核子水分密度仪Word文档格式.docx

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9快中子慢化。

中子源所发射出的快中子进入被测材料中含有各种元素原子的原子核发生多次碰撞被减速和逐渐损失其能量，此过程称作快中子慢化。

元素原子的原子量愈低，其对快中子的慢化能力愈强，其中氢原子原子量最小，对快中子慢化能力最强。

10热中子。

快中子被材料中所含氢物质慢化，并逐渐损失其能量，最后与慢化物质分子热运动交换能量，直至平衡。

此时的低能中子称作热中子（室温时他的能量为0.025eV）。

11计数率。

单位时间内，以其所测取的γ—射线或热中子计数。

前者称作γ—射线计数率，后者称作热中子计数率，单位为cpm。

12测量计数。

在设定的测量时间内，仪器所测取的γ—射线或热中子计数，前者称作密度测量仪，后者称作水分测量计数，单位为计数。

13标准计数。

将仪器放置在标准块上，在规定的测量条件下，在规定的测量时间内所测取的γ—射线或热中子计数。

前者称作密度标准计数，后者称作水分标准计数，单位为计数。

14计数比。

仪器所测取到的密度水分测量计数分别与密度或水分标准计数之比值，简称为CR。

15化学成分误差。

被测材料与一般土石混凝土和沥青混凝土在化学成分上有较大差异，给密度或含水量结果带来的误差，单位为ｇ／ｃｍ３或ｋｇ／ｃｍ３。

16表面糙度误差。

被测材料表面凹凸不平，使得仪器底面与被测材料表面之间存在空隙，从而给密度或含水量测的结果带来的误差，ｇ／ｃｍ３或ｋｇ／ｃｍ３。

17测量深度。

仪器进行密度或含水量测量时，在最终到达探测器并被记录到的γ—光子或热中子中，其中至少有95%的数量在抵达探测器之前是通过或到达过被测材料某个深度的，这个深度称作测量深度，单位cm或mm。

18仪器厂家标定。

仪器出厂前，生产厂家采用模拟密度和水分标样对仪器进行标定，以建立适合于一、般建筑材料和土壤现场测量的密度和水分测量标定曲线，称作厂家标定。

19用户标定。

仪器在现场测试前，由用户对仪器进行现场标定，以确定仪器现场测量结果的校正偏差称作用户标定。

3测量仪器和器具

1仪器主机应包括下列组成部分：

1γ—射线源。

通常为铯-137（137Cs）。

为双层不锈钢封焊的固体密封源。

2中子源。

通常为镅-241（241Am-Be），为双层不锈钢封焊的固体密封源。

也可为钚-239-铍中子源（239Pu-Be）。

3γ—射线探测器。

通常为盖革-弥勒气体计数管（G-M计数管）或有碘化钠闪烁体和光电倍增管所组成的闪烁探测器。

4热中子探测器。

通常为氦-3（3He）正比气体计数管，也可为三氟化硼（BF3）正比气体计数管，或理玻璃闪烁探测器。

5定标器电子线路。

提供给γ—射线探测器和热中子探测器工作的高低电压电源，并对来自探测器的测试信号进行甄别、放大和记录的相关电子线路。

6微处理机和液晶显示器。

用于处理、记录、存储吃数据并显示测试参数和测量结果。

7电源。

一般为可充电电池组，或干电池。

8仪器机。

箱用于放置以上放射源、探测器、电子线路组建和电源的防潮、防尘、兼顾金属或工程塑料箱体。

2主要附件和器具应包括下列组成部分：

1标准块。

通常由聚乙烯厚板制成。

2钢钎。

3导板。

含有垂向套管的铝合金或刚质平板。

4铁锤、充电器、运输箱和个人辐射剂量元件。

4.1标准计数

1一般规定

4.1.1在现场测试前，或对仪器工作状态产生怀疑时，都应对仪器标准计数进行测量和检验。

检验合格后方可使用。

4.1.2每次测量标准计数所采用的方式和测量条件应完全相同，并符合仪器使用说明书有关要求。

4.1.3标准块可放置在干燥平坦的压实土石、混凝土、沥青混凝土和其他建筑材料表面，其密度不宜小于1.6ｇ／ｃｍ３，含水量不宜大于0.24ｇ／ｃｍ３。

对某些型号仪器，标准块也可放在所配置的运输箱上。

4.1.4进行标准计数测量时，应将仪器放置在标准块上，并将仪器源杆打在安全位置。

标准块表面和仪器底面应无油垢、尘土，两者应有良好的接触。

4.1.5进行标准计数测量时，仪器周围8m以内不应有放射源，3m以内不应有大型建筑，测量人员与仪器保持2m以上距离。

4.1.6当时内外温差很大时，仪器应在现场放置大约20min后再进行标准计数测量。

测区标准计数的环境温度与现场测量的环境温度应相近。

如测试当日温度变化很大，宜在现场测试过程中适当增加标准计数测量次数。

4.1.7在仪器整个使用期间，应完整记录和保留仪器标准计数及有关资料（如时间、地点、条件和环境等），并建立档案，长期保存。

4.2标准计数检验

4.2.1用手动单次测量方法测取一标准计数的检验应符合下列规定：

1按本规程1的规定，用手动单次测量方法测取新的标准计数。

如新测取的密度和水分标准计数符合公式（4.2.1-1）的规定范围，则该新测取的密度和水分标准计数为合格，否则视为不合格。

|n-n0|≤2.0

（4.2.1-1）

式中n—新测的密度或水分标准计数；

n0—仪器先前以测取的4个密度或水分标准计数的平均值；

f—预置比例因子。

2按本规程1的规定，用手动单次册取新的标准计数。

如新测取的密度和水分标准计数分别符合公式（4.2.1

|n-n0|≤0.01n0（4.2.1-2）

|n-n0|≤0.01n0（4.2.1-3）

n0—仪器先前以测取的4个密度或水分标准计数的平均值。

3如仪器还没有测取和存储过合格的标准计数；

或者已有，但是在2个月以前测取的；

或者新的测量地区其环境放射性本底有明显异常，则都应先重新测取4个密度或水分标准计数并取其平均值，在按本规程4.2.1

4.2.2

0.75≤

≤1.25（4.2.2）

式中n—新测取的密度或水分标准计数，即是一组所有单次测取的密度或水分标准计数平均值;

σ—该组单次测取的密度或水分标准技术的标准差；

f—预置比例因子。

4.2.3

5现场标定

5.1一般规定

5.1.1对不同的被测材料和不同测量条件，以期在现场测试前，应进行现场标定。

相同被测材料在相同测量条件下，进行现场连续测试时，每隔3～6个月应进行一次现场测试标定。

5.1.2仪器现场标定可采用密度和水分样法，也可采用原位取样法。

5.1.3仪器现场标定可采用的被测材料和所处的测量条件应与仪器现场测试时的被测材料和测量条件相同，被测材料的密度和含水量范围应包含现场测试中被测材料的密度和含水量变化范围。

5.1.4现场标定是一期影剧其他放射源8m以上，以距大型建筑物3m以上。

仪器操作人员在测量过程中应与仪器保持2m以上距离。

5.1.5现场标定是仪器应采用4min。

5.2密度和水分标样现场标定

5.2.1密度和水分标样的制作应符合下列规定

1应采用现场被测材料和使用钢模板制作密度水分标样。

标样应不小于以下尺寸：

背向散射发密度测量：

600mm×

450mm×

250mm；

透射法密度测量：

350mm；

水分测量：

350mm。

2密度和水分标样数量分别应有3个。

3土石材料密度标样制作。

应准备3个容器，其尺寸应符合本规程5.2.1之1的规定。

分别向容器内充填现场被测土石材料。

充填时应保持材料原有级配和分布均匀病分层充填和夯实，分层厚度可为50mm或100mm，直至将容器填满、夯实到容器顶面并最后刮平。

测量容器充填体积和称量所充填的土石材料质量，可计算出每个密度标样的密度，密度值误差应在±

0.005g/cm3范围以内。

4混凝土材料密度标样制备。

分别向容器内分别充填混凝土材料。

该混凝土材料和级配应与现场浇筑使用混凝土材料相同。

充填时应分层充填和压实，分层厚度可为50mm或100mm，直至将容器填满，压实到容器顶面并最后刮平。

测量容器充填体积和称量所充填的混凝土质量，可计算出每个密度标样的密度。

密度误差应在±

5土石材料水分标样制备。

充填时应分层充填和压实，并使其密实程度与现场情况大体相同。

分层厚度可为50mm或100mm，直至将容器填满、压实到容器顶面并最后刮平。

充填完成后应采用塑料薄膜覆盖其表面。

当仪器对以上各个水分标样测量完成后，应取样并采用烘干法测定出每个水分标样的含水量。

含水量误差应在±

5.2.2标样法密度现场标定应符合下列要求：

1仪器开机，经预热和自检程序进入工作状态。

应按本规程4.1和4.2规定，测取和输入合格的密度标准计数。

2应将容器分别放置在以制作好的土石或混凝土材料的3个密度标样表面，使仪器底面与标样表面在长边方向相一致，并且其位置前、后和左、右对称。

3根据土石或混凝土材料的标样不同，应分别按本规程6.2或6.3的规定，对每个标样，采用现场测试所选择的测量深度，并采用4min测量时间，启动仪器测取3次密度值。

取这3次密度值的平均值，作为仪器测量结果。

4计算每个密度标样的仪器密度测量结果与标样实际密度值差值，应取这3个差值的平均值作为仪器在采用该测量深度时密度测量结果的校正偏差。

5.2.3标样法水分现场标定应符合下列要求：

应按本规程4.1和4.2规定，测取和输入合格的水分标准计数。

2应将容器分别放置在以制作好的3个土石材料水分标样表面，使仪器底面与标样表面在长边方向相一致，并且其位置前、后和左、右对称。

3应分别按本规程6.2的规定，分别对每个标样采用4min测量时间，，启动仪器测取3次含水量值。

取这3次含水量的平均值作为仪器测量结果。

4计算每个水分标样的仪器含水量测量结果与标样实际含水量的差值，应取这3个差值的平均值作为仪器含水量测量结果的校正偏差。

5.3原位取样法现场标定

5.3.1根据被测材料种类和性质可采用不同的原位取样法。

对土石材料的密度测量，可采用灌砂法或环刀法，含水量测量可采用烘干法；

对于混凝土和沥青混凝土密度测量，可采用灌砂法和钻孔取芯法。

5.3.2现场标定应选择有代表性的测点。

仪器测试与原位取样应在相同的位置进行，并在仪器测量后立即进行原位取样。

5.3.3原为取样法所取芯样应为直径200mm的圆柱体，该圆柱体应正好作落在仪器γ—射线源和γ—射线探测器连线中间位置。

当采用背向散射法密度测量时，圆柱体高度可为75mm左右；

当采用透射法密度测量时，圆柱体高度可为150mm左右。

5.3.4可用相关法确定仪器密度和含水量结果分别与原位取样法密度含水量测量结果的相互关系。

对比测点不应少于30个，且相关曲线的相关系数应不小于0.9。

5.3.5原位取样法现场标定应符合下列规定：

应按本规程4.1和4.2规定，测取和输入合格的密度和水分标准计数。

2应在选定的测量位置上放置好仪器，对被测材料分别为土石或混凝土和沥青混凝土则分别按本规程6.2或6.3和6.4的规定，采用现场测试所选择的测量深度和采用4min测量时间，启动仪器测取3次密度和含水量测量。

记录相应的密度和含水量测量结果。

3应按本规程5.3.4的规定，进行原位取样，并将所取食杨松实验室测定其密度和含水量。

4应按本规程5.3.4的规定，整理和绘制原位取样法密度和含水量测量结果分别与仪器密度和含水量测量结果相关曲线。

5计算所有测点的原位取样法密度测量结果的平均值和仪器密度测量结果的平均值，取两者的差值作为仪器采用该测量深度时密度测量结果的校正偏差。

6计算所有测点的原位取样法含水量测量结果的平均值和仪器含水量测量结果的平均值，应取两者之差作为仪器测量结果的校正偏差。

6现场测试

6.1一般规定

6.1.1现场测试前应检查仪器电源畜电情况。

如不能满足现场测试需要，应及时充电或更换电池。

6.1.2现场测试前应对仪器的各项测量功能进行检查检查结果应符合仪器使用说明书要求。

6.1.3现场测试前仪器应按本规程5的规定进行现场标定。

6.1.4项场测试前应按本规程4.1和4.2的规定，测取和检验仪器的标准计数，检验合格方可使用。

6.1.5现场测试前应按被测材料种类、碾压层厚度、现场标定所确定的校正偏差和测量精度要求等设计和设置仪器相关测量参数。

6.1.6现场测试使仪器测量地点周围8m以内不应有任何放射源，3m以内不宜有大型建筑物。

仪器测量人员在测试过程中仪与仪器保持2m以上距离。

6.1.7当仪器放在沟渠内测试时，应按仪器说明书要求确定适合仪器测量的沟渠最小宽度。

当沟渠小于最小宽度时，仪器测量结果应按仪器说明书要求进行校正。

6.1.8对土石和混凝土密度测量，仪器测量深度应少大于或等于碾压层厚度。

对薄面层压时密度测量，仪器背向散射发测量深度应稍小于或等于薄面层厚度。

如仪器背向散射发测量深度大于该薄面层厚度，应按仪器使用说面要求，对仪器测量结果进行校正。

6.1.9当碾压层厚度大雨或等于100mm时，已采用透射法密度测量方式。

如被材料不宜或不易成孔时。

如被材料不宜或不易成孔时，则可采用透射法密度测量方式。

采用背向散射发测量密度时，测量时间不应小于1min。

无论采用背向散射发或是透射法，只要是包含有含水量测量，测量时间均不应小于4min。

如进行单一的含水量测量，仪器源杆宜设置在背向散射发测量位置。

仪器测量精度和测量误差应符合工程实际要求。

仪器测量精度和误差分析可按规程附录A的规定执行。

现场测试中的仪器使用、保管和运输中有关辐射防护安全要求应按本规程附录B的规定执行。

6.2土石材料密度和含水量现场测试

6.2.1仪器测试前应按本规程6.1的规定作好仪器现场测试前的检查和准备工作。

6.2.2背向散射发测量应符合下列规定：

1测量场地准备。

1）选择和确定测量位置。

2）将测量表面浮土清除干净，使其露出被测土石材料表面。

3）用导板等工具平整好测点表面，平整面大小应以能安放下仪器底面为宜。

4）对不宜平整的凹凸不平处，应使用相同细粒土或细沙填补，填补材料厚度不宜大于3mm，填补面积不宜大于仪器底面积10%，最后用导板刮平。

2仪器测试

1）将仪器放在以准备好的测量表面，仪器底面应与测量表面良好接触。

2）检查和确认仪器测量参数设置后，将仪器源杆设置到背向散射发测量位置。

3）启动仪器进行测试，在测试过程中测量人员应退到离仪器2m以上距离。

6.2.3透射法测量应符合下列规定：

1应按本规程6.2.2之1规定做好测量场地准备。

2测量准备和仪器安放位置标记。

1）用导板、铁锤和钢钎，在以准备好的测量表面上，按预定测量深度，造一个孔，该测孔应垂直于测量表面。

2）在钢钎没有拔出情况下，以导板四角为定位标志，划好仪器安放位置定位标记线。

3仪器测试。

1）参照已划好的定位标志线，将仪器准确的安放在测量点位置。

2）检查和确认仪器测量参数设置后，将仪器源杆缓慢向下插入测控至预定测量深度。

在源杆下插过程忠应避免扰动孔壁和防止测孔坍塌。

3）以源杆为轴左右稍微转动仪器，使仪器平稳坐落在测量面上，其地面应与测面有良好接触。

在轻轻挪动仪器，使源杆紧贴最靠近仪器一侧的孔壁。

4）启动仪器进行测试，在测试过程中测量人员应退到离仪器2m以上距离。

6.2.4当采用背向散射法和200mm以内深度的透射法密度测量时，被测土石材料最大粒径不宜大于20mm。

当采用200mm以上深度的透射法密度测量时，被测土石料最大粒径不宜大于40mm。

6.2.5当被测土石材料中存在个别超大粒径颗粒或空洞时，应采用以下方式进行校正：

在同一测点，将仪器沿源杆转动180°

进行第二次测试。

如当两次干密度读数差值在±

0.03g/cm3范围以内，取该两次读数的平均值作为仪器测量结果；

如两次干密度读数差值超出±

0.03g/cm3范围，则应将仪器分别转动到90°

和270°

位置在进行两次测试，取其四次读数平均值作为仪器测量结果。

6.3混凝土密度现场测试

6.3.1仪器测试前应按本规程6.1的规定做好仪器现场测试前的检查和准备工作。

6.3.2背向散射法测量应符合下列规定：

1测量场地准备

对钢筋混凝土材料，测点出混凝土保护层厚度应不小与仪器测量深度。

2）对尚未硬化的混凝土，则应选择较平整表面，清除其松散砂粒。

若有凹凸不平处，应使用细砂充填，但充填料厚度不应大于3mm，充填面积不应大于仪器底面10%，最后用导板抹平。

2应按本规程6.2.2

6.3.3对于未硬化混凝土用透射法进行测量应符合下列规定：

1可按本规程6.3.2之1的规定做好测量场地准备。

在钢筋混凝土测点位置的下面，预定的测量深度内，γ—射线所穿过的路径上不应有钢筋存在。

2应按本规程6.2.3之2的规定做好测孔准备和仪器安放位置标记。

3应按本规程6.2.3

6.4沥青混凝土密度现场测试

6.4.1仪器测试前应按本规程6.1的规定，做好仪器现场测试前的检查工作和准备工作。

6.4.2背向散射法测量应符合下列规定：

1）测量位置应选择在经碾压并以冷却后较为平整的表面。

2）用毛刷清洁测量表面。

3）如测量表面仍有凹凸不平处，应使用细砂充填，但填补厚度不宜大于3mm，充填面积不应大于仪器底面10%，最后用导板抹平。

7报告书

7.0.1应说明工程项目名称，测量的具体地点和位置；

写说明材料的类别，如土石、混凝土和沥青混凝土；

注明所测试的参数，如材料密度（湿密度、干密度）、含水量、含水率、压实度和空隙率等。

7.0.2应说明测量日期、当日天气、气温、或环境温度。

7.0.3应说明测量仪器名称、规格型号、编号和生产厂家。

7.0.4应注明测量当日仪器标准计数，包含密度和水分标准计数，并注明仪器前次标准计数，包含密度和水分标准计数以及测量日期。

7.0.5应注明仪器现场标定时间，标定方法和校正偏差。

7.0.6应说明测量方式，是采用背向散射法或透射法还使两者交替并用。

采用背向散射法时，应说明有效测量深度，采用透射法测量时则应写明测量深度；

说明测量时间。

7.0.7对土石材料应目测描述；

对混凝土则应指明是未硬化或硬化混凝土，并说明其配比、批号、组分以及铺层厚度；

对沥青混凝土应说明沥青混合料类型、级配、拌和方式和铺层厚度等。

7.0.8应说明碾压机具类型、施工方式和碾压遍数。

7.0.9应记录测点的密度、含水量测量结果和其他参数，密度和含水量测量结果应精确到0.001g/cm3，含水率测量结果应精确到0.1%。

应写明检测人员和校核人员姓名。

附录A测量精度和测量误差

A.0.1测量精度。

仪器测量精度定义是指仪器测量计数一个标准差幅度的变化量引起的密度或含水量之变化量。

仪器测量精度取决于仪器测量技术标准差和仪器标定曲线斜率，应按公式（A）计算：

P=

（A）

式中P—仪器密度或水分测量精度，g/cm3；

σ—仪器密度或水分测量技术的标准差，计数；

S—密度或水分测量标定曲线斜率，计数/（g·

cm-3）。

对密度测量，仪器密度测量计数与被测材料密度是非线性相关，不同密度在密度标定曲线上对应的斜率S是不同的。

对确定的仪器，测量技数标准差与测量次数、测量计数相关，给定仪器测量精度应同时说明被测材料的密度、含水量、测量时间和测量计数。

延长测量时间和增大测量计数可减小测量计数的标准差，可提高仪器的测量精度。

仪器测量精度可按一下任一种方法计算：

1对有确定密度和含水量的被测材料，固定仪器测量位置进行连续多次测量，如10次或20次，分别计算出仪器密度或水分测量计数标准差σ。

再根据被测材料密度或含水量，分别查出密度或水分标定曲线上对应的斜率S，分别计算出仪器密度或含水量测量的测量精度。

2对有确定密度和含水量的被测材料，固定仪器测量位置进行一次性测量，若其密度或水分测量计数为N，则以公式σ≈

估算出密度或水分测量技术标准差σ，再根据被测材料密度或含水量，分别查出密度或水分标定曲线上对应斜率S，分别计算出仪器密度或水分测量精度。

对直独式仪器，其测量精度可采用以下方法直接确定，即对有确定密度或含水量的被测材料，固定仪器位置进行多次测量，计算出该组测取的密度值或含水量值的标准差即是仪器测量精度。

对表面型核子—水分密度仪，密度测量精度一般要求是，当被测材料密度为2.250g/cm3，采用背向散射法测量应在±

0.018g/cm3范围以内，采用透射法测量应在±

0.005g/cm3范围以内；

水分测量精度一般要求是，当被测材料含水量为0.160g/cm3；

应在±

检验或新设置仪器标定曲线时，应确定仪器测量精度，而这项工作应由专业人员来进行。

A.0.2测量误差。

仪器测量误差使之以其密度或含水量测量志分别与被测材料密度或含水量值之间的偏差。

现场测量中，对表面型核子—水分密度仪除了仪器测量精度带来测量误差以外，还会有被测材料化学成分变化、测面不平整以及人为操作不当等因素带来测量误差。

经现场标定的仪器，按本规程进行测试时，对密度测量，测量误差应在±

0.03g/cm3范围以内；

对水分测量，当含水率小于40%时，测量误差应在±

1%范围以内，当含水率等于和大于40%时，测量误差应在±

2%范围以内。

附录B辐射安全

—密度仪的单位均必须办理和取得“放射性同位素工作许可证”和“放射性工作登记证”，并且操作人员应办理和取得“放射性工作人员证”。

3m范围应设置明显警戒线，无关人员应退至警戒线外，应防止施工机械和其他车辆碰坏仪器。

B.0.4仪器在不使用时，对表层型核子水分—密度仪，应将以棋手并置于安全位置，即将

—密度仪丢失、被盗