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塑料土工格柵的主要性能指標(biāo)及其測試方法

信春玲1, 郭奕崇1, 賈宗杰2

北京化工大學(xué)塑料機械及塑料工程研究所, 北京 100029; 2. 北京福田建材機械有限責(zé)任公司, 北京101117)

摘要:對國內(nèi)外生產(chǎn)銷售企業(yè)有關(guān)塑料土工格柵性能測試狀況進行分析, 并結(jié)合我國實際情況, 提出塑料土工格柵研究開發(fā)時, 應(yīng)注意的主要性能指標(biāo)及其測試方法, 主要包括:物理性能指標(biāo)、力學(xué)性能指標(biāo)、土力學(xué)性能指標(biāo)。

關(guān)鍵詞:塑料土工格柵; 性能指標(biāo); 測試方法

前言www.cntugongcailiao.com梁經(jīng)理150-6580-9398

每一種材料的主要性能指標(biāo)是根據(jù)其在實際應(yīng)用中所起的主要作用來確定的。土工格柵作為一種新型的土工合成材料也不例外。在土木工程中主要利用格柵極高的拉伸強度和較低的延伸率, 及在土體中有較大表面摩擦阻力等特性, 對土體進行加筋強化作用。GB 50290 98 土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范! 明確規(guī)定了土工合成材料的設(shè)計、施工、驗收等方面的技術(shù)要求, 其中關(guān)于加筋工程的設(shè)計包括外部穩(wěn)定性驗算、內(nèi)部穩(wěn)定性驗算及確定排水和防水措施。對加筋材料的驗算(內(nèi)部穩(wěn)定性驗算) 主要包括筋材強度驗算和抗拔穩(wěn)定性驗算。這就對格柵的設(shè)計容許拉伸強度和筋材與土的摩擦因數(shù)提出要求。不同國家對設(shè)計容抗拉伸強度有不同的規(guī)定, 英國用蠕變極限強度與若干安全折減系數(shù)來表示; 德國用質(zhì)控拉伸強度與長期強度的折減系數(shù)來表示; 我國用最大拉伸強度與若干安全折減系數(shù)來表示。因此, 對于我們研制的單向拉伸土工。@

格柵應(yīng)主要考慮其拉伸強度和格柵與土體的摩擦因數(shù), 至于格柵的蠕變極限強度, 我國現(xiàn)行有關(guān)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)還沒有涉及到, 但從格柵在實際應(yīng)用中的受力和應(yīng)變情況來看, 采用蠕變極限強度比較合理, 因此我們應(yīng)從格柵的生產(chǎn)工藝方面考慮, 盡可能地減少其蠕變量。2 國內(nèi)外有關(guān)土工格柵的性能測試狀況分析

由于土工格柵是一種新型的土工合成材料, 國內(nèi)外對其沒有統(tǒng)一的性能指標(biāo)和測試方法, 各生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)實際應(yīng)用需要, 自行開發(fā)了格柵的牌號, 確定了主要的性能指標(biāo)。

 國外土工格柵產(chǎn)品性能指標(biāo)分析英國的Netlon 集團公司是國外較大的土工格柵的生產(chǎn)和銷售企業(yè), 他們生產(chǎn)的Tensar 土工格柵主要有單向拉伸和雙向拉伸兩種類型共18個不同規(guī)格的產(chǎn)品。其中單向拉伸土工格柵有SR 、RE 、ER200的3個系列9種不同規(guī)格的產(chǎn)品, 每種規(guī)格都分別有基本結(jié)構(gòu)尺寸、質(zhì)控拉伸強度(QE, 按ISO 10319試驗標(biāo)準(zhǔn)

塑料土工格柵的主要性能指標(biāo)及其測試方法

2001年 第3期(30卷)確定) 、峰值應(yīng)變、蠕變極限強度(按BS 6906Part5蠕變試驗標(biāo)準(zhǔn), 采用標(biāo)準(zhǔn)的蠕變試驗數(shù)據(jù)外推技術(shù)確定120年內(nèi)應(yīng)變不超過10%的相應(yīng)強度) 、原材料種類、最小炭黑含量(按BS 2782Part4452B, 1993試驗標(biāo)準(zhǔn)確定) 、克重、卷幅等指標(biāo)。綜合分析了3種不同系列產(chǎn)品的性能指標(biāo)發(fā)現(xiàn), Tensar 土工格柵每一系列不同規(guī)格的劃分主要是根據(jù)質(zhì)控拉伸強度的不同, 但從格柵基本結(jié)構(gòu)尺寸來看, 每種規(guī)格產(chǎn)品的板材厚度不同(如SR 系列見表1) , 說明不同規(guī)格是由不同厚度的板材經(jīng)打孔、拉伸而得到的。此外, Tensar 土工格柵從SR 系列到RE 系列, 在單位克重具有可比性的前提下, 質(zhì)控拉伸強度和蠕變極限強度都有所提高, 且RE 系列產(chǎn)品規(guī)格比SR 系列增加, 從它們的基本結(jié)構(gòu)尺寸來看, RE 系列比SR 系列的肋條長度明顯增加(RE 系列為235m m, SR 系列為160m m) , 這說明他們的產(chǎn)品性能是不斷提高的, RE 系列產(chǎn)品從SR 系列發(fā)展而來。@

表1 SR 系列產(chǎn)品性能表質(zhì)控拉伸強度/(kN/m) SR55SR80SR11057. 081. 5117. 5節(jié)點厚度/mm 肋厚度/mm2. 73. 95. 90. 91. 42. 0

都沒有測試。因此可以說, 目前我國土工格柵在生產(chǎn)和應(yīng)用方面還遠遠落后于國際先進水平。 我國有關(guān)土工格柵性能測試的規(guī)范

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1998年, 我國交通部正式頒布了JT J/T 060 98 公路土工合成材料試驗規(guī)程! , 為我國土工格柵的研制開發(fā)及工程應(yīng)用提供了有力的依據(jù)。因此, 我們現(xiàn)在研制開發(fā)土工格柵主要依據(jù)此規(guī)程來進行, 同時, 為了與國際市場接軌, 為了土工格柵能在土工建設(shè)方面得到廣泛應(yīng)用, 我們也要借鑒和參考有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進企業(yè)的性能指標(biāo)和測試方法。

綜上所述, 提出我們研制開發(fā)塑料土工格柵應(yīng)進行的一些性能測試及其測試方面應(yīng)依照的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

土工格柵的性能指標(biāo)及其測試方法

土工合成材料的性能測試包括測定材料自身的物理力學(xué)特性和提供可靠的材料與土的相互作用特性。物理力學(xué)特性可評定材料的質(zhì)量和適用性; 相互作用特性可為工程設(shè)計提供指標(biāo)。

土工格柵的物理性能指標(biāo)及其測試方法3. 1. 1 單位面積質(zhì)量(g /m 2)

測試方法參見JTJ/T 060 98 公路土工合成材料試驗規(guī)程! 第4部分(單位面積質(zhì)量試驗) 。在力學(xué)性能指標(biāo)一定的情況下, 單位面積質(zhì)量減小可以降低產(chǎn)品成本。@

測試需注意的問題:試樣數(shù)量不得少于10塊; 在裁剪試樣時, 應(yīng)從肋間對稱剪取, 故試樣大小無具體的尺寸要求, 但可適當(dāng)加大試樣尺寸; 在裁剪后應(yīng)測量實際裁剪尺寸, 以求出試樣面積; 讀數(shù)精確到0. 01g (現(xiàn)場測試可精確到0. 1g) 。3. 1. 2 格柵基本結(jié)構(gòu)尺寸

主要測試儀器及試樣的制備可參見JTJ/T 060 98 公路土工合成材料試驗規(guī)程! 第6部分(土工格柵、土工網(wǎng)網(wǎng)孔尺寸試驗) 。測試內(nèi)容如下:肋長、肋寬、肋厚、孔寬、節(jié)點厚度。測試應(yīng)注意的問題:同一測試內(nèi)容需測3處, 求其平均值; 讀數(shù)精確到0. 1mm 。3. 1. 3 格柵溫度收縮系數(shù)

格柵溫度收縮系數(shù)是指規(guī)定尺寸的矩形試樣在規(guī)定的溫度區(qū)間, 以規(guī)定的速率降溫時, 每降低1攝氏度的收縮變形與試樣原長度的比值。

測試方法參見JTJ/T 060 98 公路土工合成材料試驗規(guī)程! 第7部分(格柵溫度收縮系數(shù)試驗) 。這一性能指標(biāo)是我國測試JTJ/T 060 98 公路土

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雙向拉伸土工格柵有SS 和AR 兩種系列9種規(guī)格產(chǎn)品, 每種規(guī)格產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)除了蠕變極限強度沒有外, 其他與單向拉伸格柵產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)相同。此外, 雙向拉伸格柵制品更多地考慮了實際工程應(yīng)用需要, 增加了不同應(yīng)變下的拉伸力(可由應(yīng)力-應(yīng)變曲線得到) 這一技術(shù)指標(biāo)。@

 國內(nèi)土工格柵產(chǎn)品性能分析

目前, 國內(nèi)土工格柵生產(chǎn)企業(yè)的單向拉伸土工格柵制品主要有3種規(guī)格, 分別為SDL25、SDL35和SDL50, 主要按最大拉伸強度劃分。由于土工格柵是一種新型的土工合成材料, 當(dāng)時在國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的檢測方法和標(biāo)準(zhǔn), 土工格柵性能主要參照 土工聚合材料試驗方法手冊! 進行檢測, 主要測試項目有土工格柵拉伸強度及伸長率的測定、土工格柵直剪與拉拔試驗。從國內(nèi)土工格柵產(chǎn)品性能介紹來看, 格柵基本結(jié)構(gòu)尺寸不是非常清楚, 大多沒有列出結(jié)構(gòu)尺寸。且其性能與T ensar 的相比也有較大差距, 如國內(nèi)目前還沒有質(zhì)控拉伸強度達到80kN/m 的格柵制品, 且對蠕變性能塑料土工格柵的主要性能指標(biāo)及其測試方法

工合成材料試驗規(guī)程! 新規(guī)定的, 國際有關(guān)機構(gòu)沒有這方面的測試指標(biāo)。

力學(xué)特性指標(biāo)及其測試方法，拉伸強度

單位寬度的土工格柵在外力作用下拉伸時所能承受的最大拉力。伸長率對應(yīng)于最大拉力時的應(yīng)變量。@

應(yīng)力-應(yīng)變曲線由于土工格柵在實際應(yīng)用過程中是在一定的應(yīng)變下承受外力的, 因此, 從工程設(shè)計考慮會更多地利用到一定應(yīng)變下的應(yīng)力。這就需要參考格柵的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

以上3種力學(xué)特性指標(biāo)可以通過條帶拉伸試驗獲得。試驗方法參見JTJ/T 060 98 公路土工合成材料試驗規(guī)程! 第8部分(條帶拉伸試驗) 。試驗需注意問題:試樣寬度和長度方向應(yīng)包括一個或多個完整的肋; 在裁剪試樣時, 應(yīng)從肋間對稱剪取; 拉伸速率為50mm/min; 試樣夾持位置在肋的中間, 為避免夾具損傷, 并使試樣受力均勻; 在夾具中應(yīng)加柔性襯墊。3. 2. 蠕變特性

塑料的蠕變是指當(dāng)溫度、濕度不變時, 塑料受固定的外力持續(xù)作用, 從而發(fā)生特性變化, 主要表現(xiàn)在形變增加、斷裂強度下降。

 保壓方式www.cntugongcailiao.com梁經(jīng)理150-6580-9398

普通工程塑料如ABS, 由于其熔體流動性較好, 通常采用保壓壓力進行保壓。而對于PC 材料而言, 由于其熔體流動性較差, 采用保壓壓力保壓不能滿足制品的外觀要求, 所以采用壓力較大的最后一段注射壓力保壓, 使制品易于充滿, 表面光潔度高, 但是保壓壓力也不能太大, 否則噴嘴會出現(xiàn)漏料的情況。

 冷卻溫度@

模具的冷卻溫度對制品的外觀影響很大, 經(jīng)過反復(fù)摸索發(fā)現(xiàn), 當(dāng)模溫低于80#時, 制品表面光潔度較差, 有波浪紋, 而模溫高于90#, 制品粘附在定模上, 脫模困難。因此, 一般將模溫機溫度控制在60#~70#, 使模具的實際溫度達80#~90#左右。3. 6. 5 機筒溫度

由于摩托車擋風(fēng)罩玻璃的形狀特點比較簡單, 可采用較低的機筒溫度, 一般控制在250#~270#左土工格柵的蠕變特性測試方法可參見JTJ/T 060 98 公路土工合成材料試驗規(guī)程! 第16部分(蠕變試驗) 。主要可以獲得不同應(yīng)力水平下的材料蠕變系數(shù); 不同應(yīng)力水平下的應(yīng)變-時間對數(shù)曲線; 根據(jù)試驗數(shù)據(jù)利用外推技術(shù)計算蠕變極限強度。

由于我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對蠕變極限強度沒有特別的提出和要求, 我們在開發(fā)階段可不必特別注意。但從工程實際來看, 蠕變極限強度是格柵設(shè)計強度的主要依據(jù), 作為研究開發(fā)機構(gòu), 應(yīng)從生產(chǎn)工藝本身來考慮這個問題。

土工格柵與周圍土體的摩擦特性@

土工格柵與周圍土體的摩擦特性是土工格柵應(yīng)用的主要性能指標(biāo), 它反應(yīng)了土工格柵作為土工加筋材料所必備的性能要求。其測試方法參見JTJ/T 060 98 公路土工合成材料試驗規(guī)程! 部分(直剪摩擦試驗、拉拔摩擦試驗) 。參考文獻:

 T ENSAR 土工格柵產(chǎn)品與應(yīng)用說明書[R]. [2] 土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[M ].中國計劃出版社, 1999.

[3] 公路土工合成材料實驗規(guī)程[M ].人民交通出版社, 1999.

[4] 重慶慶蘭塑料制品有限公司. 塑料土工格柵檢測報告 [R].

右。如果溫度太低, 成型制品表面光潔度差, 制品不能充滿; 若溫度太高, 熔料易降解, 使得制品產(chǎn)生銀紋暗條、變色甚至有氣泡。4 結(jié)論

從以上影響透明PC 產(chǎn)品的工藝因素可知, 生產(chǎn)PC 透明產(chǎn)品時, 一定要嚴格按照操作程序進行, 將材料干燥, 把輸送、成型途徑徹底清除干凈, 并嚴格控制好加工工藝技術(shù)參數(shù), 以及盡可能地采用全自動生產(chǎn)線, 這樣就可確保產(chǎn)品合格率在95%以上。@

土工布及土工格柵由于其優(yōu)良的抗拉力學(xué)特性, 工廠化批量生產(chǎn), 穩(wěn)定的質(zhì)量和現(xiàn)場簡易的施工特點, 已被廣泛應(yīng)用于土木工程的各個領(lǐng)域。在道路路面工程中, 土工布主要應(yīng)用于舊路面罩面, 防止路面反射裂縫, 延緩反射裂縫的發(fā)生和發(fā)展。在路基工程中, 主要選用土工格柵來處理軟土地基, 加速地基的固結(jié), 提高地基承載力。1　土工布運用于路面裂縫的防治

在衡陽市西站廣場的舊路面改建工程中, 就很好地采用了上述措施。由于廣場周圍的道路大部分是20世紀(jì)80年代修建的水泥混凝土路面, 隨著交通量不斷增大, 現(xiàn)已出現(xiàn)大面積的沉陷、斷板等病害, 雖經(jīng)過多次大面積挖補, 仍不能阻止病害的發(fā)展。這次廣場改建, 為了保證市內(nèi)交通在改建工程中不受大的影響, 同時也為了縮短建設(shè)工期, 經(jīng)業(yè)主與設(shè)計單位反復(fù)協(xié)商, 決定采用在舊水泥混凝土面板上鋪瀝青土工布, 并在其上加鋪6c m 厚中粒式瀝青混凝土面層。土工布材料選用道路專用土工布, 型號@