关于核子密度仪与灌砂法检测路基压实质量的对比试验

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。

核子密度仪在道路工程上应用摘要：在道路工程中，压实度检测是控制工程质量的重要内容之一，用传统灌砂法、环刀法、取芯法检测存在速度慢、效率低的问题。

基于此，本文以某国际工程赞比亚D019公路升级改造项目的施工为背景，首先阐述了核子密度仪的检测原理和检测方法，进而将其与传统灌砂法、环刀法进行比较。

通过对比，结果显示核子密度仪用于压实度具有精度和速度两方面的优势，在检测道路压实度的实用性和便捷性上更具有竞争力，最后提出型核子密度仪的使用和注意事项，可供相关检测人员参考。

关键词：公路工程；核子密度仪；压实度1材料密度检测的方法及特点在国际工程施工过程中，核子密度仪大多用于检测施工材料的密度和含水量，进而判断施工材料压实度、材料孔隙率以及材料的含水量是否满足设计要求，为施工参数的制定和优化提供依据。

材料密度检测的方法发展较为成熟，主要有以下几种传统方法，其具体特点如表1所示。

以上环刀法、灌砂法、灌水法、蜡封法以及浸水天平法中，较多使用的为前三种，均具有适用面较窄、耗时较长、对试验操作技术要求较高等缺点，而核子密度仪完成一次检测通常只需不到2分钟，大大缩短了检测时间，同时核子密度仪操作更便捷，适用范围也更广泛。

2核子密度仪检测原理核子密度仪主要利用的是同位素放射原理。

核子密度仪的主要放射部分为：10毫居里的铯-137伽玛源、50毫居里的镅-241中子源。

同时核子密度仪中安装有密度探测构件和湿度探测构件，基于核子辐射穿透不同密度物质的能力不同推断出材料密度。

通常伽马源用来探测物质的单位密度，中子源通过探测物质中的氢原子含量进而推测物质的含水量[1]。

3核子密度仪检测方法针对可造孔的土类和未凝固的混凝土类，一般采用透射法。

该方法首先要求在在被检测材料中按规定钻一个垂直的检测孔，随后将仪器的探测杆顺着钻好的探测孔放入到被检测材料中，进而探测出不同深度上的密度和湿度。

针对不可造孔的石类、混凝土类等材料，一般采用反射法。

度的相关系数 ，或者两者之间的偏差系数圜 。 ２ ． １标定步骤
（ １ ） 先 对核 子仪 进行 １ ５ ｍｉ ｎ 的预 热 。
３使用核子仪测定密实和含水量的注意事项
（ １ ） ￣ ｌ Ｊ 果土质 的变化情 况较大 ，材料 发生变 化时 ，则应 对灌砂法和核子仪进行校正标定。 （ ２ ） 在 进行灌 砂法和 核子仪标 定时 ，灌砂法 所打 的试坑
工建设 项 目中 ，采用核 子密度仪 和灌砂法 相结合 的方式对 路基和基 层 的压 实度进行 检测 。这样不仅 可 以减轻 工作人
员 的 劳 动 强 度 ， 同 时 可 以确 保 工 程 计 划 有 序 的 进 行 ，还 能
要是 由物 质中 的含 氢量做决 定 ，而 氢主要是存 在与水 中 ， 因此如果被 测物质 中含水量 越大 ，则 所转化 的热 中子 数量 就越 多 ，通 过探测器所 探测 得到的热 中子的数量 即可判 定 物质材料含水量 的大小 。
两 者 的测 定结 果进 行对 比 ，从 而计 算得 到两 种 不 同方法 测 定密
得到参数ａ 和ｂ 的值分 别为０ ． ６ ９ ８ 和０ ． ４ ２ ２ 。比例 ＾ ｙ ＝ ０ ． ８ ５ ７ ，其
相关系数 小于０ ． ９ ， 由于 试 验 误 差 及 土 性 质 的 影 响 ，相 关 系 数要达Ｎｏ ． ９ 以上 难 度 较 大 。
合 的方 式对路 基 压 实进 行检 测 ，以此控 制路 基 的工程 量 ，这 样不 仅 可以减 轻 工作人 员的 劳动强度 ， 同时可 以确 保 工程 计划 有序 的进行 。 关键词 ：核子 密度 ；路基压 实；试验检测
中图分 类号 ：Ｕ ４ １ ６
文献 标识码 ：Ａ
０ 引言

碎石土路基压实度检测方法
摘要：本文主要介绍了碎石土路基压实度的几种检测方法，包括密度检测法、弹性模量法、灌砂法、核子密度仪法和表面振动压实仪法。

这些方法各有优缺点，选择合适的检测方法对于保证路基的稳定性和安全性至关重要。

一、密度检测法
密度检测法是一种传统的路基压实度检测方法，通过测量土体的密度来判断压实度。

具体操作如下：
采集一定量的土样，并确保土样具有代表性；
将土样放入标准容器中，并记录其质量；
测量土样的体积，可以通过排水法或颗粒分析等方法；
根据质量和体积计算土样的密度；
将计算出的密度与标准密度进行比较，以确定压实度。

密度检测法的优点是操作简单、成本低廉，适用于大规模的路基检测。

但是，该方法存在一定的误差，因为实际路况中的土体可能存在不均匀性或受到其他因素的影响。

二、弹性模量法
弹性模量法是通过测量土体的弹性模量来判断压实度。

土体的弹性模量越大，说明土体的压实度越高。

该方法的具体操作如下：
在待测路基上选取一定数量的测点；
使用弹性模量仪测量土体的弹性模量；
根据测量结果与标准值进行比较，确定压实度。

弹性模量法的优点是能够反映土体的力学性质，适用于不同类型和不同含水率的土体。

但是，该方法需要使用专业的弹性模量仪，且测量结果容易受到外界因素的影响。

三、灌砂法
灌砂法是一种通过测量填料的孔隙率来判断压实度的方法。

该方法的具体操作如下：
在待测路基上选取一定数量的测点；
使用标准砂填充孔隙；
测量填料的密度和质量；
根据密度和质量计算孔隙率；
将计算出的孔隙率与标准值进行比较，确定压实度。

核子仪测定压实度试验方法与步骤路基压实度是路基路面施工质量检测的关键指标之一，表征现场压实后的密度状况，压实度越高，密度越大，材料整体性能越好。

根据路基填料的粒径来区别，灌砂法适用于粒径小于75mm的土，核子密度仪法适用于细粒土、粗粒土，环刀法适用于粉土和粘性土。

常规的灌砂法检测现场压实度检测速度慢、劳动密集、受人为因素的干扰大等弊端。

使用核子密度仪与灌砂法相结合的方法来控制路基压实度,确保了规范要求的压实度检测频率,有效的控制了路基施工的工程质量通常采用环刀法，灌砂法和核子密度仪法等。

①环刀法，是一种破坏性的检测方法，适用于不含骨料的细粒土。

优点是设备简单操作方便；缺点是受土质限制，当环刀打入土中时，产生的应力使土松动，壁厚时产生的应力较大，因此干密度有所降低。

②灌砂法，是一种破坏性检测方法，适用于各类土。

优点是测定值精确；缺点是操作较复杂，须经常测定标准砂的密度和锥体重。

③核子密度仪法，是一种非破坏性测定方法。

能快速测定湿密度和含水量，满足现场快速、无破损的要求，并具有操作方便，显示直观的优点，但应与灌砂法进行对比标定后方可使用。

核子密度仪法仪具与材料（1）核子密度湿度仪：符合国家规定的关于健康保护和安全使用标准，密度的测定范围为1.12～2.73g/cm3 ，测定误差不大于± 0.03 ，含水率测量范围为0～0.64 , 测定误差不大于± 0.015 g/cm3 。

它主要包括下列部件：①γ 射线源：双层密封的同位素放射源，如铯一137 、钴－60 或镭-226等。

②中子源：如镅（241）一铍等。

③探测器：γ射线探测器或中子探测器等。

④读数显示设备：如液晶显示器。

脉冲计数器、数率表或直接读数表。

⑤标准板：提供检验仪器操作和散射计数参考标准用。

⑤安全防护设备：符合国家规定要求的设备。

6.刮平板、钻杆、接线等。

（2）细砂：0.15～0.3mm。

（3）天平或台称。

（4）其他：毛刷等。

高速公路建设项目试验检测压实度检测
1）试验方法
土质路基压实度试验采用灌砂法和核子密度仪法；上、下路床区土质路基压实度试验必须采用灌砂法；填石路堤压实度用碾压轮迹来判定；土石路基压实度尽量采用灌砂法和水袋法，确存困难时采用碾压轮迹来判定；碎、砾石精加工层的压实度采用灌砂法或水袋法。

灌砂法试验前应标定罐砂筒下部圆锥体砂的质量和量砂的单位体积质量。

量砂重复使用时一定要注意晾干，处理一致，每换一次量砂，都必须重新标定罐砂筒下部圆锥体砂的质量和量砂的单位体积
质量；核子密度仪使用前，首先应按说明书详细检查仪器性能是否正常，再与挖坑罐砂法相比较对仪器进行标定，同一种路基填料至少测定15点，用一元线性回归求取两种不同方法测定密度的相关关系，其相关系数应不小于0.9。

水袋法测定前应对仪器进行标定，标定内容包括体积标尺标定、容器标定和标定校核试验。

核子密度仪法试验步骤按《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008)规定执行。

水袋法试验步骤按《公路土工试验规程》（JTG E40—2007)规定执行。

2）检测频率
施工过程中，路基压实度须分层检测，每一层压实后压实度检测频率为：每1000m2至少检测2点；不足1000m2时，测试2点，必要时可根据需要增加检验点。

用于验收和评定的压实度检测频率为：单幅（双车道）每层每200m 四个点。

台背回填每压实层每侧左、中、右3点，对于填料面积较大部分，应增加检测点数。

锥坡填筑每层每处至少检测2处；承包人试验时按上述检测频率进行测试，监理处试验室抽检20%，中心试验室随机抽检。

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２０ ８ ．９
２ １ ８ ２ Ｏ３ ２ ０ ７ ２ ０ ９ ． ｌ ．１ ． ５ ． ６
度仪是美 国 Ｃ Ｎ公司的产品， Ｐ 它的缺点是放射性 偏 差 值 ００ ５ ００ ７ ０ ０４ ００８ ． ０ ． ０ ． １ ． ０ ０ ０ ６ ０． １ ０ ０ ４ ．０ Ｏ ２ ． ０ ０ ０９ ０Ｏ ３ ．０ ．０ 物质对人体有害 ，另外核子密度 仪的水份测量 灌砂 法含 水量 ｌ ． ９ ８Ｏ ｌ． ｌ．Ｏ ｌ．５ ６ ５ｌ ７ ４ ７ ８ １ ． ６ ３ １ ． １ ． ９ １ ． ２ ｌ ．３ ８ ７ ８ ７ ７ ５ ７ ８ 中， 得出的湿密度值比通常用灌砂法检测有所偏 ｌ．５ ６４ １．９ １．９ １． ７ ７ ４ ７ ８ ６ ４ １． ２ ８ ８ ｌ ． ３ ｉ ． １ ｌ ． ５ ８ ７ ７ ４ ７４ 核子 法含 水量 １ ． １ ８ １ 高。因此 ， 用核子密度仪检测路基的压实质量 ， 需 ０ ０ ＿ ． ９ － ． ４ － ．１ － １ ０ ０ ．６ ｏ０ ００ ０ ７ ０． ２ ．６ ０． ｌ １ 偏 差 值 ００ ．２ ００ ．７ 与常规方法 比较 ，找出现用填料 的偏移特征 ， 以 灌砂 法干 密度 １７９ ．７ １７２ ．８ １７６ ｌ７０ Ｌ７２ ． ７ ＿ ９ ７ １ ７ ９ ． ７ １ ７ １ ７４ ． ８ｌ ．５ １７５ ．５ 验证其可靠性。 核子 法干 密度 １７６ ．７ １７７ ． ８ １ ７ ９ １ ７ ７ １７ ３ ． ６ ． ７ ． ６ １７ ３ ． ８ １ ７ ｌ Ｌ ５ １ ６２ ． ７ ７２ ．７ ２ 填 料 情况 偏 差 值 ００ ３ ．０ ００ ５ ００ ７ ０ ０３ ００９ ． ０ ． ０ ． １ ． ０ ０ ０ ４ ０． ｌ ０ ０ ２ ．０ ００ ． ０ ０ ０７ ．０ 我标段施工位置处在广西壮族 自治区桂东 灌砂 法压 实度 ０ ９ ７ ．５ ０ ９８ ．５ ０９ ５ ０ ９２ ０９３ ． ５ ． ６ ． ５ ０ ９ ７ ． ５ ０． ５ ０ ９ ３ ０ ９ ４ ９８ ． ４ ．４ 南地区， 属丘陵地带。本标段共需路基填料 ８ ６万 核子 法压 实度 ０ ９ ５ ．５ ０ ９ ０ ９ １ ０ ９ ５ ０ ９８ ． ６ｌ ． ５ ． ５ ． ４ ０ ９ ８ ． ５ ０． ５２ ０ ９ ２ ０ ９ ７ ９ ． ４ ．４ 立方米， 主要来源是移挖作填， 自路堑挖方 。首 取 偏 差 值 ００ ２ ．０ ００ ３ ００ ４ ０ ０７ ００５ ． ０ ． ０ ． ０ ． ０ ０ Ｏ ０． ０ ０ Ｏ １ ． ０ｌ ０６ ． ０ ０ ０ ３ ．０ 先 ，对沿线各路堑挖方山头取样进行填料试验。 用经修正后的核子密度仪检测砾石类土 选 出比较有代表性的两个组别填料进行对比试验。具体的各项物理指标 再进行一次对 比试验 。结果表明 ， 见 表 Ｉ 。 的压实度 ， 与灌砂法检测结果的偏差 明显降低 。经过修正 ， 核子密度仪检 测得 出的各项结果与灌砂法检测结果的相关系数均大于 ０ ０ ． 。由此证 明， ９ ３ 对 比试 验 试验选择在标段项 目填筑的路段上进行，同一测点分别先用核子密 核子密度仪在检测砾石类土为填料 的路基压实度 ，在检测 中应进行必要 度仪 ， 后用灌砂法检测 。 灌砂法的含水量采用酒精燃烧法测定。核子密度 的修 正 。 仪 检 测 以 试 孑为 中心 置 仪 器 于路 基纵 横 两 个 垂 直 位 置 分 别 测 试 两 次 ， Ｌ 以 ６ 孔 隙率检 测 的 对 比试 验及 结 果分 析 用 上 述 试验 方 法 我们 对 用 表 １中的 粗 粒 土填 筑 的路 基 孔 隙率 检 测 也 平均值为测试值 ， 共检测 １ ０点 ， １ 取 ０组数据进行整理分析 ， 求出密度和 进行 了对比试验和分析。 水份的修正值。 ４ 细 粒 土的 对 比试 验 结果 及 分析 灌砂法在计算出干密度值后 ，用公式 ｎ ｌ 计算。（ ＝一 式中：—孔隙 ｎ ４Ｉ 对 粉 质黏 土 为填 料 的路 基填 层 压 实质 量 进行 对 比试 验 ， 果 见 表 ２ ． 结 。 率； ｐ 一干密度； Ｆ Ｇ 一最大颗粒比重 ） ４２ 粉质黏土对比试验结果的分析 。 － ＭＣ ３核子密度仪检测孔 隙率 的方法是在仪器的 Ａ 一 Ｖ挡输入最大颗 从表 ２的检测数据 比较 ， 灌砂法测出的湿密度普遍 比核子密度仪大 ， 直接用透射法检测 ， 检测结束 ， 仪器显示该测点的湿密度 、 干密 属正态偏差 ： 而含水率则属负态偏差。这些偏差都在平行试验的精度范围 粒比重值 ， 度、 含水率％、 及孔隙率％。 之内。 根据 同一填筑段上随机选 出 １ 个检测点进行的对 比 ０ 试验 ， 检测结果 为 了证 实对 比试 验各 项 指 标 的差 异 性 和 相关 关 系 ，我 们 利用 最 小 二 它们的平均偏差均处于平行试验的精度范围之内。 而通过最小二乘 乘法统计原理对试验数据进一步验证。结果表明， 对比试验的各项指标相 表明， 各项指标相应 的相关系数 ｒ 也都大于 ０９ 。 ． Ｏ 应 的相关系数都大于 ０９ ， ．０表明 ＭＣ ３ 一 核子密度仪适用于在我标段检测细 法的统计原理分析，

浅析核子仪法和灌砂法对路基压实度测定的对比摘要：在公路检测中路基压实度的检测十分重要，对路基压实度检测一般用灌砂法和核子仪法，此文对灌砂法和核子仪法的检测方法进行了阐述，并对这两种方法适用的状况进行了对比，以便于在将来的压实度检测中选择更准确适宜的方法。

关键词：路基、压实度、对比我们在路基的施工中，压实度是一项关键性的控制指标，压实度的高低直接反映着路基的压实情况，进而反映出施工质量，在压实度的测量实施过程中，我们一般选择灌砂法和核子密度仪法，在实践中，对灌砂法和MC-3型核子密度仪法测压实度进行了对比。

比较路段为济宁市滨湖路K14+200-K19+200,路基及4％低剂量灰土，我们认为结果有一定的代表性。

一、核子密度含水量测定仪工作原理1、γ透射法密度测量施工质量检测所用的核子密度仪，一般用铯137放射源，r射线的能量为0.66ZMEV。

对这种中等能量r射线，其透过建筑材料时射线的衰减，主要为光电效应和康普顿――吴有训散射。

表面型密度仪r透射法测量密度的原理为，γ放射源垂直方向的深度测量位置是可以改变的，而探测器的位置不能改变，因此测量的密度是代表放射源的源杆深度至探测器之间的材料平均密度，密度单位是g/cm3或kg/cm3核子仪r探器测量的是射线计数率R（计数/s或计数/min）仪器的计数率R 与物料密度 D 之间的关系可表示成R=Ae-BD-C （1）（1）式中，A,B,C为密度标定系数，不同测量深度下的A,B,C 值是各有不同的数值。

系数B与吸收系数U/O为线性吸收系数（U为线性吸收系数）和测量层的厚度有关。

系数A和C与放射源和探测器之间的距离、角度、以及测探测器性能参数有关2．快中子慢化法测量水分核子水份密度仪，除了能测量物料的密度值，还可测量含水量。

水份测量使用241Am-Be 中子源，241Am 辐射α粒子，宏出铍靶，产生快中子，核反应式为9Be（α、n）12c当快中子穿过物质时，与构成物质的原子核相互作用而慢化，变成慢中子和热中子，在中子慢化的过程中，氢原子核这是因为氢核质量小，中子每次碰撞时损失的能量多，另外氢原子核与中子相互作用的截面比较大，因此，当被测物质中含氢量大时，中子慢化得快，中子源周围形成的“热中子云球”的半径就小，热中子密度就越大，水是由氢原子和氧原子构成的，利用上述原理就可测出含水量。

核子仪法和灌砂法对路基压实度测定的比对试验研究发布时间：2023-04-27T00:50:51.643Z 来源：《工程建设标准化》2023年38卷第1期作者：王冬明[导读] 核子仪法能够实现对路基压实度的快速检测，为确保核子仪法的检测精度满足需求，王冬明珠海市金湾区建设工程质量监测站广东珠海 519000摘要：核子仪法能够实现对路基压实度的快速检测，为确保核子仪法的检测精度满足需求，本文通过比对试验的方法对高精度的灌砂法与核子仪法进行对比测试，通过相关性数据分析方法验证利用核子仪法取代灌砂法的可行性。

在实际工程案例测试期间，灌砂法与核子仪法两者检测结果的湿密度修正值为0.132g/cm3，绝对含水量修正值-9.5%；利用修正值进行相关性分析确定相关系数为0.9956，求得相关性曲线为Y =0.9808X + 0.0317，验证了利用核子仪法取代灌砂法的可行性。

关键词：核子仪；灌砂法；路基压实度；相关性试验引言为满足公路、铁路等众多工程路基压实度检测工作中对检测效率和精度的需求，传统灌砂法通过数小时进行烘干检测分析的方式在工作效率方面存在较大缺陷，通常会对工程进度造成影响。

为此，各工程检测单位积极研究能够取代灌砂法的高速测量方法，核子仪法作为快速测量方法的一种，具有研究应用价值，有必要通过比对试验的方式研究核子仪法取代灌砂法的可行性，并对核子仪法检测进行相应修正。

1.研究目的路基压实度测定的传统检测方法为灌砂法，但该方法测量速度相对较低，本文主要针对测试效率较高的NDH-AⅡ型核子土基密度含水量联合测定仪（核子仪）展开研究，通过对比测试的方式研究核子仪法与灌砂法的检测结果相关性。

核子仪的检测原理为通过目标路基中物质与仪器发生的放射线之间的相互作用测定含水率以及密度，虽然核子仪在测试效率方面具有较大优势，但针对不同路基区段，因施工所应用的填料等存在一定差异，仪器发射的射线对路基中物质的相互作用也存在差别，因此通过与灌砂法进行比对试验能够保证在相应路段的检测精度符合工程测量需求[1]。

浅谈核子密度仪检测压实度路基填土施工交通部规范要求每层压实度检测频率2000m28点。

底基层与基层施工交通部规范要求每一层压实度检测频率2000m26点。

规范要求检测的压实度频率大、工作量大，如果单靠常规的灌砂法检测现场压实度，不可能满足规范检测频率的要求，影响施工进度，造成检测压实度数据的虚假成份。

为满足施工需要和便于控制路基与路面底基层、基层的质量，我们在长常高速公路长益段承担施工监理任务中，使用核子密度仪与灌砂法相结合的方法来控制路基与路面底基层、基层的压实度。

在路基精加工层与底基层、基层压实度抽检中达到了交通部规范要求的压实度检测频率，有效的控制了路基与底基层、基层的工程质量，也减轻了试验检测人员的劳动强度，加快了施工进度。

一、核子密度含水量测定仪工作原理我们在长常高速公路长益段担任施工监理工作中使用的表面式核子密度含水量测定仪型号为MT-5012C，由湖南省交通科学研究院长沙核子仪器公司生产。

工作原理如下：仪器内部有一个含铯137γ源和镅241-铍中子源的复合源。

其中，γ源用来测量密度，中子源用来测量含水量。

1. 密度测量的原理是：铯137γ源旗出γ射线进入被测材料中与物质原子的外围电子发生碰撞而产生康普顿散射，散射后的γ射线能量将减少，方向会改变。

若物质的密度越大，康普顿散射的γ射线越多，于是通过测量散射后的γ射线的数量，即可判断被测物质的密度。

2. 含水量测量的原理是：由241Am-Be中子源产生的快中子射入被测材料中，与料层内物质发生碰撞散射，减速、扩散，使快中子最后变成热中子，热中了被探测器探测，这个作用主要是由物质中的含氢量决定，而氢主要在水中，若被测材料中含水量大，热中子数就多，反之就少。

因此探测热中子数的多少即反映其含水量的大小。

二、核子密度含水量测定仪的标定用核子仪带有的标准块，检测仪器并使其处于工作状态，在施工现场选择均匀平坦的测点进行核子密度含水量测定仪与灌砂法测得的结果进行比较，求出两种不同方法测定的密度的相关关系，或两种不同方法之间的偏差系数。

核子密度仪在路基压实度检测中的应用探究喻俊发布时间：2021-07-31T07:06:59.525Z 来源：《基层建设》2021年第14期作者：喻俊[导读] 核子密度仪虽然检测度比较准确，但是使用比较危险，一般常用来对路基压实度做复核检验，不用做常规检验手段。

武汉洪东方建设工程质量检测有限公司湖北武汉 430200简要：核子密度仪虽然检测度比较准确，但是使用比较危险，一般常用来对路基压实度做复核检验，不用做常规检验手段。

本文我们在路基压实度的概念分析基础上，重点来研究下核子密度仪在路基压实度检测中的应用。

关键词：核子密度仪；路基压实度；应用一核子密度仪概述核子密度仪操作方便、快捷，它原理是使用放射性元素检测的，不安全，一般不用的。

一般来说辐射不大，但是要保存好，要是泄露了，会让操作者得白血病。

核子密度仪相较于其他检测方式，优点是使用方便，检测结果准确度较高，基本可以当做最终数据来处理。

但是在检测前需要检测道路土质类型，因为核子密度仪对于不同的土质，均需要做检测。

二路基压实度检测试验概述路基施工规范与公路工程质量检验评定标准的压实度检测频率不同。

公路工程施工技术规范里的检测频率主要是为了在施工中更好的控制工程质量确定的，检验评定标准是评定工程质量而确定的最基本的一个频率。

公路工程施工技术规范里的检测频率主要是为了在施工中更好的控制工程质量确定的，检验评定标准是评定工程质量而确定的最基本的一个频率，频率不同是因为检测目的不同，施工技术规范频率大的目的是为了控制施工过程质量，评定应该属于抽检性质。

公路检测压实度深度要求15公分。

我们常说的压实度是指被检测结构层压实状态，应注意的是压实度检测必须反映被检测结构层的整体压实状态。

为何这样说呢，因为道路结构层的压实状态在不同深度内是不同的，从碾压表面向下，随着深度增加压路机对材料的压实作用越弱，这样在整个结构层内材料的密度是不一样的。

在检测现场的密度时，如果仅取结构层上部，可能密度会很大，如果仅取下部材料，可能密度会很小。

步 骤为 ：
比对实验是一项精确而细致的工作，这项Ｔ作 的第一步就是如何取样 ， 取样方法正确， 就能保证数 据的真实性和可比性 。 为此 ， 我们首先要了解核子密 度湿度仪的测量方式 。其测量方式如图 ｌ 、图 ２ 所
示
ａ ） 水平取样位置应在仪器底座中央 ， 不是在源
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ Ｏ － １ ６ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ２ － １ ２ ～ ０ ３
Ｚｙ ２ － （ Ｚｙ ） ￣ ｎ ＝ ５ ５ ． ６ ２ ５ — ８ ６ ４ ． ３ ０ １ ／ １ ５ ＝ ０ ． ０ ０ ５ ，
图 ３ 环 刀法 （ 或灌砂法 ） 水 平取 样 位 置示 意 图
Ｌ ’ ＝ ∑ ・ Ｙ 一 （ ∑ ・ ∑ｙ ） ， ｎ ＝
ｂ ） 垂直取样 。密度测量取样在仪器插入深度至
＝
０ ． ０ ０ ２ ／ 、 ／ 丽
面 ＝ １ ． ４ １ ４ ．
２ 数 据 采集
３ ． ２ 直接 补偿 法
图 １ 直 接 透 射 式测 量 密 度
果， 可以用作 自检和抽检 ， 不作为仲裁试验和验收依 据， 因此 我们作 为核 子密 度湿度仪 的用 户 ， 在 使用之
前， 与环 刀法 （ 或灌砂 法 ） 进 行 比对 实验 ， 对核 子密度
湿 度仪 进行补偿 是 非常必 要 的。 另外 ， 由于 核子密 度 湿 度仪是 利用 射线 与物质 的相应 作用 的原理 来完成
测试任务，虽人为偏差可以避免但对于大干世界中
的不 同材质 的填层 ， 测量误 差 的存 在也 是必 然 的。 作
为一名长期使用核子密度湿度仪 的Ｔ程技术人员 ，
依 Ｔ作 经验对 比对 实验作 一简单 的描 述 。

２含 水 率 测 量 的 原 理 １ 测量含水率时 ， 中子 源 放 射 的 中子 流进 入 被 测 材 料 ， 测 被 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 的氦 一 ３探 测 管 接 收 到 。被 测 材 料 含 水 率 大 ， 在 单 位 时 间 内 所 转 化 的 慢 中 子数 也 多 ，检 测 管 接 收 的慢 中 子 数 就 多 ， 之 就 少 。 然 后 微 处 理 器 把 接 收 的 慢 中子 数 ｆ 为 水 反 称
某 路 基 工 程 ， 方 约 ２ Ｏ ｌ ５ ３． 料 分 别 采 用 天 然 粉 填 ． ｘ Ｏｍ 填 质 土 、 砾 石 土 、 砾 石 土 填 筑 ， 期 ３个 月 。 由于 工 期 紧 、 碎 砂 工 填 方 量 大 、 工 队 伍 多 、 械 化 施 工 程 度 高 ， 基 压 实 密 度 如 果 施 机 路 采 用 常规 灌 砂 法 来 检 测 ， 远 不 能 满 足 施 工 速 度 要 求 。为 此 ， 远 我 们 采 用 核 子 仪 作 为高 原 路 基 填 土 的 主要 检 测 工 具 ，对 以 上 三 种 填 料 在 测 试 之 前 ． 先进 行 了 核 子 仪 与 灌 砂 法 对 比试 验 ， 首 分 别 建 立 回 归 方 程 式 ， 后 对 核 子 仪 测 试 结 果 加 以 修 正 ， 到 然 得 了满 意 的 效 果 。现 将 碎 砾 石 土 路 基 用 核 子 仪 快 速 检 测 干 密 度 与 灌 砂 法 检 测 测 干 密 度 的线 性 关 系实 测 数 据及 整 理 结 果 列 于 表 １ 。
，
， ｙ Ｚ ｙｙ ， ， Ｚｘ－ －
√∑ 【 一 ， Ｊ

张 霖 波 龚 新桥。 李 强。
（． １ 武汉 理工 大 学 交 通 学 院 武汉 ４ ０ ６ ￣ ２ 沪 蓉 西 高 速 公 路 建 设 指 挥 部 恩施 ３０ ３ ．
４３０） ４０ ０
４ ５０ ； ４ ０ ０
３ 宜 昌超 越 路桥 有 限公 司 宜 昌 ．
摘
要 介 绍 核 子 水 分 密 度 仪 的工 作 原 理 ， 传 统 灌 沙 法 与 核 子 仪 法 进 行 压 实 度 对 比试 验 ， 过 对 通 核子仪 灌砂法 对 比
维普资讯
总第 年 第 ３期 ２ ０ ２ ６期 ０６ １
交 Ｓ ｅｃ Ｔ ａｓｏｔｔ ｎ通 ｉ科 技 ｃ ｎ ｌｇ ｒｎｐ ｒａ ｏ ｃ ｎｅ＆ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ ｉ
Ｓｒ１ ｏ２６ ｅｉ ． １ ａＮ
Ｎｏ ３Ｊ ｎ ． ０ ６ ． ｕ ｅ２０
浅谈核子仪 与灌沙法对 比试 验
２
９ ． ６ ０ ９ ． ９ ９ ９ ． ８ ９
Ｉ 核 子仪工 作原 理
核 子仪是 利用 康普 顿 散射 和光 电子 吸 收使 伽
玛辐射 衰减 的原理 ， 以铯 和 镅 ２种 放 射 源发 出的
图 ２ 散 射 型密 度 测 量 原 理 示 意 图
（ ）直 接透 射型 检测 法 主 要用 于 测量 土质 ２
微量射线 ， 接贯穿于土壤或建筑材料 之中， 直 通 过 电子 计 算 机 接 收 和 处 理 ， 速 用 Ｃ ｌ ７检 测 快 ｓ３ 物体 的 密 度 ， Ａｍ２ １ Ｂ 用 ４ ／ ｅ检 测 物 体 的 水 分 。 核子仪 主 要 由 一 支 带 Ｃ ｌ ７放 射 源 探 杆 、 块 ｓ３ 一 Ａｍ２ １Ｂ 放 射 源 、 ４／ ｅ 附有 ３个 放 射 接 收 管 （ 中两 其 个 测密 度 ， 个测水 分 ） 一 的数 据处 理 系统及 电源和 外 壳组 成 ， 结构 如图 １ 示 。 其 所

Ｑ：！
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工 程 技 术
浅 谈 公 路 工程 灌 砂 法 与 核 子 密 度 仪 拟 合 分 析 试 验
纪 青 山 ’ 陈 红 （ 吉林省公路 勘测设 计院 吉林长春 １ ０ １ ２ 吉林 省金泉监 理咨询 有限责 任公 司 吉林 长春 １ ０ ２ １． ０２ ； ． ３ ０ １） ３
摘 要： 结合公路 工程检 测 实际 ， 有针对性地 对传统 的灌砂 法和 核子 密度 仪进行对 比试验 ， 以此考核使 用核子 密度仪 在路基 ， 面等压 实 路 度 质量检 测适 用性和 理论 性 ， 为今 后的检 测工 作找 出依 据 。 关键词 ： 灌砂 法 核 子密度 仪 拟合 分析 中图分类 号 ： ５ Ｕ４ １ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编 号 ： ６ ４ ０ ８ （ ０ ０ （） ０ ９ － ２ １ － ９ Ｘ ２ １ ） ６ ｂ － ０ ３ ０ ７ ０
随 着 我 国 在 交 通 基 本 建 设 等 方 面 的快 速 发 展 ， 公 路 工 程 质 量 的 检 测 手 段 也 提 对 出 了较 高 的 要 求 ， 别 是 在 上 石 方 工 程 量 特 较 大 的 工 程 建 设 中 ， 主 要 是 通 过 对 现 场 最 压 实 质 量 的 快 速 检 测 ， 时 发 现 施 工 过 程 及 中存 在 的 问 题 和 薄 弱 环 节 ， 便 及 时 采 取 以 相 应 的 措 施 ， 证 工 程 质 量 ， 砂 法 作 为 一 保 灌
到 若 干组 的 对 应 数 据 ， 据 这 些 数 据 画 出 根 以 填 料 为 含 砾 石 类 土 的 压 实 度 检 测 进 相 关 图 ， 点大 致 分 布 在 一 条 直 线 附 近 时 ， 行 对 比 拟 合 分 析 对 比 试 验 ， 当 为填 料 的 路 基 说 明 两 变 量 之 间存 在 线 性 关 系 ， 可 以 用 填 层 进 行 了 对 比试 验 和 分 析 ， 验 结 果 见 即 试 条 适 当 的 直 线 来 表 示 这 两 个 变 量 的 关 表 １ 实 测 数 据 如 下 ： ， 系。 直线方程 为 ： 此 对 比 试 验 结 果 ， 子 密 度 仪 在 同 点 上 核 ｙ ＝ａ＋ ｂｘ 测 试 湿 密 度 普 遍 小 于 灌 砂 法 ， 向 正 态 偏 趋 式中： 表示 自变量 ； ， 示 因变 量 ； 、 差 ； 水 量 则 普 遍 大 于 灌 砂 法 ， 向于 负 态 ＇表 ａｂ 含 趋 种 常 用 的 压 实 度 检 测 手 段 ， 然 检 测 结 果 表 示 同 归 系 数 。 虽 偏差。 各项 指标 的 相 关 系 数ｒ ： 密 度 ／ 为 湿 － ＝ 的精度高 ， 检测速度较慢 ， 但 往往 会影 响到 平 面上 的 直 线 很 多 ， ３ ｂ 构 成 的最 ０． ８ １ 含 水 率 ／＝０． ５ 干 密 度 ， 而 、值 ８１； － ８ ０； ３ ＝０． 公 路 工程 的施 工进 度 而 核 子 仪 的 检 测 结 果 优直 线 必 须 使 ， ＋ ｘ方 程 的 函 数值 与 ８ ８ 。 然 ， 果 用 核 子 密 度 仪检 测 该 类 土 ａ ｂ ９３ 显 如 精 度 虽 不 如灌 砂 法 ， 核 予 仪 操 作 简 单 ， 但 检 实 际观 察 值 之差 为 最 小 。 论 分 析和 工 程 填 筑 的 路 基 压 实 度 ， 必 要 用 输 入 偏 移 量 理 有 测 速 度快 ， 检 测 结 果 的 重 复性 较 高 ， 公 实 践 均 表 明 ， 小 二 乘 法 确 定 的 回 归 方 程 的 方 法 来 修 正 检 测 数 据 ， 检 测 结 果 和 灌 且 在 最 使 偏差最小 。 路 工 程 的 建 设 中 已 被 广 泛 泛 使用 。 砂 法 接 近 在 允 许 范 围之 内 。 最 小 二 乘 法 的 基 本 原 理 为 ： 所 有 测 当 按 照 对 比试 验 中核 子 湿 度 密 度 仪 使 用 量 数 据 偏 差 的 平 方 和 最 小 时 ， 配 的 直 线 手 册 给 出 的 偏 移 量 计 算 方 法 ， 算 得 偏移 所 １灌砂法与核子密度仪拟合分析试验 计 根据 这 个 条 件 可 以 求 得 ： 由 于 核 子 密 度 仪 的 工 作 特 性 ， 工 程 最 优 。 在 量为 ： 度 修 正值 ＝０ ０ ０ ； 的修 正值 ＝ 密 ．１ ６ 水 一 上 ／ 施 工 中会 遇 到 不 同 类 别 的 上 作 为 填 料 ， 对 ０ ０ １ 用 经 修 正 后 的 核 子密 度 仪 检 测 砾石 ．６ 。 射 线 的 吸收 、 射 均 有 差 异 ， 是 操 作 测 试 反 若 类 土 的 压 实 度 ， 灌 砂 法 检 测 结 果 的 偏 差 与 Ｙ —ｂｘ 不 当 ， 结 果 就 不 能 如 实 反 映 工 程 质 量 的 其 明显 降低 。 过 修 正 ， 子 密 度 仪 检 测 得 出 经 核 ， Ｌ ／Ｌｘ ｙ ． ｘ ￣ｘ． ｙ ＝ ｙ— — Ｌ 实 际情 况 。 了减 少 检 测 数据 的 误差 ， 测 为 在 的各 项 结 果 与 灌 砂 法 检 测 结 果 的 相 关 系数 式中 ： 均 大 于 ０． ０ 由此 证 明 ， 子 密度 仪 在 检测 ９。 核 定 之 前 ， 须 对 不 同 路 基 填料 用 核 予 密 度 必 砾 石 类 土 为 填 料 的 路 基 压 实 度 ， 检 测 中 在 仪 与 灌 砂 法 进 行 标 定 ， 对 比 拟 合 分 析 试 即 ＬＸｙ ＝ 一 一 验 ， 据 分 别 测 定 的 密 度 值 ， 行 回 归 分 根 进 应进 行必要的修正 。 ， ＝】 】

关于核子密度仪与灌砂法检测路基压实质量的对比试验近年来，越来越多的路基施工工程把核子密度仪使用在路堤填筑的压实质量检测上，配合高效的机械化施工，使施工进度、施工质量都得到了显著的提高。

我们在洛湛铁路永岑段YQ5标的站场和路基填土施工中，学习兄弟局在青藏铁路工程、浙赣铁路提速改造工程的经验，采用美国坎贝尔MC-3核子密度仪和K30平板载荷测试仪作为填筑质量的检测工具。

并根据本标段填料的情况，有针对性地对传统的灌砂法和核子密度仪进行对比试验，以此考核使用核子密度仪在本标段路基填筑质量检测适用性和理论性，为今后的检测工作找出依据。

1 灌砂法和核子密度仪在路基检测的应用范围1.1 灌砂法灌砂法是利用均匀颗粒的砂去置换试洞的体积，计算填料的湿密度，用酒精燃烧法测定含水量，然后计算出填料的干密度和压实度，它是当前填土最通用、最常规的检测方法。

它的缺点是：需要携带较多量的砂，而且称量次数较多，计算步骤烦琐，因此它的测试速度较慢。

常常成为机械化施工的“瓶颈”和“咽喉”工序。

1.2核子密度仪法该法是利用放射性元素测量土或路面材料的密度和含水量。

这类仪器的特点是测量速度快，需要人员少，测试一个检测点两、三分钟就可以得出结果。

我标段使用的MC-3型核子密度仪是美国CPN公司的产品，用于测定各种土料、土石混合料的密度、含水量。

仪器上的液晶显示器可同时显示出湿密度、干密度、含水量、含水率、压实度（输入填料的最大干密度后）、孔隙率（输入填料的比重后）等检测数据及测量条件。

它有两种测量方式：一种为反射式无需在被测体上打洞，测量深度达50～70mm；另一种为透射式，需在被测体面上用专用工具打一小洞，测量深度为300～500mm。

它的缺点是，放射性物质对人体有害。

另外核子密度仪的水份测量是由高能量的快速中子，穿透材料时与水份中的氢原子碰撞，因氢原子与中子的质量几乎相等，碰撞后使中子的能量减速为慢中子反射回来，被仪器接收并与水（H2O）中氢的含量进行比较，计算出含水量。

压实度检测“灌砂法及核子密度仪”试验方法之我见摘要：目前我国公路压实度检测主要采用灌砂法，国外高速公路普遍采用核子密度仪试验方法，通过实践证明，如果单靠常规的灌砂法检测现场压实度，不可能满足施工进度要求及试验规范检测频率。

为满足施工需要和便于控制路基与路面底基层、基层的质量，应采用核子密度仪法代替灌砂法。

关键词：压实度；检测；灌砂法；核子密度仪法Abstract: At present our country highway compaction degree detection by sand filling method, the overseas highway is widely used in test method of nucleon density instrument, proved by practice, if only conventional sand filling method detection field compactness, could not meet the requirements and test specifications of frequency schedule construction detection. In order to meet and is convenient to control the quality of roadbed and road surface subbase, base construction, should use the nucleon density instrument instead of sand filling method.Key words: degree of compaction; detection; Sand filling method; nuclear density meter method一、概述压实度是现场土基经压实后的干密度与试验室取得的最大干密度的比值，用百分率表示。