核子密度仪在堆石混凝土中的应用.pdf

S HANXI W AT E R R ES 0 URC ES 核子 蜜度 仪在 堆 石 混 凝 土 巾的 应 用 王 冰 ( 山西省水利水 电科学研 究院， 山西 太原0 3 0 0 0 2 ) 摘要】 自密实堆石混凝土是砌石体施工的新工艺， 具有施工效率高、 质量稳定等优点。就采用核子密度仪检 测堆石混凝土的密实度做 简要介绍 ， 试验证 明， 在做好核子 密度仪与灌水法的校 正标 定工作的前提 下 ， 利 用 核子密度仪抽检 密实度是可行的。 关键词】 核子密度仪； 自密实混凝土； 自密实混凝土堆石坝； 固滩水电站 申图分类号 T V 4 3 1 文献标识码】 c 文章编号 1 0 0 4 7 0 4 2 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 0 3 0 - - 0 2 0 引言 自密实堆石混凝土( 以下简称“ 堆石混凝土” ) 是 采用初步筛选的块石直接人仓 ， 然后浇筑 自密实混凝 土， 利用 自密实混凝 土的高流动性能 ， 使其填充到堆 石的空隙中， 形成完整、 密实 、 有较高强度的混凝土砌 石体 。由此可见 ， 堆石混凝土的密实性直接影响施工 主体的质量， 是检测其质量的重要指标之一 。以下就 围滩水电站使用 MC 一 3型核子湿度密度仪检测堆石 混凝土密实性做简要介绍和可行性分析。 1 核子密度仪工作原理 核子密度仪 内部有一个含铯 1 3 7 源和镅 2 4 1 一 铍中子源的复合源。其中 源用于测量密度， 中子源 用于测量含水量。 1 1 密度 测量 原理 铯 l 3 7 y 源释放出 射线进人被测材料中与物质 原子的外围电子发生碰撞而产生康普顿散射 ， 散射后 的 射线能量减少 ， 方向发生改变。 物质的密度越大 ， 康普顿散射的 射线越多 ， 于是通过测量散射后的 射线数量 ， 即可判断被测物质的密度。 1 2 含 水量测 量原理 由镅 2 4 1 一 铍 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 子变成热中子， 并被探测器探测。上述过程主要是由 物质中的含氢量决定 ， 而氢主要存在于水 中， 若被测 材料含水量大， 热中子数就多 ， 反之就少。因此热中子 数的多少即可反映含水量的大小 。 2 核子密度仪检测方法 对于各种土壤和没有凝 固的水泥混凝土材料 ， 通 常采用透射法。 该方法是在被检测材料中用钢钎钻一 个垂直 的检测孑 L ， 然后将仪器的探测杆伸入到被检测 材料中， 在各个深度上检测材料的密度和湿度。 围滩水电站的堆石混凝土检测采用透射法。浇筑 堆石混凝土时先将一根 6 c m孔径的 P V C管插入测 点 ， 混凝土初凝期间 ， 平整预埋孔周围， 这样 ， 堆石混 凝土终凝后， 核子密度仪在检测时能保证仪器处于平 面工作 ， 并保证仪器的探测杆和仪器垂直。 3 堆石混凝土密实度测定 运用核子仪 自带的标准块来检测仪器并使其处 于工作状态。 在施工现场选择预埋孔的测点之前将核 子密度仪与灌水法测得 的结果进行 比较 ， 求 出两种不 同方法测定的密度 的相关关系及两种方法问的偏差 系数。 3 1 偏 差 系数 偏差系数分别采用下列公式计算 ： 湿密度偏差= 灌水法测定的湿密度一 核子密度仪 测定的湿密度 ； 绝对含水量= 湿密度一 干密度 ； 绝对含水量偏差= 灌水法测定的绝对含水量一 核 子密度仪测定的绝对含水量。 3 2 结果分析 以坝高 】 5 。 2 m、 桩号 0 + 0 3 9 9 0位置举例说明： 表 1 MC 一 3 型核子湿度密度仪测试结果 湿密度 永 干密度 含水量 测点 测点位置 ( k g m ) ( k g m ) ( k g m- 3 ) 描述 坝高 1 5 2m、 25 7 0 l 2 l 24 4 9 4 -9 2 正常 桩号 0+ 0 3 9 9 0 试坑容重检测结 果能够直观快速地判定堆石混 山 西 水利富 凝 土的质量 ， 其检测标准 为堆石混凝 土干密度大 于 2 3 5 0 k g m3 , 该密度即为设计参数。 由堆石混凝土试坑 外观可知 ， 其 内部密实 、 混凝土与块石黏结 良好 。表 2给出了堆石混凝土 的试坑检测数据 。由表 1和表 2可知， 堆石混凝土的干密度能够满足设计要求。 表 2 堆 石混 凝土试坑 容重检测数据 胶凝材料密度 试坑位 置 ( 堆石混凝土 ) 石料密度 砌体湿 密度 砌体 干密度 ( k g m。 ) ( k g m。 ) ( k g m 。) ( k g m 。 ) 坝高 1 5 2 n l 、 2 3 1 O 2 8 3 O 2 6 5 0 2 5 o 6 桩号 0 +0 3 9 9 0 注 ：试坑容重检测试验 的执行标准为 浆砌石坝施 工技术规定 ( S DI 2 0 8 4 ) 由表 1和表 2可知 ：湿密度 偏差= 2 6 5 0 k g m。 一 2 5 7 0 k g m3 = 8 0 k g m 3 ； 核子密度仪测定的绝对含水量： 2 5 7 0 k g m 3 2 4 4 9 k g m3 = 1 2 1 k g m3 ；灌水法测定的绝 对含水量： 2 6 5 0 k g m 3 2 5 0 6 k g m3 = 1 4 4 k g m 3 ； 绝对含 水 量偏差 = 1 4 4 k g m3 - 1 2 1 k g m0 = 2 3 k g m 。 3 - 3测 定结 果评价 第一 ， MC 一 3型核子湿度密度仪 的探测棒最大探 测深度是 如 c n 。堆石混凝土浇筑时 ，底部有大块岩 石 ， 在埋置预测孔时 ， P V C管无法插 入岩石 ， 周 围基本 全是堆石混凝 土 ，所测 数据只能反应表层 3 0 c m情 况 ； 而挖坑灌水法所测深度达到 6 0 c m， 直径 1 m， 所 测数据更具代表性 。 第二 ， MC 一 3型核子湿度密度仪在 布置预 留孔时尽可能靠近岩石密集的地方 ， 且尽可能 多地布点。根据测量数据可知 ， 测 点距岩石越近测量 密度越大。 在i 9 1 4 量过程 中基本可以反映出各点的真实 技术与应用 2 0 1 0年第 6 期 情况 。如果配料缺少外加剂 ， 混凝土会 出现干裂等情 况 ， 检测数值会偏低 。 4 仪器使用注意事项 第一 ， 堆石混凝土变化大 ， 岩石分布不均匀 ， 被测 结构层厚度 、 材料有变化时需采用灌水法对核子密度 仪校正标定。 第二 ， 在进行核子密度仪标定时 ， 要求灌 水法所挖试坑深度严格符合标准。第三 ， 利用核子密 度仪抽检堆石混凝土 的密实度时 ， 现场情况要与利用 灌水法校正核子密度仪时施工现场情况基本相同。 第 四， MC 一 3型核子湿度密度仪有放射性 ， 在操作和存放 时要注意放射性防护。 如操作时应离仪器 3 m， 待工作 完成后再读数 ； 存放仪器时， 离住房尽量远一些。只要 核子密度仪通过有关部门的放射性检查 ， 并且操作得 当， 其使用是安全的。 第五， 核子密度仪与灌水法配合 使用 ， 能 收到较好 的效果 。 第六 ， 由于该仪器是表面式 核子密度仪 ， 需将被测地面仔细整平 。此外 ， 地表面过 湿将影响含水量测定结果 。 5 结 语 堆石混凝土大坝的密实度是工程关键点之一 ， 密 实度的好坏关系到整个大坝质量的优劣。 要控制好大 坝 的工程质量 ， 除控制好堆石混凝土 的质量外 ， 主要 是密实情况。要了解密实情况 ， 主要是抽检堆石混凝 土的密实度 ，抽检密实度可以利用核子密度仪进行 ， 只要做好核子密度仪与灌水法的校正标定工作 ， 利用 核子密度仪抽检密实度方法是可行的。 作者简介 王冰( 1 9 7 9 一 ) ， 男， 2 0 0 3年毕业于太原理5 - 大 学土木 工程 专业 ， 助理工程 师。 收稿 日期 】 2 0 1 0 0 3 2 3 ； 修回日期 2 0 1 0 0 4 2 6 德 国节水法律严明。德 国 水资源充沛， 不存在缺水问题 ， 但为 了维持 良好 的水环境 ， 德 国制定 了严格 的 法律 、法规 和 规定 ， 要 求对污水进行治理 ， 对 雨水进行收集利用。联 邦和各 州有 关法律规定 ，新建或改建 开发 区必 须考 虑 雨 水利 用 系 统 ，适 宜建设绿地的建筑屋顶 全部建成 “ 绿 顶” 以蓄积雨水 ， 顶” 消化 不了的剩余雨水 ， 通过 雨漏管道进入 地 下总蓄水池 ， 与 地 面 人 工 湖 与 水 景 观 相 连 ， 形成 雨水循 环 系统。 瑞典 “ 水 富 翁 ” 很 抠 门 。瑞 典水 资源丰富， 人 口少， 所 以瑞 典人 可称得上是“ 水富翁” 。但 瑞典仍将居 民的排水管设计得 很 细 以控制其 用水量 ； 别墅的 院子是一个以别 墅为制高点 的 不宜建设绿地的屋顶或 者 “ 绿 小土包， 由于坡度很 小， 所 以即 使是落在房顶的雨水，也会顺 着缓坡 滋润院 内的草木 ，而不 会使降水流失 ； 所有的水龙 头、 淋浴喷头或抽水马桶等卫浴用 具 都是 节水型 的 ；从 1 9 9 1年 起 ， 瑞典每年都要举 办“ 世界水 周” 活动 ， 由国王或王储向对全 球水 问题有 突出贡献的专 家学 者或政府 官员颁发 “ 斯德哥 尔 摩水 奖” ，通过设 大奖的方式 ， 推 动公 民保 护环 境 。