第２６卷第１期
镇 江 高 专 学报
Ｖｏ１．２６ Ｎｏ １
２０１３年１月
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ
Ｊａｎ．，２０１３
核子密度仪在工程检测中的应用
赵正信
（江苏省交通技师学院道路与桥梁工程系，江苏镇江
２１２００６）
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
速度慢、效率低。分别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＋１００一Ｋ３３＋ ３４０段的原地面土方路基进行压实度检测，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 中图分类号：Ｕ４１６．０６
文献标志码：Ｃ
文章编号：１００８—８１４８（２０１３）０１—００７３—０３
在道路工程、水运工程以及一些大型土石坝工 期缺乏实际应用经验的积累和系统的实验研究，大 程中，压实度是控制工程施工质量的一项重要指标。 多数工程技术人员基本上不了解或很少了解核子密 在我国，常用的传统检测方法有灌砂法、灌水法、环 度仪检测技术。
刀法等。其主要原理是，通过体积置换计算填筑材 核子密度仪已经成为土木工程结构质量检测和 料的湿密度，然后运用酒精燃烧法和烘干法等测定 控制的重要工具，其内部装有２种放射源，即铯 材料的含水率，从而计算干密度和压实度。
１３７，，／源和镅２４１一铍中子源。
使用传统的压实度检测方法，试验间隔时间长， １）铯１３７＂，／源射出 射线进入被测材料中与物 速度慢，效率较低，难以满足高度机械化的施工要
质原子的外围电子发生碰撞而产生康普顿散射，散
求。利用核子密度仪¨Ｉ２ 测定土石等材料原位密度 射后的＾ｙ射线能量减少，方向改变。因为物质的密
和含水量是一项迅速发展起来的新技术，具有无损、
度越大，康普顿散射的＾ｙ射线就越多，所以通过测
快速检测的优点。这类仪器的优点在于测量速度 量散射后的 射线的数量，即可判断被测物质的
快，检测精度高，所需要的检测人员少，测试１个点， 密度 一 。
几分钟就可以知晓结果。使用核子密度仪能既合理
２）镅２４１．铍中子源主要用于测量物质的含 又快速地选择压路机的频率和振幅，还能很容易地 水量。
确定压路机的碾压速度和最佳碾压遍数，及时指导
在检测时，核子密度仪的液晶显示屏可以同时
施工［
显示湿密度、干密度、含水量、含水率、压实度、孔隙 １核子密度仪的工作原理
率等检测数据及条件，具有方便、快捷、准确、高效的 特点。
１．１应用现状与工作原理
１．２仪器设备的标定
核子密度仪检测技术在国际上已被广泛应用，
核子密度仪的标定是核子法检测技术发展到 在世界各地的高速公路等土木工程的质量控制和保
现阶段的一项重要内容。其主要过程是，将仪器 障方面发挥着重要作用。针对土、岩石、沥青混凝土
在一系列密度和湿度已知的标准材料块上进行检
和水泥混凝土等材料，国际上，尤其是美国，做了大 测，在每一个标定块上，在每一个检测深度上确定 量的研究和应用实践工作，总结了丰富的实用经验 标定值和湿度值与射线计数率之间的对应关系。 和使用方法。然而，在我国的道路建设领域，由于长
对于核子密度湿度仪，每ｌ２个月要对它进行一次
收稿日期：２０１２—１０—０８
作者简介：赵正信（１９７９一），男，江苏江都人，讲师，硕士，主要从事道路基础、岩土工程、地下水渗流等方面研究。
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标定。标定工作可以由仪器生产厂家或独立的、 有资质的服务机构实施。对现存仪器，特别是经 过维修的仪器，可能影响仪器的结构，必须重新进
行标定后才能使用。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 Ｊ。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／ｍ 。
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
现场灌砂（水）法是当前广泛采用的最传统、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材料之问存在差 异，使用核子密度仪所测量的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 求出这两个校正值。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个测试点进行。对同一 测点分别用灌砂法和核子密度仪检测，测试结果见 表１。
表１核子密度仪检测法和灌水法对比试验结果
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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＝口＋ｂｘ，
（１）
得
ｂ＝Ｌｘ Ｌｘｘ，
（２）
＝
Ｙ—ｂ Ｘ。
（３）
其中，
Ｌｘｙ：∑（‘ １
— ）（ 一ｙ），
（４）
Ｌｘｘ＝∑（ 一 ） ，
（５） ‘＝１
Ｌｙｙ＝∑（Ｙｉ—ｙ） 。
（６）
式（４），式（５），式（６）中， ，ｙｆ分别为核子密度仪检 测法和灌砂法所测某一点压实度的数据，凡为试验
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的数据进行拟合，很
明显，能够很好地拟合出１条直线。
从图１可以看出，试验数据点的离散性不大，均
匀分布在直线两边，说明该组数据具有很强的相关 性。代入相关方程可以求出相关系数ｒ，相关参数。
和ｂ，即
ｒ＝０．９３５． 