Desenvolvimento e avaliação de um sistema portátil para inspeção de estruturas de concreto utilizando a técnica de retroespalhamento Compton
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Boldo, Emerson Mario
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Resumo
Resumo: Estruturas de concreto armado estão sujeitas a uma variedade de fatores ambientais de degradação que podem limitar sua vida útil Há uma grande demanda por métodos de avaliação não destrutiva que possam medir, in situ, as propriedades do concreto com objetivo de assegurar sua qualidade e avaliar as condições das estruturas já existentes O espalhamento Compton de raios gama é uma técnica não destrutiva usada para a detecção de defeitos e inclusões em materiais e que pode ser empregada no concreto armado A metodologia permite a inspeção acessando um só lado de uma grande estrutura e pode ser implementada com um aparato experimental compacto, portátil e de relativo baixo custo O conceito é baseado na detecção da radiação retroespalhada produzida por um feixe colimado que incide sobre a amostra O espectro de energia dos fótons retroespalhados pode ser usado para se determinar perturbações de densidade locais Neste trabalho avaliamos, teórica e experimentalmente, um sistema de inspeção de materiais que utiliza a técnica de retroespalhamento Compton A avaliação teórica foi feita através de simulação de Monte Carlo, na qual foram estudados parâmetros geométricos e de equipamento, objetivando a otimização da contagem líquida, contraste e resolução espacial Na parte experimental do trabalho amostras de acrílico, gesso e concreto contendo defeitos e inclusões foram irradiadas com raios gama provenientes de uma fonte de 241Am (1 mCi) com feixe colimado de Ø2 mm Os fótons inelasticamente espalhados foram coletados no ângulo de 135° por um detector semicondutor de CdTe de alta resolução com uma colimação de Ø7 mm × 3 mm Varreduras foram realizadas através do movimento lateral das amostras na direção perpendicular em relação ao feixe incidente em passos de 1 mm e 2 mm O dispositivo avaliado foi bem-sucedido em identificar inclusões superficiais em acrílico, gesso e concreto, sendo que podemos afirmar que o mesmo princípio pode ser empregado para uma gama maior de materiais A resolução na localização de defeitos foi de 3~5 mm para o acrílico e 6,5~8,5 mm para o gesso e concreto e esta resolução é fortemente dependente da colimação utilizada Os testes nas amostras de gesso e concreto com inclusões de aço sugerem que, para uma fonte de baixa atividade e energia, a atenuação do feixe tem um maior efeito sobre a intensidade espalhada do que o aumento da densidade do material Foi verificado que agregados que comumente são adicionados ao concreto, tais como a brita, podem esconder inclusões sob investigação em estruturas reais, se utilizado fontes de baixa energia A análise de densidade de contraste pode ser utilizada para a determinação da profundidade da armadura Além disso, os resultados experimentais concordaram com os dados teóricos obtidos através da simulação de Monte Carlo
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Palavras-chave
Física nuclear, Espalhamento (Física), Concreto armado, Métodos de simulação, Teoria do transporte de fótons, Nuclear physics, Scattering (Physics), Reinforced concrete, Photon transport theory, Gamma rays - Non-destructive testing, Industrial application