一、土工合成材料性能測試現狀
(一)物理性能試驗
土工合成材料的主要物理性能指標包括單位面積質量和厚度。單位面積質量與抗拉強度、頂破強度等力學性能指標及孔隙率、滲透系數等水力學指標關系很密切,是非常重要的指標。單位面積質量的測試國際上已有比較一致的方法,只是對土工格柵類產品尚無相應的。土工合成材料的厚度是指其在承受一定壓力時正反面之間的垂直距離,一般以ｍｍ 表示。大多數土工合成材料受壓時厚度變化很大,而在工程應用中.由于厚度的變化會使材料的孔隙率、透水性、孔徑大小及分布等水力學特性發生很大的變化,故厚度及厚度隨壓力的變化很有實際意義。目前國內外對厚度的測定方法尚不統一
(二)頂破及刺破試驗頂破試驗用來測試土工合成材料抵抗垂直織物平面的法向壓力的能力。當前常用的頂破試驗有三種方法:Ｍｕｌｌｅｎ 脹破試驗,也稱液壓頂破或薄膜脹破試驗、圓球頂破試驗以及ＣＢＲ 頂破試驗。前兩種源自紡織品試驗,后一種源自土工試驗,這三種方法的工作原理相差不大。由于ＣＢＲ 頂破試驗試樣夾持容易,設備簡單,并易于被巖土工程師們所接受,所以其應用比另兩種方法廣泛得多,其中在歐洲比在美國用得更普遍。
(三)落錘穿透試驗該試驗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象?？椢锸芘c其平面垂直的點載荷作用,點載荷周圍的纖維分離,并穿刺成一個小洞,石塊(或其他物)也許不能通過,但洞口的擴大會嚴重影響織物機械及水力學性能。落錘穿透試驗所測得的孔眼的大小可用來評價材料抵御穿透的能力。二、土工合成材料性能測試中需要解決的問題材料的設計者與生產材料的廠家在交流的時候可以通過材料的自身性能,因為各個國家在使用材料的時候,方法不同,所以在對材料測試的時候,也會出現多種測試方法。而測試方法的不同,就會使設計以及生產之間的交流減少。因此需要將測試的方法統一,現在出現的設計原則具有了具體的標準,而且這個標準可以被設計廣泛的使用。要想保證產品的標準,設計師要有準確的設計信息,而生產者就安裝這個設計標準生產。這樣才能生產出來的產品具有系列化的特點。從測試的現狀上看,有些標準難以實現,因此要對標準加大研究。在自身的性能滿足標準的條件之后,也要讓土與土工材料的作用性能達到標準,因此設計人員最關注的還是材料在土中所表現的性能。現在的測試標準還是不夠, 能從測試中反映的性能還有缺陷。因此需要在現在的試驗方法上再加大研究,是試驗的標準具有現實意義。各個檢測部門也要發揮作用,保證檢測的標準化,因為在這一環節設計者以及生長者能發揮的作用有限,因此需要部門其作用, 從而完成標準化實驗。三、土工合成材料性能測試未來發展方向(一)滿足新材料要求在出現一種新的材料時,要對材料檢驗,而且根據材料的性能對使用者有新的要求。因為紡織行業在發展,而且該行業與巖土行業之間的聯系緊密,在兩者相互交流的時候,會出現新的材料,而且材料的成本很低,但是強度會很高。在對材料實驗的時候,會用新的方法實驗,從而保證材料的性能。
(二)滿足設計要求
在測試材料性能的時候會使用一些傳統的方法,例如有限元法,盡管這些方法使用的次數多,但是在測試的時候過度的依賴數據,在保證數據準確的情況下,才能完成測試。但是現在一些參數還是未知,沒有辦法準確的計算出數據。例如,在測試土體合成材料的摩擦性以及應變關系的時候, 其中一些參數就不能確定,而設計也對材料的性能測試有了不一樣的要求。當材料在集中受力的時候,材料的力學變化情況；當材料在承受交變作用的時候,其機械性能的變化。有了這些要求,實驗的方式也應該改變。設計與試驗有一定的關系,在確定某種方案的時候,就要對方案進行試驗,以此來保證工程的合理。
(三)滿足新的應用要求
如果合成的材料在應用的時候,方法不一樣,那么就要對新的方法試驗,使其能夠滿足使用要求。例如,纖維土,這是一種新的材料,現在使用的試驗方法不知道材料的特性, 如果在不了解材料的基礎上使用,那么使用效果會不好。
如圖１ 展示,圖１ 中有三條曲線,這三條曲線是同一個材料的應力變化,其中(１)是材料處于伸直狀態下應力的變化,(２)是材料在出現褶皺的時候應力變化。當材料的預張力達到Ａ 點的時候,材料的工作區間就發生了變化,又開始的ＯＡ 變為現在的ＡＢ,這一變化可以明顯地看出材料的拉伸量在增加。當材料沒有褶皺,而且預張力位于土體上,那么材料的應力變化就是圖１ 中的曲線(３)。因為一些原因,材料的預張力不能完全地顯示出來,可是在經過測試之后,就會使材料的性能發揮出來。
四、結束語
土工合成材料作為一種較新的工程材料,應用時間不長,在這幾年公路地鐵等工程用量較大；人們對土工材料的認識不斷增加,社會抽檢力度的加大,但其檢測設備、標準的更新仍然落后于材料的發展；因此該篇論文結合筆者的實際經驗,綜合了幾大類的土工材料的檢測、產品、評定規范,探討了土工材料的檢測影響因素,希望能增加人們對此類材料的進一步認識,并共同探討促進其發展。
參考文獻: [１]馬燁紅,陳園婧.淺談土工合成材料性能檢測現狀[Ｊ].城市建設理論研究:電子版,２０１３(１５).
作者簡介: 章敏,南京方園建設工程材料檢測中心。
