核子密度仪在工程检测中的应用

彭喜宏/（身份证号：320902196603236017）

核子密度仪在工程检测中的应用

彭喜宏/（身份证号：320902196603236017）

【摘 要】在道路或大型场地平整工程施工中，压实度检测是控制工程质量的重要内容之一。用传统的灌砂法检测时，速度慢、效率低。使用核子密度仪和灌砂法对国道203线（肇源至松原）一级公路建设项目K33+100～K33+340段的原地面土方路基进行压实度检测对比和分析，结果显示，核子密度仪用于压实度检测精度高、速度快，核子密度仪检测道路压实度具有可行性和便捷性。

【关键词】核子密度仪；灌砂法；压实度；标定

1.核子密度仪的工作原理

1.1 应用现状与工作原理

核子密度仪检测技术在国际上被广泛应用，在世界各地的高速公路等土木工程的质量控制和保障方面发挥着重要作用。针对土、岩石、沥青混凝土和水泥混凝土等材料，国际上尤其是美国做了大量的研究和应用实践工作，总结了丰富的实用经验和使用方法。然而，在我国的道路建设领域，由于长期缺乏实际应用经验和系统的实验研究，大多数工程技术人员基本上不了解核子法检测技术。

核子密度仪已经成为土工结构质量检测和控制的重要工具，其内部装有2种放射源：铯137γ源射出γ射线进入被测材料中与物质原子的外围电子发生碰撞而产生康普顿散射，散射后的γ射线能量减少，方向改变。物质的密度越大，康普顿散射的γ射线越多，通过测量散射后的γ射线的数量，即可判断被测物质的密度[4] [5]。镅241-铍中子源主要用来测量含水量。

核子密度仪的液晶显示屏可同时显示出湿密度、干密度、含水量、含水率、压实度、孔隙率等检测数据及条件，具有方便快捷准确高效的特点。

1.2 仪器设备的标定

核子密度仪的标定是核子法检测技术发展到现阶段的技术。其过程就是将仪器在系列密度和湿度已知的标准材料块上进行检测，在每一个标定块上，在每一个检测深度上确定标定值和湿度值与射线计数率之间的对应关系。核子密度湿度仪每12个月要对仪器进行一次标定。标定可以由仪器生产厂家或独立的、有资质的服务机构进行。对现存仪器，特别是经过维修的，可能影响仪器的结构，必须进行重新标定后才能使用。现存仪器如果在标定核实过程中被发现不能满足规定的限值，也必须重新标定[6]。标定后的仪器在测量所有标定块的密度时，其示值误差不应超过±16 kg/m3。

2 .工程应用实例探讨

2.1 现场灌砂法与核子密度仪试验对比

灌砂（水）法是当前采用广泛的最传统、最直观的检测方法，人们对灌砂法测试结果的认可度比较高。由于不同环境和不同填筑料之间的差异，核子密度仪所测数据与灌砂法存在一定偏差。为了消除这种影响，需要根据工区情况进行湿密度校正和水分方面的校正，并通过对比试验求这两个校正值。试验选择在国道203线（肇源至松原）一级公路建设项目K33+100～K33+340段的原地面土方路基上15个不同测试点进行，对同一测点分别用灌砂法和核子密度仪法检测。

表1 核子密度仪法和灌水法对比试验结果

2.2 数据整理与回归方程的建立

为了验证对比试验各项指标的差异性和相关关系，利用最小二乘法统计原理对试验数据进行相关性分析。

设y=a+bx，

式（2），式（3），式（4）中，Xi，Yi分别为核子密度仪法和灌砂法所测某一点压实度的数据，n为试验比对的组数，r为相关系数。如图1所示，以核子密度仪测得的湿密度数据为横坐标，以该点处灌砂法测得的湿密度数据为纵坐标，利用最小二乘法对所测得数据进行拟合，很明显，能够很好地拟合出一条直线。从图1中可看出，试验数据点离散性不大，均匀分布在直线两边，说明该组数据具有很强的相关性。代入相关方程可求出相关系数r，相关参数a和b，即r=0.935，a=11.756，b=0.863，

则得出回归方程y=11.756+0.863x

利用求得的回归方程可以对该路线进行灌砂法压实度的估算。

图1 核子密度仪法和灌砂法密度散点图

3.结论

大量实践证明，经过合格检定的核子仪的测试结果与灌砂法非常接近。Sanders等［8］对3524个测试结果进行计算后发现，灌砂法与核子法的测试结果平均非常接近。但应用其他方法的成本比核子仪法高出很多。核子密度仪可以快速准确地进行压实度的检测。将核子密度仪检测法运用到道路路基工程压实度检测中，并通过其与灌砂法的对比试验求得拟合回归方程，得到两者之间的拟合曲线。验算结果表明，核子密度法检测工程压实度检测结果准确可信，检测速度快。将该方法用于工程检测，尤其是大型工程项目，不仅能有效控制工程质量，而且能加快施工进度，减轻试验检测人员的工作强度，提高施工效率，节省工程费用。

参考文献：

[1] 叶朝良.青藏铁路路基压实度检测方法的探讨[J].路基工程,2005(6):21-22.

[2] 杨怡,陈梦成,雷茂锦.核子密度仪在高速公路中的应用[J].公路与汽运,2005(5):95-97.