土工合成材料

功能和应用



土工合成材料的功能 土工合成材料具有多方面的功能，一种土工合成材料往往 就兼有数种功能。随着土工复合材料的发展，所兼有的功 能就更多。总的说来，土工合成材料的主要功能可归纳为 六类，即反滤功能、排水功能、隔离功能、防渗功能、防 护功能以及加固(筋)能。 土工合成材料的应用 土工合成材料是应用于岩土工程的、以合成材料为原材料 制成的新型建筑材料，已广泛应用于水利、公路、铁路、 港口、建筑等工程的各个领域。目前，国内外通常采用聚 酯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维及聚乙烯醇纤维等原料 制造土工合成材料，形成了八大系列产品，如：土工织物、 土工膜、土工网、土工格栅、土工席垫、土工格室、土工 复合材料及相关产品等。
力学性能测试(宽条拉伸试验)



1、适用范围 （1）本方法规定了用宽条试验测定土工织物及其有关产品拉伸性能 的试验方法。 （2）本方法适用于大多数土工合成材料，包括土工织物及复合土工 织物，也适用于土工格栅。 （3）本方法包括测定调湿和浸湿两种试样拉伸性能的程序，包括单 位宽度的最大负荷和最大负荷下的伸长率以及特定伸长率下的拉伸力 的测定。 2、引用标准 GB/T6682 分析试验用水—规格和试验方法。 3、定义 （1）名义夹持长度 ①用伸长计量时，名义夹持长度：在试样的受力方向上，标记的两个 参考点间的初始距离，一般为60mm(两边距试样对称中心为30cm),记 为Lo.
试验前准备
试验前准备




梯形法取样可使每个试样的纵横向纤维都 互不相同，并使试样分布于较广的范围内， 从而试样更具有代表性。在我们裁取工作 中还应注意以下几点： （1）用于每次试验的试样，应从样品长度 和宽度方向上均匀地裁取，但距样品幅边 至少10cm； （2）试样不应包含影响试验结果的任何缺 陷； （3）对同一项试验，应避免两个以上的试
性能测试（单位面积质量）

3、结果计算 按式（15-4）计算每块式样的单位面积质量， 按GB 8170 修约，保留小数一位： m 10 6
G A

式中：G——试样单位面积质量（g/ ）; m——试样品质（g） A———试样面积（ ） 计算10块试样单位面积质量的平均值 ,精确 到0.1g/m2 ;同时计算出标准差σ和变异系数 Cv、平均值 、标准差σ 和变异系数Cv按照







（2）夹持试样 将试样在夹具中对中夹持，注意纵向和横向的试样长度应与拉伸力的方 向平行。合适的方法是将预先画好的横贯试件宽度的两条标记线尽可能 地与上下钳口的边缘重合。对湿态试样，从水中取出后3min内进行试验。 （3）试样预张 对已夹持好的试件进行预张，预张力相当于最大负荷的1%，记录因预张 试样产生的夹持长度的增加值 （4）使用伸长计时 在试样上相距60mm处分别设定标记点（分别距试样中心30mm）,并安装 伸长计，注意不能对试样有任何损伤，并确保试样中标记点无滑移。 （5）测定拉伸性能 开动试验机连续加荷直至试样断裂，停机并恢复至初始标距位臵。记录 最大负荷，精确至满量程的0.2%；记录最大负荷下的伸长量ΔL，精确到 小数点后一位。 如试样在距钳口5mm范围内断裂，结果应予剔除；纵横向每个方向至少 试验5块有效试样。如试样在夹具中滑移，或者多于1/4的试样在钳口附近 断裂，可采取下列措施： ①夹具内加衬垫；②对夹在钳口内的试样加以涂层；③改进夹具钳口表 面； 无论采用了任何措施，都应在实验报告中注明。
试验前准备


样品取样与制样: 取样的基本原则：就是要使抽取的样品具 有代表性，使样品的被测试样的性能代表 被抽取产品的特性；从而对样品的检测结 果可以真实的代表被抽取产品的特性。在 我们检测工作中一般取样与制样要注意以 下几点： （1）裁取样品样前，应按相关的产品试验 标准获取相应的数量、形状和其他任何要 求的信息。
K
1.15 1.46 1.67 1.82 1.94 2.03 2.11 2.18 2.23 2.28 2.33 2.37
常规测试项目



土工合成材料的性能指标包括以下内容， 实际工程应用中应依据工程设计要求确定 试验项目常规测试项目如下。 (1) 物理性能：单位面积质量、厚度。 (2) 力学性能：拉伸强力、伸长率、撕破强 力、CBR顶破强力、刺破强力、粘点极限剥 离力。 (3) 水力学性能：垂直渗透系数、有效孔径。
性能测试（土工织物厚度测定）




土工织物在承受规定压力下，正反两面之间的距离。常规厚度：在 2kPa压力下测得的试样 1、仪器设备及材料： （1） 基准板：面积应大于2倍的压块面积。 （2） 压块：圆形，表面光滑，面积为25cm2,重为5N、50N、500N不 等；其中常规厚度的压块为5 N，对试样施加的2kPa±0.01 kPa的压力。 （3） 百分表：最小分度值0.01mm。 （4） 秒表：最小分度值0.1s （5）土工布测厚仪。 2、试验步骤： （1） 取样、试样调湿和状态调节按15.4章节或标准要求进行； （2） 试样制备：除符合规范有关规定外，裁取有代表性的试样10块， 试样尺寸应不小于基板的面积；
常见土工合成材料图片
长丝土工布系列
短丝土工布
机织土工布
HDPE土工膜
常见土工合成材料图片
单向塑料格栅
双向塑料格栅
钢塑料格栅
璃纤格栅
土工合成材料性能指标




土工合成材料的性能指标包括以下内容， 实际工程应用中应依据工程设计要求确定 试验项目。 (1) 物理性能：单位面积质量、厚度、幅宽、 网孔尺寸等。 (2) 力学性能：拉伸强力、伸长率、撕破强 力、CBR顶破强力、刺破强力、粘点极限剥 离力、落锥穿透、直剪摩擦、拉拔摩擦等。 (3) 水力学性能：垂直渗透系数、有效孔径、 耐静水压力、通水量、淤堵试验等。
知识撑握要求


了解土工合成材料分类和功能； 了解常规土工合成材料物理性能、力学性 能、水力特性试验方法； 撑握土工合成材料厚度、质量、强力、伸 长率、顶破、撕裂强力试验方法。
定仪和分类


定义: 土工合成材料是岩土工程和土木工程建设中应用 的土工织物、土工膜、土工格栅、土工复合材料、 土工特种材料的总称。 分类: 土工合成材料一般可按照产品结构和形成工艺分 类，也可从应用的角度，按产品的功能分类，对 于其具体分料国内外尚未统一规定，国内一般分 为四类，如图15-1所示。
试验前准备


调湿和状态调节 土工织物 试样应在标准大气压条件下调湿24h,标准大 气按GB 6529 规定的三级标准：温度 20℃±2℃、相对湿度65%±5%。具体操作 如下： 1.预调湿 为了使土工织物在调湿期间能在吸湿状态 下进行调湿平衡，可能需要进行预调湿。 将土工织物应放臵于相对湿度为10~25%，
力学性能测试(宽条拉伸试验)







②用夹具的位移测量时，名义夹持长度：初始夹具间距，一般为100mm, 记为Lo. （2）隔距长度： 试验机上下两夹持器之间的距离，当用夹具的位移测量 时，隔距长度即为名义夹持长度。 （3）预负荷伸长：在相当于最大负荷1%的外加负荷下，所测得夹持长度 的增加值，以mm表示（见图15-5中的 ） （4）实际夹持长度：名义夹持长度加上预负荷伸长（预加张力夹持时）。 （5）最大负荷：试验中所得到的最大伸长力，以kN表示（见图15-5中的 D点）。 （6）伸长率：试验中试样实际夹持长度的增加与实际夹持长度的比值， 以%表示。 （7）最大负荷下伸长率：在最大负荷下试样所显示的伸长率，以%表示。 （8）特定伸长率下的拉伸力：试样被拉伸至某一特定伸长率时每单位宽 度的拉伸力。以kN/m表示。 （9）拉伸强度：试验中试样拉伸直至断裂时每单位宽度的最大拉力，以 kN/m表示。 26
性能测试（土工织物厚度测定）





（3） 测定2KPa压力下的常规厚度：擦净基准板和5N的压块，压块放 在基准板上，调整百分表零点；提起5N的压块，将试样自然平放在基 准板与压块之间，轻轻放下压块，使试样受到的压力为2kPa±0.01kPa, 放下测量装臵的百分表触头，接触后开始记时，30s时读数，精确至 0.01mm.；重复上述步骤，完成10块试样的测试； （4）根据需要选用不同的压块，使压力为20kPa±0.1kPa，重复（3） 规定的程序，测定20kPa±0.1kPa压力下的试样厚度； （5）根据需要选用不同的压块，使压力为200kPa±1 kPa，重复（3） 规定的程序，测定200kPa±1kPa压力下的试样厚度； 3、试验结果： （1）计算在同一压力下所测的10块试样厚度的算术平均值 ，以毫米 为单位，计算到小数点后三位，按GB 8170修约到小数点后两位； （2） 如果需要，同时计算出标准差σ和变异系数Cv.标准差σ和变异系 数Cv按照前面规定计算。
力学性能测试(宽条拉伸试验)


4、仪器设备及材料 5、试样准备 6、试验调湿和状态调节 以上内容见教材 7、试验步骤 （1）拉伸试验机的设定 土工织物，试验前将两夹具间的隔距调至100mm±3mm；土 工格栅按本方法5.(3).③规定进行。选择试验机的负荷量程， 使断裂强度在满量程负荷的30%～90%之间。设定试验机的 拉伸速度，使试样的拉伸速率为名义夹持长度的（20%±1%） /min. 如使用绞盘夹具，在试验前应使绞盘中心间距保持最小，并 且在实验报告中注明使用了绞盘夹具。
试验前准备

试样的裁取: 当我们取得样品并经过调湿后，便可按照所需测试项目在 样品上裁取试样。每一项目的试样要裁取多个。由于土工 合成材料大部分是片状的，所以具有方向性，一般进行两 种特例的特性测试，即纵向和横向，亦称顺机向 (经向)和 横机向 (纬向)。因此在裁剪试样时就要区别纵向和横向， 并且要注意，纵向试样 (测定纵向特性的试) 在样品上布臵 时，应将每个试样处往不同的纵向位臵，使每个试样纵向 纤维各不相同；对于横向试样 (测定横向特性的试样)，应 将每个试样处于不相同的横向位臵，使每个试样的横向纤 维各不相同，见图15-1。更好的裁取试样的方法，见图152。