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1、湖北省建设工程质量检测人员培训教材建筑材料检测土工合成材料华中科技大学华中科技大学武汉华中科大土木工程检测中心武汉华中科大土木工程检测中心李继能 第十五章 土工合成材料知识撑握要求定仪和分类功能和应用土工合成材料性能指标检测依据试验前准备性能测试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。分类分类: :土工合成材料一般可按照产品结构和形成工艺分类，
2、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。功能和应用土工合成材料的功能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开展，所兼有往就兼有数种功能。随着土工复合材料的开展，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、防护功能以及加固功能、防护功能以及加固( (筋筋) )能。
3、能。土工合成材料的应用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：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、土土工织物、土工膜、土工网、土
4、工格栅、土工席垫、土工格室、土工复合材料及相关产品等。工格室、土工复合材料及相关产品等。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工程。(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。(4) 耐久性能：抗氧化、抗
5、酸碱液性、抗紫外线、炭黑含量等具体要求见相关的产品标准或设计要求。检测依据GB/T 13762-2021土工合成材料 土工布及土工布有关产品单位面积质量的测定方法GB/T 19979.1-2005 土工合成材料 防渗性能 第1局部耐静水压的测定GB/T 19979.2-2006 土工合成材料 防渗性能 第2局部渗透系数的测定GB/T17642-1998土工合成材料 非织造复合土工膜JTG E50-2006公路工程土工合成材料试验规程SL 235-2021 土工合成材料测试规程GB50290-98土工合成材料应用技术标准TB 10118-2006铁路路基土工合成材料应用设计标准ASTM D 43
6、54-1999试验用土工合成纤维织物的抽样的标准操作规程试验前准备样品取样与制样样品取样与制样: :取样的根本原那么：就是要使抽取的样品具有代取样的根本原那么：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：与制样要注意以下几点：1 1裁取样品样前，应按相关的产品试验标准获裁取样品样前，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
7、。取相应的数量、形状和其他任何要求的信息。2 2全部试验的试样应在同一样品中裁取；全部试验的试样应在同一样品中裁取；2 2卷装材料的头两层不应取作样品；卷装材料的头两层不应取作样品；3 3取样时应尽量防止污渍、折痕、孔洞或其它取样时应尽量防止污渍、折痕、孔洞或其它损伤局部，否那么要加放足够数量。损伤局部，否那么要加放足够数量。试验前准备调湿和状态调节调湿和状态调节土工织物土工织物试样应在标准大气压条件下调湿试样应在标准大气压条件下调湿24h,24h,标准大气按标准大气按GB 6529 GB 6529 规定的规定的三级标准：温度三级标准：温度202202、相对湿度、相对湿度65%5%65%5%。
8、具体操作如下：。具体操作如下：1. 1.预调湿预调湿 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，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。将土工织物应放置于相对湿度为可能需要进行预调湿。将土工织物应放置于相对湿度为1025%1025%，温度不超过，温度不超过5050的大气下，使之平衡。的大气下，使之平衡。2. 2.调湿调湿在测定土工织物的物理或机械性能之前，应将其放置于温带标在测定土工织物的物理或机械性能之前，应将其放置于温带标准大气下进行调湿。调湿期间，应使空气能畅通地流土工织物，准大气下进行调湿。调湿期间，应使空气能畅通地流土工织物，一直放置到与空气
9、到达平衡为止。一直放置到与空气到达平衡为止。塑料土工合成材料塑料土工合成材料按按GB/T2918GB/T2918标准中规定，在温度标准中规定，在温度232232的环境下，进行状的环境下，进行状态调节，时间不少于态调节，时间不少于4h4h。如果确认试样不受环境不受环境影响，那么可省去调湿和状态如果确认试样不受环境不受环境影响，那么可省去调湿和状态调节的处理程序，但应在记录中注明试验时的温度和湿度。调节的处理程序，但应在记录中注明试验时的温度和湿度。试验前准备试样的裁取试样的裁取: :当我们取得样品并经过调湿后，便可按照所需测试工程在当我们取得样品并经过调湿后，便可按照所需测试工程在样品上裁取试样
10、。每一工程的试样要裁取多个。由于土工样品上裁取试样。每一工程的试样要裁取多个。由于土工合成材料大局部是片状的，所以具有方向性，一般进行两合成材料大局部是片状的，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，亦称顺机向种特例的特性测试，即纵向和横向，亦称顺机向 ( (经向经向) )和和横机向横机向 ( (纬向纬向) )。因此在裁剪试样时就要区别纵向和横向，。因此在裁剪试样时就要区别纵向和横向，并且要注意，纵向试样并且要注意，纵向试样 ( (测定纵向特性的试测定纵向特性的试) ) 在样品上布置在样品上布置时，应将每个试样处往不同的纵向位置，使每个试样纵向时，应将每个试样处往不同的纵向位
11、置，使每个试样纵向纤维各不相同；对于横向试样纤维各不相同；对于横向试样 ( (测定横向特性的试样测定横向特性的试样) )，应，应将每个试样处于不相同的横向位置，使每个试样的横向纤将每个试样处于不相同的横向位置，使每个试样的横向纤维各不相同，见图维各不相同，见图15-115-1。更好的裁取试样的方法，见图。更好的裁取试样的方法，见图15-15-2 2 。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
12、含影响试验结果的任何缺陷；3对同一项试验，应防止两个以上的试样处在相同的纵向或横向位置上；4试样应沿着卷装长度和宽度方向切割，需要时标出卷装的长度方向。除试验有其它要求，样品上的标志必须标到试样上；5样品经调湿后，再制成规定尺寸的试样；6在切割结构型土工合成材料时可指定相应的切割方案；7如果制样造成材料破碎，发生损伤，可能影响试验结果，那么将所有脱落的碎片和试样放到一起，用于备查。试验前准备试验数据整理与计算试验数据整理与计算1 1规定了算术平均值规定了算术平均值 、标准差、标准差和变异系数和变异系数CvCv的计算方法。的计算方法。1 1算术平均值算术平均值算术平均值算术平均值 按下式计算：按
13、下式计算： 式中：式中：nn试样个数；试样个数； Xi Xi 第第i i块试样的试验值；块试样的试验值； n n块试样值的算术平均值。块试样值的算术平均值。2 2标准差标准差标准差标准差按下式计算：按下式计算： 式中符号意义同上式。式中符号意义同上式。变异系数变异系数变异系数变异系数Cv=Cv=按下式计算：按下式计算： 式中符号意义同上式。式中符号意义同上式。试验前准备试件数量34567891011121314K1.151.461.671.821.942.032.112.182.232.282.332.37试验数据的取舍 试验异常数据的取舍，应按各章节的具体规定进行。如没有明确规定，可按K倍标
14、准差作为取舍标准，即舍去那些在 K范围以外的测定值。试件数量不同，K值不同。K值按表15-2选用。表15-2 统计量的临界值常规测试工程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工程常规测试工程如下。(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。常用仪器图片常用仪器图片性能测试单位面积质量1 1、仪器设备及材料：、仪器设备及材料：1 1剪刀或裁刀。剪刀或裁刀。2 2称量天平：感量为称量天平：感量为0.01g0.01g3 3钢尺：刻度至毫米
15、，精度为钢尺：刻度至毫米，精度为0.5mm0.5mm。2 2、试验步骤：、试验步骤：1 1取样、试样调湿和状态调节按取样、试样调湿和状态调节按15.415.4章节要求章节要求2 2试样制备试样制备土工织物：用切刀或剪刀取面积为土工织物：用切刀或剪刀取面积为10000 10000 的试样的试样1010块，剪裁和测块，剪裁和测量精度为量精度为1mm.1mm.；对于土工格栅、土工网这类孔径较大的材料除了标准有关规定对于土工格栅、土工网这类孔径较大的材料除了标准有关规定外，试样尺寸应能代表该种材料的全部结构。可放大试样尺寸，外，试样尺寸应能代表该种材料的全部结构。可放大试样尺寸，剪裁是应从肋间对称剪取
16、，剪裁后应测量试样的实际面积。剪裁是应从肋间对称剪取，剪裁后应测量试样的实际面积。3 3称量称量将制好的试样在标准的环境要求下进行称量，记录单个试样的将制好的试样在标准的环境要求下进行称量，记录单个试样的检测数据，精确至检测数据，精确至0.01g0.01g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，保存小数一位：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 ;同时计算出标准差和变异系数Cv、平均值 、标准差 和变异系数Cv按照前面规定计算。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，外表光滑，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2kPa0.01 kPa的压力。3 百分表：最小分度值0.01mm。4 秒表：最小分度值0.1s5土工布测厚仪。2、试验步骤：1 取样、试样调湿和状态
