王 冰

（山西省水利水電科學研究院，山西 太原 030002）

0 引言

自密實堆石混凝土（以下簡稱“堆石混凝土”）是采用初步篩選的塊石直接入倉，然后澆筑自密實混凝土，利用自密實混凝土的高流動性能，使其填充到堆石的空隙中，形成完整、密實、有較高強度的混凝土砌石體。由此可見，堆石混凝土的密實性直接影響施工主體的質量，是檢測其質量的重要指標之一。以下就圍灘水電站使用MC-3型核子濕度密度儀檢測堆石混凝土密實性做簡要介紹和可行性分析。

1 核子密度儀工作原理

核子密度儀內部有一個含銫137γ源和镅241-鈹中子源的復合源。其中γ源用于測量密度，中子源用于測量含水量。

1.1 密度測量原理

銫137γ源釋放出γ射線進入被測材料中與物質原子的外圍電子發(fā)生碰撞而產生康普頓散射，散射后的γ射線能量減少，方向發(fā)生改變。物質的密度越大，康普頓散射的γ射線越多，于是通過測量散射后的γ射線數(shù)量，即可判斷被測物質的密度。

1.2 含水量測量原理

由镅241-鈹中子源產生的快中子射入被測材料中，與料層內物質發(fā)生碰撞、散射、減速、擴散，使快中子變成熱中子，并被探測器探測。上述過程主要是由物質中的含氫量決定，而氫主要存在于水中，若被測材料含水量大，熱中子數(shù)就多，反之就少。因此熱中子數(shù)的多少即可反映含水量的大小。

2 核子密度儀檢測方法

對于各種土壤和沒有凝固的水泥混凝土材料，通常采用透射法。該方法是在被檢測材料中用鋼釬鉆一個垂直的檢測孔，然后將儀器的探測桿伸入到被檢測材料中，在各個深度上檢測材料的密度和濕度。

圍灘水電站的堆石混凝土檢測采用透射法。澆筑堆石混凝土時先將一根6 cm孔徑的PVC管插入測點，混凝土初凝期間，平整預埋孔周圍，這樣，堆石混凝土終凝后，核子密度儀在檢測時能保證儀器處于平面工作，并保證儀器的探測桿和儀器垂直。

3 堆石混凝土密實度測定

運用核子儀自帶的標準塊來檢測儀器并使其處于工作狀態(tài)。在施工現(xiàn)場選擇預埋孔的測點之前將核子密度儀與灌水法測得的結果進行比較，求出兩種不同方法測定的密度的相關關系及兩種方法間的偏差系數(shù)。

3.1 偏差系數(shù)

偏差系數(shù)分別采用下列公式計算：

濕密度偏差=灌水法測定的濕密度-核子密度儀測定的濕密度；

絕對含水量=濕密度-干密度；

絕對含水量偏差=灌水法測定的絕對含水量-核子密度儀測定的絕對含水量。

3.2 結果分析

以壩高15.2 m、樁號0+039.90位置舉例說明：

試坑容重檢測結果能夠直觀快速地判定堆石混凝土的質量，其檢測標準為堆石混凝土干密度大于2 350 kg/m3，該密度即為設計參數(shù)。由堆石混凝土試坑外觀可知，其內部密實、混凝土與塊石黏結良好。表2給出了堆石混凝土的試坑檢測數(shù)據。由表1和表2可知，堆石混凝土的干密度能夠滿足設計要求。

表1 MC-3型核子濕度密度儀測試結果

表2 堆石混凝土試坑容重檢測數(shù)據

由表1和表2可知：濕密度偏差=2 650 kg/m3－2 570 kg/m3=80 kg/m3；核子密度儀測定的絕對含水量=2 570 kg/m3－2 449 kg/m3=121 kg/m3；灌水法測定的絕對含水量=2 650 kg/m3－2 506 kg/m3=144 kg/m3；絕對含水量偏差=144 kg/m3－121 kg/m3=23 kg/m3。

3.3 測定結果評價

第一，MC-3型核子濕度密度儀的探測棒最大探測深度是30 cm。堆石混凝土澆筑時，底部有大塊巖石，在埋置預測孔時，PVC管無法插入巖石，周圍基本全是堆石混凝土，所測數(shù)據只能反應表層30 cm情況；而挖坑灌水法所測深度達到60 cm，直徑1 m，所測數(shù)據更具代表性。第二，MC-3型核子濕度密度儀在布置預留孔時盡可能靠近巖石密集的地方，且盡可能多地布點。根據測量數(shù)據可知，測點距巖石越近測量密度越大。在測量過程中基本可以反映出各點的真實情況。如果配料缺少外加劑，混凝土會出現(xiàn)干裂等情況，檢測數(shù)值會偏低。

4 儀器使用注意事項

第一，堆石混凝土變化大，巖石分布不均勻，被測結構層厚度、材料有變化時需采用灌水法對核子密度儀校正標定。第二，在進行核子密度儀標定時，要求灌水法所挖試坑深度嚴格符合標準。第三，利用核子密度儀抽檢堆石混凝土的密實度時，現(xiàn)場情況要與利用灌水法校正核子密度儀時施工現(xiàn)場情況基本相同。第四，MC-3型核子濕度密度儀有放射性，在操作和存放時要注意放射性防護。如操作時應離儀器3 m，待工作完成后再讀數(shù)；存放儀器時，離住房盡量遠一些。只要核子密度儀通過有關部門的放射性檢查，并且操作得當，其使用是安全的。第五，核子密度儀與灌水法配合使用，能收到較好的效果。第六，由于該儀器是表面式核子密度儀，需將被測地面仔細整平。此外，地表面過濕將影響含水量測定結果。

5 結語

堆石混凝土大壩的密實度是工程關鍵點之一，密實度的好壞關系到整個大壩質量的優(yōu)劣。要控制好大壩的工程質量，除控制好堆石混凝土的質量外，主要是密實情況。要了解密實情況，主要是抽檢堆石混凝土的密實度，抽檢密實度可以利用核子密度儀進行，只要做好核子密度儀與灌水法的校正標定工作，利用核子密度儀抽檢密實度方法是可行的。