一、土工合成材料性能測(cè)試現(xiàn)狀
(一)物理性能試驗(yàn)
土工合成材料的主要物理性能指標(biāo)包括單位面積質(zhì)量和厚度。單位面積質(zhì)量與抗拉強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)及孔隙率、滲透系數(shù)等水力學(xué)指標(biāo)關(guān)系很密切,是非常重要的指標(biāo)。單位面積質(zhì)量的測(cè)試國(guó)際上已有比較一致的方法,只是對(duì)土工格柵類產(chǎn)品尚無(wú)相應(yīng)的。土工合成材料的厚度是指其在承受一定壓力時(shí)正反面之間的垂直距離,一般以ｍｍ 表示。大多數(shù)土工合成材料受壓時(shí)厚度變化很大,而在工程應(yīng)用中.由于厚度的變化會(huì)使材料的孔隙率、透水性、孔徑大小及分布等水力學(xué)特性發(fā)生很大的變化,故厚度及厚度隨壓力的變化很有實(shí)際意義。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)厚度的測(cè)定方法尚不統(tǒng)一
(二)頂破及刺破試驗(yàn)頂破試驗(yàn)用來(lái)測(cè)試土工合成材料抵抗垂直織物平面的法向壓力的能力。當(dāng)前常用的頂破試驗(yàn)有三種方法:Ｍｕｌｌｅｎ 脹破試驗(yàn),也稱液壓頂破或薄膜脹破試驗(yàn)、圓球頂破試驗(yàn)以及ＣＢＲ 頂破試驗(yàn)。前兩種源自紡織品試驗(yàn),后一種源自土工試驗(yàn),這三種方法的工作原理相差不大。由于ＣＢＲ 頂破試驗(yàn)試樣夾持容易,設(shè)備簡(jiǎn)單,并易于被巖土工程師們所接受,所以其應(yīng)用比另兩種方法廣泛得多,其中在歐洲比在美國(guó)用得更普遍。
(三)落錘穿透試驗(yàn)該試驗(yàn)是模擬工程中具有尖角的石塊或其他銳利物掉落在土工合成材料上的現(xiàn)象?？椢锸芘c其平面垂直的點(diǎn)載荷作用,點(diǎn)載荷周圍的纖維分離,并穿刺成一個(gè)小洞,石塊(或其他物)也許不能通過(guò),但洞口的擴(kuò)大會(huì)嚴(yán)重影響織物機(jī)械及水力學(xué)性能。落錘穿透試驗(yàn)所測(cè)得的孔眼的大小可用來(lái)評(píng)價(jià)材料抵御穿透的能力。二、土工合成材料性能測(cè)試中需要解決的問(wèn)題材料的設(shè)計(jì)者與生產(chǎn)材料的廠家在交流的時(shí)候可以通過(guò)材料的自身性能,因?yàn)楦鱾€(gè)國(guó)家在使用材料的時(shí)候,方法不同,所以在對(duì)材料測(cè)試的時(shí)候,也會(huì)出現(xiàn)多種測(cè)試方法。而測(cè)試方法的不同,就會(huì)使設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)之間的交流減少。因此需要將測(cè)試的方法統(tǒng)一,現(xiàn)在出現(xiàn)的設(shè)計(jì)原則具有了具體的標(biāo)準(zhǔn),而且這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以被設(shè)計(jì)廣泛的使用。要想保證產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)師要有準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)信息,而生產(chǎn)者就安裝這個(gè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。這樣才能生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品具有系列化的特點(diǎn)。從測(cè)試的現(xiàn)狀上看,有些標(biāo)準(zhǔn)難以實(shí)現(xiàn),因此要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)加大研究。在自身的性能滿足標(biāo)準(zhǔn)的條件之后,也要讓土與土工材料的作用性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),因此設(shè)計(jì)人員最關(guān)注的還是材料在土中所表現(xiàn)的性能。現(xiàn)在的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)還是不夠, 能從測(cè)試中反映的性能還有缺陷。因此需要在現(xiàn)在的試驗(yàn)方法上再加大研究,是試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)具有現(xiàn)實(shí)意義。各個(gè)檢測(cè)部門(mén)也要發(fā)揮作用,保證檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化,因?yàn)樵谶@一環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)者以及生長(zhǎng)者能發(fā)揮的作用有限,因此需要部門(mén)其作用, 從而完成標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)。三、土工合成材料性能測(cè)試未來(lái)發(fā)展方向(一)滿足新材料要求在出現(xiàn)一種新的材料時(shí),要對(duì)材料檢驗(yàn),而且根據(jù)材料的性能對(duì)使用者有新的要求。因?yàn)榧徔椥袠I(yè)在發(fā)展,而且該行業(yè)與巖土行業(yè)之間的聯(lián)系緊密,在兩者相互交流的時(shí)候,會(huì)出現(xiàn)新的材料,而且材料的成本很低,但是強(qiáng)度會(huì)很高。在對(duì)材料實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,會(huì)用新的方法實(shí)驗(yàn),從而保證材料的性能。
(二)滿足設(shè)計(jì)要求
在測(cè)試材料性能的時(shí)候會(huì)使用一些傳統(tǒng)的方法,例如有限元法,盡管這些方法使用的次數(shù)多,但是在測(cè)試的時(shí)候過(guò)度的依賴數(shù)據(jù),在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的情況下,才能完成測(cè)試。但是現(xiàn)在一些參數(shù)還是未知,沒(méi)有辦法準(zhǔn)確的計(jì)算出數(shù)據(jù)。例如,在測(cè)試土體合成材料的摩擦性以及應(yīng)變關(guān)系的時(shí)候, 其中一些參數(shù)就不能確定,而設(shè)計(jì)也對(duì)材料的性能測(cè)試有了不一樣的要求。當(dāng)材料在集中受力的時(shí)候,材料的力學(xué)變化情況；當(dāng)材料在承受交變作用的時(shí)候,其機(jī)械性能的變化。有了這些要求,實(shí)驗(yàn)的方式也應(yīng)該改變。設(shè)計(jì)與試驗(yàn)有一定的關(guān)系,在確定某種方案的時(shí)候,就要對(duì)方案進(jìn)行試驗(yàn),以此來(lái)保證工程的合理。
(三)滿足新的應(yīng)用要求
如果合成的材料在應(yīng)用的時(shí)候,方法不一樣,那么就要對(duì)新的方法試驗(yàn),使其能夠滿足使用要求。例如,纖維土,這是一種新的材料,現(xiàn)在使用的試驗(yàn)方法不知道材料的特性, 如果在不了解材料的基礎(chǔ)上使用,那么使用效果會(huì)不好。
如圖１ 展示,圖１ 中有三條曲線,這三條曲線是同一個(gè)材料的應(yīng)力變化,其中(１)是材料處于伸直狀態(tài)下應(yīng)力的變化,(２)是材料在出現(xiàn)褶皺的時(shí)候應(yīng)力變化。當(dāng)材料的預(yù)張力達(dá)到Ａ 點(diǎn)的時(shí)候,材料的工作區(qū)間就發(fā)生了變化,又開(kāi)始的ＯＡ 變?yōu)楝F(xiàn)在的ＡＢ,這一變化可以明顯地看出材料的拉伸量在增加。當(dāng)材料沒(méi)有褶皺,而且預(yù)張力位于土體上,那么材料的應(yīng)力變化就是圖１ 中的曲線(３)。因?yàn)橐恍┰?材料的預(yù)張力不能完全地顯示出來(lái),可是在經(jīng)過(guò)測(cè)試之后,就會(huì)使材料的性能發(fā)揮出來(lái)。
四、結(jié)束語(yǔ)
土工合成材料作為一種較新的工程材料,應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng),在這幾年公路地鐵等工程用量較大；人們對(duì)土工材料的認(rèn)識(shí)不斷增加,社會(huì)抽檢力度的加大,但其檢測(cè)設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)的更新仍然落后于材料的發(fā)展；因此該篇論文結(jié)合筆者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),綜合了幾大類的土工材料的檢測(cè)、產(chǎn)品、評(píng)定規(guī)范,探討了土工材料的檢測(cè)影響因素,希望能增加人們對(duì)此類材料的進(jìn)一步認(rèn)識(shí),并共同探討促進(jìn)其發(fā)展。
參考文獻(xiàn): [１]馬燁紅,陳園婧.淺談土工合成材料性能檢測(cè)現(xiàn)狀[Ｊ].城市建設(shè)理論研究:電子版,２０１３(１５).
作者簡(jiǎn)介: 章敏,南京方園建設(shè)工程材料檢測(cè)中心。
