đường kính 2,5cm, cường độ tán xạ 116694, giảm gần 20% so với mức trung bình Đồi với lỗ rỗng đường kính 1cm vị 36 trí 37cm, cường độ tán xạ 131893, độ sai biệt 9% Như vậy, chênh lệch giảm dần đường kính lỗ rỗng giảm Nguyên nhân kích thước lỗ rỗng giảm thay đổi mật độ bia dẫn tới cường độ tán xạ lần thay đổi Sự thay đổi khó phát khuyết tật bia Hệ đo phát lỗ rỗng đường kính 1cm khơng rõ ràng trường hợp lỗ rỗng kích thước lớn Như vậy, hệ đo phát khuyết tật bia Khi đường kính lỗ rỗng giảm xuống 1cm hệ đo phát Tuy nhiên cần khảo sát lỗ rỗng đường kính nhỏ để xác định giới hạn phát khuyết tật hệ đo 3.2.4 Khảo sát lỗ rỗng theo độ sâu Biểu diễn cường độ tán xạ lần theo vị trí đo ta phân bố mật độ bên khối bê tơng theo chiều khảo sát (Hình 3.6) Cường độ tán xạ Cƣờng độ tán xạ Khảo sát độ sâu Vị trí đo (cm) Hình 3.6: Kết khảo sát khuyết tật theo độ sâu 37 Đồ thị cho thấy cường độ tán xạ lần thăng giáng quanh mức trung bình 1,42.105 Các vị trí 7,0cm, 13,0cm, 20,0cm, 27,0cm 35,0cm cường độ tán xạ bị giảm mạnh Vị trí tâm lỗ rỗng bia 6,5cm, 13,0cm, 20,0cm, 27,0cm 34,6cm Như hệ đo phát năm khuyết tật khối bê tông Tuy nhiên, chênh lệch cường độ tán xạ điểm kì dị khơng giống Tại vị trí khảo sát 13cm, lỗ rỗng nằm cách bề mặt bia cm cường độ tán xạ 133095, giảm 10% so với mức trung bình Còn vị trí khảo sát 35cm, lỗ rỗng nằm cách bề mặt bia cm – khoảng cách lớn nhất, cường độ tán xạ 138854, giảm 4% so với mức trung bình Như vậy, chênh lệch cường độ tán xạ giảm lỗ rỗng nằm sâu bên bia Điều lỗ rỗng nằm sâu dần vào bên bia đến lúc vượt qua bề dày bão hòa Lúc này, phần lỗ rỗng nằm bề dày bão hòa nên đầu dò khơng thể ghi nhận thơng tin tán xạ từ phần thể tích Do thay đổi mật độ gây phần thể tích lỗ rỗng nằm ngồi bề dày bão hòa Lỗ rỗng nằm sâu bên bề dày bão hòa vật liệu bia thay đổi mật độ bia làm cho chênh lệch cường độ tán xạ giảm Điều giải thích cho kết có đồ thị Ngồi ra, lỗ rỗng nằm hồn tồn bê bề dày bảo hòa cường độ tán xạ mức trung bình, chênh lệch cường độ tán xạ tiến Do đó, khuyết tật nằm sâu bên bia khả phát khuyết tật hệ đo giảm Như vậy, hệ đo phát tất khuyết tật bia phát tốt khuyết tật phạm vi 5cm tính từ bề mặt bê tông Tuy nhiên bề dày chưa lớn thực tế lớp bê tơng xây dựng, trụ bê tơng, có kích thước lớn nhiều Vì cần làm tăng khả xuyên sâu xạ gamma để khảo sát bề dày lớn nhằm phục vụ cho việc đo đạc ngồi trường thực tế Kết tính tốn xác định diện tích đỉnh tán xạ lần chương trình Colegram cho vị trí đo trình bày Bảng 3.4 38 Bảng 3.4: Kết khảo sát lỗ rỗng theo độ sâu Vị trí đo (cm) Diện tích đỉnh Sai số Vị trí đo (cm) Diện tích đỉnh Sai số 232816 483 20 133534 365 198171 445 21 137261 370 177044 421 22 137261 370 164260 405 23 143163 378 153672 392 24 144987 381 141585 376 25 143116 378 136924 370 26 140231 374 143490 379 27 136459 369 143915 379 28 139225 373 10 145031 381 29 143533 379 11 144908 381 30 143690 379 12 141137 376 31 145350 381 13 133095 365 32 149132 386 14 136025 369 33 145983 382 15 147196 384 34 141871 377 16 148624 386 35 138854 373 17 148704 386 36 144727 380 18 144584 380 37 143933 374 19 146080 382 38 143345 374 3.3 Nhận xét chƣơng Trong chương này, khóa luận trình bày trình xử lý phổ tán xạ để thu cường độ tán xạ lần Đồng thời trình bày kết ghi nhận lời giải thích cho mơ hình khảo sát Kết đạt xem xét thiết kế hệ đo trường 39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Kết luận Trong khóa luận, tác giả tiến hành khảo sát khuyết tật lỗ rỗng bên khối bê tông sử dụng phương pháp gamma tán xạ, nguồn phóng xạ 137 Cs, đầu dò nhấp nháy NaI(Tl), góc tán xạ 120o đạt số kết sau: - Chứng tỏ phụ thuộc cường độ tán xạ vào mật độ electron bên thể tích tán xạ hệ đo cố định Cường độ tán xạ tăng bên thể tích tán xạ thép Cường độ tán xạ giảm thể tích tán xạ khơng khí - Xác định vị trí khuyết tật bên khối bê tông 8,0cm, 16,0cm, 24,0cm 32,0cm Vị trí chuẩn khuyết tật 7,5cm, 15,8cm, 24,1cm 32,0cm - Đối với thí nghiệm khảo sát khả phát khuyết tật theo kích thước, vị trí khuyết tật xác định từ thực nghiệm 7,0cm, 16,0cm, 24,0cm, 31,0cm 37,0cm Vị trí chuẩn lỗ rỗng bia 6,7cm, 15,5cm, 24,0cm, 30,7cm 36,4cm Sự sai biệt cường độ tán xạ giảm đường kính lỗ rỗng giảm, từ 20% lỗ rỗng đường kính 2,5cm xuống 9% lỗ rỗng đường kính 1cm Hệ đo phát lỗ rỗng đường kính 1cm - Đối với thí nghiệm khảo sát khả phát khuyết tật theo độ sâu, vị trí khuyết tật xác định từ thực nghiệm 7,0cm, 13,0cm, 20,0cm, 27,0cm 35,0cm Vị trí chuẩn lỗ rỗng bia 6,5cm, 13,0cm, 20,0cm, 27,0cm 34,6cm Sự sai biệt cường độ tán xạ giảm độ sâu khuyết tật bia tăng, từ 9% lỗ rỗng độ sâu 3,5cm xuống 4% lỗ rỗng độ sâu 5cm  Kiến nghị Trong thời gian tới có điều kiện tiếp tục nghiên cứu, nghiên cứu tiến hành sau: 40 - Khảo sát khuyết tật có kích thước nhỏ nằm sâu bia - Khảo sát với bước dịch chuyển nhỏ giảm kích thước ống chuẩn trực nguồn để có độ phân giải không gian lớn - Sử dụng nguồn mạnh,năng lượng lớn để nghiên cứu bề dày lớn giới hạn thời gian đo 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo, Nguyễn Hải Dương (2005), Phương pháp ghi xạ ion hóa, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Ngơ Quang Huy (2003), Cơ sở Vật lí hạt nhân, NXB Khoa học Kỹ thuật Trương Thị Hồng Loan, Châu Văn Tạo, Lê Bảo Trân (2014), Phân tích thống kê số liệu thực nghiệm, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Trương Thị Hồng Loan, Phan Thị Quý Trúc, Đặng Nguyên Phương, Trần Thiện Thanh, Trần Ái Khanh, Trần Đăng Hoàng (2008), Nghiên cứu phổ gamma tán xạ đầu dò HPGe chương trình MCNP, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 11, số 06, 61-66 Trần Đại Nghiệp (2005), Nghiên cứu phương pháp kiểm tra khuyết tật kĩ thuật số dùng tia gamma tán xạ, Tạp chí KH&CN, tập 43, số 04, 71-75 Võ Hồng Nguyên (2014), Kiểm tra khuyết tật vật liệu thép C45 dạng thực nghiệm đo gamma tán xạ, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Tp.HCM Hồng Đức Tâm, Huỳnh Đình Chương, Dương Thái Đương, Lê Tấn Phúc, Trần Thiện Thanh, Châu Văn Tạo (2013), Nghiên cứu phụ thuộc cường độ chùm gamma tán xạ vào thể tích tán xạ phương pháp Monte Carlo, Tạp chí khoa học ĐHSP Tp.HCM, số 51, 138-147 Tiếng Anh E.M Boldo, C.R Appoloni (2014), Inspection of reinforced concrete samples by backscattering technique, Radiation Physics and Chemistry 95, 392 – 395 J.E Fernández (1991), Compton and Rayleigh double scattering of unpolarized radiation, Physical Review A, 44, 7, 4232-4248 42 10 H.D Tam, V.H Nguyen, T.T Phi, N.T Binh, N.H Dang, H.D Chuong, L.T.N Trang, T.K Tuyet, V.T Minh, T.T Thanh and C.V Tao (2014), Experimental investigation of detector collimator response on gamma scattering spectrometer , Conference RCMME 2014, 9th & 10th October 2014, HUST, Hanoi, Vietnam, 471 – 476 11 G Harding, E Harding (2010), Compton scattering imaging: A tool for historical exploration, Applied Radiation and Isotopes 68, 993 – 1005 12 P Priyada, R Ramar, Shivaramu (2014), Determining the water content in concrete by gamma scattering method, Annals of Nuclear Energy 63, 565 – 570 Trang web 13 http://laraweb.free.fr/ 14 http://www.nist.gov/ 43 PHỤ LỤC Bảng a: Sự thay đổi độ sai biệt CĐTX theo kích thước khuyết tật Đƣờng kính lỗ rỗng (cm) Vị trí khuyết tật từ thực nghiệm (cm) Độ sai biệt CĐTX Vị trí tâm lỗ rỗng (%) bia (cm) 3,0 7,0 -15,31 6,7 2,5 16,0 -19,52 15,5 2,0 24,0 -13,30 24,0 1,5 31,0 -11,27 30,7 1,0 37,0 -8,97 36,4 Bảng b: Sự thay đổi độ sai biệt CĐTX theo độ sâu lỗ rỗng Độ sâu lỗ rỗng (cm) Vị trí khuyết tật từ thực nghiệm (cm) Độ sai biệt CĐTX Vị trí tâm lỗ rỗng (%) bia (cm) 3,0 7,0 -5,17 6,5 3,5 13,0 -8,19 13,0 4,0 20,0 -7,84 20,0 4,5 27,0 -5,53 26,8 5,0 35,0 -3,72 34,6 ... phát lỗ rỗng bên kết cấu bê tông hệ đo gamma tán xạ Các lỗ rỗng bên khối bê tông thay đổi kích thước khoảng cách từ bề mặt bia để xác định khả phát hệ đo Bên cạnh xác định phân bố lỗ rỗng bên. .. Trên thực tế cường độ gamma tán xạ ghi nhận đầu dò bao gồm gamma tán xạ lần gamma chịu tán xạ nhiều lần trước 10 ghi nhận đầu dò Các xạ gamma chịu tán xạ góc tán xạ khác với góc tán xạ khảo sát. .. kính 3cm lấp vào lỗ rỗng Khóa luận thực phép đo sau: - Đo cường độ tán xạ bê tơng bình thường - Đo cường độ tán xạ bê tơng có lỗ rỗng bên - Đo cường độ tán xạ bê tông có thép bên 24 Bia hệ đầu