上海市嘉定区建设工程质量检测中心有限公司 上海 201800
摘要：现代建筑施工建设、装饰装修过程使用大量建筑材料，使材料放射性对空间内人员的人体伤害被累积、放大，研究表明，建筑或装饰材料的放射性超标，会直接影响消费者，特别是老人和儿童的身体健康，容易引发白血病等各种疾病。为积极响应市场的需求，我公司决定开展建筑、装修材料的放射性指数的检测业务，该项目主要用到的检测设备是γ能谱仪。由于此次扩项的项目是公司首次接触放射性类项目的扩项，缺少相关的经验，无疑增加了该项目扩项的难度。
关键词：建筑材料；放射性来源；放射性检测
引言：放射性为物质的自然属性，部分物质原子核衰变过程中向外辐射能量而产生放射性。受属性限制，放射性无法有效被物化或生物手段消除，仅可通过自身衰变而逐渐削减。国家出台《建筑材料放射性核素限量》对建筑材料放射性标准及检验方式进行说明。为提高建筑产品中使用材料的安全性，达到核素限定要求，需要对建筑材料放射性来源及检测技术进行分析总结。
1建筑材料放射性的来源
建筑材料放射性主要来自材料中原子核的放射性衰变。放射性核素指自然界中存在的不稳定、可自行释放射线、衰减为其他元素原子核的元素，其释放射线种类包括α、β和γ。三种射线中，α射线由氦原子核构成，特点为穿透能力弱、电离能力强；β射线构成要素为电子，其特点与α射线相反，有较强的穿透能力；γ射线则由中子构成，其穿透能力强，但电离能力不及β射线。
放射性会对人体造成一定危害，通过内照射和外照射两种方式产生。其中，内照射指的是存在于空气、食物、水中的放射性核素，从呼吸道、消化系统进人体后产生伤害作用；外照射则由天然或人工辐射源发出的β射线和γ射线产生，γ射线的伤害程度要更明显。
建筑材料放射性的高低可利用照射指数来衡量，其指的是建筑材料产生公众照射剂量的相对程度。建筑材料的放射性是构成空间环境污染的主要因素，其含有的天然放射性核素主要为镭-226、钍-232和钾-40、。
2建筑材料放射性检测技术
2.1标准源的选择
由于标准源相当于一个基准，标准源选择的准确与否直接影响最终的检测结果，标准源应具有良好的均匀性、稳定性，量值准确，并能溯源到国家计量基准。在仪器到位，按照调试后，通过联系厂家，在若干种不同的标准源核素和质量的组合中，经过反复的试验，测量检测值对照标准样品，最终选择了低质量的137Cs作为放射源，提高了检测准确度和灵敏度。
2.2检测技术
Y能谱仪为目前建筑材料放射性检测的核心方式，其利用天然放射线性核素发射γ射线能量差异，检测材料放射性的强弱。使用Y能谱仪进行建筑材料放射性检测的优势为操作过程简便、检测稳定性高、成本低廉，因此在建筑材料检测中应用广泛。
γ能谱仪的稳定性：检测样品时，样品谱中的镭-226、钍-232、钾-40的三个特征峰区，左右边界道与三个标准谱中相应的峰区应基本一致。在实际检测中，通过试验发现，γ能谱仪是不可能每次检测样品时都进行刻度，受到环境温度和环境湿度影响较大。通常以室温20度为基准，超过20度为正偏差，低于20度为负偏差，所以通过反复试验，得出不同季节要用标准源进行刻度，使得γ能谱仪得出的检测数据最准确和稳定。
2.3检测标准
以装饰装修材料为例，建筑材料放射性检测标准如表所示。
建筑装饰装修材料放射性检测标准
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2.4注意事项
2.4.1标准控制
建筑材料放射性检测选用的标准源应具备足有的稳定性和均匀性，其量值可被清晰观测且真实准确，能够达到国家有关计量基准的要求。在选取标准源时，应重点查看其是否具备相应证书，分析证书的合法性，选用可追溯级别高的标准源，以保证建筑材料放射性检测的准确性。
2.4.2仪器控制
建筑材料放射性检测核心仪器为Y能谱仪，其样本谱中包括镭-226、钍-232和钾-40三个特征峰区，其边界道应与标准谱中对应特征峰区的边界道相一致[2]。因此所选用的Y能谱仪应自带寻峰及特征峰区设置功能，并可对活时间及实时间做灵活调整。随着建筑材料安全等级要求的提升，放射性检测工作频繁开展，在实际工作中不可能在每次检测前，均对Y能谱仪进行能量刻度。因此Y能谱仪需提供稳定的运行性能，要求24h内Y能谱仪的峰位漂移不超过1%。若Y能谱仪长期闲置未用，再次使用前需重新进行能量刻度。
2.4.3样本控制
（1）样品制作要求
按照标准GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》的要求，检测时样品
细度需<0.16mm。因此，制样过程对测量结果影响甚大。试验初期采用人工捣碎、研磨、过筛的方式得出的检测结果偏移很大。通过反复查阅相关资料，联系设备厂家，最终特制了一台样品前处理设备，通过设备的自动制备，不但提高了工作效率，提高了样品的均匀度和一致性，保证相对测量结果有可比较性。
（2）制备过程。建筑材料放射性检测需依照《限量》中的要求开展样本采集、制备工作，随机抽样能够尽可能使样本的物理性质与标准物质的物理性质相一致，以得到更具参考性和比较价值的结果。
（3）密封过程。样本密封阶段需重点关注密封时长的控制，现行《限量》中并未对样本密封时间做出明确要求，但由于不同建筑材料的自然衰变周期差异明显，若密封时长不足，镭-226、钍-232和钾-40还未达到衰减平衡状态，会导致放射性检测结果存在较大偏差。因此在具体工作中，通常在样本制备完毕后在适宜条件下放置3～7d，待其稳定后，可进行检测实验，以消除核素短周期衰变对放射性检测结果的影响。
2.4.4时间控制
不同的样品，其稳定性差异比较大，测试时间的长短通常由γ能谱仪的本底、探测效率以及材料放射性的强弱确定。按照标准GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》的要求，检测时间一般为7200s。但是在可行性试验中发现，低本底的材料，如：地砖、石膏板，在检测时间7200s时，经常检不出，基线偏移大。通过不断试验，当检测时间延长至21600s后，基本可以检出且基线平稳，对检测低本底的样品时具有现实意义。
2.4.5技术控制
建筑材料放射性检测人员应具备足够的专业知识，熟练掌握有关的检测技术及检测原理，能够从以往检测经验中总结对放射性检测结果可能产生影响的因素，在检测过程中予以重点关注。结合以往工作经验，认为放射性检测过程中技术控制要点有四：第一，样本制备后的装盒阶段，应保证样本填装均匀、紧实，装满后轻轻敦实，并进行样本追加，晃动样本盒无明显晃动感，可视为装填合格。第二，严格控制样本盒在探测器上放置的位置。第三，严格控制检测过程中各计算过程的数量误差。第四，严格控制计算机软件分析过程，样本图谱与本底、标准图谱拟合过程的误差。
3.建筑材料放射性检测案例
负离子陶瓷为建筑材料市场中一种新型材料，负离子可发挥调节呼吸、舒缓疲劳、促进睡眠等作用，使该类材料在建筑市场上受到广泛欢迎。本文以负离子陶瓷为案例，从其生产原料入手，对材料放射性进行实验检测。
3.1仪器选择
实验主要仪器设备为FYFS-2002F Y能谱仪、精确度为0.0001g的分析天平、精确度为0.01的电子天平、电热鼓风干燥箱、陶瓷蒸发钵、马
弗炉等。
3.2样本处理
从建筑材料市场随机抽取常用于负离子陶瓷生产的陶瓷负离子墨水和粉作为实验样本，并将墨水转换为固态。精确称取500g墨水样本放置在陶瓷蒸发钵中加热升温至300℃，持续该状态1h，再加热升温至700℃持续2h，直至固体重量不再改变。样本冷却至室温后，进行初步研磨。
称取100g粉，添加60mL纯净水，混合均匀后以3.36g/m2的量加入到300g生坯中[3]。负离子陶瓷的生产在一般陶瓷表面涂刷底釉和面釉，然后覆盖负离子材料。为避免其他物质对放射性检测结果的影响，直接选用一次烧陶瓷生坯进行实验。在200℃环境中对其做烘干处理，连续30min，然后在1150℃环境中煅烧，冷却后精确称重。
样本经研磨处理后过筛，放置于样本盒中，保证填装均匀、紧实。控制测量条件不变，使用Y能谱仪测量样本中镭-226、钍-232和钾-40的比活度。
3.3条件设定
Y能谱仪的运行条件设置为：温度：20～25℃；相对湿度：40%～60%。该条件与仪器出厂时的设置情况相一致，可省去能量刻度环节。
3.4结果分析
放射性检测结果如下图所示。
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放射性检测结果
综合来说，按照实验条件，当负离子粉的用量为5g/m2时，负离子瓷砖仅可用于用于非住宅、老年公寓、幼儿、学校、医院建筑以外的建筑及建筑外饰面、室外建筑当中。若想要在住宅建筑室内装修中使用该类型瓷砖，必须降低负离子材料的应用比例，以削弱材料放射性。
4建筑材料放射性控制建议
4.1合理选择建筑材料
材料优化选择是削弱材料放射性对建筑空间内人体影响的最直接措施。相关企业在选取建筑材料尤其是内部装修材料时，应优先选择材料市场上的知名、著名品牌，在材料采购过程中，重点查看材料商品是否经过放射性检验，其放射性水平是否与目标建筑类型材料放射性的要求相符合。对于已采购的建筑材料，可根据其放射性检测结果，将其合理应用与建筑产品的不同施工环节，如住宅、学校、婴幼儿教育机构等建筑内部装饰装修材料必须达到A类标准要求。结合以往建筑材料放射性检测经验，市面上大多数花岗岩、页岩的放射性强度均偏高，因此此类材料不可应用于建筑室内。
材料放射性污染的预防还可通过改善室内通风条件实现，科学设计建筑内部空气循环系统，以有效稀释空间浑浊空气，降低氡浓度，避免建筑材料对人体产生过多的伤害。
4.2科学确定建筑位置
建筑空间内产生的放射性均源于地面，因此在确定房建工程建设位置时，应重点开展土壤放射性检验工作，避免将建建筑建设在尾矿坝、空气流通欠佳的位置，以提高建筑材料放射性的可控性。工程建设主体应加强建筑材料放射性检测能力，对于有条件的企业，可组建专门的材料质量控制小组，引进便携式的放射性检测设备，在开展材料采购的同时，进行放射性检测。同时注意建筑材料市场信息采集，搭建相应的信息化系统，以采集不同种类、型号建筑材料放射性检测信息，结合具体数据划分各建筑材料优先级，优先从放射性检测达标的材料中确定采购名单。
4.3加强检测机构的管理体系改革创新
根据国家认监委的要求，2018年本人主持完成了公司质量体系文件的变更工作，在结合公司实际情况下，进行了创新尝试，使得整个管理体系文件结构更加完整，归类更加明确，层次更加清晰，职能分配更加合理，更加具有符合性和可操作性。新版管理体系文件，体现了公司软实力。创新如下：
（4.3.1）建立和保持公司监控检验检测有效性的控制程序
尝试将公司监控检测数据有效性分三步走，更细化每个流程环节：
a)检测前过程中加入对采用的代表性、样品的保护、样品的运输进行监控。
b)检测中明确加入对空白分析、重复检测、比对、加标控制的分析。
c)检测后过程中，加入对留样保存、有效数字、报告解释和修改的分析。
（4.3.2）建立风险评估和控制程序
根据公司运行实际情况，建立风险评估的六大方面：人员方面、仪器设备方面、物料方面、标准方面使用方面、环境设施方面、报告方面。
建立风险识别的三大项12小点：检测前：合同评审风险、样品风险、信息保密风险、客户沟通风险；检测中：人员风险、仪器设备风险、试剂耗材风险、检测方法风险、安全风险；检测后：样品处理和储存风险、数据结果风险、报告风险、信息安全和保密风险。
（4.3.3）强化检测安全要求
a）建立了关于测量设备的安全处置、运输、存放、使用、维护的程序，以确保其功能正常、防止污染和性能退化。
b）所有记录建立保护和保密程序
c）完善标准物质采购、运输、保存、使用的程序，以防止其污染或损坏，保持其完整性。
d）建立非标方法的安全使用程序
e）完善保持数据完整性和安全性的程序
（1）进一步明确了测量不确定度的要求
a)针对不同的检测项目和检测对象，细化了采用不同的评估方法
b)在采用新的检测方法时，按照新的检测方法重新评估检测不确定度。
结论：放射性检测是提高建筑质量、确保使用安全的关键途径，相关单位应严格开展材料进场检验工作，杜绝放射性超标建筑材料混入施工现场。同时加强材料放射性检测技术创新，提高检测能力和检测机构公司机制的改革创新，提供空间舒适度、使用性能及审美效果兼具的建筑产品，给大众提供一个宜居幸福的家园。
参考文献
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[3]韦志功,王彦成.建筑材料放射性检测与控制分析[J].四川水泥,2019,(4):19,42.
[4]林玲,赵东平.陶瓷建筑材料的天然放射性[J].砖瓦,2018,(11):135-140.