导图社区 公路水运试验检测师(道路工程)第二章第五节土工合成材料
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编辑于2024-04-22 14:28:28道路工程(检测师)
第五节 土工合成材料
物理性能试验
单位面积质量测定
■本方法适用于土工织物、土工格栅,其他类型的土工合成材料可参照执行。
■对于土工织物,用切刀或剪刀裁取面积为10000mm2试样10块,裁剪和测量精度为1mm。对于土工格栅、土工网这类孔径较大的材料,试样尺寸应能代表这种材料的全部结构,可放大试样尺寸,从肋间对称剪取。单位面积的平均值,精确到0.1g/m2,同时计算出标准差和变异系数
厚度测量

土工织物

试验步骤
5N的压块,2±0.01kPa压力下,百分表: 0.01mm,30S,0.01mm,测量10块,取平均值
土工膜

实验步骤
用机械测量法测定土工薄膜、薄片厚度的试验方法。本方法适用于没有压花和波纹的土工薄膜、薄片 。 千分表:最小分度值0. 001 mm。 至少测量3点。 对于未裁毛边的样品,应在离边缘50mm以外进行测量 。 试验结果以试样的平均厚度和厚度的最大值、最小值表示,准确至0. 001 mm。
土工格栅、土工网网孔尺寸测定
当量孔径

适用范围
各类孔径较大的土工格栅、土工网
■当量孔径:土工格栅、土工网等大孔径的土工合成 材料,其网孔尺寸是通过换算折合成与面积相当的圆 形孔的孔径来表示。 ■每块试样应至少包括10个完整的有代表性的网孔。,
定义
面积相当的圆形孔的孔径
测量方法
 同一测点平行测定两次,两次测定误差应小于5%,取均值;每个网孔至少测3个测点,读数精确到0. 1mm,取均值。
偶数多边形:测量相互平行的两边之间的距离
奇数多边形:测量顶点与对边的垂直距离
计算公式
计算面积

计算网孔的当量孔径

力学性能
1.宽条拉伸试验

调节分类?试样数量?夹具尺寸?
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(延伸率)以及特定伸长率下的拉伸力的测定,纵向和横向各剪取至少5块试样。夹具:钳口表面应有足够宽度,至少应与试样200mm同宽
试样准备
无纺类土工织物
无纺类土工织物试样宽为200mm ± 1mm(不包括边缘),并有足够的长度以保证夹具间距100mm;为控制滑移,可沿试样的整个宽度与试样长度方向垂直地画两条间隔100mm的标记线线(不包含绞盘夹具)
机织类土工织物
试样尺寸将试样剪切约220mm宽,然后从试样的两边拆去数目大致相等的边线以得到200mm ± 1mm的名义试样宽度,这有助于保持试验中试样的完整性
土工格栅
对于土工格栅,每个试样至少为200mm宽,并具有足够长度 。对于横向节距大于或等于75mm的产品,其宽度方向上应包含至少两个完整的抗拉单元。
针织、复合土工织物或其他织物用刀或剪子切取试样可能会影响织物结构时如何做?
此时允许采用热切,但应在试验报告中说明
当需要测定湿态最大负荷和干态最大负荷时,如何操作?
当需要测定湿态最大负荷和干态最大负荷时,剪取试样长度至少为通常要求的2倍。将每个试样编号后对折剪切成两块,一块用于测定干态最大负荷,另一块用于测定湿态最大负荷,这样使得每一对拉伸试验是在含有同样纱线的试样上进行的。
试样调湿和状态调节
干态,湿态如何调节?
土工织物:干态试验所用试样的调湿,按“取样与试样准备”规定进行;湿态试验所用试样应浸入温度为20±2℃的蒸馏水中,浸润时间应足以使试样完全润湿或者至少24h。为使试样完全湿润,也可以在水中加入不超过0.05%的非离子型润湿剂。
如确认试样不受环境影响,则可不进行调湿和状态调节,但应在报告中注明试验时的温度和湿度。
试验步骤
拉伸试验机的设定
两夹具间距离?选择试验机的负荷量程,使断裂强力在满量程负荷%?拉伸速度?
两夹具间的隔距调至100mm ±3mm ,使断裂强力在满量程负荷的30% ~90% ,拉伸速率为名义夹持长度的(20% ±l%)/min
夹持试样
对湿态试样,从水中取出后3min内进行试验。
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L0
预张力
使用伸长计时
如何设置标记点?
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,并确保试验中标记点无滑移
测定拉伸性能
断裂位置及结果有效性?采取措施?
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5mm范围内断裂,可采取下列措施:夹具内加衬垫;夹在钳口内的试样加以涂层;改进夹具钳口表面。无论采用了何种措施,都 应在试验报告中注明
测定特定伸长率下的拉伸力
结果计算
拉伸强度

最大负荷下的伸长率

特定伸长率下的拉伸力

平均值和变异系数
分别对纵向和横向两组试样的拉伸强度、最大负荷下伸长率及特定伸长率下的拉伸力计算平均值和变异系数,拉伸强度和特定伸长率下的拉伸力精确至3位有效数字,最大负荷下伸长率精确至0.1%,变异系数精确至0.1%。 每组有效试样为5块
2.接头/接缝宽条拉伸试验
仪器设备及材料
同上
试样制备
试样数量:剪取含接头/接缝试样至少5块,每块试样应含有一个接缝或接头,如需要湿态试验,另增加5块试样。
数量
尺寸
从接合或缝合的样品中剪取试样,每块试样的长度不少于200mm,接头/接缝应在试样的中间部位,并垂直于受力方向,每块试样最终宽度为200mm。
试样调湿和状态调节(同上)
试验步骤
拉伸试验机设定,夹持试样(同上)
拉伸强度

接头/接缝效率

3.条带拉伸试验
适用于各类土工格栅、土工加筋带
仪器设备及材料(同上)
试样制备
试样制备,试样尺寸?
土工格栅纵向和横向各裁取至少5根单筋试样、土工加筋带裁取至少5条试样 。对于土工格栅,单筋试样应有足够的长度,试样的夹持线在节点处,除被夹钳夹持住的节点或交叉组织外,还应包含至少1个节点或交叉组织 。 如使用伸长计,标记点应标在筋条试样的中心上,两个标记点之间应至少间隔60mm,并 至少含有1个节点或1个交叉组织,夹持长度应为数个完整节距。 对于土工加筋带,试样应有足够的长度以保证夹具间距100禮为控制滑移,可沿试样的整个宽度与试样长度方向垂直地画两条间隔100mm的标记线(不包含绞盘夹具)
试验步骤(同上)
结果计算
拉伸强度

共同点
■三种拉伸试验的共同点: 1.两夹具间的隔距调至100mm士3mm 2.断裂强力在满量程负荷的30%~ 90%之间; 3.拉伸速率为名义夹持长度的(20%士1%) /min; 4.含调湿和浸湿两种试验 ■如试样在夹具中滑移,可采取下列措施:夹具内加衬垫; 夹在钳口内的试样加以涂层;改进夹具钳口表面。(P178)
4.梯形撕破强力试验
意义:反映了土工合成材料抵抗破损裂口扩大能力
适用范围:土工织物
仪器设备及材料(同上)
试样制备
纵向和横向各取10块试样,试件尺寸见图2-42。试样上不得有影响试验结果的可见疵点。在每块试样的梯形短边正中处剪一条垂直于短边的15mm长的切口,并画上夹持线
尺寸,数量?
试验步骤
调整拉伸试验机卡具的初始距离为25mm,设定满量程范围,使试样最大撕破负荷在满量程负荷的30%〜90%范围之间,并设定拉伸速率为100mm/min ± 5mm/min
卡具初始距离()mm
拉伸速率为()mm/min± ()mm/min
夹钳中滑出或不在延长线处撕破断裂,则应剔除此次種数值,剔除试验数值,补足试验次数
试样结果
分别计算纵、横向撕破强力的平均值和变异系数。 纵、横向撕破强力以各自10次试验的算术平均值表示,以N为单位。
5.CBR顶破强力试验
意义
抵抗法向静态应力的能力
本方法适用于土工织物、土工膜及其复合产品。
试样制备
裁取直径300毫米的圆形试样5块,试样上不得有影响试验结果的可见疵点,在每块试样离外圈50mm处均等开6条8mm宽的槽
试验步骤
设备量程,顶杆下降速度?
试样最大顶破强力在满量程负荷的30%〜90%范围内,设定顶压杆的下降速度为60mm/min ± 5mm/min
结果计算
 
6.刺破强力试验
意义:抵抗小面积集中荷载破坏的能力
操作要点
平头顶杆:直径为8mm
试样
直径不小于100mm
数量: 10块
加载速率: 300±10mm/min。设备量程同上
对于湿态试样,从水中取出后3min内进行试验
结果计算
计算10块试样刺破强力的平均值(N)
概要

7.直剪摩擦特性试验

本试验是使用直剪仪和标准砂土对土工合成材料进 行直接剪切试验,以模拟它们之间的作用过程,评价 土工合成材料的摩擦特性。
8.拉拔摩擦特性试验

通过拉拔摩擦试验可以得到土工合成材料与现场土石料的摩擦剪切强度。
试件制备
试件数量和尺寸?
试样数量和尺寸:试样数量不少于5块,其宽度应小于试验箱宽度,长度视夹具情况而定,至少为200mm,应保证有足够的长度固定试样
试验步骤
将土料填入试验箱,按要求的密度分层压实,压实后,土面水平面略高于试验箱一侧窄缝下缘。 将试样平放于土面上,要求平整无皱 。在长度方向,试样埋入土中的长度为100 -150mm并居中放置 。继续往箱内填土,分层压实 。安装垂直和水平位移百分表 。施加要求的垂直荷载 。对粒状土固结时间不少于15min;对黏性土,要求垂直变形增量每小时不大于0.00025/H(/H为土样高度,mm) .施加水平荷载,开始拉拔 ,一般采用位移速率为0. 2〜3. 0mm/min;对砂性土,可采用0. 5mm/mi
概要
说明:直剪摩擦特性试验和拉拔摩擦特性试验的区别: (1)直剪摩擦特性试验统一采用标准砂土, 结果用于 评价土工合成材料的摩擦特性,不同的土工材料可以 互相比较优劣。 (2)拉拔摩擦特性试验采用的是实际工程用土及填压 密实度,取得设计参数,或验证施工效果。
4.黏焊点极限剥离力试验(2023教材已删除)
本方法规定了测定黏焊土工格栅黏焊点极限剥离力 的试验方法。
土工格栅

水力性质
1.垂直渗透性能

适用范围
土工织物及复合土工织物
仪器设备及材料

恒水头渗透仪
渗透仪夹持器的最小直径50mm,能使试样与夹持器周壁密封良好,没有渗漏 .能够在试验期间保持试件两侧水头恒定,有达到250mm恒定水头的能力。
夹持器的最小直径,两侧水头要求?
供水系统
水的要求?
试验用水应采用蒸馏水或经过过滤的清水,试验前必须用抽气法或煮沸法脱气,水中的溶 解氧含量不得超过10mg/kg 。 溶解氧含量的测定在水入口处进行 。 水温控制在18〜22℃。
试样制备
试样数量及尺寸?
试样数量和尺寸:试样数量不小于5块,其尺寸应与试验仪器相适应
试验步骤
(1)将试样置于含湿润剂的水中,至少浸泡12h直至饱和并赶走气泡。湿润剂采用1%V/V的烷基苯磺酸钠。 (2)将饱和试样装入渗透仪的夹持器内,安装过程应防止空气进入试样,有条件时宜在水下装样,并使所有的接触点不漏水。 (3)向渗透仪注水,直到试样两侧达到50mm的水头差。关掉供水,如果试样两侧的水头在5min内不能平衡,查找是否有未排除干净的空气,重新排气,并在试验报告中注明。 (4)调整水流,使水头差达到70mm ±5mm,记录此值,精确到1mm。待水头稳定至少30s后,在规定的时间周期内,用量杯收集通过仪器的渗透水量,体积精确到10mL,时间精确到s。收集渗透水量至少lOOOmL,时间至少30s。如果使用流量计,流量计至少应有能测出水头差70mm时的流速的能力,实际流速由最小时间间隔15s的3个连续读数的平均值得出。 (5)分别对最大水头差0.8、0.6、0.4和0.2倍的水头差,重复步骤(4)的程序,从最高流速开始,到最低流速结束,并记录下相应的渗透水量和时间。如果使用流量计,适用同样的原则
浸润(如何浸润?)
夹持(如何夹持?)
注水(两侧水头差?几分钟平衡?)
调整水流(水头差达到多少,稳定多久)
最大水头差0.8 0.6 0.4 0.2
结果计算
流速指数公式

计算每块试样不同水头差下的流速V20
通过计算法或图解法求出5个试样50mm水头差的流速值,给出平均值和最大、最小 值。平均值为该样品的流速指数,精确到1mm/S
垂直渗透系数公式

透水率公式

2.耐静水压试验

适用范围
土工膜和复合土工膜
仪器设备及材料
试样制备
试样数量和尺寸:从样品上剪取3块试样,其大小应适合使用的仪器。
试验步骤
逐级加压0.1MPa,保持压力至少1h,有水渗出,取前一级耐静水压值。
如只需判断试样是否达到某一规定的耐静水压值,则可直接加压到此压力值并保持 至少lh,如没有水渗出,则判定其符合要求
试验结果
以3个试样测得耐静水压值中的最低值作为该样品的耐静水压值
3.有效孔径

适用范围
土工织物
它反映土工织物的过滤性能,既可评价土工织物阻止土颗粒通过的能力,又反映土工织物的透水性。目前,测量有效孔径的方法主要有干筛法和湿筛法,其中干筛法较为常用
定义
能有效通过土工织物的近似最大颗粒直径
090表示土工织物中90%的孔径低于该值
仪器设备及材料
标准颗粒材料粒径(mm)分组
10组
从小到大使用
每次50g
试样制备
试样数量及尺寸
剪取5 x n块试样,〃为选取粒径的组数;试样直径应大于筛子直径
试样调湿
按本节“取样与试样准备”规定进行。当试样在间隔至少2h的连续称重中 质量变化不超过试样质量的0.25%时,可认为试样已经调湿。
试验步骤
(1)试验前,应将标准颗粒材料与试样同时放在标准大气条件下进行调湿平衡。 (2)将同组5块试样平整、无褶皱地放于能支撑试样而不致下凹的支撑筛网上。从较细粒径规格的标准颗粒中称50g,均匀地撒在土工织物表面上。 (3)将筛框、试样和接收盘夹紧在振筛机上,开动振筛机,摇筛试样10mino (4)关机后,称量通过试样进入接收盘的标准颗粒材料质量,精确至0.01 g。 (5)更换新的一组试样,用下一较粗规格粒径的标准颗粒材料重复步骤(2)〜(4),直至取得不少于三组连续分级标准颗粒材料的过筛率,并有一组的过筛率达到或低于5%
标准颗粒,试样调湿平衡
50g
10min
直至取得不少于三组连续分级标准颗粒材料的过筛率,并有一组的过筛率达到或低于5%
试验结果
公式

绘图

有效孔径与当量孔径
分析有效孔径和当量孔径的区别: (1)有效孔径是土工织物的概念,孔径很小,无法 直接目测或用尺量测,采用已知粒径的标准颗粒过筛 的方式,间接推测孔径大小; (2) 当量孔径是土工格栅、土工网的概念,网孔较 大,可以直接用钢尺测量网孔面积,换算成当量孔径。
取样与试样准备
先调湿,在制样
取样程序
取卷装样品
裁取样品
全部试验的试样应在同一样品中裁取。卷材材料的头两层不应取做样品。避免污渍、折痕、孔洞或其他损伤部分
样品的标记
样品上应标明下列内容
商标、生产商、供应商;型号;取样日期;要加标记表示样品的卷装长度方向 如果暂不制备试样,应将样品保存在洁净、干燥、阴凉避光处,并且避开化学物品侵蚀和机械损伤。样品可以卷起,但不能折叠
当样品两面有显著差异时
当样品两面有显著差异时,在样品上加注标记,标明卷装材料的正面或反面
试样准备
用于每次试验的试样,应从样品长度和宽度方向上均勻地裁取,但距样品幅边至少10cm。 对同一项试验,应避免两个以上的试样处在相同的纵向或横向位置上 。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。除试验有其他 要求,样品上的标志必须标到试样上。 样品经调湿后,再制成规定尺寸的试样
调湿和状态调节
土工织物
调节温湿度要求
试样应在标准大气条件下调湿24h,标准大气条件:温度20±2℃、相对湿度65% ±5%
塑料土工合成材料
调节温湿度要求
在温度23±2℃的环境下,进行状态调节,时间不少于4h
不受环境影响,省去调节,记录注明试验时的温湿度
土工合成材料在公路工程中的应用与要求
土工合成材料分类
土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料
土工合成材料在公路工程的用途
土工织物。两种介质间的隔离、路基防排水、防沙固沙、构筑物表面防腐
复合土工膜。路基防水、 盐泽土隔离等场合
排水带。 用于插入式软弱地基中进行固结排水
排水板。用于路测、 路基内部、支挡结构墙后排水
土工格栅。路面裂缝防治
土工带。有面板的加筋土挡墙
土工格室。路基加筋、防沙固沙、路基防护
土工网和植生袋。边坡生态防护
土工膜袋-路基冲刷防护.
泡沫聚苯乙烯板块(EPS) 。用于桥头或软基路段, 以及需要减载的场合
土工合成材料的性能指标?
为物理性能指标、力学性能指标、水力学性能指标、土工合成材料与土相互作用指标及耐久性能指标等。
每种性能的常规参数?

土工合成材料的质量要求
路基加筋
抗拉强度
用于路基加筋的土工合成材料设计计算抗拉强度为:对试验确定的加筋材料极限抗拉强度进行蠕变折减、老化折减(微生物、化学、热氧化等影响)和施工损伤折减后的抗拉强度
材料与土接触的界面阻力系数
加筋材料与土接触的界面阻力系数,可采用拉拔试验或直接摩擦特性方法,按筋土界面实际条件试验确定
路基防排水
独立用于排水、隔离的无纺土工织物,单位面积质量宜为()〜()g/m2
独立用于排水、隔离的无纺土工织物,单位面积质量宜为300〜500g/m2
用于过滤的土工织物的()应满足挡土要求,()应满足透水性要求,()应满足防淤堵要求
用于过滤的土工织物的等效孔径应满足挡土要求,渗透系数应满足透水性要求,梯度比应满足防淤堵要求
防渗隔离层采用的复合土工膜等复合防水材料,一般工程土工膜厚度应大于()mm,重要工程土工膜厚度应大于()mm
防渗隔离层采用的复合土工膜等复合防水材料,一般工程土工膜厚度应大于0.3mm,重要工程土工膜厚度应大于0. 5mm
防渗采用的土工合成材料通常采用的“两布一膜”的规格为织物质量/膜厚/织物质量=200g/(0. 5 ~ 1 mm)/200g
排水用土工合成材料在实际荷载作用下,土工合成材料排水截面最大压缩率应小于()%
排水用土工合成材料在实际荷载作用下,土工合成材料排水截面最大压缩率应小于15%
路基防护
对一般护坡工程,土工格室焊距宜为40〜68cm,格室高度_8〜20cm,格室壁厚宜 为1.2mm左右;平面土工网极限抗拉强度应大于5kN/m,土工格栅极限抗拉强度应大于25kN/m
当需要考虑紫外线影响时,应进行土工合成材料抗老化性能检验,室内紫外线辐射强度为550W/m2照射150h,强度保持率应大于80%
路基不均匀沉降防治
路面裂缝防治
土工合成材料的性能与工程质置检验
材料性能检验
试验频度亦可根据工程程规模、所用材料数量由设计单位或监理单位确定。当材料数量不足10000m2时,抽样频度也取1次。
当土工合成材料兼起两种或多种功能时,应测试各功能所包含的所有试验项目
工程质量检验
路线曲线部分的EPS块体缝隙不得大于50mm