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广西土工布——土工合成材料宽条拉伸试验方法

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广西土工布——土工合成材料宽条拉伸试验方法


土工合成材料是应用于岩土工程和土木工程建设的、以合成材料为原材料制成的各种产品的统称。土工合成材料的原材料是高分子聚合物,它们是由煤、石油、天然气或石灰石中提炼出来的化学物质制成,经进一步加工成纤维或合成材料片材,*后制成各种产品。土工布的力学性能比较多,在对其进行材料性能和产品品质检验时,试验项目主要包括抗拉强度、顶破强度、撕破强度、摩擦性能等。

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GB/T 15788和ISO 10319作为土工布合成材料拉伸试验方法标准,规定了采用宽条试样在调湿和浸湿两种情况下测定土工合成材料(聚合物的、玻璃纤维的和金属的)拉伸性能的程序,包括强力和伸长特性的测定,以及割线模量、单位宽度的*大负荷及*大强力时伸长率的计算步骤。下面就根据GB/T 15788《土工合成材料 宽条拉伸试验方法》来详细介绍一下具体的操作步骤和注意事项。


一、适用范围


本方法适用于大多数土工合成材料,包括机织土工布、非织造土工布、针织土工布、土工复合材料、土工网、土工网垫和金属纤维制品的拉伸试验,也适用于土工格栅和类似的网孔结构的土工布,但试样尺寸可能需要调整;不适用于聚合物或沥青防渗土工膜,但适用于黏土防渗土工膜。

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二、试验设备与试剂


1、万测TSE105D TestStar新秀微机控制电子万*试验机


TSE105D微机控制电子万*试验机具有结构紧凑、简单易用等特点,可应用于*大载荷100kN的拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离、撕裂等测力试验。试验解决方案涵盖医疗设备、生物材料、纺织品、弹性体、食品、小型部件、线材、纸、塑料、薄膜等。选配不同量程的载荷传感器,可以为小到微米级的纤维,大到满载的结构件等试样提供精准的测量数据。此外,丰富的夹具工装、变形测量等附件,几乎可以满足客户所有需求。


① 土工布拉伸夹具(测试土工布等纺织布料试样的伸长特性)


土工布拉伸夹具


夹具采用双螺杆锁紧加波浪齿设计,保证试样夹持牢固、不打滑;单边夹持设计,试样对中更方便;夹具钳口可预压紧试样,使用方便,降低了试验员操作难度。

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② 土工布气动拉伸夹具(适用于测试土工布等纺织试样的伸长特性)


土工布气动拉伸夹具


夹具体采用优*铝合金加工,降低了夹具整体重量;采用双气缸杠杆夹持,双气缸通过调速阀达到同步动作;钳口处为磁铁吸附式,更换钳口方便。


① 土工布气动顶破夹具(适用于土工布的顶破、刺破试验)


土工布气动顶破夹具


夹具采用四气缸夹持设计,夹持可靠方便,试验操作简便,刺破、顶破可随意切换。


2、引伸计


引伸计


该引伸计可以重复进行轴向拉伸测试,主要用于测试各种不同材料变形量,包括金属材料、塑料材料、复合材料等。


3、蒸馏水、非离子润湿剂(体积比为0.05%的通用聚氧乙烯乙二醇烷基醚。)仅为浸湿试样用。

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三、试样制备


按GB/T 13760中规定准备试样。


1、试样数量:沿纵向(MD)和横向(CMD)各裁取*少5 块试样。


2、试样尺寸


① 非织造土工布、针织土工布、土工网、土工网垫、黏土防渗土工膜、排水复合材料及其他产品


每块试样的*终宽度为(200±1)mm,试样长度满足夹钳隔距100mm,其长度方向与外加载荷的方向平行。


② 机织土工布


对于机织土工布,将每块试样裁剪*约220mm宽,然后从试样两边拆除数目大致相等的边纱以得到(200±1)mm的名义试样宽度。


③ 单向、双向、四向土工格栅


对于单向、双向和四向土工格栅土工格栅,每个试样的宽度不小于200mm,并具有足够的长度满足夹钳隔距不小于100mm。距任意节点10mm裁剪所有肋条。(对于节点间距≤10mm的单向土工格栅产品,准备试样的宽度宜比需要的试样宽度宽2根肋条,当试样被夹入钳口后将两端多出的部分切断。)


试验结果(强度)的计算应与单位宽度上完整抗拉肋条的数量有关。试样除被夹钳握持的节点或交叉组织外,应包含*少一排节点或交叉组织(如下图)。当产品横向节距<75mm时(横向节距:一根肋条(受力单元)的起点到下一根肋条起点间的距离),在其宽度方向上应*少有4个完整的抗拉单元(抗拉肋条);75mm≤横向节距<120mm时,应包含*少2个完整的抗拉单元;横向节距>120mm时,具有1个完整的抗拉单元即可满足测试要求。



用于测量伸长的标记点应标在试样中排抗拉肋条中点上,两个标记点之间应*少间隔 60mm,应被*少1个节点或交叉组织间隔。必要时,标记点可被多排节点或交叉组织间隔以获得60mm的*小间距。在这种情况下,在肋条中点或节点上标标记点,隔距长度应为格栅间距的整数倍。测量名义隔距长度,精确*±1mm。


④ 三向土工格栅


对于三向土工格栅,每个试样宽不小于200 mm,并具有足够的长度满足夹钳隔距不小于100mm。切割试样并按图4和图5测量试样的宽度。


用于测量伸长的标记点应标在试样节点的中心,同时应被*少1个节点或交叉组织间隔。必要时,标记点可被多排节点或交叉组织间隔以获得60mm的*小间距。在这种情况下,应保持在肋条中点标标记点,隔距长度应为格栅间距的整数倍。测量名义隔距长度精确*±1mm。


⑤ 金属土工织物相关产品


对于大多数金属产品可按照已确定的土工格栅的试样准备方法准备试样。用于测量伸长的标记点应标记在绞合线的中点,同时间距应*少为60mm。测量名义隔距长度,精确度为±1mm(见图6)。



图6 典型双绞合六边形钢丝网参考点示例


⑥ 试验用湿态试样


当同时需要湿态*大负荷和干态*大负荷时,则裁取试样的长度*少为规定长度的2倍,对样品进行编号,并从中部裁剪为两块试样,其中一块用于湿态试验一块用于干态试验。每块试样上均需标记试样号。


对于湿态收缩严重的土工合成材料,抗拉强度应根据湿态时*大负荷与调湿后浸湿前的初始宽度来测定,精确*±1mm。


四、调湿


1、通用


在GB/T 6529规定的标准大气条件下进行调湿和试验。当试样在间隔*少2h的连续称重中质量变化不超过试样质量的0.25%时,可认为试样已经调湿。


2、湿态测试条件


用于进行湿态试验的样品应浸入温度为(20±2)℃的水中,浸泡时间应*少24h,且足以使试样完全润湿。为使试样完全浸润,可在水中加入不超过 0.05%的非离子润湿剂。


五、试验步骤


1、设定试验机


试验前,将夹具隔距调节到(100±3)mm(使用绞盘夹具的土工合成材料和土工格栅除外),选择试验机的负荷量程,使力值精确*10N。


对于伸长率εm>5%的土工合成材料,设定试验机的拉伸速度,使试样的伸长速率为隔距长度的(20±5)%/min;对于伸长率εm≤5%的土工合成材料,选择合适的拉伸速度使所有试样的平均断裂时间为(30±5)s。


湿态试样在取出 3min 内完成测试。


2、夹持试样


将试样对中地夹持在夹钳中。注意纵向和横向试验的试样长度方向与载荷方向平行。合适的做法是将预先画好的横贯试样宽度的且相隔100mm的两条标记线尽可能与上下夹钳口的边缘重合。

3、安装引伸计


在试样上相距60mm分别设定标记点(分别距试样中心30mm),并固定引伸计。


4、测定拉伸性能


启动试验机,施加预计*大负荷1%的预负荷以确定初始伸长率测试的起点,继续施加载荷直到试样断裂。停止测试,夹头恢复到初始位置。记录并报出*大负荷(精确*10N/m);记录伸长率,精确*一位小数。


根据试验中观测的试样情况、土工合成材料特有的变异性和相关规定,判断试验结果是否应剔除。


5、测定伸长率


使用合适的记录装置测量在任一特定负荷下试样实际隔距长度的增量。


伸长率测量装置


六、试验结果计算


1、抗拉强度


将从试验机上获得的数据代入式(1),计算每个试样的抗拉强度Tmax。



对于机织土工布、非织造土工布、针织土工布、土工网、土工网垫、黏土防渗土工膜、排水复合材料和三向工格栅及其他产品:


对于复合产品,根据主要承载单元选择式(2)或式(3)。对于具有双峰曲线(如图7)的产品,应分别计算两个峰值对应的结果。


2、*大负荷下伸长率


记录每个试样*大负荷下的伸长率,用百分率表示(如图8中的AF),精确*0.1%。可按式(4)计算*大负荷下伸长率:



3、标称强度下伸长率


记录每块试样标称强度下的伸长率,用百分率表示,精确*0.1%。


4、切割模量


确定在特定伸长率(图8中Z点)下的强力,按式(5)计算在此特定伸长率时的切割模量。


5、平均值和变异系数


分别计算纵向或横向两组试样的抗拉强度、*大负荷下伸长率及割线模量的平均值和变异系数。拉伸强度和割线模量精确*三位有效数字,伸长率精确*1%,变异系数精确* 0.1%。

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