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容之一。用傳統的灌砂法檢測時，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驗和系統的實驗研究，大多數工程技術人員基本上不了解核子法檢測技術。

核子密度儀已經成為土工結構質量檢測和控制的重要工具，其內部裝有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生碰撞而產生康普頓散射，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、孔隙率等檢測數據及條件，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展到現階段的技術。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廠家或獨立的、有資質的服務機構進行。對現存儀器，特別是經過維修的，可能影響儀器的結構，必須進行重新標定后才能使用。現存儀器如果在標定核實過程中被發現不能滿足規定的限值，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、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。由于不同環境和不同填筑料之間的差異，核子密度儀所測數據與灌砂法存在一定偏差。為了消除這種影響，需要根據工區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 數據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，利用最小二乘法統計原理對試驗數據進行相關性分析。

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據，n為試驗比對的組數，r為相關系數。如圖1所示，以核子密度儀測得的濕密度數據為橫坐標，以該點處灌砂法測得的濕密度數據為縱坐標，利用最小二乘法對所測得數據進行擬合，很明顯，能夠很好地擬合出一條直線。從圖1中可看出，試驗數據點離散性不大，均勻分布在直線兩邊，說明該組數據具有很強的相關性。代入相關方程可求出相關系數r，相關參數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現，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.