彭喜宏/（身份證號(hào)：320902196603236017）

核子密度儀在工程檢測(cè)中的應(yīng)用

彭喜宏/（身份證號(hào)：320902196603236017）

【摘 要】在道路或大型場(chǎng)地平整工程施工中，壓實(shí)度檢測(cè)是控制工程質(zhì)量的重要內(nèi)容之一。用傳統(tǒng)的灌砂法檢測(cè)時(shí)，速度慢、效率低。使用核子密度儀和灌砂法對(duì)國(guó)道203線（肇源至松原）一級(jí)公路建設(shè)項(xiàng)目K33+100～K33+340段的原地面土方路基進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)對(duì)比和分析，結(jié)果顯示，核子密度儀用于壓實(shí)度檢測(cè)精度高、速度快，核子密度儀檢測(cè)道路壓實(shí)度具有可行性和便捷性。

【關(guān)鍵詞】核子密度儀；灌砂法；壓實(shí)度；標(biāo)定

1.核子密度儀的工作原理

1.1 應(yīng)用現(xiàn)狀與工作原理

核子密度儀檢測(cè)技術(shù)在國(guó)際上被廣泛應(yīng)用，在世界各地的高速公路等土木工程的質(zhì)量控制和保障方面發(fā)揮著重要作用。針對(duì)土、巖石、瀝青混凝土和水泥混凝土等材料，國(guó)際上尤其是美國(guó)做了大量的研究和應(yīng)用實(shí)踐工作，總結(jié)了豐富的實(shí)用經(jīng)驗(yàn)和使用方法。然而，在我國(guó)的道路建設(shè)領(lǐng)域，由于長(zhǎng)期缺乏實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，大多數(shù)工程技術(shù)人員基本上不了解核子法檢測(cè)技術(shù)。

核子密度儀已經(jīng)成為土工結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)和控制的重要工具，其內(nèi)部裝有2種放射源：銫137γ源射出γ射線進(jìn)入被測(cè)材料中與物質(zhì)原子的外圍電子發(fā)生碰撞而產(chǎn)生康普頓散射，散射后的γ射線能量減少，方向改變。物質(zhì)的密度越大，康普頓散射的γ射線越多，通過(guò)測(cè)量散射后的γ射線的數(shù)量，即可判斷被測(cè)物質(zhì)的密度[4] [5]。镅241-鈹中子源主要用來(lái)測(cè)量含水量。

核子密度儀的液晶顯示屏可同時(shí)顯示出濕密度、干密度、含水量、含水率、壓實(shí)度、孔隙率等檢測(cè)數(shù)據(jù)及條件，具有方便快捷準(zhǔn)確高效的特點(diǎn)。

1.2 儀器設(shè)備的標(biāo)定

核子密度儀的標(biāo)定是核子法檢測(cè)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)階段的技術(shù)。其過(guò)程就是將儀器在系列密度和濕度已知的標(biāo)準(zhǔn)材料塊上進(jìn)行檢測(cè)，在每一個(gè)標(biāo)定塊上，在每一個(gè)檢測(cè)深度上確定標(biāo)定值和濕度值與射線計(jì)數(shù)率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。核子密度濕度儀每12個(gè)月要對(duì)儀器進(jìn)行一次標(biāo)定。標(biāo)定可以由儀器生產(chǎn)廠家或獨(dú)立的、有資質(zhì)的服務(wù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。對(duì)現(xiàn)存儀器，特別是經(jīng)過(guò)維修的，可能影響儀器的結(jié)構(gòu)，必須進(jìn)行重新標(biāo)定后才能使用?，F(xiàn)存儀器如果在標(biāo)定核實(shí)過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)不能滿足規(guī)定的限值，也必須重新標(biāo)定[6]。標(biāo)定后的儀器在測(cè)量所有標(biāo)定塊的密度時(shí)，其示值誤差不應(yīng)超過(guò)±16 kg/m3。

2 .工程應(yīng)用實(shí)例探討

2.1 現(xiàn)場(chǎng)灌砂法與核子密度儀試驗(yàn)對(duì)比

灌砂（水）法是當(dāng)前采用廣泛的最傳統(tǒng)、最直觀的檢測(cè)方法，人們對(duì)灌砂法測(cè)試結(jié)果的認(rèn)可度比較高。由于不同環(huán)境和不同填筑料之間的差異，核子密度儀所測(cè)數(shù)據(jù)與灌砂法存在一定偏差。為了消除這種影響，需要根據(jù)工區(qū)情況進(jìn)行濕密度校正和水分方面的校正，并通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)求這兩個(gè)校正值。試驗(yàn)選擇在國(guó)道203線（肇源至松原）一級(jí)公路建設(shè)項(xiàng)目K33+100～K33+340段的原地面土方路基上15個(gè)不同測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行，對(duì)同一測(cè)點(diǎn)分別用灌砂法和核子密度儀法檢測(cè)。

表1 核子密度儀法和灌水法對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

2.2 數(shù)據(jù)整理與回歸方程的建立

為了驗(yàn)證對(duì)比試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)的差異性和相關(guān)關(guān)系，利用最小二乘法統(tǒng)計(jì)原理對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

設(shè)y=a+bx，

式（2），式（3），式（4）中，Xi，Yi分別為核子密度儀法和灌砂法所測(cè)某一點(diǎn)壓實(shí)度的數(shù)據(jù)，n為試驗(yàn)比對(duì)的組數(shù)，r為相關(guān)系數(shù)。如圖1所示，以核子密度儀測(cè)得的濕密度數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo)，以該點(diǎn)處灌砂法測(cè)得的濕密度數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)，利用最小二乘法對(duì)所測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，很明顯，能夠很好地?cái)M合出一條直線。從圖1中可看出，試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)離散性不大，均勻分布在直線兩邊，說(shuō)明該組數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的相關(guān)性。代入相關(guān)方程可求出相關(guān)系數(shù)r，相關(guān)參數(shù)a和b，即r=0.935，a=11.756，b=0.863，

則得出回歸方程y=11.756+0.863x

利用求得的回歸方程可以對(duì)該路線進(jìn)行灌砂法壓實(shí)度的估算。

圖1 核子密度儀法和灌砂法密度散點(diǎn)圖

3.結(jié)論

大量實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)合格檢定的核子儀的測(cè)試結(jié)果與灌砂法非常接近。Sanders等［8］對(duì)3524個(gè)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，灌砂法與核子法的測(cè)試結(jié)果平均非常接近。但應(yīng)用其他方法的成本比核子儀法高出很多。核子密度儀可以快速準(zhǔn)確地進(jìn)行壓實(shí)度的檢測(cè)。將核子密度儀檢測(cè)法運(yùn)用到道路路基工程壓實(shí)度檢測(cè)中，并通過(guò)其與灌砂法的對(duì)比試驗(yàn)求得擬合回歸方程，得到兩者之間的擬合曲線。驗(yàn)算結(jié)果表明，核子密度法檢測(cè)工程壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可信，檢測(cè)速度快。將該方法用于工程檢測(cè)，尤其是大型工程項(xiàng)目，不僅能有效控制工程質(zhì)量，而且能加快施工進(jìn)度，減輕試驗(yàn)檢測(cè)人員的工作強(qiáng)度，提高施工效率，節(jié)省工程費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 楊怡,陳夢(mèng)成,雷茂錦.核子密度儀在高速公路中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn),2005(5):95-97.