關(guān)于使用核子水分密度儀及幾個(gè)問題

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1、關(guān)于核子水分密度儀使用的幾個(gè)問題周文杰羅濤馮若謙（大連市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院116033北京華宏路橋咨詢監(jiān)理公司100024）摘要：核子水分密度儀作為一種檢測各種土壤、瀝青、混凝土等建筑材料的水分及密度的智能化儀器先進(jìn)的智能化儀器，與傳統(tǒng)的試驗(yàn)檢測儀器相比，有著快速、準(zhǔn)確方便的特點(diǎn)。目前，核子儀的使用正在工程界逐步得到推廣，為工程建設(shè)提供了方便快捷的檢測方法。本文通過對核子儀工作原理和測量方法的介紹，著重闡述使用過程中的幾個(gè)問題。關(guān)鍵詞：核子儀原理方法問題一、前言眾所周知，任何物體在各方面同時(shí)受壓后，體積會(huì)縮小，密度會(huì)加大。受

2、到的壓力越大，變形也越大，這是一般常識(shí)。但這種線性關(guān)系不是永久如此，當(dāng)物體分子間的間隙接近到一定程度，即物體的密度達(dá)到最大密度時(shí)，再大的壓力也不會(huì)使它的體積縮小了。一條道路如果它的路基及路面，在筑路時(shí)都?jí)簩?shí)到了該材料的最大密度，這條路以后就不會(huì)因載重車的碾壓而變形了。因此道路各層的壓實(shí)度，直接影響道路的工程質(zhì)量。一條道路的壓實(shí)情況不可能各處都一樣。大部分壓實(shí)了，而有小部分沒有壓實(shí)的情況是經(jīng)常有的，以后這小部分就可能因受壓而出現(xiàn)凹坑。為了提高道路的質(zhì)量，最好一邊壓一邊測，多點(diǎn)測量，不留隱患。基于核子儀快速、準(zhǔn)確和智能化的特點(diǎn)，

3、它是目前在修筑公路、鐵路、機(jī)場、堤壩等工程中，目前核子儀在路基的壓實(shí)過程中作為檢測儀器，完全可替代傳統(tǒng)的測試方法。在路基工程施工中，我國最常見的傳統(tǒng)測試密度的方法有環(huán)刀法和灌砂法。所謂環(huán)刀法主要利用環(huán)形刀從被測體中切出一定體積的試樣，體積的大小由環(huán)刀的尺寸確定，只要再用天平稱出試樣的重量，就能計(jì)算出它的密度。這種方法在“素土”土基上取樣是可行的。但對混有礫石的路基，即便是小鵝卵石，環(huán)刀法也是很難取出四壁光整的樣塊，即不易得到準(zhǔn)確的體積，從而影響密度的準(zhǔn)確；又因環(huán)刀的尺寸比較小，取樣中卵石與細(xì)砂所占的比例很不固定，得出的密度也

4、就不穩(wěn)定。這些都降低了環(huán)刀法測量的精度。所謂灌砂法就是用挖坑的方法挖取土基的試樣，用灌砂法探測坑體的體積（即土基試樣的體積），再稱出試樣重量，算出試樣密度。灌砂法取樣的體積要比環(huán)刀法大，如路基中有較大的鵝卵石，多取一塊少取一塊都對測量結(jié)果有較大影響，因?yàn)槭瘔K的密度要比砂的密度大得多。以上兩種方法對道路都是破壞性的，測點(diǎn)越多破壞越嚴(yán)重。被測點(diǎn)在一次測量后就被破壞，因此要在同一點(diǎn)上進(jìn)行多次的測量、復(fù)核是不可能的。為了得到干密度，還要將取得的試樣進(jìn)行烘干脫水，這是一件費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事。據(jù)交通部頒布的《公路工程試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，試樣在10

5、5℃下要烘8～10小時(shí)，驅(qū)盡其中水分，才能根據(jù)樣塊重量的減輕算出干密度。這樣慢速的傳統(tǒng)測量技術(shù)在目前快速的機(jī)械化施工中是極不適用的。核子儀最大優(yōu)點(diǎn)是能快速、準(zhǔn)確地測出結(jié)果。只要按按鍵，僅數(shù)分鐘就能得出以上傳統(tǒng)方法測得的結(jié)果，而且人為影響因素小，數(shù)據(jù)客觀性強(qiáng)。核子儀還可以在同一點(diǎn)上重復(fù)測量、復(fù)核，對道路的損壞可忽略不計(jì)，不會(huì)因?yàn)榈却郎y量結(jié)果而影響施工速度，也不會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)不準(zhǔn)確而影響路基質(zhì)量。能快速、準(zhǔn)確地檢測濕度、密度的核子儀，在施工的實(shí)際應(yīng)用中替代傳統(tǒng)的測試方法已勢在必行。二、核子儀的工作原理密度測量的原理：γ源放射出γ射線

6、，γ射線與物質(zhì)原子外圍的電子進(jìn)行彈性碰撞，發(fā)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，γ射線變化也越大。因此測量某一固定的γ射線進(jìn)入某物質(zhì)前后強(qiáng)度的變化，就能計(jì)算出被測物質(zhì)的平均密度。密度與射線間的函數(shù)關(guān)系，目前多用下列公式表示：D＝B·Ln（A/（R－C））式中：D——密度；R——現(xiàn)場計(jì)數(shù)/標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)；A——常數(shù)；B——常數(shù)；C——常數(shù)。水分測量的原理：中子源放射出快中子，快中子遇到水中的氫，碰撞后能量減少，變?yōu)槁凶印Ｓ煤?管就很容易測出慢中子的量，經(jīng)過換算也就測出了被測物質(zhì)中含水分的多少。水分與慢中

7、子間的函數(shù)關(guān)系，目前多用下列公式表示：M＝（A·R）－B式中：M——水分；R——現(xiàn)場計(jì)數(shù)/標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)；A——常數(shù)；B——常數(shù)。 三、核子儀的測量方法核子儀的測量方法有兩種。一種是反射法：將放射源及檢測器置于地面，放射源放出的γ射線經(jīng)過被測路面散射到檢測器，這樣可以測量路面以下5cm厚的結(jié)構(gòu)層平均密度。因?yàn)閷Ρ粶y結(jié)構(gòu)層完全無損，故也稱為無損檢測法。這種方法主要用于道路完工驗(yàn)收。壓好的、平整的瀝青路面，不會(huì)因測量造成損害，而且測量有相當(dāng)?shù)木?，其誤差小于0.008g/cm3。另一種方法是透射法：用鋼釬在地上打φ18的孔，檢測器置于

8、地面，儀器中的放射源則通過手柄下壓的動(dòng)作順著孔道送入地下要測的位置。γ射線透過被測體到達(dá)檢測器，這樣可以測出放射源到檢測器之間所含物質(zhì)的平均密度。測試時(shí)間一般一分鐘左右，加長測量時(shí)間就可提高測量精度，其測量不確定度可達(dá)0.004g/cm3。這種方法主要用于指導(dǎo)土基的壓實(shí)工作。用核子儀進(jìn)行測