簡述土工合成材料試驗(yàn)檢測方法
(一) 試驗(yàn)操作和資料整理時(shí)應(yīng)泣意和遵守的事項(xiàng)
1.制樣原則
每項(xiàng)試驗(yàn)一般剪取6~10個試樣,應(yīng)從卷材長度和寬度方向上隨機(jī)剪取樣品,距卷材邊緣不小于100mm。同一項(xiàng)試驗(yàn)的各試樣應(yīng)避免它們位于卷材同一縱向或橫向位置上。
2.試樣調(diào)濕
大多數(shù)織造或非織造土工織物在測試時(shí)對試驗(yàn)室無溫濕控制要求,只要記錄試驗(yàn)時(shí)溫度和濕度即可。而一些對溫度較敏感的土工合成材料,如土工格柵、土工網(wǎng)等,試驗(yàn)前應(yīng)對試樣進(jìn)行調(diào)濕,即將試樣在溫度為20土2℃和濕度為65土5%環(huán)境中靜置24h以上,然后在該環(huán)境下試驗(yàn)。
3.夾具
在力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)中離不開夾具,單向拉伸用扁夾具,圓形試樣用環(huán)形夾具。都要求夾具能均勻可靠地夾住試樣,應(yīng)能防止試樣在鉗口內(nèi)打滑,且不會被夾壞。當(dāng)有打滑或夾壞現(xiàn)象時(shí)應(yīng)采取下列措施:①鉗口內(nèi)加襯墊;②鉗口內(nèi)試樣用涂料加強(qiáng);③改進(jìn)鉗口面。在試驗(yàn)過程中應(yīng)隨時(shí)觀察夾具邊緣試樣是否有打滑或局部損壞現(xiàn)象。任何打滑、夾壞或局部損壞現(xiàn)象均將大大降低測試結(jié)果。
4.資料整理
(1)按式(1-2)計(jì)算全部測試值的算術(shù)平均值。
(1-2)
式中:n為試驗(yàn)次數(shù);Xi為第i塊試樣的測試值;為n塊試樣測試值的算術(shù)平均值。
計(jì)算時(shí)應(yīng)將全部測試值進(jìn)行平均,除操作不當(dāng)?shù)脑囼?yàn)結(jié)果可剔除,并增補(bǔ)試樣測定外,其他所有試驗(yàn)結(jié)果均不得剔除。
(2)按式(1-3)計(jì)算變異系數(shù)Cυ。
(1-3)
式中:σ為標(biāo)準(zhǔn)差;為算術(shù)平均值。
按式(1-4)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差σ
(1-4)
式中符號意義見式(1-2)。
Cυ反映樣品的均勻程度。當(dāng)樣品很不均勻,測試值變化范圍較大,Cυ就大,平均值的代表性就差。增加試樣數(shù)量,平均值更具代表性,同時(shí)Cυ下降。
(3)按式(1-5)計(jì)算所需要的試樣塊數(shù)nN。
nN=0.11Cυ2
(1-5)
式中:Cυ為變異系數(shù),%;nN為由Cυ值確定的試樣塊數(shù)。
上式表明了試樣個數(shù)與Cυ 的關(guān)系。土工織物均勻性越差,要求試樣的數(shù)量就越多。非織造土工織物均勻性比織造土工織物差些,因此前者的試驗(yàn)通常取10塊試樣,而后者可取6塊。對于同一等級的兩個產(chǎn)品,由Cυ值可比較兩者的均勻性。
(二) 幾項(xiàng)主要試驗(yàn)測定方法的一些問題
關(guān)于土工合成材料各項(xiàng)指標(biāo)的測定方法可參閱有關(guān)的規(guī)程規(guī)范,這里只對幾項(xiàng)測定技術(shù)比較復(fù)雜的項(xiàng)目作些說明。
1.孔徑試驗(yàn)(干篩法)中的幾個問題
(1)振篩用的顆粒材料,按標(biāo)準(zhǔn)篩孔徑分級如下:0.063~0.075mm,0.075~0.090mm,0.090~0.106mm等等。
(2)需測定孔徑分布曲線時(shí),應(yīng)取得不少于3~4級連續(xù)分級顆粒的過篩率,并要求試驗(yàn)點(diǎn)均勻分布。若僅測定等效孔徑O95,則有兩組的篩余率在95%左右即可。
(3)孔徑試驗(yàn)有干篩法、濕篩法、顯微鏡直讀法、水銀壓入法等,不管哪個方法都存在一些問題。最近國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)及我國國標(biāo)(GB)都規(guī)定孔徑試驗(yàn)采用濕篩法。但實(shí)際應(yīng)用中國內(nèi)和國外都普遍采用干篩法。
(4)孔徑曲線的縱標(biāo)為篩余率。由于篩余量包括了留在織物上面和嵌在織物內(nèi)的顆粒,因此是不容易直接測準(zhǔn)的,而過篩量可以準(zhǔn)確測定,所以通常測定過篩量,計(jì)算篩余率。
2.拉伸試驗(yàn)中的幾個問題
(1)目前國內(nèi)試驗(yàn)室大多采用窄條試樣,即試樣寬50mm、長100mm。國際上大多采用寬條試樣,試樣寬200mm、長100mm。這兩種試樣的試驗(yàn)方法相同,但寬條試樣試驗(yàn)要具備一對實(shí)際有效寬度為210mm的夾具,試驗(yàn)荷載相應(yīng)增大,操作技術(shù)也復(fù)雜一些。目前國際上只認(rèn)定寬條法試驗(yàn)成果,為此國內(nèi)有關(guān)部門還需不斷改進(jìn)設(shè)備、提高操作技術(shù),逐步過渡到寬條法。
(2)拉伸過程中應(yīng)記錄拉力 伸長量曲線。目前設(shè)計(jì)往往要求提供某一應(yīng)變時(shí)的抗拉強(qiáng)度,有時(shí)要求提供初始模量,兩者都由拉力 伸長量曲線上獲得。
(3)握持試驗(yàn)和撕裂試驗(yàn)的方法與條帶拉伸試驗(yàn)方法相似,僅夾持方法不同。握持和撕裂試樣如圖1-15所示,圖中陰影線部分為夾持部分。由圖可知,握持試驗(yàn)夾持面積(長×寬)為50mm×25mm,撕裂試驗(yàn)夾持寬度為84mm。兩試驗(yàn)拉伸速率為100mm/min。拉伸過程中最大拉力即為握持強(qiáng)度或撕裂強(qiáng)度,單位為N。
(4)土工帶、土工格柵和土工網(wǎng)等的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法類似,而取樣方法各不相同。土工帶取整條帶進(jìn)行拉伸,計(jì)量長度100mm,拉伸速率為50mm/min。拉伸過程中的最大拉力即為土工帶的抗拉力,單位為kN。土工格柵和土工網(wǎng)試樣,在寬度和長度方向上均以一根筋(或一孔)作為單元進(jìn)行拉伸。拉伸速率每分鐘為試樣計(jì)量長度的20%。拉伸過程中的最大力為一根筋(或孔)的拉力,再計(jì)算l米寬度范圍內(nèi)的筋(或孔)數(shù),即可得出每米寬的抗拉力,即抗拉強(qiáng)度,單位為kN/m。
(5)拉力機(jī)上配一反向器即有加壓功能,可進(jìn)行刺破和圓球頂破試驗(yàn)。兩種試驗(yàn)的試樣直徑相同,可用同一環(huán)形夾具,再分別配一個φ8mm頂桿和一個φ25mm圓球頂桿即可。項(xiàng)壓速率為100mm/min,單位為N。
對于CBR試驗(yàn),試樣直徑φ150mm,頂桿φ50mm,通常在壓力機(jī)上加壓,頂壓速率為60mm/min,單位為N。另脹破試驗(yàn)應(yīng)用專門設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。
3.垂直滲透試驗(yàn)中的幾個問題
(1)垂直滲透系數(shù)的定義為水力梯度等于1(或單位水力比降)時(shí)的滲透速率。這并不是規(guī)定試驗(yàn)時(shí)的水力梯度為l。試驗(yàn)用的水力梯度變化范圍較大,主要由織物的透水程度、測讀精確度和保證層流條件而定。
(2)通常進(jìn)行無壓下的垂直滲透試驗(yàn),而實(shí)際工程上都是有壓的。有壓時(shí)的垂直滲透系數(shù)很重要,但試驗(yàn)比較困難。若要在試樣上加壓,勢必在試樣上面有加壓板,同時(shí)在試樣下面有托板。這上下兩塊板,即使用開孔面積很大的板,也會影響試樣的過水面積。目前還沒有直接測定的好辦法。
(3)滲透試驗(yàn)采用單片試樣還是多片試樣取決于試樣類型。從理論上說,用單片試樣最好,但往往難以實(shí)施。如非織造土工織物由于孔隙大,透水性大,若用單片,則要求所用的水位差很小,但過小的水位差測讀誤差大,為此應(yīng)該加大滲徑長度,取多片試樣進(jìn)行測試。通常非織造土工織物試樣的總厚度應(yīng)達(dá)到20mm左右。對于織造土工織物,視其孔隙而異,有時(shí)用單片,有時(shí)用2~3片。
(4)土工膜的防滲性能也可用垂直滲透系數(shù)表示。一般土工膜的滲透系數(shù)值小于1×10-11cm/s。試驗(yàn)原理與土工織物垂直滲透試驗(yàn)相同。不同之處有,試驗(yàn)在有壓力(一般為100kPa,相當(dāng)于1000cm水位差)下進(jìn)行,由于滲水量很小,試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間較長。
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