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现代化现场测定土壤和集料密度的仪器——核子密度仪

来源:茸茸网

在1968年以前,只有一种标准方法用于现场测定土壤和集料的密度-灌沙法。这种设备的操作人员必须在地面挖一个洞,在洞中填满沙子,计算出密度,然后取一个试样到实验室测定含水量。这个方法对于每次检测都要花费半个小时的时间,操作人员需要避免许多出现差错的原因,并且这种检测方法是破坏性的因为留下了一个必需修复的洞。含水量的检测结果要在第二天试样烘干了以后才会得到。1968年以后,科学家发明了核子密度仪,才使繁琐的工程变得简单。

核子密度仪或者核子仪是核子密度/湿度检测仪的简称,是利用同位素放射原理实时检测土工建筑材料的密度和湿度的电子仪器。核子密度通常安装有一个密封的 10毫居里的铯137伽玛源和一个密封的50毫居里的镅241/铍中子源,仪器中还安装有密度和湿度两种射线探测器,分别与伽玛源和中子源共同对被测材料的密度和湿度进行测量。

核子仪检测法与其它密度湿度检测方法

核子仪检测方法适应于检测任何粒径、级配、组成成分和组成结构的土壤、石头等材料。美国ASTM 国际标准D2922-04《用核子法现场检测土和土石混合物密度的标准检测方法(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。适用于施工质量控制、土壤和岩石等工程的验收试验,并可用于研究和开发。试验的无损特性允许在同一个试验点进行多次重复检测。

ASTM D2922、D2950《用核子法现场检测沥青混凝土的密度的标准方法》和C1040《用核子法现场检测混凝土密度的标准方法》等标准认为目前并没有任何其它检测土壤、岩石、沥青混合料、混凝土等材料的密度检测方法具有足够高的准确度可以与核子法进行对比。如果被检测材料的化学成分与常规材料有非常显着的不同,可以采用这种材料按照规定制备一个用于现场校准的材料块,按照严格的步骤进行检测、称重并计算后用于对核子仪的实际检测结果进行调整。

ASTM 标准D3017《用核子法现场测定土壤和岩石含水量(浅层) 》规定:核子仪适用于在现场采用快速、非破坏性技术测量土壤和岩石中的含水量。可应用于建设、研究开发过程中对压实的土壤及岩石进行质量控制和验收检验。本方法的非破坏性的特性允许对单个检测点上进行多次重复测量,并对其结果进行统计分析。如果被检测材料含有的结合水或有机质比常规的土壤多,需要与烘干法等进行对比试验。

所以通常情况下,检定合格的核子仪可以准确检测材料的密度和湿度,并不需要与其它检测方法进行对比。由于对一些不确定因素的疑虑和历史等各个方面的原因,我国的一些行业标准要求使用核子仪时,无论是密度检测还是湿度检测,都要求使用传统的密度、湿度检测方法对核子仪的检测进行对比试验。 但是对试样获取方法、对比试验的具体程序等方面没有具体的要求和指导。所以不同的领域,不同的技术人员按照自己对对比试验的理解进行的对比试验往往各不相同,其中很多情况都是不正确的。测量密度和湿度的传统方法有很多,各自适用于不同的检测材料,所以对于不同的检测材料,必须选择适当的方法与核子仪进行对比。比如对细粒土、粗粒土、土石混合物、沥青混合料、水泥混合料以及岩石等不同的材料必须根据情况选择适当的正确的方法与核子仪进行对比。进行对比试验时,核子仪法和传统方法检测的试样必须一致。如果被检测材料的试样不同,即使用同一种方法让不同的操作人员进行对比试验,两个人的检测结果可能相差很远。

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