[发明专利]一种混凝土脱空检测的测量仪

说明书

本发明适用于中子探测技术领域，提供了一种混凝土脱空检测的测量仪，包括：中子源、处理单元、第一热中子探测器以及第二热中子探测器；中子源用于向覆盖有钢板的混凝土发射快中子；第一热中子探测器以及第二热中子探测器，用于获取混凝土表面覆盖的钢板上与中子源距离不同的两处位置的热中子计数率N1以及热中子计数率N2；处理单元用于计算热中子计数率N1以及热中子计数率N2的计数率比值；处理单元还用于获取混凝土表面覆盖的钢板的厚度，根据钢板的厚度查找出计数率比值与混凝土脱空深度的对应关系，并根据对应关系确定出计数率比值对应的混凝土脱空深度。本发明实施例节省了大量繁琐的操作，极大地提高了实际对混凝土脱空深度测量的效率。

技术领域

本发明属于中子探测技术领域，尤其涉及一种混凝土脱空检测的测量仪。

背景技术

现代大型水电工程、交通工程等建筑中，常会有混凝土建筑物需要用钢板作里衬或复合受力结构，一般为有压隧道或管洞、大型交通沉管结构，高铁轨道板等。对于有压隧洞、大型交通沉管结构等由于施工中无法避免的一些工艺问题和现场工况限制，使浇注质量受到影响导致混凝土难以充填密实，特别是在钢板与混凝土结合面容易产生脱空或空洞缺陷。这些脱空和空洞缺陷是直接造成钢板里衬在工程投入运行时变形失稳损坏的巨大隐患，将会严重威胁工程运行安全。为了保证工程的安全，就需要一种科学、高效、准确、安全的检测方法去检测脱空和空洞的位置和深度，以为后期的打孔灌浆提供科学依据。

中子源发射出来的快中子射线与被测介质的原子核发生碰撞后，会被慢化减速形成热中子并云集在中子源周围。快中子与物质作用时，其对原子量大的物质有十分强的穿透能力，但却容易被原子量小的减速和慢化而形成热中子，而由于氢原子原子量最小，因此快中子在与氢原子多次碰撞后极易变成热中子。混凝土是由碎石集料、粗砂和水泥加上一定量水拌合而成，这些水大部分与水泥发生水化作用变成化合水，少量剩余的水以游离状态存在，因此混凝土中包含大量氢原子，是一种良好的快中子慢化剂。由于快中子对原子量大的物质有较强的穿透能力，但却能被原子量小的减速和慢化而形成热中子，因此，快中子很容易贯穿原子量大的物质如钢板而与下面的混凝土相互作用，并被混凝土减速慢化形成热中子。根据这一特点将中子源与热中子探测器置于钢板表面，使快中子由中子源发出穿过一定厚度的钢板与钢板下混凝土相互作用，此时快中子会被减速、慢化形成热中子，再利用热中子探测器对热中子计数率进行检测，由于若钢板下浇注的混凝土在平面上和一定深度范围内质量分布不均匀，即若存在空洞或脱空缺陷，该部位测试的热中子计数率就会发生变化，因此基于检测到的热中子计数率进行分析处理，即可实现对检测点是否存在空洞或脱空以及相应深度的检测，这就是现有技术中用于混凝土脱空检测的中子散射法原理，其在建筑工程、水利水电等领域发挥了重要作用。其中且空洞或脱空缺陷深度越大，检测到的热中子计数率越低。

由于中子的反射能力与混凝土中氢原子的含量密切相关，也即与混凝土中水的含量密切相关，因此，根据中子散射法检测原理，检测点处热中子计数率大小不仅与该点下钢板脱空深度有关，同时还受到钢板厚度和混凝土实际含水量大小影响。因此，现有技术在利用中子散射法检测空洞或脱空是否存在以及其深度时，受不同检测点位置混凝土含水量不均匀影响较大，例如一处钢板下有较深的脱空或空洞，探头探测的热中子计数率应该较低，但如果此处混凝土的水含量较高，此时空洞引起的热中子计数率的降低会因高含水量引起热中子计数率的升高而互相抵消，对检测结果造成较大误差，降低了该方法的准确性和可重复性，在钢板厚度较大时或者脱空深度较浅时，无法准确测定脱空位置和深度，不可避免的会造成补孔增加，破坏钢板结构和原有强度，对建筑物的整体安全性造成不利影响。并且现有技术在利用中子散射法检测脱空或空洞深度时，由于不同检测现场使用的钢板和混凝土的实际情况有所差异，因此在每次检测前都需针对所需检测的现场钢板厚度、混凝土不同含水量以及不同脱空深度进行复杂的检测模型的测定实验，并需要根据实测的所有检测点的热中子计数率离线分析确定出存在脱空或空洞的位置之后，才能进行脱空深度的判断，操作情况十分繁琐不便，同时每次更换检测现场又需重新进行模型构建和测定实验，效率低下。

发明内容