核子快速密度水分仪在碾压混凝土坝中的应用.pdf

增刊 1 2 0 1 2年 8月 广东水利水 电 GUANGDONG W ATER RES 0URCES AND HYDROPOW ER Su p 1 Au g 2 01 2 核子快速密度水分仪在碾压混凝土坝中的应用 冯 微 ，梁志雄 ，李红强 ( 广 东省水利水电第三工程局 ，广 东 东莞5 2 3 7 1 0 ) 摘要 ：由于核子快速 密度 水分仪操 作简便 、测试快捷且准确 ，十分 适应碾压 混凝土快速 施工的特 点，真 实反映碾压 混 凝 土施 工质量，所以被 广泛应用于碾压混凝 土施 工中。该 文主要讲 述 了核子快速 密度水分仪在 台山核 电淡水水 源工程拦 河坝 碾 压 混凝 土 中的 实际 应 用 及 核 子 快 速 密度 水 分仪 的优 缺 点 。 关键词 ：核子 快速 密度 水分仪 ；碾压混凝土 ；原理 ；应 用 中图分类 号 ：T V 5 4 4 9 2 1 文献标识 码 ：B 文章编 号 ：1 0 0 8 0 1 1 2 ( 2 0 1 2 ) S l 一 0 l l 5 0 3 1工程 概况 台山核电厂一期工程淡水水源工程是 台山核电厂 的配套工程 ，主要任务是为 台山核电厂提供淡水 ，年 供淡水量 为 9 0 0万 m 。工 程位于 台山赤溪镇 曹 冲溪 上 ，紧靠南海海边 。工程 由拦河坝 、输水 隧洞及进场 道路 组成。拦河坝为碾压混凝 土重力坝，混凝土约为 2 ( 】 万 m ，坝顶长为 3 6 9 m，共分 9个 坝段 ，中间为溢 流坝段 ，其两侧为左 、右河床非溢流坝段。溢流 坝段 长为 5 6 m，坝顶高程为 5 1 0 m，最大坝 高为 5 4 m，溢 流坝 段 分 为 5孔 ，每 孑 L 净 宽 为 1 0 m，堰 顶 高 程 为 4 5 8 m，堰面采用 WE S曲线 ，堰顶不设 闸门，为 自由 溢流 ，采用阶梯消能。坝体上游为垂直面 ，下游坝坡 为 1 ： 0 7 8 ，坝顶宽度为 7 m。 在大坝碾压混凝土施工 中采用 HS MD一2 0 0 2型核 子快速密度水分仪检测碾压混凝土压实度 ，利用微量 射线做为探针 ，通过高灵敏度探测器和微处理器 ，快 速 、准确 、方便地测量出碾压混凝 土的压实参数 ，极 大地提高了检测效率 ，进而提升了施工质量和加快 了 施工进度。 2核 子快 速密 度水 分仪 的工 作原 理 核子快速密度水分仪 内部装有 2种放射源铯 1 3 7 , 源 用来 测量 密 度 ，镅 2 4 1 铍 中子 源 用 来 测 量水 分 ， 中 子源安在机壳底部位置不变 ， 源装在辐射金属杆 内 底部 ，随着测量深度 而变化 。密度测量是 由放射源所 发出的光子射线穿人被测材料 ，其 中一部 分被 吸收， 而其余部 分穿过被测材料 ，最终到达放射 源探测器 ， 在设定的测量时问内，用探测器所测取 的射线计数来 反映材料 的密度。水分测量 一般采用快 中子慢化法 ， 即中子源所发射出的快 中子进入被测材料 ，与被测材 料中含有氢物质的原子核发生多次碰撞后 ，被减速形 成热中子，被测材料 中含有氢原子越多 ，形成 的热 中 子就会越多 ，在设定 的测量时间内，热中子探测器所 测取的热 中子计数来反映材料中的含水量。由于水分 计数率远远低于密度计数率 ，为了提供准确性，减少 误差 ，测量含水量时应采用较长的测量时间。 在进行碾压混凝土压实度检测 时，仅需测 出施工 实测仓面碾压混凝土 的湿密度 即可 ，施工仓面实测表 观密度与碾压混凝土室内试验获得的基准表观密度之 比即为压实度 ，对其含水率不作要求。 H S MD一2 0 0 2型核子快速密度水分仪的性 能指标 见表 1 。 表 1 HS MD一 2 0 0 2型核子快速密度水分仪的性能指标 型号HS MD一 2 0 0 2 密度测量最大深度 e ra 密度测量范 围 ( g- c m。) 含水量 ( g c m ) 密度测量误差 ( 透射法 ) ( g C l r l 。) 含水量测量误差 ( g c m。) 测量时间 s 显示方式 外形尺寸 背光开关选择 主机重量 k g 3 0 1 1 2 5 2 7 4 0 00 6 4 士0 0l 0 0l 5 1 2 0 、1 8 0或 自设定 6 41 2 8点阵液 晶显示屏 3 7 0 ram 2 3 0mm X6 0 0ram 通过仪 器可设定 液晶显示 背光开 关，在任何光线条件下可清晰读数 l 2 5 3 核子快速密度水分仪使用前的准备工作 3 1 本底计数 核子快速密度水分仪的测量和计算是以标准计数 进行相对测量的，所 以为 了保证测量 的准确性 ，提高 检测精度，每一台核子快速密度水分仪在 固定地 区进 行测量时都需要进行标准计数测量。测量前 ，仪器需 预热 1 5 ra i n ，测量时 ，标准块 的左上 角与仪器的左上 角紧贴 ，仪器的 2条边与标准块的 2条棱紧贴。标准 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 6 2 4：修 回 日期 ：2 0 1 2 0 7 0 5 作者简介：冯微( 1 9 6 3一) ，男，硕士，高级_丁程师， 从事水利T程施T技术及管理工作。 1 1 5 2 0 1 2年 8月 增刊 1 冯微 ，等 ：核子快速密度水分仪在碾压混凝土坝 中的应用 块表面 和仪 器底面应无油 、尘土 ，接触 良好 ，同时 ， 材料 ，该混凝土材料和级配与现场浇筑使用的混凝土 应保证测量过程中 1 m内不得有障碍物或行人 ，且 6 m 材料相同。充填时分层充填和压实，使其密实程度与 内不应有含放射源仪器。 现场情况大体相 同。分层厚度为 1 0 c m，直至将钢模填 3 2 仪器标定和校正 满 ，压实到容器顶面并最后刮平。测量钢模充填体积 出厂时 ，厂家已经对仪器 的含水量和湿密度系数 和称量所充填的混凝土质量 ，然后计算 出每个密度标 进行了严格标定。但是 由于实际用的材料 和厂家标定 样的密度 。 时的标样存在差异，现场碾压混凝土的材料化学成分 、 现场标定时 ，对每个标样 ，采用测试所选择 的测 配合比和施工工艺的不 同，所 以导致现场检测结果和 量深度 ，并采用 4 m i n测量时间，启动仪器测取 3次密 实际数据可能有一定的差异。因此在使用仪 器前需要 度值 ，取其平均值作为仪器测量结果 ，将仪器测量结 对核子快速密度水分仪进行标定 ，以确定补偿值。可 果与标样的实际密度相 比较 ，当有差异时可调整 补偿 采用现场挖坑填砂法或者标样法进行标定 。在台山核 值 ，使仪器的测量结果 与混凝土标样 的密度误差 在规 电淡水水源工程中，对核子快速密度水分仪采用标样 范要求 的范围内，如台山核电淡水水源工程于 2 0 1 0年 法进行标定 ，具体做法为 ：先准备 3个钢模 ，尺寸 为 9月 1 5日对 H S MD一 2 0 0 2型核子快速密度水分仪进行 6 0 0 mm 4 5 0 mm3 5 0 mm，向钢模 内分 别填充混凝 土 现场标定时的操作过程如表 2所示。 表 2 H S M D一 2 0 0 2型核子快速密度水分仪现场标定 项 目 序号 标样尺寸 标样密度 ( g c m。) 测量方式 核子密度水分仪标 定平均值 ( g C fl l ) 6 0 0mm 4 5 0mm 3 5 0mm 2 3 2 8 深测 ( 透射法) 2 3 2 4 校正偏差 ( g e m。) 一0 0 0 4 校正偏差平均值 ( g c m。) 一0 0 0 4 6 0 0mm X 4 5 0 mm 3 5 0mm 2 3 2 9 深测( 透射法 ) 2 3 2 3 0 0 0 6 6 0 0mm X 4 5 0 mm X 3 5 0 mm 2 3 2 8 深测( 透射法 ) 2 3 2 5 0 0 0 3 H S MD一2 0 0 2型核 子快 速密选择一标定选择一 修正输入一深密度正修正一 输入“ 0 0 0 4 ” 一仪 器提 示“ 设定 已存 ” 一 按“ 返 回” 键 回待机状 度水分仪操 作步骤 态 值得注意的是 ，台山核 电淡水水源工程的碾压混 凝土为内部混凝土，建筑物 内部混凝土 的相对密实度 不应 小 于 9 7 _ 2 j ，虽 然 标 样 的 密 度 ( 平 均 值 为 2 3 2 8 k g m ) 比基准表观密度( 2 3 8 7 k g m 3 ) 小了5 9 k g m ， 但标样 的密度满 足9 7 ( I2 3 1 5 3 9 k g m ) 的要求 ， 在规范允许的范围内。 3 3 确定检测时间长短及其测试深度 核子快速密度水分仪 的检测时间和深度都会对碾 压混凝土的检测结果产生影响 ，为此 ，台山核电淡 水 水源工程对仪器 的不同检测 时间和检测 深度分别进行 了试验 ，具体结果见表 3 。 表 3 不 同检测 时间和检测深度试验 1 1 6 2 0 1 2年 8月增 T IJ 1 广东水利水 电 测试结果表明 ，同测点 同深度不 同测试 时间的测 量偏差较小 ；同测点 同测试 时 间，测试深 度为 2 0 e ra 和 3 0 e m的测 试结果偏差较大 ，因此 ，为了提高现场 测试效率 和保证测量结果的准确性 ，台山核电淡水水 源工程大坝碾压混凝土压实度检测参数选定为 ：测试 深度为 3 0 e ra，测试时间为 6 0 s 。 4 现场压实度检测及对压实度的控制 4 1 选点 由于现场碾压混凝土在碾压完毕后压实 能量有段 释放的过程 ，故规范规定碾压完 1 0 m i n后测试 。选择 测点时 ，按每 1 0 0 2 0 0 m 至少有 1 个测点，每 1 铺筑 层仓面内应不少于3个检测点 。测点要求表面平整 ， 否则将会影响核子仪放置乃至影响测试 结果 ，在 台山 核 电一期淡水水源工程 中，要求每 2 0 0 m 有 1 个测点 。 4 2 凿 孔 测点打孔的时候 ，应注意与混凝 土表 面垂直 ，孔 深要比测量深度深 2 5 c m 以上。同时孑 L 径不能太大 ， 如果孔径较大 ，应将仪器原杆紧靠探测器 的一边 ，如 果打斜 了，须放弃该测点 ，重新打孔。否则测量数据 误差较大。 4 3现场测量 现场测量时应检查 是否正确 的设 置好测量 参数 ， 检查设置无误后打开电源 ，将源杆按测试 深度 的要求 降至测孔 ，为简化操作 ，HS MD一2 0 0 2系列核子快速 密度水份仪采用了一种独特 的快速测量模 式 ，即用户 只需按一个“ 快速测量” 即可完成测量操作。测量完毕 后升上源杆至安全位置 ，关闭电源 。 根据分析，在碾压混凝 土现场施工过程 中若发现 骨料离析处应及时进行处理。碾压混凝土 的骨料离析 将导致碾压混凝 土的压实度不足，从而影响大坝质量 。 在碾压混凝土的检测过程 中，压实度核子快速密度水 分仪的读数低 于一定值 ，补压后 压实度还 是不足 时， 可 以判断此处碾压混凝土的骨料出现局部离析 ，现场 应采用小型勾机及时把离析部分挖 出并拌制均匀 ，其 后重新碾压 。 经统计 ，在台山核 电淡水水源工程拦河坝的碾压 混凝土浇筑过程 中，从 2 0 1 0年 9月 一 2 0 1 1 年 9月，现 场共检测碾压混凝 土压实度 3 0 2 7组 ，极大地保证 了 碾压混凝土快速施工技术 的进行 ，现场的浇筑质量也 得到了很好的控制。 4 4 核子快速密度水分仪在使用过程 中的注意事项 1 )仪器使用前 ，必须按规定进行开机预热 1 5 ra i n 以上 。 2 )为了最大限度减少测量误差 ，在对标准块进行 本底计数时仪器的朝向与地基测量 时的朝向应一致。 3 )地面要求平整 ，尽可能选择平整的点测量。 4 )仪器在进行本底计 数和测量过程 中，1 m内不 得有人或者行人 ，在 6 m内不应有含放射源仪器 。 _ 3 5结语 核子快速密度水分仪能够快速 、准确地测出碾压 混凝土 的密度和含水量 ，大大提高了工作效率 ，加快 工程进度 ，为施工单位 自检提供 了有效 的数据 ，同时 也在极大程度上方便 了监理 的抽检工作 ，再加上核子 快速密度水分仪便于携带 ，操作简单方便 ，比较容易 掌握 ，所 以在 台山核 电厂一期淡水水源工程 中得到 了 很广泛的应用 ，对工程质量起 到了很好 的控制作用 。 但是核子快速密度水分仪始终是一种机械设备 ，有磨 损损耗 、人为操作不 当等不稳定 的因素存在，为保证 数据的真实有效 ，在每次测量时 ，都应重新校对仪器 ， 保证数据的有效性 。另外 ，核子快速密度水分仪 在测 量时 ，要求基面相对平整 ，在很 多实 际测量 中，平整 度 的控制也是 比较困难的方面。 参考文献： 1 S L 2 7 5 2 0 0 1核子水分 一密度仪现场测试规程 S 2 D L T 5 1 1 22 0 0 9水工碾压混凝土施工规范 S 3 H S MD一 2 0 0 2型核子快速密度水分仪使用手册 Z ( 本文责任编辑马克俊) 1 l 7