浅谈核子密度/湿度测试仪检测压实度

　　［摘要］为满足施工进度的需要和快捷反映堤身土方填筑的质量，使用MC－3C型核子密度/湿度测试仪与环刀法相结合的方法来控制堤身土方填筑压实度。在大量土方填筑压实度检测中满足规程要求的压实度检测频率，有效的控制了堤身土方填筑的工程质量，也减轻了试验检测人员的劳动强度，加快了施工进度。
　　［关键词］核子，环刀法，湿密度，含水率，修正系数
　　一、MC－3C型核子密度/湿度测试仪密度及水分测定工作原理
　　我们在惠州市马安围平马围合围安全加固工程平马围第一标段中担任检测任务中采用MC－3C型核子密度/湿度测试仪直接透射法测定密度及水分，由美国CPN国际公司生产。工作原理如下：
　　MC－3C型核子密度/湿度测试仪内部装有两种放射源。铯137γ源用来测量密度，镅241/铍中子源用来测量水分。中子源安在机壳底部位置不变。γ源装在辐射源金属杆底部内，随测量深度而变。
　　二、MC－3C型核子密度/湿度测试仪的标定
　　用MC－3C型核子密度/湿度测试仪自带的标准块标定后，并使仪器处于工作状态，在施工现场选择均匀平坦的测点进行核子仪与环刀法测得的结果进行对比，求出两种不同方法测定的密度及含水率的相关关系，或两种不同方法之间的偏差系数。
　　1.标定步骤
　　(1)先把MC－3C型核子密度/湿度测试仪手柄处于安全(SAFE)位置。
　　(2)标准块上有三个凸出的铝钉，将仪器底部的三个凹窝对准标准块上三个凸铝钉。
　　(3)在安全状态下，分别按下STD，START两个键面，不需选定计数时间，仪器将自动进行一秒一次的采样测定，共256次需四分一十六秒。标准计数开始后，显示器上N后的数在不断递增到256时，标准计数结束，仪器发出鸣声，标准计数自动存入仪器。
　　2.核子密度/湿度测试仪的修正值置于零，预置测试时间15－30秒，选择压实好的平坦测试点，把仪器置于测试位置，然后进行一次测试，记录读数，保持中心位置不变，旋转180°再进行第二次测试，记录读数，再将仪器在原位转90°测试第三次，记录读数，再次仪器的原位转180°测试第四次，记录读数，然后将这四次读数的平均值作为核子密度/湿度测试仪湿密度与含水率的测得值，计算干密度。移去核子仪并在该点中间位置用环刀法测定得湿密度，取样品测定含水率后，计算环刀法测得的干密度。根据《核子水分－密度仪现场测试规程》SL275－2001规定对比测点不应少于30个，且相关曲线的相关系数应不小于0.9。本例以现场实测16个点的数据进行对比分析计算。
　　环刀法与核子仪对比原始资料（土质：红色网状粘土）
　　测点
　　编号 环刀法 核子仪
　　 湿密度
　　(g/cm3) 含水率
　　(%) 干密度
　　(g/cm3) 湿密度
　　(g/cm3) 含水率
　　(%) 干密度
　　(g/cm3)
　　1 1.986 27.5 1.558 2.013 24.2 1.621
　　2 1.977 26.1 1.568 2.016 22.0 1.652
　　3 1.982 26.4 1.568 2.026 24.3 1.630
　　4 1.920 26.7 1.515 1.964 24.0 1.583
　　5 1.928 27.2 1.516 1.995 24.1 1.608
　　6 1.958 26.2 1.552 2.021 22.6 1.648
　　7 1.931 26.1 1.531 1.999 24.0 1.612
　　8 1.996 23.3 1.619 2.021 20.5 1.677
　　9 2.047 21.7 1.682 2.076 20.5 1.723
　　10 1.994 25.9 1.584 2.027 21.8 1.664
　　11 1.998 24.8 1.601 2.054 21.4 1.692
　　12 1.836 26.9 1.447 1.795 25.7 1.428
　　13 1.856 25.3 1.481 1.825 23.9 1.473
　　14 1.988 24.7 1.594 1.983 21.0 1.639
　　15 1.912 25.2 1.527 1.961 22.0 1.607
　　16 1.819 24.7 1.459 1.933 21.0 1.598
　　
　　3.环刀法与核子仪对比数据分析
　　1.偏差系数
　　(1)利用下列公式计算偏差
　　湿密度偏差(kg/m3)＝环刀法测定的湿密度－核子仪测定的湿密度
　　绝对含水率(kg/m3)＝湿密度－干密度
　　绝对含水率偏差(kg/m3)＝环刀法测定的绝对含水率－核子仪测定的绝对含水率
　　(2)计算实例
　　◆湿密度偏差
　　测点 1 2 3 4 5 6 7 8
　　偏差(kg/m3) -27 -39 -44 -44 -67 -63 -68 -25
　　测点 9 10 11 12 13 14 15 16
　　偏差(kg/m3) -29 -33 -56 +41 +31 +5 -49 -114
　　
　　利用3倍标准差法对比数据分析
　　X＝-36.3S＝38.2
　　X－3s＝-150.9
　　X＋3s＝78.3
　　环刀法与核子仪对比的湿密度偏差，经数据分析，在试验误差范围内，试验数据可靠。
　　◆绝对含水率偏差
　　测点 1 2 3 4 5 6 7 8
　　环刀法绝对含水率 428 409 414 405 412 406 400 377
　　核子仪绝对含水率 392 364 396 381 387 373 387 344
　　偏差(kg/m3) +36 +45 +18 +24 +25 +33 +13 +33
　　测点 9 10 11 12 13 14 15 16
　　环刀法绝对含水率 365 410 397 389 375 394 385 360
　　核子仪绝对含水率 353 363 362 367 352 344 354 335
　　偏差(kg/m3) +12 +47 +35 +22 +23 +50 +31 +25
　　
　　利用3倍标准差法分析对比数据
　　X＝-29.5S＝11.4
　　X－3s＝4.7
　　X＋3s＝63.7
　　环刀法与核子仪对比的绝对含水率偏差，经数据分析，在试验误差范围内，试验数据可靠。
　　◆确定核子仪修正值
　　根据湿密度偏差与绝对含水率偏差的平均值来确定核子仪的修正系数值。
　　比例修正系数值为：
　　湿密度修正值γ＝-36(kg/m3)
　　绝对含水率修正值：n＝+0(kg/m3)
　　(3)相关方程
　　根据一元线性回归分析，建立y＝a＋bx关系来修正核子仪的数据与环刀法数据接近。
　　y＝0.698x＋0.422
　　式中：x——核子仪测的干密度(g/cm3)
　　y——修正后真实的干密度(g/cm3)
　　本例中相关系数γ＝0.857，其相关系数小于0.9，由于试验误差以及不同种类土的性质要达到相关系数大于0.9比较困难。通常γ大于0.8时，认为两个变量有很强的线性相关性。
　　三、使用核子仪测定密度含水率的注意事项
　　1.土质变化大，被测结构层厚度、材料有变化时进行环刀法与核子仪的校正标定。
　　2.由于我省土质变化大，土的颜色，土的性质都有变化，影响土的最大干密度的变化，我们在检测压实度时要注意最大干密度的变化情况，正确确定最大干密度，使检测的压实度能够正确指导施工。
　　3.美国CPN国际公司生产的系列核子仪在操作过程中和存放核子仪时要注意防护放射性。如操作时离仪器2米，等工作完成后再读数，存放仪器时，离人体尽量远些。只要大家操作得当，核子仪通过有关部门进行仪器的放射性检查，使用核子仪是安全的。
　　4.核子仪与环刀法配合使用，能收到好效果。
　　堤防工程中土方填筑是关键工程之一，土方填筑质量的好坏，关系到整个堤防工程质量的优劣。要控制好堤防的工程质量，除控制好堤身填筑用土的质量外，主要是控制土方的压实情况，要了解压实情况，主要的控制手段就是检测土方的压实度。只要做好核子仪与环刀法的对比标定工作，利用核子仪检测压实度是可以保证其准确性的，并且由于核子仪的快速性能够大大加快检测的速度提高施工单位检测的进度，在工程实际运用中有着很好的经济效益。