关于核子密度仪对比实验的报告

核子密度仪在沥青路面的应用
关键词：核子密度仪沥青路面应用
文章提要：本文详细介绍了核子密度仪在沥青路面中的应用
一、工程概况
海滨大道属于胶南市市政一级公路工程，由我们十七局三处胶南项目部承建。

我项目经理部承建的工程属于二合同段路面，全长4.196公里（K5+838—K10+032），路面宽30m。

路面采取“三加二”（即基层：一层16cm水泥稳定土，两层17cm水泥稳定碎石土和面层：一层4cm中粒式AC—25I沥青混凝土下面层一层细粒式AC—13I沥青混凝土面层）。

由于工期很短，工程量大，技术要求高，经我项目部全体员工的不懈努力，加班加点，于二○○二年九月二十二日高质量、高要求已完成该工程的路面主体工程。

比业主要求路面主体工程完工期限提前9天。

该路面质量外观均得到了业主和监理的肯定与表扬。

二、核子密度仪在沥青路面中的应用
在海滨大道沥青路面施工期间，应业主与监理要求，我项目部实验室利用核子密度仪（MC-3型）对路面施工进行实时监控。

MC-3型核子密度湿度仪内部装有两种放射源。

铯源用来测量密度，镅/铍中子源用来测量水分。

中子源安在机壳底部位置不变。

铯源安装在辐射源金属杆底部内，随测量深度而变。

测量密度时，铯源发出的射线进入被测材料。

如果材料的密度较低，大量的射线就会穿过它，被装在仪器内的盖草检测到，那么在单位时间内计到的数较大。

反之，如果材料的密度较高，高密度的材料就吸收了部分射线，起了辐射屏蔽作用，在单位时间内计到的数比较
少。

然后，微处理器把检测接受数值（称为密度计数值）除以存贮在一起内的标准计数值，得到计数比，再把计数比送入密度计数程序可算出被测材料的密度（这种密度包含被测材料的水分，又称为湿容重）。

测量水分时，中子源放射的中子流进入被测材料，被测材料水分中的氢原子与高能中子相碰撞使之减速，减速后的慢中子被仪器内的探测管接收到。

被测材料的含水量大，在单位时间内所转换的慢中子数较多，检测管接收到的慢中子数也多。

反之就少。

然后，微处理器把接收到的慢中子数（称为水分计数值）除以水分标准计数值，得到水分计数比，再把计数比送入计算程序可算出被测材料的水分重。

有了被测材料的湿容重，水分重和输入的室内实验的最大干密度，微处理器即可算出其他的参数。

由于沥青路面的压实度确定，通过取芯测密度得以控制，但取芯的路面有较大的破坏性，不利于路面的完整性，影响其质量和美观，并且不能及时地反映沥青路面的压实程度，不能确保沥青路面的质量。

因此使用核子密度仪进行控制可以很好地解决这些问题。

核子密度仪优点：
（1）由于测试简单方便，且费时较少，并能立刻得到压实度，可以决定是否继续进行碾压。

（2）无破损测量，对路面无破坏性。

（一）标准计数
在使用核子密度仪以前，应该对其进行标准计数。

由于探头中的辐射源慢慢地衰变，必须定期（最好每周一次）进行“标准计数”。

标准计数以后，新的标准数取代了旧的标准数，MC-3的程序就使用这个新的标准数计算现场计数值与标准数之比，以便补偿辐射源的衰变。

标准计数比是计数值的实际分布与期望分布之比，在显示屏上显示为“Xi”，表示计数值的X2分布。

这个比值接近于1.0，表示MC-3的工作正常。

步骤如下：
1、标准块放在包装箱上，把MC-3放在标准块上。

2、将MC-3的手柄置于SAFE打开电源开关，按STD键。

3、按START开始进行标准计时，计数时间约为4分多钟。

4、计算结束时，MC-3蜂鸣两次，显示标准计数数据。

5、查看计数结果重新按STD键，恢复画面按CLEAR键。

注意：应使MC-3离开其它辐射源至少4.5米，离其它物体至少1.5米。

我们对该核子密度仪进行标准计数，其Xi为0.99，其数字接近于1，验证MC-3的性能良好。

（二）、基本数据的确定
由于是MC-3核子密度仪测试沥青面层的密度是利用反射式进行工作的，因此必须有三个基本参数：面层下基层的湿密度，该薄层的密度，该薄层的厚度，其反射式测量有两种分别在AC 档和BS档。

选择AC或BS档取决于该薄层的厚度。

手柄置于AC档位置，进行沥青混凝土的透射式测量，测量深度为52mm
的薄层材料的密度。

手柄置于BS档位置，测试深度达71mm的薄层的密度。

1.沥青路面的面层的密度的确定，由试验室马歇尔试验确定其最
大密度。

该沥青路面沥青混凝土的实验室最大密度为
2.359g/cm3。

2.上基层温密度的确定：
基层试验最大干密度P d=2.13g/cm3.最佳含水量为8%。

上基层压实度要求为98%。

基层的密度：P=P d*(1+0.08)*0.98=2.359g/cm3。

3.其厚度：设计为40mm。

我们选用AC档进行测试
（三）、基本数字的输入：
1）按同时按下STD和START键，进入测量方式选择菜单：COUNTING MODE 记数模式
Current: NORMAL
Normal 正常方式
Thin layer 薄层方式
Trench wall 沟壁方式
STEP&ENTER choise
2）选择按STEP键选择Thin layer 再按ENTER键确定（一个小正方形黑色闪烁光标移到Thin layer 的第一个字母T上按ENTER键）。

薄层方式提示输入罩面层材料的厚度及基层材料的密度
然后在厚度输入厚度:40mm
基层密度输入密度: 2.359g/cm3
在面上按MAX键，达到MV，并输入马歇尔试验密度2.359g/cm3。

四、测试
为使测量精确，沥青表面必须平整。

若不平，必须用20#或30#筛过的细砂作为填料，填满表面的缺陷，然后刮平。

要小心不要沥青表面的制高点被细砂盖住，MC-3的导板可以用来刮平并露出制高点。

我们于9月10日铺筑完试验段，依靠以往施工的经验进行碾压以及使用核子密度仪进行控制当其密度数值稳定为止。

9月11日开始取芯测路面的密度，并做核子密度仪所测试的密度进行对比试验。

把调正好的核子密度仪放在平整的沥青路面，把手柄从SAFE档放到AC档，按STAR键进行试验，仪器开始计数时，画面显示“THIN”试验，在蜂鸣一声后，记录测试密度，并旋转90度，再测试，一个点测试四个次，取其平均值。

（MC-3要平整、不摇晃）。

并在检测做好标记，取芯以后做密度测试试验，取芯以后要做标记，并且要与核子密度仪所测的标记一样。

带回试验室，先烘4小时以上（烘箱温度不易超过60度），至质量变化不超过1%。

由于其沥青混凝土为I型所以可以用浸水法进行测试取芯试件的密度。

称出其干燥质量M1，然后用吊篮浸水的方法测出其水中重M2，利用关系式P= M1/（M1-M2）求出其试件密度，并与核子密度仪所测密度进行对比。

由于实测沥青路面钻芯试件的密度Y与核子密度仪所测的路面的密度X为一元一次方程的直线回归方程，但必须求出其相关系数，其相关系数必须大
于90%，才能确定其直线方程Y=A+B*X
手工计算：
xx λ=()
n X X i i 22∑∑-
yy λ=()n Y Y
i i 22∑∑- xy λ=()()n Y X Y X i i i i ∑∑∑-
其相关系数R=
yy xx xy λλλ 关系式：B=xx xy
λλ A=n X B Y i i ∑∑-*
测量对比数据如表一
计算：
xy λ =0.0178451 xx λ=0.0193419 yy λ=0.0180872
R=0.954
0.954>0.90
可以确定其关系式：
Ａ＝0.174 Ｂ＝0.923
Ｙ＝Ａ＋Ｂ*Ｘ
Ｙ＝0.174＋0.923*Ｘ
（四）验证：
九月十三日铺筑的路面，采用核子密度仪进行控制．在压路机碾压过程中用核子密度仪测量并通过Ｙ＝0.174＋0.923*Ｘ关系式得到路面的实际密度，求出起压实度，达到要求后停止碾压．九月十四
日进行钻芯实验，验证了路面的压实度达到了要求，质量控制很好．说明此核子密度仪在此关系式下能的反映路面的质量，也能很好控制施工质量．
三．工程中的应用
MC-3在AC档测沥青路面的密度与实际密度的关系式为Y=A+BX。

在沥青路面施工过程就可以采用此核子密度仪来控制施工，以减少路面的破坏,保证施工的质量。

在厚度大于52mm薄层的密度实验时，核子密度仪在BS档上也可以通过此方法，建立其对比关系，控制薄层的施工质量。

在路基施工的过程中，核子密度仪采用透射式测试可以与灌砂方法测试进行对比，并利用实测值与核子密度仪所测值建立其相关关系式，确定其Y=A+BX，可以很好的控制路基的压实度和含水量。

核子密度仪的测值与实测关系确定以后，有利于控制有时间（如水泥稳定土）、有温度（如沥青路面）限制的工程的压实度，以确保其施工质量。

并能减少路面的取芯检测，减少对路面的破坏。

参考文献：《MC-3型核子密度仪使用手册》作者：刘汉文
三处胶济项目部赵红升
山东省临淄区大武路50号十七局。