Методические рекомендации по применению радиоизотопных плотномеров для контроля уплотнения грунтов при строительстве автомобильных дорог (46150)

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ РАДИОИЗОТОПНЫХ ПЛОТНОМЕРОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

ОДОБРЕНЫ МИНТРАНССТРОЕМ

МОСКВА 1977 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ РАДИОИЗОТОПНЫХ ПЛОТНОМЕРОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ. Союздорнии. М., 1977.

Изложены требования к радиоизотопным средствам измерения плотности и влажности грунтов. Приведена техническая характеристика рекомендуемых средств измерений. Даны описание штыревого гамма-плотномера ШГП (конструкции Ленинградского филиала Союздорнии) и варианты его применения. Рассмотрены вопросы градуировки плотномеров с помощью модели грунта, снятия показаний (результатов измерений) без использования градуировочных графиков. Дана оценка погрешностей измерения.

«Методические рекомендации» предназначены для производственных лабораторий и служб технического контроля при дорожных управлениях.

Предисловие

Радиоизотопные средства измерений позволяют производить экспресс-контроль уплотнения земляного полотна в процессе работы грунтоуплотняющих машин и тем самым оптимизировать режим их работы. Кроме того, высокая объемная представительность результатов контроля, а также практически неограниченная возможность повторения измерений позволяют повысить качество сооружаемого грунтового основания.

Штыревой гамма-плотномер ШГП, разработанный и изготовленный в Ленинградском филиале Союздорнии, можно использовать для измерений с переменной базой на постоянной глубине, с переменной глубиной зондирования при постоянной базе, а также в качестве приставки (штыревой блок) к поверхностному гамма-плотномеру ПГП-2.

«Методические рекомендации по применению радиоизотопных плотномеров для контроля уплотнения грунтов при строительстве автомобильных дорог» составили инженеры С.С. Прохоров, Н.А. Копылова, Л.Д. Зверев и И.И. Зактрегер под общей редакцией И.И. Зактрегера (Ленинградский филиал Союздорнии).

Замечания и пожелания просьба направлять по адресу: 143900 Балашиха-6 Московской обл., Союздорнии или 191065 Ленинград, Герцена, 19, Ленинградский филиал Союздорнии.

1. Общие требования к радиоизотопным средствам измерений плотности и влажности земляного полотна

1.1. Радиоизотопные измерительные устройству предназначенные для проведения полевого контроля плотности и влажности земляного полотна, должны удовлетворять следующим требованиям:

а) диапазон измерений объемной массы грунта 1,4 - 2,3 г/см3;

б) точность измерений плотности и влажности не ниже, чем при объемно-весовых способах. Погрешность в измерениях не должна превышать: плотности ??0,03 г/см3, влажности - 1 %;

в) возможность определения плотности грунта без разрушения земляного полотна на глубину до 30 см;

г) возможность повторных измерений в одном и том же месте для контроля;

д) оперативность выполнения измерений на месте производства работ по уплотнению: длительность первичного измерения, включая подготовку места, - 5 мин, повторного - 1 мин;

е) достаточный объем контролируемого грунта в точке измерения;

ж) применимость ко всем мелкозернистым грунтам независимо от времени года.

1.2. Измерительные устройства должны быть просты в эксплуатации и надежны, т.е. должны сохранять работоспособность после длительного транспортирования, при изменениях температуры в диапазоне от минус 10 до плюс 50 ??С и при влажности воздуха до 80 %.

1.3. Масса измерительного устройства должна позволять одному оператору перемещать его в пределах места производства измерений.

1.4. Необходимо обеспечить безопасность работы с измерительными приборами. Уровень радиации на поверхности защитного контейнера не должен превышать 4 мР/ч. Конструкция штыревого блока должна исключать вероятность нахождения изотопа вне контейнера при его перемещении.

1.5. Радиационные средства измерений плотности и влажности транспортируют в специальных автомобилях.

1.6. При работе с радиоизотопными приборами необходимо выполнять требования «Санитарных правил работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений» (ОСП-72) и «Правил перевозки радиоактивных веществ» (ПБТРВ-73).

2. Радиометрические средства измерений плотности и влажности

3.1. Гамма-плотномеры и нейтронные влагомеры состоят из блоков с радиоактивным источником излучения (гамма-квантов или быстрых нейтронов), детекторов, преобразующих ионизирующие излучения в электрические импульсы, и соответствующих счетно-запоминающих устройств (частотомеры, интенсиметры, МЭС к др.).

2.2. В зависимости от применяемого метода измерений (рассеяние ионизирующего излучения или прямое облучение) источники радиоактивного измерения размещают на поверхности грунта или заглубляют в его толщу. В измерительном устройстве могут быть использованы одновременно оба метода.

2.3. Для регистрации гамма-квантов применяются блоки детектирования двух типов: с газоразрядными счетчиками типа СТС и СБМ и сцинтилляционными.

Газоразрядные счетчики просты по конструкции и надежны в эксплуатации, но эффективность счета гамма-квантов не превышает 1 % от числа попадающих на счетчик.

Сцинтилляционные детекторы, состоящие из сцинтиллятора в фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), по конструкции и в эксплуатации более сложны, но по сравнению с газоразрядными обладают хорошей разрешающей способностью (около 0,1 мкс) и в десятки раз большей эффективностью счета гамма-квантов и нейтронного излучения.

2.4. Зарегистрированные детектором гамма-кванты представляют информацию о плотности грунта.

2.5. Влажность грунта определяют:

регистрацией плотности медленных нейтронов;

регистрацией интенсивности захватного гамма-излучения;

суммарной регистрацией медленных нейтронов и захватного гамма-излучения.

2.6. Глубинный гамма-плотномер ГГП-2, поверхностный гамма-плотномер ПГП-2 и нейтронный индикатор влажности НИВ-2 не в полной мере отвечают требованиям дорожного строительства. Так, ГГП-2 и НИВ-2 не обеспечивают удовлетворительной воспроизводимости и необходимой точности измерения (погрешность измерения ГГП-2 - 0,1 г/см3, НИВ-2 - ±2 %), а также требуют при эксплуатации бурения скважин диаметром 50 мм. ПГП-2 имеет ограниченную глубину измерения, которая в зависимости от плотности грунта не превышает 10 - 15 см. Погрешность измерения ПГП-2 - ??0,1 г/см3.

2.7. Дли контрольного определения объемной массы грунта земляного полотна перед возведением дорожной одежды можно рекомендовать влагоплотномер УР-70, разработанный ОКБ НПО «Геофизика» Министерства геологии СССР. УР-70 позволяет измерять плотность и влажность грунтов на глубине до 20 м через каждые 0,25 м в скважине диаметром 50 мм. Время единичного измерения объемной массы и влажности составляет 3 - 4 мин. Погрешность измерения объемной массы меньше 0,1 г/см3. Расхождение между показаниями нескольких влагомеров УР-70 при измерениях, выполняемых в одинаковых условиях, не превышает 0,5 % объемной влажности.

2.8. Для контроля уплотнения земляного полотна в процессе его возведения глубиной до 30 см можно рекомендовать комбинированный гамма-плотномер для грунтов и бетонов «Технолог-К» и комбинированный влагоплотномер «Технолог-С». Эти приборы, прошедшие предварительные испытания, находятся в стадии доработки.

2.9. Нейтронный влагомер РВГ-36 позволяет определять влажность грунтов всех разновидностей без извлечения образцов в скважине диаметром 36 мм. Результаты получают на месте измерений. Принцип работы РВГ-36 основан на использовании эффекта замедления быстрый нейтронов водосодержащей средой.

Источник излучений быстрых нейтронов - плутоний бериллиевый, детектор медленных нейтронов - сцинтилляционный.

2.10. Для контроля уплотнения земляного полотна, сооружаемого из различных грунтов (кроме скальных, крупнообломочных и гравелисто-песчаных), Ленинградский филиал Союздорнии разработал штыревой гамма-плотномер ШГП с наклонным неколлимированным лучом гамма-квантов.

Отличительной особенностью ШГП является простота получения результатов измерений. Отсчет объемной массы прочитывается непосредственно по шкале плотномера и не требует градуировочного графика. Время, затрачиваемое на первое измерение, включая подготовку места, - около 5 мин, на повторное - менее 1 мин. Основная погрешность ШГП, определенная как среднеквадратическое отклонение результатов наблюдений, составляет не более ??0,03 г/см3.

2.11. Данные основных технических показателей упомянутых радиоизотопных плотномеров и влагомеров приведены в табл. 1.

Таблица 1