Aplicaţii În Construcţii şi În Industria MaterialelorDe Construcţii

Radiaţiile Roentgen au multiple aplicaţii şi în sectorul construcţii-lor şi materialelor de construcţii, ca metodă nedestructivă de încercare şi control, întrucât înlătură o serie de dezavantaje ale metodelor de control denumite generic ,,încercări la rupere” bazate pe distrugerea epruvetelor sau pieselor supuse încercării.

Metodele care folosesc radiaţii Roentgen se bazează pe proprietatea de atenuare a radiaţiilor Roentgen când străbat stratul de material iradiat, în funcţie de densitatea şi grosimea materialului iradiat.

Această proprietate poate fi pusă în evideţă prin oricare dintre metodele curente: radioscopie, radiografie etc. Una din aplicaţiile curente ale roentgenografiei este stabilirea poziţiei numărului şi a dimensiunilor armăturilor din oţel-beton în elemente de construcţie din beton armat (grinzi, planşee, stâlpi etc.), permiţând să se identifice armarea necorespunzătoare a elementelor de construcţie, deplasarea eventuală a armăturii în cursul betonării etc. Acest lucru este foarte important în mai multe cazuri de practică inginerească, întru-cât poziţia corectă a armăturii în construcţiile de beton armat (fig.89) şi în general armarea corectă a elementelor de construcţie au o importanţă hotărâtoare atât în privinţa rezistenţei şi solidităţii construcţiei, cât si în privinţa evitării coroziunii oţelului-beton.

Radiaţiile Roentgen se pot folosi, de asemenea, la controlul sudurii barelor de oţel de la armături, elemente prefabricate, elemente de beton armat şi fabricate

de beton armat (tuburi centrifugate pentru canalizări, stâlpi centrifugaţi pentru transportul energiei electrice etc.).Metoda constă în radiografierea armăturii şi compararea calităţii îmbinărilor sudate cu un defectometru (clişeu roentgenografic etalon), pe care sunt reprezentate defectele inadmisibile din punct de vedere al scăderii proprietăţilor mecanice ale îmbinărilor sudate.

De deosebită importanţă pentru sectorul construcţiilor este utilizarea radiaţiilor Roentgen la defectoscopia îmbinărilor sudate, la conducte magistrale de gaze naturale, ţiţei etc., problemă foarte importantă datorită volumului mare de lucrări supuse controlului prin roentgendefectoscopie.

Roentgenografia sau roentgenoscopia permit, de asemenea, stabilirea calităţii execuţiei elementelor de construcţie prin identificarea eventualelor defecte pe care acestea pot să le prezinte în interiorul masei lor (goluri, fisuri, incluziuni de corpuri străine), ceea ce este important pentru soliditatea, rezistenţa şi siguraţa construcţiilor.Întru-cât atenuarea intensităţii radiaţiilor Roentgen în materialul compact, care constituie masa betonului, diferă de atenuarea în porţiunea cu defect (fisură, gol etc.), defectul apare clar pe placa roentgenografică prin diferenţa de luminozitate.

Porozitatea materialului de construcţie, care are importaţă în cazul absenţei apei prin capilaritate (gelivitatea materialului) şi în alte cazuri, poate fi urmărită şi roentgenografic, înainte şi după saturarea epruvetei supuse încercării cu o soluţie de contrast (soluţie apoasă de sergozină, tetraiodură de fenol-ftaleinat de sodiu, iodolizol etc.). Dintr-o simplă comparare a radiografiilor executate în aceleaşi condiţii de expunere se pot trage concluzii utile. În cazul în care imaginile radiografice coincid, porii sunt închişi; în caz contrar, imaginea unui material poros apare, după saturare, mai închisă datorită absorbţiei substanţei de contrast prin porii deschişi ai materialului.

Adeseori se pune problema măsurării grosimii unor obiecte (plăci etc.) în unele porţiuni care nu pot fi măsurate prin metodele obişnuite. În acest caz se utilizează radiaţiile Roentgen. Principiul metodei se bazează pe relaţia geometrică care există între dimensiunile unui obiect şi imaginea lui obţinută pe film (fig.90).

Practic, pe obiectul a cărui grosime x se măsoară, se aplică o placă de plumb cu un orificiu de diametru a iar dedesubtul piesei se pune caseta cu filmul; se iradiază de la o înalţime h întregul dispozitiv şi se măsoară diametrul b al imaginii mărite a acestui orificiu.

Din relaţiile de asemănare ale triunghiurilor formate rezultă:hh+x

=ab

de unde

x=h ∙ba

−h

Cercetările radiologice ale betonului creează, deasemenea, noi posibilităţi de cunoaştere a betonului armat – unul din materialele de construcţie dintre cele mai larg răspândite – baza tehnici construcţiilor moderne.

Astfel, în mod nedistructiv, se pot urmări structura şi deformările betonului prin măsurarea deplasărilor armăturii metalice din el şi prin măsurarea intensităţii luminozităţii imaginii obţinute, înlocuindu-se vechile metode tensometrice utilizate.Uneori radiografia se utilizează la indentificarea traseului în perete a conductelor de apă, gaz etc., a conductorilor electrici sau la identificarea eventualelor defecte, întreruperi sau înfundări ale conductoarelor instalaţiilor tehnico-sanitare, electrice etc. În industria materialelor de construcţii este foarte important studiul complex al tehnologiei de fabricaţie şi al comportării materialelor de construcţie.

Una dintre metodele utilizate este metoda Debye-Scherrer, care s-a folosit la studiul practic al unor materiale pulverulente sau microcristaline (nisip, var gras, varuri hidraulice, ciment, marmură, porţelan, caolin, materiale refractare etc.),

punându-se în evidenţă structura lor, natura constituenţilor lor minerali, transformările suferite sub influenţa încălzirii, date foarte importante pentru producţia materialelor de construcţie. Astfel, s-a constatat ca metacaolinul la 5500 nu este cristalizat, la 10000 se transformă în cristale de mulit, tridimit şi cristobalit.În mod analog, studiindu-se varuri de diverse plasticităţi, s-au putut obţine, pe baza diagramelor, date importante pentru procesul tehnologic al fabricării varurilor, al mecanismului de priză şi întărite etc.

Studiul diverselor argile şi caoline a permis să se urmărească transformarea progresivă a masei de microcristale în produse amorfe, să se studieze temeinic fenomenele de plasticitate a argilelor şi caolinurilor, influenţa diverselor tratamente asupra structurii şi proprietăţile fizice ale produselor rezultate, să se diferenţieze argilele de caolinuri (ceea ce e foarte important pentru industria ceramică) etc.

Analiza roentgenografică a contribuit la lămurirea şi mai completă a unei alte probleme de structură, şi anume aceea a amorfizării substanţelor cristaline şi legate de aceasta, problema creşterii reactivităţii chimice a substanţelor prin amorfizare.Cercetându-se roentgenografic caolinul natural, s-a constatat că roentgenograma caolinului prezintă imaginea tipică a unei substanţe cristaline, detonând o reţea cristalină perfectă. Prin măcinarea treptată a caolinului în mori cu bile, reţeaua cristalină este treptat deformată şi dislocată, iar imaginile roentgenogramelor reţelei cristaline devin tot mai şterse cu creşterea gradului de fineţe a măcinatului, pentru ca la un moment dat să dispară ca şi când substanţa ar fi devenit amorfă.În felul acesta s-a explicat reactivitatea mărită a caolinului măcinat.

O substanţă solidă cristalizată, cu o reţea cristalină perfectă, intră greu în reacţie, pentru că este necesar un consum mare de energie pentru a putea tulbura echilibrul de forţe din cristalul perfect. Din contra, o reţea deformată, dislocată, neperfectă, aşa cum se obţine, de exemplu, prin măcinare, are o stabilitate mai mică fată de acţiunile chimice.

În industria cimentului, radiaţiile roentgen se folosesc la anliza şi identifica-rea componenţilor mineralogici ai clincherului de Portland, la identificarea diferitelor faze şi a structurii mineralelor utilizate, a schimbărilor treptate suferite de ele în procesul de clincherizare, la identificarea şi analiza produselor de adaos care accelerează sau întârzie acest proces etc.Cunoştinţele actuale, destul de aprofundate, asupra cimenturilor silicioase (cimenturi Portland), sunt o consecinţă a utilizării radiaţiilor Roentgen. Tot prin metoda pulberilor se execută controlul prealabil al steatitului – un material refractar şi electroizolator important în industrie.Utilizând radiaţiile Roentgen la studiul azbestului s-au obţinut diagramele fibrelor de azbest, s-au determinat modificările suferite de fibrele şi ţesăturile de azbest, în urma unor tratamente chimice sau termice, precum şi calitatea optimă a fibrei

pentru diverse utilizări ale azbestului (ca material de protecţie, de izolaţie, suport de catalizatori etc.).

În controlul lemnului de construcţii, folosind radiaţii Roentgen suficient de moi, se pot distinge inelele anuale ale copacului, se poate stabili calitatea materialului (sub aspectul prezenţei, întinderii, poziţiei şi stării crăpăturilor, nodurilor, cuielor care au pătruns etc.), se pot depista defectele de asamblare, precum şi găurile provocate da carii, şuruburi sau cuie etc.

Un exemplu interesant îl constituie controlul efectuat asupra şarpantei de lemn a unei vechi catedrale din Anglia, control care a stabilit că menţinerea acestei şarpante constituie un pericol datorită stării în care se găseşte lemnăria mâncată de larve xilofage.