(一)物理性能试验
土工合成材料的主要物理性能指标包括单位面积质量和厚度。单位面积质量与抗拉强度、顶破强度等力学性能指标及孔隙率、渗透系数等水力学指标关系很密切,是非常重要的指标。单位面积质量的测试国际上已有比较一致的方法,只是对土工格栅类产品尚无相应的。土工合成材料的厚度是指其在承受一定压力时正反面之间的垂直距离,一般以mm 表示。大多数土工合成材料受压时厚度变化很大,而在工程应用中.由于厚度的变化会使材料的孔隙率、透水性、孔径大小及分布等水力学特性发生很大的变化,故厚度及厚度随压力的变化很有实际意义。目前国内外对厚度的测定方法尚不统一(二)顶破及刺破试验顶破试验用来测试土工合成材料抵抗垂直织物平面的法向压力的能力。当前常用的顶破试验有三种方法:Mullen 胀破试验,也称液压顶破或薄膜胀破试验、圆球顶破试验以及CBR 顶破试验。前两种源自纺织品试验,后一种源自土工试验,这三种方法的工作原理相差不大。由于CBR 顶破试验试样夹持容易,设备简单,并易于被岩土工程师们所接受,所以其应用比另两种方法广泛得多,其中在欧洲比在美国用得更普遍。 (三)落锤穿透试验该试验是模拟工程中具有尖角的石块或其他锐利物掉落在土工合成材料上的现象。织物受与其平面垂直的点载荷作用,点载荷周围的纤维分离,并穿刺成一个小洞,石块(或其他物)也许不能通过,但洞口的扩大会严重影响织物机械及水力学性能。落锤穿透试验所测得的孔眼的大小可用来评价材料抵御穿透的能力。二、土工合成材料性能测试中需要解决的问题材料的设计者与生产材料的厂家在交流的时候可以通过材料的自身性能,因为各个国家在使用材料的时候,方法不同,所以在对材料测试的时候,也会出现多种测试方法。而测试方法的不同,就会使设计以及生产之间的交流减少。因此需要将测试的方法统一,现在出现的设计原则具有了具体的标准,而且这个标准可以被设计广泛的使用。要想保证产品的标准,设计师要有准确的设计信息,而生产者就安装这个设计标准生产。这样才能生产出来的产品具有系列化的特点。从测试的现状上看,有些标准难以实现,因此要对标准加大研究。在自身的性能满足标准的条件之后,也要让土与土工材料的作用性能达到标准,因此设计人员最关注的还是材料在土中所表现的性能。现在的测试标准还是不够, 能从测试中反映的性能还有缺陷。因此需要在现在的试验方法上再加大研究,是试验的标准具有现实意义。各个检测部门也要发挥作用,保证检测的标准化,因为在这一环节设计者以及生长者能发挥的作用有限,因此需要部门其作用, 从而完成标准化实验。
三、土工合成材料性能测试未来发展方向
(一)满足新材料要求
在出现一种新的材料时,要对材料检验,而且根据材料的性能对使用者有新的要求。因为纺织行业在发展,而且该行业与岩土行业之间的联系紧密,在两者相互交流的时候,会出现新的材料,而且材料的成本很低,但是强度会很高。在对材料实验的时候,会用新的方法实验,从而保证材料的性能。
(二)满足设计要求
在测试材料性能的时候会使用一些传统的方法,例如有限元法,尽管这些方法使用的次数多,但是在测试的时候过度的依赖数据,在保证数据准确的情况下,才能完成测试。但是现在一些参数还是未知,没有办法准确的计算出数据。例如,在测试土体合成材料的摩擦性以及应变关系的时候, 其中一些参数就不能确定,而设计也对材料的性能测试有了不一样的要求。当材料在集中受力的时候,材料的力学变化情况;当材料在承受交变作用的时候,其机械性能的变化。有了这些要求,实验的方式也应该改变。设计与试验有一定的关系,在确定某种方案的时候,就要对方案进行试验,以此来保证工程的合理。
(三)满足新的应用要求
如果合成的材料在应用的时候,方法不一样,那么就要对新的方法试验,使其能够满足使用要求。例如,纤维土,这是一种新的材料,现在使用的试验方法不知道材料的特性, 如果在不了解材料的基础上使用,那么使用效果会不好。
如图1 展示,图1 中有三条曲线,这三条曲线是同一个材料的应力变化,其中(1)是材料处于伸直状态下应力的变化,(2)是材料在出现褶皱的时候应力变化。当材料的预张力达到A 点的时候,材料的工作区间就发生了变化,又开始的OA 变为现在的AB,这一变化可以明显地看出材料的拉伸量在增加。当材料没有褶皱,而且预张力位于土体上,那么材料的应力变化就是图1 中的曲线(3)。因为一些原因,材料的预张力不能完全地显示出来,可是在经过测试之后,就会使材料的性能发挥出来。
四、结束语
土工合成材料作为一种较新的工程材料,应用时间不长,在这几年公路地铁等工程用量较大;人们对土工材料的认识不断增加,社会抽检力度的加大,但其检测设备、标准的更新仍然落后于材料的发展;因此该篇论文结合笔者的实际经验,综合了几大类的土工材料的检测、产品、评定规范,探讨了土工材料的检测影响因素,希望能增加人们对此类材料的进一步认识,并共同探讨促进其发展。
参考文献: [1]马烨红,陈园婧.浅谈土工合成材料性能检测现状[J].城市建设理论研究:电子版,2013(15).作者简介: 章敏,南京方园建设工程材料检测中心。