核子密度儀在工程檢測中的應用

彭喜宏/（身份證號：320902196603236017）

核子密度儀在工程檢測中的應用

彭喜宏/（身份證號：320902196603236017）

【摘 要】在道路或大型場地平整工程施工中，壓實度檢測是控制工程質量的重要內(nèi)容之一。用傳統(tǒng)的灌砂法檢測時，速度慢、效率低。使用核子密度儀和灌砂法對國道203線（肇源至松原）一級公路建設項目K33+100～K33+340段的原地面土方路基進行壓實度檢測對比和分析，結果顯示，核子密度儀用于壓實度檢測精度高、速度快，核子密度儀檢測道路壓實度具有可行性和便捷性。

【關鍵詞】核子密度儀；灌砂法；壓實度；標定

1.核子密度儀的工作原理

1.1 應用現(xiàn)狀與工作原理

核子密度儀檢測技術在國際上被廣泛應用，在世界各地的高速公路等土木工程的質量控制和保障方面發(fā)揮著重要作用。針對土、巖石、瀝青混凝土和水泥混凝土等材料，國際上尤其是美國做了大量的研究和應用實踐工作，總結了豐富的實用經(jīng)驗和使用方法。然而，在我國的道路建設領域，由于長期缺乏實際應用經(jīng)驗和系統(tǒng)的實驗研究，大多數(shù)工程技術人員基本上不了解核子法檢測技術。

核子密度儀已經(jīng)成為土工結構質量檢測和控制的重要工具，其內(nèi)部裝有2種放射源：銫137γ源射出γ射線進入被測材料中與物質原子的外圍電子發(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。物質的密度越大，康普頓散射的γ射線越多，通過測量散射后的γ射線的數(shù)量，即可判斷被測物質的密度[4] [5]。镅241-鈹中子源主要用來測量含水量。

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

1.2 儀器設備的標定

核子密度儀的標定是核子法檢測技術發(fā)展到現(xiàn)階段的技術。其過程就是將儀器在系列密度和濕度已知的標準材料塊上進行檢測，在每一個標定塊上，在每一個檢測深度上確定標定值和濕度值與射線計數(shù)率之間的對應關系。核子密度濕度儀每12個月要對儀器進行一次標定。標定可以由儀器生產(chǎn)廠家或獨立的、有資質的服務機構進行。對現(xiàn)存儀器，特別是經(jīng)過維修的，可能影響儀器的結構，必須進行重新標定后才能使用?，F(xiàn)存儀器如果在標定核實過程中被發(fā)現(xiàn)不能滿足規(guī)定的限值，也必須重新標定[6]。標定后的儀器在測量所有標定塊的密度時，其示值誤差不應超過±16 kg/m3。

2 .工程應用實例探討

2.1 現(xiàn)場灌砂法與核子密度儀試驗對比

灌砂（水）法是當前采用廣泛的最傳統(tǒng)、最直觀的檢測方法，人們對灌砂法測試結果的認可度比較高。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)情況進行濕密度校正和水分方面的校正，并通過對比試驗求這兩個校正值。試驗選擇在國道203線（肇源至松原）一級公路建設項目K33+100～K33+340段的原地面土方路基上15個不同測試點進行，對同一測點分別用灌砂法和核子密度儀法檢測。

表1 核子密度儀法和灌水法對比試驗結果

2.2 數(shù)據(jù)整理與回歸方程的建立

為了驗證對比試驗各項指標的差異性和相關關系，利用最小二乘法統(tǒng)計原理對試驗數(shù)據(jù)進行相關性分析。

設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某一點壓實度的數(shù)據(jù)，n為試驗比對的組數(shù)，r為相關系數(shù)。如圖1所示，以核子密度儀測得的濕密度數(shù)據(jù)為橫坐標，以該點處灌砂法測得的濕密度數(shù)據(jù)為縱坐標，利用最小二乘法對所測得數(shù)據(jù)進行擬合，很明顯，能夠很好地擬合出一條直線。從圖1中可看出，試驗數(shù)據(jù)點離散性不大，均勻分布在直線兩邊，說明該組數(shù)據(jù)具有很強的相關性。代入相關方程可求出相關系數(shù)r，相關參數(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該路線進行灌砂法壓實度的估算。

圖1 核子密度儀法和灌砂法密度散點圖

3.結論

大量實踐證明，經(jīng)過合格檢定的核子儀的測試結果與灌砂法非常接近。Sanders等［8］對3524個測試結果進行計算后發(fā)現(xiàn)，灌砂法與核子法的測試結果平均非常接近。但應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確地進行壓實度的檢測。將核子密度儀檢測法運用到道路路基工程壓實度檢測中，并通過其與灌砂法的對比試驗求得擬合回歸方程，得到兩者之間的擬合曲線。驗算結果表明，核子密度法檢測工程壓實度檢測結果準確可信，檢測速度快。將該方法用于工程檢測，尤其是大型工程項目，不僅能有效控制工程質量，而且能加快施工進度，減輕試驗檢測人員的工作強度，提高施工效率，節(jié)省工程費用。

參考文獻：

[1] 葉朝良.青藏鐵路路基壓實度檢測方法的探討[J].路基工程,2005(6):21-22.

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