核子仪在嘉陵江亭子口水利枢纽碾压混凝土大坝施工中的应用
2015-02-22刘泽龙
■刘泽龙
（四川中水成勘院工程勘察有限责任公司 四川成都 610072）
核子仪在嘉陵江亭子口水利枢纽碾压混凝土大坝施工中的应用
■刘泽龙
（四川中水成勘院工程勘察有限责任公司 四川成都 610072）
核子仪用于土工材料的密度和湿度检测已得到行业普遍认可，成为业界的标准检测方法，在碾压混凝土大坝压实度检测应用中，具有无损、准确、高效及实时等先进优势。本文介绍了核子仪在嘉陵江亭子口水利枢纽碾压混凝土大坝施工中的应用情况及碾压实度检测的效果。
核子仪嘉陵江亭子口水利枢纽应用质量控制
1 概述
嘉陵江亭子口水利枢纽工程大坝为混凝土重力坝，坝轴长995.4m，最大坝高116m，工程量约260万m3。2011年3月20日，在30#～35#非溢流坝段组织实现了8800 m2大仓施工，共浇筑混凝土27000方，日浇筑最高强度达到12000 m3，达到了国内先进记录。本工程大坝碾压混凝土施工具有快速施工和连续上升，大仓面、工序紧，质量控制要求高等特点，为此碾压混凝土压实度质量控制中选用了核子仪，对碾压混凝土实施压度与湿度进行质量检测以实现质量控制。
2 核子仪的工作原理
密度测试采用密封的铯-137伽玛源，利用核子仪中的密度检测管检测穿透被检材料的伽玛射线。当材料的密度较低，材料吸收的伽玛射线较少，在一定时间内较多的伽玛射线就会穿过材料，检测管的计数将较高，反之，材料的密度较高，高密度的材料吸收了更多的伽玛射线，在同样时间内就会有较少的伽玛射线穿过材料，检测管的计数将较低。伽玛射线在被测材料中的穿透、反射和被吸收等行为只与被测材料中的组成成分的所有原子的原子核的质量相关。即：核子仪测量的总密度实际是单位体积的土工材料总的原子量，只有当被测材料的总的原子量发生变化时，核子仪的检测结果才相应地发生变化。
湿度测试采用镅241/铍中子源，利用放射高能中子射线，高能中子与氢原子碰撞后，迅速失去能量而变成低能中子，而其它任何种类的原子都不能象氢原子那样显著减少高能中子的能量。被测材料中的湿度越高，水分含量就越高，氢原子就越多，当中子射线穿过时，将产生更多的低能中子。同样的原因，当被测材料较干时，产生的低能中子数目就较少。仪器中的湿度检测管只检测低能中子。低能中子计数越高，表示被测材料的湿度越高；反之，低能中子计数越低，表示湿度越低。
核子仪在进行密度和水分测量时，分别使用不同的放射源，不同的射线接受器，不同的数据计算系统，所以密度和水分两个检测系统相互独立，其检测数据也互不影响。
3 核子仪的优点
核子仪与灌沙法或其它破坏性检测方法相比较，其优点主要包括：
3.1 无损性
核子仪在碾压混凝土施工现场检测过程中只需要钻一个直径为20毫米的检测孔。这样小的孔不需要修补。对于灌沙法的检测，需要挖一个直径为150毫米的洞，这样大的洞必需回填修补。
3.2 准确性
核子仪对位于放射源与探测器之间的材料总重量进行响应，检测不受被检测材料中的化学的、矿物的或质地成分的影响。无论材料是否均匀，或颗粒是粗是细，检测非常正确。操作员每天用标准计数块进行标准计数，以检测仪器的校准状况和检测功能。
3.3 检测速度
核子仪简单和安全的操作一次仪器检测的全部过程耗时约3～5分钟，相对于灌沙法或取芯法大约30分钟完成一次检测，核子仪允许进行更多的检测并对项目的质量进行统计分析。仪器进行检测只需要最低限度的指令，仪器自动计算和显示检测结果。不同于灌沙法检测，高湿度和施工设备的震动不会影响在附近的核子仪的准确性。
3.4 “实时”性
检测结果可以立即对是否需要增加碾压进行指导，可以帮助及时调整施工方法以保证压实度质量控制。
4 工程应用
嘉陵江亭子口水利枢纽工程碾压混凝土碾压层厚为30cm，三级配碾压混凝土压实度质量控制标准为不小于97%。
在碾压混凝土施工过程中，每层碾压作业结束后，压实度控制核子密度检测采用3道程序把关：
（1）施工单位按照每200m2布置一个检测点以网格状布置进行自检。所测数据低于设计指标时，立即复测，找出原因，并立即采取复碾等处理措施。
（2）现场监理根据施工现场实际情况指定位置布置测点进行检测。
（3）检测中心（代表业主）按照20%比例抽检对施工单位自检成果进行复核。
30#～35#非溢流坝段8800 m2大仓EL363m～EL366m碾压混凝土施工压实度施工单位自检完成10层443点，检测中心抽检完成10层85点，施工自检数据成果表明，现场压实度主要集中在97.7%～99.9%之间，复核数据与施工单位自检数据差值在±0.1范围以内。检测成果见下表。
30#～35#坝段碾压仓混凝土密实度检测成果统计表
5 结束语
核子仪应用于亭子口水利枢纽工程碾压混凝土压实度质量检测，为施工过程中质量控制及时提供数据，取得了良好效果，2011年10月22日，在35#坝段EL404m平台成功取得18.88m的碾压混凝土超长芯样，创造了国内天然骨料碾压混凝土取芯长度的记录，创造了国际天然骨料碾压混凝土取芯长度新记录。
因此，在碾压混凝土施工中，利用核子仪作为检测手段，可快速、准确、有效辅助现场碾压密实度质量控制，以保证施工质量。
[1]核子水分-密度仪现场测试规程 [S].
[2]核子密度/湿度测试仪操作手册。CPN国际公司 [Z].
TU375[文献码]B
1000-405X（2015）-11-171-1
