土工材料测试
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土工材料为重要的新型建筑材料。它包括土木合成材料(如涤纶长丝或涤纶短纤针刺无纺土工布),土木工程材料(如玻璃纤维织物,精丙烯网状纤维等),以及土工复合材料(如玻纤隔栅无纺复合布,玻纤增强树脂复合材料)等。
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纤维土工材料在拉伸过程中的性质指标有:
强力,强度和断裂伸长率等指标,只能反映纤维一次拉伸到断裂时的性质。然而,在纺织加工和纺织品使用过程中,大量遇到的确实远较强力和断裂伸长率为小的负荷和伸长,因此还必须研究他们在拉伸全过程中的应力,应变情况,这就有必要引出一些和拉伸曲线有关的其他指标:初始模量,屈服应力和屈服伸长率,断裂功,断裂比功和功系数等。
什么是初始模量?
初始模量是指县委在负荷-伸长曲线上起始一段直线部分的应力应变值(Stress and Strain relationship illustration)。在曲线起始部分的斜率。其大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程度,反映了纤维的刚性.初始模量大,表示纤维在小负荷作用下不容易变形,刚性比较好,其制品就比较挺括;反之,初始模量小,那么刚性比较差,制品就比较软。
涤纶纤维的初始模量比较高,干态和湿态时几乎相同,所以涤纶产品挺括,免烫性能好。
锦纶纤维的初始模量低,所以其织物比较软,没有身骨。羊毛的初始模量也比较低,所以手感柔软。
棉的初始模量也比较高,麻纤维的更高,所以手感刚硬。
什么是纤维的断裂长度和断裂伸长率?
断裂长度:它是设想将纤维连续的悬吊起来,直到它因为其自身重量而断裂时的长度,也就是重力等于其强力时的纤维长度。
计算公式:
断裂长度=(纤维强力N/g) x Nm。
Nm----纤维的公制支数;
g-重力加速度(=9.8 m/s2)。
断裂应力,断裂强度和断裂长度的换算关系:
断裂应力=纤维的密度 * 纤维的特数制断裂强度;
纤维的特数制断裂强度= 9*纤维的旦数制断裂强度;
纤维的断裂长度=纤维的特数制断裂强度/g;
在强力测试仪器中,如果是工程单位制,那么强力读数的单位为gf (克力),那么断裂应力的单位为kgf/mm2。
断裂伸长率:纤维拉伸时产生的伸长占原来长度的百分率称为伸长率。纤维拉伸至断裂时的伸长率为断裂伸长率,它表示纤维承受拉伸变形的能力。
计算公式:
断裂伸长率=(L-L0)/L0 * 100%。
拉伸强度和延伸率(Tensile Strength and Elongation or Strain)
抗拉强度也称为条带法抗拉强度,为单向拉伸。
纵向和横向抗拉强度表示土工织物在纵向和横向单位宽度范围能承受的外部拉力,单位为kN/m。
对应抗拉强度的应变为土工织物的延伸率,用百分数(%)表示。
抗拉强度是力学性能中的重要指标。在各种功能的应用中对抗拉强度都有一定的要求。当用于加筋和隔离功能时,抗拉强度是主要的设计指标,而在排水和反滤功能的工程中,抗拉强度虽不是主要指标,但由于铺设过程中会受到扯拉、顶压、撕破等各种施工荷载,运用过程中也可能因建筑物变形而受拉,所以对强度也有一定要求。
握持强度(Grab Tensile Strength)
握持强度(Grab Tensile Strength)表示土工织物抵抗外来集中荷载的能力.
试验时仅1/3试样宽度被夹持,进行快速拉伸。
土工织物对集中荷载的扩散范围越大,则握持强度越高,单位为N。
孔径(O90 or O95)--孔隙率
定义为非织造土工织物所含孔隙体积与总体积之比,以百分数(%)表示。该指标不直接测定,由单位面积质量、密度和厚度计算得到。可按下式计算 np=1-(M/ρδ)
式中:np为孔隙率,%;M为单位面积质量,g/m2;ρ为原材料密度,g/m3;δ为厚度,m。
土工织物常用原材料的密度为:
聚丙烯0.91g/m3,
聚乙烯0.94~0.96g/m3,
聚酯1.22~1.38g/m3,
聚酰胺1.05~1.14g/m3,
聚乙烯醇1.26~1.32g/m3,
聚氯乙烯1.39g/m3。
孔隙率与厚度有关,所以孔隙率也随压力增大而变小。
有时织造和非织造土工织物的孔径和渗透系数很接近,但不能认为两者水力性能相似。
非织物土工织物的孔隙率远大于织造土工织物,因此其具有更好的反滤和排水性能。
出口欧洲的土工材料,检测标准有:
EN 13249:2000 土工织物和土工织物相关产品——用于道路建设
EN 13250:2000 土工织物和土工织物相关产品——用于铁路建设
EN 13251:2000 土工织物和土工织物相关产品——用于土方建设、基础建设
EN 13252:2000 土工织物和土工织物相关产品——用于排水系统
EN 13253:2000 土工织物和土工织物相关产品——用于控腐蚀系统
EN 13254:2000 土工织物和土工织物相关产品——用于水库和水坝建筑
EN 13255:2000 土工织物和土工织物相关产品——用于沟渠建设
EN 13257:2000 土工织物和土工织物相关产品——用于固体废物处理
EN 13496:2003 建筑设备用热绝缘产品。测定玻璃纤维网状物的机械特性
出口美国的土工材料,检测标准有:
ASTM D4632 Grab Tensile Strength 抗张强度
ASTM D4632 Grab Elongation 抗拉伸展率
ASTM D3786 Mullen Burst strength 爆裂强度
ASTM D4833 CBR Puncture 刺穿强度
ASTM D4533 Trapezoidal Tear strength 梯形撕裂强度
ASTM D4751 Apparent Opening Size (AOS) 干筛孔径
ASTM D4491 Permittivity 电容率
ASTM D4491 Water Flow Rate 水流量
ASTM D4355 UV Resistance % Retained at 1200 hrs 防紫外线性能。