1、核子密度儀的功能和作用,核子儀的基本測(cè)試功能,核子儀用于施工現(xiàn)場(chǎng)快速準(zhǔn)確地檢測(cè)建筑材料的濕密度（總密度）和含水量（濕度）。 完成一次檢測(cè)通常只需要1分鐘或更短時(shí)間。,核子儀可以測(cè)試的建筑材料,核子儀可以檢測(cè)的材料： 任何類(lèi)型的土壤 任何粒徑和體積的巖石 各種土石混合物等土工 各種水泥混凝土 瀝青混合料等材料。,核子儀可以應(yīng)用的土木工程項(xiàng)目和適用的測(cè)試領(lǐng)域,核子儀可以用于公路的地基、基層和面層、鐵路路基、水庫(kù)堤壩、機(jī)場(chǎng)跑道以及港口、發(fā)電廠、高等級(jí)賽車(chē)跑道、高層建筑等土木工程的現(xiàn)場(chǎng)施工的質(zhì)量控制、監(jiān)理檢測(cè)、工程驗(yàn)收。核子儀可以用于各種土木工程的養(yǎng)護(hù)檢測(cè)及各種研究和開(kāi)發(fā)。用于實(shí)驗(yàn)室和工程試驗(yàn)區(qū)段可以

2、快速、準(zhǔn)確獲取各項(xiàng)施工參考數(shù)據(jù)。,核子儀用于檢測(cè)土石壩-小浪底工程,核子儀用于檢測(cè)RCC壩-龍灘工程,核子儀用于檢測(cè)RCC壩-龍灘工程,核子儀用于檢測(cè)RCC-三峽三期圍堰,核子儀用于檢測(cè)高速公路基層,核子儀用于檢測(cè)高速公路基層,核子儀用于檢測(cè)公路路基和工程審計(jì),核子儀用于檢測(cè)水泥混凝土,核子儀用于檢測(cè)瀝青路面,核子濕度/密度測(cè)試儀三種測(cè)量模式,為滿(mǎn)足不同的測(cè)試要求，核子密度儀具備： 常規(guī)測(cè)量模式、 薄層測(cè)量模式和 溝槽測(cè)量模式,常規(guī)測(cè)量模式,常規(guī)測(cè)試模式是核子儀最常用的檢測(cè)模式。常規(guī)檢測(cè)模式可以使用透射法和反射法兩種檢測(cè)方法。 檢測(cè)地表到地表以下5-30厘米任意深度的材料的平均密度和固定深度的

3、材料的平均濕度。,核子儀的基本測(cè)試方法,對(duì)于各種土壤和沒(méi)有凝固的水泥混凝土等材料，通常采用透射法。這個(gè)方法是在被測(cè)試材料中用鋼釬鉆一個(gè)垂直的測(cè)試孔，然后將儀器的探測(cè)桿伸入到被測(cè)試材料中，在各個(gè)深度上檢測(cè)材料的密度和濕度。 對(duì)于石頭、瀝青混合料和凝結(jié)后的混凝土等不能造孔的材料，通常采用反射法。這個(gè)方法是將儀器放置于被測(cè)試材料的表面，根據(jù)被測(cè)試材料的厚度和種類(lèi)采用適應(yīng)的測(cè)試檔位，直接檢測(cè)材料的密度、壓實(shí)度等指標(biāo)。,薄層測(cè)量模式,專(zhuān)為路面面層壓實(shí)測(cè)試而設(shè)計(jì)，不必打孔，實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)面層厚度最薄為0.25厘米，最厚可以為7.62厘米。只有少數(shù)型號(hào)的核子儀具有薄層測(cè)量技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上只有CPN

4、MC-4型核子儀具備此項(xiàng)功能。 典型的應(yīng)用有以下幾個(gè)方面。在瀝青混合料壓實(shí)過(guò)程中快速檢測(cè)壓實(shí)度，在瀝青混合料的溫度下降以前，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工人員決定是否需要對(duì)混合料再次碾壓。用于水泥混凝土的碾壓施工。在混凝土碾壓之后，立即測(cè)試壓實(shí)度、含水量和空隙率，在混凝土凝固以前，使現(xiàn)場(chǎng)施工人員可以迅速判斷是否需要進(jìn)一步的碾壓。,薄層測(cè)試模式-瀝青面層檢測(cè),薄層測(cè)試模式-瀝青面層檢測(cè),溝槽測(cè)量模式,溝槽測(cè)量模式用于溝槽、溝渠回填土料的檢測(cè)。傳統(tǒng)的壓實(shí)度、含水量的測(cè)量方式用于溝槽測(cè)試時(shí)更加困難且難以保證測(cè)試準(zhǔn)確。MC-4型核子儀擁有非常準(zhǔn)確的溝槽測(cè)量模式自動(dòng)校準(zhǔn)程序，使溝槽、溝渠回填土料的壓實(shí)檢測(cè)與地面上的檢測(cè)工

5、作一樣方便、準(zhǔn)確。,溝槽測(cè)量模式,與其它傳統(tǒng)密度檢測(cè)方法相比較核子儀的主要長(zhǎng)處和優(yōu)點(diǎn),檢測(cè)結(jié)果精密度高,采用反射法檢測(cè)濕密度，常規(guī)的精密度值小于10 kg/m3。對(duì)于直接透射法，常規(guī)的精密度值小于5 kg/m3。對(duì)于含水量，常規(guī)的精密度值小于14.8kg/m3。測(cè)量的精密度，有的核子儀在每次檢測(cè)結(jié)束時(shí)可以立即顯示出來(lái)。,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確,檢定合格的核子儀在標(biāo)準(zhǔn)材料塊上的檢測(cè)結(jié)果要求必須是材料塊標(biāo)準(zhǔn)密度值（或含水量值）16千克/立方米范圍內(nèi)。 核子儀對(duì)位于放射源與探測(cè)器之間的材料總重量進(jìn)行響應(yīng)，測(cè)試不受被測(cè)試材料中的化學(xué)的、礦物的或質(zhì)地成分的影響。測(cè)試非常正確性，無(wú)論材料是否均勻，或顆粒是粗是細(xì)。

6、核子儀在已知密度、濕度的標(biāo)準(zhǔn)材料塊上進(jìn)行校準(zhǔn)，保證了核子儀檢測(cè)的準(zhǔn)確性。,無(wú)損檢測(cè),核子儀使用透射法進(jìn)行檢測(cè)只需要鉆一個(gè)直徑為20毫米的測(cè)試孔，這樣小的孔通常不需要修補(bǔ)。如果使用反射法，對(duì)被測(cè)試材料完全沒(méi)有破獲。 灌沙、取芯等傳統(tǒng)方法，需要在材料中挖一個(gè)直徑為150毫米的洞， 這樣大的洞必需回填修補(bǔ)。,試樣體積大,檢測(cè)結(jié)果更有代表性。采用反向散射法時(shí)被檢測(cè)試樣的體積約為0.0028m3，采用直接透射法時(shí)約為0.0057 m3。 在同一個(gè)檢測(cè)地點(diǎn)相同的檢測(cè)深度，核子儀可以圍繞檢測(cè)孔旋轉(zhuǎn)到不同的檢測(cè)方向，對(duì)附近材料進(jìn)行檢測(cè)，可以將不同方向的檢測(cè)結(jié)果的平均值作為該點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果，每個(gè)被測(cè)試樣的體積就可

7、以增大2-4倍。,檢測(cè)速度快、效率高,核子儀完成一次測(cè)試只需要1-5分鐘。 每個(gè)檢測(cè)孔可以檢測(cè)從地表到地下30cm任意深度的材料。 可以同時(shí)檢測(cè)同一材料的密度和濕度。 允許在同一個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行多次重復(fù)檢測(cè)并對(duì)項(xiàng)目的質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 灌沙法或取芯法最少1-2小時(shí)完成一次測(cè)試。 完成相同的檢測(cè)數(shù)量，核子法的檢測(cè)效率是傳統(tǒng)檢測(cè)方法的數(shù)十倍。,檢測(cè)成本低、經(jīng)濟(jì)效益好,在工程碾壓施工過(guò)程中，核子儀可以在兩次碾壓的間隙，對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行準(zhǔn)確的快速檢測(cè)。在碾壓機(jī)械不需要停工的前提下，使現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員準(zhǔn)確了解每次碾壓的壓實(shí)效果，可以對(duì)整個(gè)碾壓施工進(jìn)行精確控制。從而保證以最經(jīng)濟(jì)的碾壓程序獲得最好的壓實(shí)效果，而不會(huì)出現(xiàn)碾

8、壓不充分和過(guò)碾兩種情況。 操作一臺(tái)儀器只需要一名技術(shù)人員。雖然購(gòu)置核子儀需要一定的成本，但是核子法可以通過(guò)提高施工速度，縮短工期，而創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。,操作簡(jiǎn)單,比較先進(jìn)的核子儀自動(dòng)化程度高，進(jìn)行一次檢測(cè)，只需要按一個(gè)開(kāi)始鍵。普通技術(shù)人員半個(gè)小時(shí)就可以掌握所有的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需要的技術(shù)。 操作員幾乎不可能有潛在的錯(cuò)誤。儀器進(jìn)行測(cè)試只需要最低限度的指令。儀器自動(dòng)計(jì)算和顯示測(cè)試結(jié)果并給出單位。不同于灌沙法測(cè)試，許多操作環(huán)節(jié)都會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。,檢測(cè)結(jié)果客觀公正,檢測(cè)過(guò)程中幾乎不受任何人為因素的影響。用儀器進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)論是施工方、監(jiān)理還是業(yè)主人員得到的檢測(cè)結(jié)果都是一樣的，避免因檢測(cè)結(jié)果不同產(chǎn)生的矛盾和糾紛

9、。,安 全,不同于灌沙法，核子儀操作員在整個(gè)操作過(guò)程中都可以站立著，能夠及時(shí)地觀察正在移動(dòng)的施工設(shè)備，如果有危險(xiǎn)，可以迅速離開(kāi)。 通過(guò)專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)，核子儀的表面劑量率遠(yuǎn)低于操作人員或是公眾需進(jìn)行的安全防護(hù)水平， 運(yùn)輸車(chē)輛或測(cè)試的位置不需要進(jìn)行公告。不需要配備任何附加的防護(hù)衣服，大多數(shù)情況下，也不需要任何射線測(cè)量裝置。,手提式核子秘密/濕度土壤測(cè)試儀的商業(yè)應(yīng)用已經(jīng)超過(guò)40年之久，目前大約有數(shù)萬(wàn)臺(tái)核子儀在全世界范圍內(nèi)應(yīng)用于土木工程、地質(zhì)學(xué)、農(nóng)業(yè)和環(huán)境測(cè)試中。沒(méi)有任何人因?yàn)槭褂煤俗觾x而受到傷害。 從來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)密封放射源意外泄漏，即使每年都有一些核子儀在野外施工中被重型機(jī)械意外毀壞，從沒(méi)有發(fā)生過(guò)對(duì)操作

10、人員和普通公眾的污染事故。,核子儀的應(yīng)用現(xiàn)狀,上個(gè)世紀(jì)七十年代美國(guó)制定了核子儀ASTM國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的AASHTO標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)了核子儀技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。美國(guó)交通研究理事會(huì)（Transportation Research Board）的調(diào)查表明，早在上個(gè)世紀(jì)的七八十年代，幾乎所有的美國(guó)和加拿大的交通主管政府機(jī)構(gòu)都將核子法作為土壤、集料和瀝青混合料的密度檢測(cè)和濕度檢測(cè)的工程驗(yàn)收和質(zhì)量控制的方法。,其它密度檢測(cè)方法,我國(guó)道路和水利水電建設(shè)領(lǐng)域的許多地方還主要依靠灌砂法、環(huán)刀法、取芯法和碾壓程序來(lái)控制工程壓實(shí)質(zhì)量。或者用灌砂法等與核子儀進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，以前者的檢測(cè)結(jié)果為準(zhǔn)對(duì)核子儀進(jìn)行校正，然后用于工程檢測(cè)

11、。下面主要以灌砂法為例來(lái)說(shuō)明這些傳統(tǒng)檢測(cè)方法為何不適宜用于工程質(zhì)量控制和驗(yàn)收檢驗(yàn)。,灌砂法,灌砂法看起來(lái)是一種簡(jiǎn)單直觀的密度檢測(cè)方法，但是實(shí)際操作卻非常繁瑣。準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)砂、挖孔、試樣稱(chēng)重、灌砂、砂子稱(chēng)重、含水量檢測(cè)等一系列操作都要人工完成。每一個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)實(shí)際操作時(shí)都很難掌握，都可能使檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生誤差。,灌砂法，首先在選定的地點(diǎn)挖一定尺寸的試坑，稱(chēng)出坑中挖出的材料的質(zhì)量，然后灌入經(jīng)過(guò)標(biāo)定的量砂，計(jì)算挖出的材料的體積，然后得到試坑中材料的總密度。從挖出的試樣中取部分材料作為含水量檢檢測(cè)樣，用烘干法或燃燒法檢測(cè)含水量，然后計(jì)算干密度和壓實(shí)度。此方法使用的設(shè)備非常簡(jiǎn)單,檢測(cè)原理也非常容易理解，表面上看來(lái)

12、十分簡(jiǎn)單、直觀明。但是準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)砂、挖孔、試樣稱(chēng)重、灌砂、砂子稱(chēng)重、含水量檢測(cè)等一系列復(fù)雜而繁瑣的操作都要人工完成，都可能使檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。,灌砂法試驗(yàn)使用的量砂,量砂是用來(lái)?yè)Q算被測(cè)路基試坑的體積, 若現(xiàn)場(chǎng)使用的量砂的密度比標(biāo)砂的值偏小, 則計(jì)算出的土的密度偏小, 壓實(shí)度亦偏小。反之偏大。以下因素會(huì)影響量砂的密度。 量砂必須清潔干燥、顆粒均勻(或者是顆粒單一的) ,否則將使量砂的密度發(fā)生明顯變化。 統(tǒng)計(jì)表明,標(biāo)定罐內(nèi)的量砂的深度每減少2.5 厘米,量砂的密度將減小1%。 貯砂筒內(nèi)砂面高度每降低5cm ,砂的密度將降低1%。 將量砂注入到貯砂筒的方式不一致,會(huì)使量砂的密度發(fā)生變化。,實(shí)驗(yàn)室標(biāo)

13、定前,量砂必須清洗干凈、烘干,然后放置足夠長(zhǎng)的時(shí)間,使量砂的濕度與空氣的濕度達(dá)到平衡,以避免由于量砂含水量的不同,使量標(biāo)準(zhǔn)密度產(chǎn)生變化,并且在使用過(guò)程中注意保持量砂含水量的穩(wěn)定,如果含水量變化則必須重新標(biāo)定量砂。 在施工檢測(cè)中每更換一次量砂都必須重新標(biāo)定量砂的密度,即使是同一產(chǎn)地只要不是同一批次就不能例外。 在實(shí)際施工檢測(cè)中所用的量砂往往都是重復(fù)使用,使用過(guò)的量砂不可避免的混入被測(cè)材料的顆粒,并將造成量砂的含水量產(chǎn)生明顯變化。,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中的控制,試坑的形狀必須規(guī)則，坑壁必須完整，深度必須與檢測(cè)層材料的厚度相同，否則會(huì)影響試樣的代表性和計(jì)算的試樣體積。比如，試坑上大下小時(shí),或未達(dá)到結(jié)構(gòu)層厚度時(shí),

14、就相當(dāng)于多取了底層密度大的材料。開(kāi)挖試坑時(shí),盡量不要攪動(dòng)坑壁材料，如果攪動(dòng)量過(guò)大則要廢棄試坑。 檢測(cè)場(chǎng)地的地表面只要凸出或者凹低一點(diǎn)(即使是只有1mm) 都將使整個(gè)表面厚出一薄層,其體積便計(jì)算到試坑中去了, 這樣將影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 公路工程施工大都在春末、夏秋時(shí)節(jié),此時(shí)白天氣溫一般都很高, 從試坑中取出的材料如果沒(méi)有及時(shí)放入塑料袋或者其他容器中，材料水分很容易蒸發(fā),導(dǎo)致測(cè)出的含水量偏小。,刮風(fēng)的時(shí)候除了使土壤丟失水分，往鉆孔灌砂時(shí)，風(fēng)還會(huì)將砂子吹散，如果現(xiàn)場(chǎng)操作中用到天平，也必須擋住風(fēng)，以免引起重量誤差。 含有大礫石的土或很松易碎的土都令灌砂法無(wú)法進(jìn)行。 灌砂時(shí)，周?chē)氖┕C(jī)械必須停工，

15、因?yàn)闄C(jī)械的震動(dòng)會(huì)使灌在鉆孔里的砂子變得密實(shí)，導(dǎo)致密度測(cè)量結(jié)果偏底。 操作人員的腳和手對(duì)鉆孔的周邊產(chǎn)生壓力，會(huì)使鉆孔變形，尤其是含水量較高時(shí)。 密集的砂子在濕潤(rùn)狀態(tài)時(shí)總有很高的膨脹趨勢(shì)，令量取工作很難做到精確。 灌砂時(shí)碰了儲(chǔ)砂筒，或灌砂時(shí)間過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)都會(huì)影響試樣的體積。,現(xiàn)場(chǎng)施工條件都是很艱苦的，用灌砂法每檢測(cè)一個(gè)點(diǎn)都要耗費(fèi)檢測(cè)人員大量的體力和精力并耗費(fèi)很多時(shí)間，無(wú)論多么負(fù)責(zé)任的監(jiān)理和業(yè)主由于受人力物力的限制，都不可能大量地親自做灌砂，多數(shù)情況下都是委托施工方做。施工方出于自身利益的考慮，必然希望得到更好的檢測(cè)結(jié)果。灌砂法有如此繁多的檢測(cè)環(huán)節(jié)，而且每一個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)都要靠操作人員來(lái)控制，即使監(jiān)理人員

16、就旁站在附近，技術(shù)人員照樣可以通過(guò)以下多種方法很容易地做到使壓實(shí)度的檢測(cè)結(jié)果偏大。,試坑的位置由于工程結(jié)構(gòu)的特殊性，一般而言路基中間部位的壓實(shí)度較高而兩側(cè)接近路緣處壓實(shí)度較低。施工單位檢測(cè)時(shí)會(huì)盡量避免密度薄弱點(diǎn)而選擇壓實(shí)質(zhì)量偏好的點(diǎn)。 試坑的深度壓路機(jī)在碾壓過(guò)程中其應(yīng)力分布呈倒三角形，所以就每一壓實(shí)層而言，越向下的部位其壓實(shí)度越小。因而，試坑的深度不夠，可以測(cè)得的壓實(shí)度值偏大。 試坑的形狀將坑挖成鍋底的形狀，尤其是在接近試坑底部的位置，這樣可以使較松散部位的土取出得相對(duì)較少，導(dǎo)致測(cè)得的壓實(shí)度值偏大。,添加土塊或石子在挖坑取土樣過(guò)程中, 向挖出的土樣中添加土塊或石子, 使試樣密度增大。 灌砂的時(shí)

17、間灌砂時(shí)，由于無(wú)法直接觀察到中心部位砂子的流動(dòng)情況，更因?yàn)樯白拥牧鲃?dòng)是從中心開(kāi)始而后才向邊緣擴(kuò)展的。如果提前結(jié)束灌砂，就可以使灌入的量砂質(zhì)量偏少，從而導(dǎo)致測(cè)得的壓實(shí)度值偏大。 灌砂時(shí)使紗巾紗巾本身占有一定的體積，將減少砂子的正常灌人量。 含水量的檢測(cè)在選取含水量試樣時(shí)，故意選取較干燥的部分或故意拖延時(shí)間選取，在含水量試樣中摻進(jìn)一些干土，用酒精燃燒法時(shí)燃燒很不充分，或燃燒后放置較長(zhǎng)時(shí)間后才稱(chēng)量，以上措施可以導(dǎo)致檢測(cè)的含水量偏低，使干密度偏大，從而使測(cè)得的壓實(shí)度值偏大。,灌砂法的每一個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)都需要以操作人員的主觀判斷來(lái)控制，在環(huán)境艱苦的施工現(xiàn)場(chǎng)，要長(zhǎng)時(shí)間地集中注意力，恰到好處地把握好每一個(gè)細(xì)節(jié)，

18、得到一個(gè)準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果是多么困難。相反，要產(chǎn)生誤差又是如此輕而易舉。其實(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)豐富的人都會(huì)有這樣一種經(jīng)歷: 不同的人對(duì)同一土層進(jìn)行壓實(shí)度檢查, 結(jié)果常差異很大。實(shí)際施工過(guò)程中，有時(shí)工期緊張，根本來(lái)不及做出足夠多的灌砂法檢測(cè)，施工單位只好編造數(shù)據(jù)，這種現(xiàn)象絕非罕見(jiàn)。,環(huán)刀法,環(huán)刀法與灌砂法大同小異，主要比灌砂法少了一個(gè)用量砂確定試樣體積的程序，有的時(shí)候，其準(zhǔn)確度比灌砂法稍高一些，但其適用的檢測(cè)材料范圍更小,取芯法,用取芯法獲取硬化面層的試樣進(jìn)行密度檢測(cè)也是一種比較準(zhǔn)確的方法。但無(wú)論從取芯法對(duì)路面造成損壞的角度，還是這種方法的工作效率，都不適宜在路面上大量取芯。有限的數(shù)據(jù)很難對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量進(jìn)行充分的評(píng)價(jià)。而且，這種方法屬于事后檢測(cè)。即使取芯法發(fā)現(xiàn)壓實(shí)度有問(wèn)題，也已經(jīng)于事無(wú)補(bǔ)，返工，又會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。,無(wú)核密度檢測(cè)技術(shù),由于核子儀使用了同位素放射源，使用單位需要得到政府主管部門(mén)的應(yīng)用許可。為了避免申請(qǐng)手續(xù)的麻煩以及出于對(duì)輻射的憂(yōu)慮，人們希望獲得一種不使用同位素也可以準(zhǔn)確快速地進(jìn)行密度和水分檢測(cè)的手段，即無(wú)核技術(shù)。,在過(guò)去的三十多年中，先后有三