現(xiàn)代化現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定土壤和集料密度的儀器——核子密度儀

在1968年以前，只有一種標(biāo)準(zhǔn)方法用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定土壤和集料的密度-灌沙法。這種設(shè)備的操作人員必須在地面挖一個(gè)洞，在洞中填滿沙子，計(jì)算出密度，然后取一個(gè)試樣到實(shí)驗(yàn)室測(cè)定含水量。這個(gè)方法對(duì)于每次檢測(cè)都要花費(fèi)半個(gè)小時(shí)的時(shí)間，操作人員需要避免許多出現(xiàn)差錯(cuò)的原因，并且這種檢測(cè)方法是破壞性的--因?yàn)榱粝铝艘粋€(gè)必需修復(fù)的洞。含水量的檢測(cè)結(jié)果要在第二天試樣烘干了以后才會(huì)得到。1968年以后，科學(xué)家發(fā)明了核子密度儀，才使繁瑣的工程變得簡(jiǎn)單。

核子密度儀或者核子儀是核子密度/濕度檢測(cè)儀的簡(jiǎn)稱，是利用同位素放射原理實(shí)時(shí)檢測(cè)土工建筑材料的密度和濕度的電子儀器。核子密度通常安裝有一個(gè)密封的 10毫居里的銫137伽瑪源和一個(gè)密封的50毫居里的镅241/鈹中子源，儀器中還安裝有密度和濕度兩種射線探測(cè)器，分別與伽瑪源和中子源共同對(duì)被測(cè)材料的密度和濕度進(jìn)行測(cè)量。

核子儀檢測(cè)法與其它密度濕度檢測(cè)方法

核子儀檢測(cè)方法適應(yīng)于檢測(cè)任何粒徑、級(jí)配、組成成分和組成結(jié)構(gòu)的土壤、石頭等材料。美國ASTM 國際標(biāo)準(zhǔn)D2922-04《用核子法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)土和土石混合物密度的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法（淺層）》規(guī)定：本試驗(yàn)方法可快速、無損地現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定土壤和巖石的密度。適用于施工質(zhì)量控制、土壤和巖石等工程的驗(yàn)收試驗(yàn)，并可用于研究和開發(fā)。試驗(yàn)的無損特性允許在同一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行多次重復(fù)檢測(cè)。

ASTM D2922、D2950《用核子法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)瀝青混凝土的密度的標(biāo)準(zhǔn)方法》和C1040《用核子法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土密度的標(biāo)準(zhǔn)方法》等標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為目前并沒有任何其它檢測(cè)土壤、巖石、瀝青混合料、混凝土等材料的密度檢測(cè)方法具有足夠高的準(zhǔn)確度可以與核子法進(jìn)行對(duì)比。如果被檢測(cè)材料的化學(xué)成分與常規(guī)材料有非常顯著的不同，可以采用這種材料按照規(guī)定制備一個(gè)用于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的材料塊，按照嚴(yán)格的步驟進(jìn)行檢測(cè)、稱重并計(jì)算后用于對(duì)核子儀的實(shí)際檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

ASTM 標(biāo)準(zhǔn)D3017《用核子法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定土壤和巖石含水量（淺層） 》規(guī)定：核子儀適用于在現(xiàn)場(chǎng)采用快速、非破壞性技術(shù)測(cè)量土壤和巖石中的含水量?？蓱?yīng)用于建設(shè)、研究開發(fā)過程中對(duì)壓實(shí)的土壤及巖石進(jìn)行質(zhì)量控制和驗(yàn)收檢驗(yàn)。本方法的非破壞性的特性允許對(duì)單個(gè)檢測(cè)點(diǎn)上進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。如果被檢測(cè)材料含有的結(jié)合水或有機(jī)質(zhì)比常規(guī)的土壤多，需要與烘干法等進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

所以通常情況下，檢定合格的核子儀可以準(zhǔn)確檢測(cè)材料的密度和濕度，并不需要與其它檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比。由于對(duì)一些不確定因素的疑慮和歷史等各個(gè)方面的原因，我國的一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求使用核子儀時(shí)，無論是密度檢測(cè)還是濕度檢測(cè)，都要求使用傳統(tǒng)的密度、濕度檢測(cè)方法對(duì)核子儀的檢測(cè)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。 但是對(duì)試樣獲取方法、對(duì)比試驗(yàn)的具體程序等方面沒有具體的要求和指導(dǎo)。所以不同的領(lǐng)域，不同的技術(shù)人員按照自己對(duì)對(duì)比試驗(yàn)的理解進(jìn)行的對(duì)比試驗(yàn)往往各不相同，其中很多情況都是不正確的。測(cè)量密度和濕度的傳統(tǒng)方法有很多，各自適用于不同的檢測(cè)材料，所以對(duì)于不同的檢測(cè)材料，必須選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄅc核子儀進(jìn)行對(duì)比。比如對(duì)細(xì)粒土、粗粒土、土石混合物、瀝青混合料、水泥混合料以及巖石等不同的材料必須根據(jù)情況選擇適當(dāng)?shù)恼_的方法與核子儀進(jìn)行對(duì)比。進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)時(shí)，核子儀法和傳統(tǒng)方法檢測(cè)的試樣必須一致。如果被檢測(cè)材料的試樣不同，即使用同一種方法讓不同的操作人員進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，兩個(gè)人的檢測(cè)結(jié)果可能相差很遠(yuǎn)。