塑料土工格柵的主要性能指標及其測試方法

信春玲1, 郭奕崇1, 賈宗杰2

北京化工大學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任公司, 北京101117)

摘要:對國內外生產銷售企業有關塑料土工格柵性能測試狀況進行分析, 并結合我國實際情況, 提出塑料土工格柵研究開發時, 應注意的主要性能指標及其測試方法, 主要包括:物理性能指標、力學性能指標、土力學性能指標。

關鍵詞:塑料土工格柵; 性能指標; 測試方法

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每一種材料的主要性能指標是根據其在實際應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 土工合成材料應用技術規范! 明確規定了土工合成材料的設計、施工、驗收等方面的技術要求, 其中關于加筋工程的設計包括外部穩定性驗算、內部穩定性驗算及確定排水和防水措施。對加筋材料的驗算(內部穩定性驗算) 主要包括筋材強度驗算和抗拔穩定性驗算。這就對格柵的設計容許拉伸強度和筋材與土的摩擦因數提出要求。不同國家對設計容抗拉伸強度有不同的規定, 英國用蠕變極限強度與若干安全折減系數來表示; 德國用質控拉伸強度與長期強度的折減系數來表示; 我國用最大拉伸強度與若干安全折減系數來表示。因此, 對于我們研制的單向拉伸土工。@

格柵應主要考慮其拉伸強度和格柵與土體的摩擦因數, 至于格柵的蠕變極限強度, 我國現行有關應用標準還沒有涉及到, 但從格柵在實際應用中的受力和應變情況來看, 采用蠕變極限強度比較合理, 因此我們應從格柵的生產工藝方面考慮, 盡可能地減少其蠕變量。2 國內外有關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, 國內外對其沒有統一的性能指標和測試方法, 各生產企業根據實際應用需要, 自行開發了格柵的牌號, 確定了主要的性能指標。

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

塑料土工格柵的主要性能指標及其測試方法

2001年 第3期(30卷)確定) 、峰值應變、蠕變極限強度(按BS 6906Part5蠕變試驗標準, 采用標準的蠕變試驗數據外推技術確定120年內應變不超過10%的相應強度) 、原材料種類、最小炭黑含量(按BS 2782Part4452B, 1993試驗標準確定) 、克重、卷幅等指標。綜合分析了3種不同系列產品的性能指標發現, Tensar 土工格柵每一系列不同規格的劃分主要是根據質控拉伸強度的不同, 但從格柵基本結構尺寸來看, 每種規格產品的板材厚度不同(如SR 系列見表1) , 說明不同規格是由不同厚度的板材經打孔、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, 質控拉伸強度和蠕變極限強度都有所提高, 且RE 系列產品規格比SR 系列增加, 從它們的基本結構尺寸來看, 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) , 這說明他們的產品性能是不斷提高的, RE 系列產品從SR 系列發展而來。@

表1 SR 系列產品性能表質控拉伸強度/(kN/m) SR55SR80SR11057. 081. 5117. 5節點厚度/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和應用方面還遠遠落后于國際先進水平。 我國有關土工格柵性能測試的規范

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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程! , 為我國土工格柵的研制開發及工程應用提供了有力的依據。因此, 我們現在研制開發土工格柵主要依據此規程來進行, 同時, 為了與國際市場接軌, 為了土工格柵能在土工建設方面得到廣泛應用, 我們也要借鑒和參考有關國際標準和國外先進企業的性能指標和測試方法。

綜上所述, 提出我們研制開發塑料土工格柵應進行的一些性能測試及其測試方面應依照的標準與規范。

土工格柵的性能指標及其測試方法

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

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

測試方法參見JTJ/T 060 98 公路土工合成材料試驗規程! 第4部分(單位面積質量試驗) 。在力學性能指標一定的情況下, 單位面積質量減小可以降低產品成本。@

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

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程! 第6部分(土工格柵、土工網網孔尺寸試驗) 。測試內容如下:肋長、肋寬、肋厚、孔寬、節點厚度。測試應注意的問題:同一測試內容需測3處, 求其平均值; 讀數精確到0. 1mm 。3. 1. 3 格柵溫度收縮系數

格柵溫度收縮系數是指規定尺寸的矩形試樣在規定的溫度區間, 以規定的速率降溫時, 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程! 第7部分(格柵溫度收縮系數試驗) 。這一性能指標是我國測試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種規格產品, 每種規格產品的技術指標除了蠕變極限強度沒有外, 其他與單向拉伸格柵產品技術指標相同。此外, 雙向拉伸格柵制品更多地考慮了實際工程應用需要, 增加了不同應變下的拉伸力(可由應力-應變曲線得到) 這一技術指標。@

 國內土工格柵產品性能分析

目前, 國內土工格柵生產企業的單向拉伸土工格柵制品主要有3種規格, 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, 當時在國內還沒有統一的檢測方法和標準, 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。從國內土工格柵產品性能介紹來看, 格柵基本結構尺寸不是非常清楚, 大多沒有列出結構尺寸。且其性能與T ensar 的相比也有較大差距, 如國內目前還沒有質控拉伸強度達到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及其測試方法

工合成材料試驗規程! 新規定的, 國際有關機構沒有這方面的測試指標。

力學特性指標及其測試方法，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。伸長率對應于最大拉力時的應變量。@

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

以上3種力學特性指標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包括一個或多個完整的肋; 在裁剪試樣時, 應從肋間對稱剪取; 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; 在夾具中應加柔性襯墊。3. 2. 蠕變特性

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

 保壓方式www.cntugongcailiao.com梁經理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, 經過反復摸索發現, 當模溫低于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程! 第16部分(蠕變試驗) 。主要可以獲得不同應力水平下的材料蠕變系數; 不同應力水平下的應變-時間對數曲線; 根據試驗數據利用外推技術計算蠕變極限強度。

由于我國有關標準對蠕變極限強度沒有特別的提出和要求, 我們在開發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計強度的主要依據, 作為研究開發機構, 應從生產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用的主要性能指標, 它反應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 土工格柵產品與應用說明書[R]. [2] 土工合成材料應用技術規范[M ].中國計劃出版社, 1999.

[3] 公路土工合成材料實驗規程[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, 使得制品產生銀紋暗條、變色甚至有氣泡。4 結論

從以上影響透明PC 產品的工藝因素可知, 生產PC 透明產品時, 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參數, 以及盡可能地采用全自動生產線, 這樣就可確保產品合格率在95%以上。@

土工布及土工格柵由于其優良的抗拉力學特性, 工廠化批量生產, 穩定的質量和現場簡易的施工特點, 已被廣泛應用于土木工程的各個領域。在道路路面工程中, 土工布主要應用于舊路面罩面, 防止路面反射裂縫, 延緩反射裂縫的發生和發展。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, 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80年代修建的水泥混凝土路面, 隨著交通量不斷增大, 現已出現大面積的沉陷、斷板等病害, 雖經過多次大面積挖補, 仍不能阻止病害的發展。這次廣場改建, 為了保證市內交通在改建工程中不受大的影響, 同時也為了縮短建設工期, 經業主與設計單位反復協商, 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@