核子密度仪的功能作用-应用工程培训课件.ppt

核子密度仪的功能和作用,核子仪的基本测试功能,核子仪用于施工现场快速准确地检测建筑材料的湿密度（总密度）和含水量（湿度）。 完成一次检测通常只需要1分钟或更短时间。,核子仪可以测试的建筑材料,核子仪可以检测的材料： 任何类型的土壤 任何粒径和体积的岩石 各种土石混合物等土工 各种水泥混凝土 沥青混合料等材料。,核子仪可以应用的土木工程项目和适用的测试领域,核子仪可以用于公路的地基、基层和面层、铁路路基、水库堤坝、机场跑道以及港口、发电厂、高等级赛车跑道、高层建筑等土木工程的现场施工的质量控制、监理检测、工程验收。核子仪可以用于各种土木工程的养护检测及各种研究和开发。用于实验室和工程试验区段可以快速、准确获取各项施工参考数据。,核子仪用于检测土石坝-小浪底工程,核子仪用于检测RCC坝-龙滩工程,核子仪用于检测RCC坝-龙滩工程,核子仪用于检测RCC-三峡三期围堰,核子仪用于检测高速公路基层,核子仪用于检测高速公路基层,核子仪用于检测公路路基和工程审计,核子仪用于检测水泥混凝土,核子仪用于检测沥青路面,核子湿度/密度测试仪三种测量模式,为满足不同的测试要求，核子密度仪具备： 常规测量模式、 薄层测量模式和 沟槽测量模式,常规测量模式,常规测试模式是核子仪最常用的检测模式。常规检测模式可以使用透射法和反射法两种检测方法。 检测地表到地表以下5-30厘米任意深度的材料的平均密度和固定深度的材料的平均湿度。,核子仪的基本测试方法,对于各种土壤和没有凝固的水泥混凝土等材料，通常采用透射法。这个方法是在被测试材料中用钢钎钻一个垂直的测试孔，然后将仪器的探测杆伸入到被测试材料中，在各个深度上检测材料的密度和湿度。 对于石头、沥青混合料和凝结后的混凝土等不能造孔的材料，通常采用反射法。这个方法是将仪器放置于被测试材料的表面，根据被测试材料的厚度和种类采用适应的测试档位，直接检测材料的密度、压实度等指标。,薄层测量模式,专为路面面层压实测试而设计，不必打孔，实现无损检测，检测面层厚度最薄为0.25厘米，最厚可以为7.62厘米。只有少数型号的核子仪具有薄层测量技术，目前国内市场上只有CPN MC-4型核子仪具备此项功能。 典型的应用有以下几个方面。在沥青混合料压实过程中快速检测压实度，在沥青混合料的温度下降以前，指导现场施工人员决定是否需要对混合料再次碾压。用于水泥混凝土的碾压施工。在混凝土碾压之后，立即测试压实度、含水量和空隙率，在混凝土凝固以前，使现场施工人员可以迅速判断是否需要进一步的碾压。,薄层测试模式-沥青面层检测,薄层测试模式-沥青面层检测,沟槽测量模式,沟槽测量模式用于沟槽、沟渠回填土料的检测。传统的压实度、含水量的测量方式用于沟槽测试时更加困难且难以保证测试准确。MC-4型核子仪拥有非常准确的沟槽测量模式自动校准程序，使沟槽、沟渠回填土料的压实检测与地面上的检测工作一样方便、准确。,沟槽测量模式,核子仪对粗粒材料的密度检测,核子仪密度检测区域 如果测试深度为15厘米（6英寸），被测试材料的试样体积，在采用直接透射法时约为0.0057立方米（0.20立方英尺）。,仪器密度检测结果与材料粒径的关系,穿透材料的射线会被仪器中的密度检测管检测到。如果材料的密度较低，较多的射线就会穿过材料；反之较少。射线计数管将会检测并统计穿透被测材料的射线量、被材料反射和吸收的射线量。这些射线计数同检测区域中所有原子的总质量相关。核子仪测量的密度实际是检测区域中单位体积的材料总的原子量。如果检测区域中材料的密度不变，仅仅是材料粒径发生变化，仪器的密度检测结果不会有任何变化。,核子法的国际和各国标准,ASTM国际标准 D 6938-06采用核子法现场检测土壤和土壤-集料的密度和含水量的标准方法（浅层）Standard Test Methods for In-Place Density and Water Content of Soil and Soil-Aggregate by Nuclear Methods (Shallow Depth) D2950-05 采用核子法现场检测沥青混凝土的密度标准方法Standard test Methods for Density of Bituminous Concrete in Place by Nuclear Methods C1040-05 采用核子法现场检测非硬化和硬化混凝土，包括碾压混凝土密度的标准方法Standard Test Methods for In-Place Density of Unhardened and Hardened Concrete, Including Roller Compacted Concrete, By Nuclear Methods,各国核子仪标准,中国国家标准 GB50092-96沥青路面施工及验收规范等 中国水利部行业标准 SL275-2001核子水分密度仪现场测试规程 中国铁道部行业标准 TB10102-2004 J338-2004 铁路工程土工试验规程 中国交通部行业标准 JTG E60-2008 公路路基路面现场测试规程/T0922-2008核子密湿度仪测定压实度试验方法,美国AASHTO交通标准 T 310-06采用核子法现场检测土壤和土壤-集料的密度和含水量的标准方法（浅层） Standard Specification for In-Place Density and Moisture Content of Soil and Soil-Aggregate by Nuclear Methods (Shallow Depth T 271-83 (2004)采用核子法现场检测塑性和硬化波特兰水泥混凝土的密度的标准方法Standard Test Method for Density of Plastic and Hardened Portland Cement Concrete In-Place by Nuclear Methods,英国BS标准和加拿大STP标准,BS 1377-4:1990土木工程与压实有关的土壤检测方法Methods of test for soils for civil engineering purposes Compaction-related tests BS 1377-9 1990适用于检测细粒、中粒和粗粒土的核子检测法 Nuclear methods suitable for fine-, medium-, and coarse-grained soils. STP 208-5 CEMENT TREATED SOILS DENSITY_IN_PLACE BY NUCLEAR METHODSTP 204-6ASPHALT MIXES DENSITY-IN-PLACE BY NUCLEAR GAUGESTP 205-7SOILS DENSITY-IN-PLACE BY NUCLEAR GAUGE,国际标准对核子仪检测范围的规定,ASTM D 6938-06采用核子法现场检测土壤和土壤-集料的密度和含水量的标准方法（浅层）规定：本试验方法可快速、无损地现场测定土壤和岩石的密度和水分含量； D2950规定了用核子法现场检测沥青混凝土的密度的标准方法； C1040规定了采用核子法现场检测非硬化和硬化混凝土，包括碾压混凝土密度的标准方法。 以上标准完全没有对核子仪检测的材料粒径、级配等因素没有任何限制。,与其它传统密度检测方法相比核子仪的主要长处和优点,检测结果精密度高,采用反射法检测湿密度，常规的精密度值小于10 kg/m3。对于直接透射法，常规的精密度值小于5 kg/m3。对于含水量，常规的精密度值小于14.8kg/m3。测量的精密度，有的核子仪在每次检测结束时可以立即显示出来。,检测结果准确,检定合格的核子仪在标准材料块上的检测结果要求必须是材料块标准密度值（或含水量值）16千克/立方米范围内。 核子仪对位于放射源与探测器之间的材料总重量进行响应，测试不受被测试材料中的化学的、矿物的或质地成分的影响。测试非常正确性，无论材料是否均匀，或颗粒是粗是细。 核子仪在已知密度、湿度的标准材料块上进行校准，保证了核子仪检测的准确性。,无损检测,核子仪使用透射法进行检测只需要钻一个直径为20毫米的测试孔，这样小的孔通常不需要修补。如果使用反射法，对被测试材料完全没有破获。 灌沙、取芯等传统方法，需要在材料中挖一个直径为150毫米的洞， 这样大的洞必需回填修补。,试样体积大,检测结果更有代表性。采用反向散射法时被检测试样的体积约为0.0028m3，采用直接透射法时约为0.0057 m3。 在同一个检测地点相同的检测深度，核子仪可以围绕检测孔旋转到不同的检测方向，对附近材料进行检测，可以将不同方向的检测结果的平均值作为该点的检测结果，每个被测试样的体积就可以增大2-4倍。,检测速度快、效率高,核子仪完成一次测试只需要1-5分钟。 每个检测孔可以检测从地表到地下30cm任意深度的材料。 可以同时检测同一材料的密度和湿度。 允许在同一个地点进行多次重复检测并对项目的质量进行统计分析。 灌沙法或取芯法最少1-2小时完成一次测试。 完成相同的检测数量，核子法的检测效率是传统检测方法的数十倍。,检测成本低、经济效益好,在工程碾压施工过程中，核子仪可以在两次碾压的间隙，对压实度进行准确的快速检测。在碾压机械不需要停工的前提下，使现场技术人员准确了解每次碾压的压实效果，可以对整个碾压施工进行精确控制。从而保证以最经济的碾压程序获得最好的压实效果，而不会出现碾压不充分和过碾两种情况。 操作一台仪器只需要一名技术人员。虽然购置核子仪需要一定的成本，但是核子法可以通过提高施工速度，缩短工期，而创造巨大的经济效益。,操作简单,比较先进的核子仪自动化程度高，进行一次检测，只需要按一个开始键。普通技术人员半个小时就可以掌握所有的现场检测需要的技术。 操作员几乎不可能有潜在的错误。仪器进行测试只需要最低限度的指令。仪器自动计算和显示测试结果并给出单位。不同于灌沙法测试，许多操作环节都会影响检测结果。,检测结果客观公正,检测过程中几乎不受任何人为因素的影响。用仪器进行检测，无论是施工方、监理还是业主人员得到的检测结果都是一样的，避免因检测结果不同产生的矛盾和纠纷。,使用安全,核子仪采用不锈钢双层密封的微量放射源，通过专门的设计，核子仪的表面剂量率低于操作人员或是公众需进行特别防护的水平。手提式核子密度/湿度土壤测试仪的商业应用已经超过35年之久，目前大约有20,000台核子仪在全世界范围内应用于土木工程、地质学、农业和环境测试中。没有任何仪器操作人员受到的放射线剂量超过国际辐射防护委员会的5雷姆/年的职业界限。实际上，操作员受到的辐射只是这个界限的很小的一部分，少于我们从自然界获得本底辐射的年平均值。从未有案例表明任何人由于使用核子仪而受到长期或短期辐射伤害。,核子仪的应用现状,上个世纪七十年代美国制定了核子仪ASTM国际标准和相应的AASHTO标准，促进了核子仪技术的发展和应用。美国交通研究理事会（Transportation Research Board）的调查表明，早在上个世纪的七八十年代，几乎所有的美国和加拿大的交通主管政府机构都将核子法作为土壤、集料和沥青混合料的密度检测和湿度检测的工程验收和质量控制的方法。,其它密度检测方法,我国道路和水利水电建设领域的许多地方还主要依靠灌砂法、环刀法、取芯法和碾压程序来控制工程压实质量。或者用灌砂法等与核子仪进行对比试验，以前者的检测结果为准对核子仪进行校正，然后用于工程检测。下面主要以灌砂法为例来说明这些传统检测方法为何不适宜用于工程质量控制和验收检验。,灌砂法,灌砂法看起来是一种简单直观的密度检测方法，但是实际操作却非常繁琐。准备标准砂、挖孔、试样称重、灌砂、砂子称重、含水量检测等一系列操作都要人工完成。每一个检测环节实际操作时都很难掌握，都可能使检测结果产生误差。,灌砂法，首先在选定的地点挖一定尺寸的试坑，称出坑中挖出的材料的质量，然后灌入经过标定的量砂，计算挖出的材料的体积，然后得到试坑中材料的总密度。从挖出的试样中取部分材料作为含水量检检测样，用烘干法或燃烧法检测含水量，然后计算干密度和压实度。此方法使用的设备非常简单,检测原理也非常容易理解，表面上看来十分简单、直观明。但是准备标准砂、挖孔、试样称重、灌砂、砂子称重、含水量检测等一系列复杂而繁琐的操作都要人工完成，都可能使检测结果产生较大误差。,灌砂法试验使用的量砂,量砂是用来换算被测路基试坑的体积, 若现场使用的量砂的密度比标砂的值偏小, 则计算出的土的密度偏小, 压实度亦偏小。反之偏大。以下因素会影响量砂的密度。 量砂必须清洁干燥、颗粒均匀(或者是颗粒单一的) ,否则将使量砂的密度发生明显变化。 统计表明,标定罐内的量砂的深度每减少2.5 厘米,量砂的密度将减小1%。 贮砂筒内砂面高度每降低5cm ,砂的密度将降低1%。 将量砂注入到贮砂筒的方式不一致,会使量砂的密度发生变化。,实验室标定前,量砂必须清洗干净、烘干,然后放置足够长的时间,使量砂的湿度与空气的湿度达到平衡,以避免由于量砂含水量的不同,使量标准密度产生变化,并且在使用过程中注意保持量砂含水量的稳定,如果含水量变化则必须重新标定量砂。 在施工检测中每更换一次量砂都必须重新标定量砂的密度,即使是同一产地只要不是同一批次就不能例外。 在实际施工检测中所用的量砂往往都是重复使用,使用过的量砂不可避免的混入被测材料的颗粒,并将造成量砂的含水量产生明显变化。,现场检测中的控制,试坑的形状必须规则，坑壁必须完整，深度必须与检测层材料的厚度相同，否则会影响试样的代表性和计算的试样体积。比如，试坑上大下小时,或未达到结构层厚度时,就相当于多取了底层密度大的材料。开挖试坑时,尽量不要搅动坑壁材料，如果搅动量过大则要废弃试坑。 检测场地的地表面只要凸出或者凹低一点(即使是只有1mm) 都将使整个表面厚出一薄层,其体积便计算到试坑中去了, 这样将影响试验结果的准确性。 公路工程施工大都在春末、夏秋时节,此时白天气温一般都很高, 从试坑中取出的材料如果没有及时放入塑料袋或者其他容器中，材料水分很容易蒸发,导致测出的含水量偏小。,刮风的时候除了使土壤丢失水分，往钻孔灌砂时，风还会将砂子吹散，如果现场操作中用到天平，也必须挡住风，以免引起重量误差。 含有大砾石的土或很松易碎的土都令灌砂法无法进行。 灌砂时，周围的施工机械必须停工，因为机械的震动会使灌在钻孔里的砂子变得密实，导致密度测量结果偏底。 操作人员的脚和手对钻孔的周边产生压力，会使钻孔变形，尤其是含水量较高时。 密集的砂子在湿润状态时总有很高的膨胀趋势，令量取工作很难做到精确。 灌砂时碰了储砂筒，或灌砂时间过短或过长都会影响试样的体积。,现场施工条件都是很艰苦的，用灌砂法每检测一个点都要耗费检测人员大量的体力和精力并耗费很多时间，无论多么负责任的监理和业主由于受人力物力的限制，都不可能大量地亲自做灌砂，多数情况下都是委托施工方做。施工方出于自身利益的考虑，必然希望得到更好的检测结果。灌砂法有如此繁多的检测环节，而且每一个检测环节都要靠操作人员来控制，即使监理人员就旁站在附近，技术人员照样可以通过以下多种方法很容易地做到使压实度的检测结果偏大。,试坑的位置由于工程结构的特殊性，一般而言路基中间部位的压实度较高而两侧接近路缘处压实度较低。施工单位检测时会尽量避免密度薄弱点而选择压实质量偏好的点。 试坑的深度压路机在碾压过程中其应力分布呈倒三角形，所以就每一压实层而言，越向下的部位其压实度越小。因而，试坑的深度不够，可以测得的压实度值偏大。 试坑的形状将坑挖成锅底的形状，尤其是在接近试坑底部的位置，这样可以使较松散部位的土取出得相对较少，导致测得的压实度值偏大。,添加土块或石子在挖坑取土样过程中, 向挖出的土样中添加土块或石子, 使试样密度增大。 灌砂的时间 灌砂时，由于无法直接观察到中心部位砂子的流动情况，更因为砂子的流动是从中心开始而后才向边缘扩展的。如果提前结束灌砂，就可以使灌入的量砂质量偏少，从而导致测得的压实度值偏大。 灌砂时使纱巾纱巾本身占有一定的体积，将减少砂子的正常灌人量。 含水量的检测在选取含水量试样时，故意选取较干燥的部分或故意拖延时间选取，在含水量试样中掺进一些干土，用酒精燃烧法时燃烧很不充分，或燃烧后放置较长时间后才称量，以上措施可以导致检测的含水量偏低，使干密度偏大，从而使测得的压实度值偏大。,灌砂法的每一个检测环节都需要以操作人员的主观判断来控制，在环境艰苦的施工现场，要长时间地集中注意力，恰到好处地把握好每一个细节，得到一个准确的检测结果是多么困难。相反，要产生误差又是如此轻而易举。其实现场施工经验丰富的人都会有这样一种经历: 不同的人对同一土层进行压实度检查, 结果常差异很大。实际施工过程中，有时工期紧张，根本来不及做出足够多的灌砂法检测，施工单位只好编造数据，这种现象绝非罕见。,环刀法,环刀法与灌砂法大同小异，主要比灌砂法少了一个用量砂确定试样体积的程序，有的时候，其准确度比灌砂法稍高一些，但其适用的检测材料范围更小,取芯法,用取芯法获取硬化面层的试样进行密度检测也是一种比较准确的方法。但无论从取芯法对路面造成损坏的角度，还是这种方法的工作效率，都不适宜在路面上大量取芯。有限的数据很难对整个工程质量