核子密度仪检测沥青混凝土路面压实度的应用

核子密度仪检测沥青混凝土路面压实度的应用

周瑞丰1，杨晓青1，李彦杰2

1.深圳市交运工程有限公司，广东深圳 518003；

2.深圳市公路工程质量监督站

摘 要：文中介绍核子密度仪的标定及使用方法，将核子密度仪和钻芯取样蜡封法检测压实度的对比试验结果，用于深圳市盐坝高速公路沥青路面施工检测，证实了核子密度仪检测高速公路沥青混凝土路面压实度的有效性和可靠性。

关键词：核子密度仪；标定；沥青混凝土路面；压实度

1前言

沥青混凝土路面具有施工速度快、行车舒适等许多显著优点，越来越多地运用到了高速公路，但对施工的机械设备及施工质量要求较高，除沥青含量、流值及稳定度外，沥青混凝土面层压实度也是其中比较重要的一个指标，因而快速准确检测压实度对加快施工进度及进行质量控制显得尤为重要。深圳市盐坝高速公路是深圳市东部沿海的一条快速主干道，全长约30km，分Ａ、Ｂ、Ｃ三段建设。已建成通车的Ａ段路线全长10.384km，为双向六车道。其中包括长1500多m的大梅沙隧道，隧道为双洞三车道，净高5.0m(顶高7.8m)。路面采用三层沥青混凝土，表面层为开级配中粒式沥青抗滑层AK-16A，中面层为密级配中粒式沥青混凝土AC-20Ⅰ型，底面层为开级配粗粒式沥青混凝土AC-25Ⅱ型。路面施工工期非常紧张，加上受到施工场地的限制及影响，往往是底面层刚刚施工完毕，紧接着施工中面层。压实度检测如果全部采用钻芯取样法，则可能因为检测不及时，影响工程进度及工程质量。因而，为了加快施工进度及对质量进行及时有效的控制，采用核子密度仪进行快速无损检测压实度。按《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-98)规定，采用核子密度仪检测时，须经钻芯取样法对比试验检验，确认其可靠性。下面主要介绍核子密度仪检测沥青路面压实度的方法及在深圳市盐坝高速公路上的实际应用。

2核子密度仪的工作原理及检测方法

2.1仪器描述

核子密度仪是一种以微处理机为核心的仪器，用于测量建筑材料和现场土体等的密度及含水率，快速而准确，其结果在液晶屏(LCD)上显示。核子密度仪有两个安全密封的放射性源。用其中的铯137所辐射的伽马射线进行密度测量，镅-241所辐射的中子射线进行含水率测量。基本技术参数为：

①密度检测范围：1.12～2.73ｇ/cm3。

②含水率范围：0～0.64。

③密度精度：反射式(BS)为±0.013g/cm3；反射式沥青混凝土(AC)为±0.008g/cm3。

④试验模式：正常、薄层罩面与沟槽。检测沥青混凝土压实度时采用薄层罩面模式，反射式手柄置于BS位置，检测深度为71mm左右，应用于厚度大于76mm的路面压实度的测试；反射式手柄置于AC位置，检测深度为51mm，应用于薄层路面压实度的测试。

⑤核子仪可存储128个记录，每个记录包括屏幕显示的全部数据，数据可直接由计算机打印出来。

2.2仪器的使用

2.2.1仪器标定

由于核子仪中的辐射源随时间缓慢衰变，使用前必须用所提供的参考标准块进行标准计数，每做一次标准计数，原来的标准就被新的取代，用于仪器的测量计算，用这种方法来补偿辐射源的衰减。具体操作步骤如下：

1)在离开其他有辐射源的仪器最少4.5m、其他物体最少1.5m远的地方，将仪器放于随机提供的标准块上，然后用仪器对标准块进行计数；

2)将仪器的手柄放于“SAFE”位置，按STD键，屏幕显示现有标准计数数据；按START键，本仪器进行256次样本试验，每次试验时间为1s，每试验一次，样本数目增加1，整个试验大约需要4.4min。

3)标准计数结束时，仪器显示并存储新的标准计数数据，并用新的数据取代原来的数据。标准计数时，屏幕还显示X i值，表示计数的X分布值，X i是实际计数的概率分布与期望分布之比，其值接近于1.0(X i值应为0.75～1.25)时，表示仪器工作正常。

4)如果X i值超出所期望的范围，重复进行标准计数，直至符合要求，否则，应进行故障处理。

2.2.2仪器现场测试操作

检测沥青混凝土路面时，选择薄层方式，将仪器放于待检测的沥青混凝土路面上，根据沥青混凝土面层厚度选择手柄是放在BS位置，还是AC位置。手柄置于BS位置，辐射源位置提高，可检测深度71mm内的密度；手柄置于AC位置，放射线沿浅表进行，可检测深度为51mm内的密度。按MAX 键，输入与待测路面相同沥青混合料的标准密度，按START键，开始现场检测压实度，每一次检测完成时间可调为30或60s。每一次测量完毕，编好测点号，每点依次记录下湿容重、水分重、干密度及压实度等数据。

3核子仪对比试验及现场检测压实度

3.1抽芯取样与核子密实度仪的对比试验

按交通部《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-98)规定，核子仪检测沥青混凝土面层压实度必须与钻芯取样进行对比，因而在正式使用前必须进行对比试验，确定其回归方程，根据确定的回归方程经过换算后，按规范要求对1～3km路段进行质量检验评定。

深圳市盐坝高速公路A段沥青混凝土路面分为三层，表面层、中面层及底面层，其厚度分别为4、5及6cm。现以底面层为例加以说明：

底面层为AC-25Ⅱ型，厚度6cm，大于51mm，检测底面层压实度操作过程是：

①检测前，在放置核子仪的地方，用细砂填补路表面的空隙，并均匀抹平；

②输入底面层待测路段当日取样试验的沥青混合料标准密度；

③选择将仪器手柄置于BS位置；

④核子仪检测完后，在核子仪检测压实度的同一地方，用抽芯取样机钻芯取样，采用蜡封法、表干法或水中重法测出每一对应点的密实度。

3.2数据整理，建立线性回归方程

①线性回归方程的建立：经过核子密度仪和钻芯取样对比试验，对其数学关系建立线性回归方程。抽取样本数量34个，进行线性回归方程的计算。其采样结果经数据处理分析得到图1所示抽芯-核子密度线性回归曲线、散点图，经线性回归分析后的回归方程为：Ｙ=0.9349Ｘ+5.4853