核子仪在路基工程检测中应用

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公路路基是公路结构的重要组成部分,在路基路面施工中,为了提高公路的使用寿命和功能,要求路基路面具有足够的承载能力,能经受重车荷载的反复作用而不产生结构性的破坏和压缩变形,其路基材料的密实度与上述性能密切相关,因此,就施工角度而言要提高路基质量,压实质量是最为关键的因素。可通过合理的选择施工机械、施工工艺、施工程序来达到压实度要求,从而满足工程质量要求,而工程的内在质量是符合各就是通过对压实度的检测来体现的。

一、核子仪概述

1.核子仪法检测压实度的优点

传统的检测压实度方法如环刀法、灌砂法等检测速度慢,检测频率受到限制,且由于人为因素影响,导致检测结果误差大,不适用于快速度、大规模的施工检测。核子仪法与传统方法相比能提供快速、准确的检测,检测结果一次显示,具有高效和便捷的优势,其测量精确度很高(密度测量范围为1.12—2.73g/cm³,测量误差不大于±0.3g/cm³,含水率测量误差不大于0.015%)。核子仪作为一种简便、快捷、高效的测量仪器与其他破损性测试方法相比有显著优点:(1)被测土壤范围大,结果具有代表性。(2)测量时间短,一次不超过五分钟,而且是无破损性检测,同一地点可准确重复测量。(3)由操作人员引起的误差很小,使用过程安全系数较大。(4)检测可在压实机械来回通过的几分钟间隙内完成,压实度可立即获得,以便决定是否继续进行碾压。

从以上优点看出,核子仪应用是很实际的,既能提高工作效率,又能准确进行检测,因此使用前景非常广阔。

2.核子仪工作原理

2.1透射法:MC-3核子仪用137Cs作为放射源,通过中等能量的γ射线来测定压实度的,这种γ射线透过建筑材料时射线的衰减主要为光电效应。工作时,预先在压实路基中打孔将放射杆插入孔中所需深度,使γ射线发射出来,安装在仪器底部的检测器接受并测量这种射线,γ光量子要达到检测须穿过土壤的全部距离,引起大量光量子与土壤中的电子碰撞减少到达检测器的光子数量,由此可计算出材料密度。γ放射源垂直方向的深度能变,而探测器的位置不能改变,因此测量的密度是代表放射源的源杆深度到探测器间材料的平均密度。

2.2反射法

MC-3还有反向散射法测密度的功能,因其测量误差大,一般不用于路基检测中。

二、核子仪在路基检测中的应用

1.核子仪的标定方法

尽管核子仪测定的数据具有较好的稳定性,但它只是一个相对值,不能直接作为工程检验数据。核子仪在出厂前一般都进行厂家标定,但由于厂家标定采用的是模拟密度和水分标样,与工程使用材料有差异,其化学成分与标定材料亦不完全一致,同时各工程所使用的施工工艺和方法也不完全一致,因此在使用前须对核子仪进行标定,以确保检测数据的可靠性。核子仪的标定一般采用常规比较法(同灌砂法比较),大致有以下步骤:1、选择压实好的路基,用核子仪测定某一深度的湿密度、含水量,可采用几个象限测定该深度的湿密度、含水量,求取平均值作为该点的检测数据,测定深度应选择拟挖坑深度一致。2、在测定的同一位置,用灌砂法挖坑取样,测定湿密度和含水量。3、对比试验中,核子仪法应采用透射法检测,水分测定时间60s以上,以满足水分检测误差要求,灌砂法用烘干法测定其含水量。4、对同一段路基,须测定40点以上进行对比,求得核子仪法与灌砂法测定的密度和含水量的相关关系。

2.核子仪的标定实例

在日竹路压实度测定中,应用了数台MC-3型核子仪,在使用之前都进行了标定,现就MC-3M36117231核子仪标定数据进行标定说明:(见下表)

从数据可以看出两种方法存在一定差异,若不对核子仪进行标定而直接使用则不能代表实际工程情况。就以上数据分析其相关性:试验共统计45个点,进行回归计算相关方程为y=-6.33+1.05x,其相关系数为0.9116,相关系数大于0.9说明相关性好,误差分析结果符合要求。

3.核子仪的应用

核子仪是一种坚固的、以微处理器为核心的测试仪器,其主要功能是检测现场土和建筑材料的密度和含水率,它通过对路基路堤的每层压实度和含水量进行测定,可以完整地建立施工压实度质量的系统数据,通过对系统数据处理和分析,及时发现施工中存在的问题,以采取相应的措施,使其检测结果满足规范要求,以保证路基工程质量合格。每次使用前,首先用标准块对核子仪标定。使用时,将路基土的最大干密度及测定时间输入核子仪中,在路基上选择平整干净并且有代表性的地方,先在路基上打孔,将放射杆插入所需深度,锁定后按下开始键,待测定完成后读取干密度、含水量及压实度。超级秘书网：

三、应用实例

现列举日竹高速公路K72+000---K72+250段左幅路基核子仪的检测数据:

用核子仪测定数据换算成灌砂法数据可更加准确地反映出路基压实度。

四、应用中应注意的问题

1.对每台核子仪须进行标定,标定过程要认真仔细,严格按规范进行,对比点不少于40个。

2.当土质发生变化时,应重新对其进行标定。

3.室内标准击实试验所确定的最大干密度要准确。

4.检测时要选择表面平整、干净的点作为测点。源杆扳机必须在卡槽内。

5.每次使用以前要对核子仪进行计数标定。

6.在测量过程中对所测数据不能任意舍弃,若发现不合理数据,应分析原因经重新检测后方决定取舍。