土工合成材料測試技術張鵬程

1、目目 錄錄 一、土工合成材料發(fā)展概述 發(fā)展、基本功能、原材料及產品類型 二、標準與規(guī)范 應用技術標準，測試標準，產品標準 三、性能與測試 工程應用中質量控制常規(guī)檢測項目；材料質 量檢測所依據(jù)的測試的方法與標準 土工合成材料發(fā)展概述土工合成材料發(fā)展概述 土工合成材料 Geosynthetics = Geo 土地 + Synthetics 化學合成物 是一種新型的建筑材料。是以人工聚合物，如塑料、合成纖維、橡膠等為 原材料，制成的各種類型的用于建筑工程的產品的統(tǒng)稱。 土工合成材料是相對于傳統(tǒng)的木材、鋼筋、水泥的第四種建筑材料。 早期產品主要是透水的土工織物（俗稱土工布）和基本不透水的土工膜以 及組

2、合產品，稱為：土工織物、土工膜和相關產品。 隨著工程建設需要和制造技術發(fā)展，產品種類不斷擴展，1994年在新加坡 召開的第5屆國際土工合成材料學術討論會議上正式定名為：土工合成材 料。 土工合成材料發(fā)展概述土工合成材料發(fā)展概述 以天然植物作為巖土工程材料，已經有幾千年的歷史： 5000年前，中國人將天然植物纖維與土、石混合用于土木建筑，如茅草作 為土的加筋材料，在我國北方的大部分地區(qū)仍在沿用； 3000年前，巴比倫人運用土中加筋技術修建廟塔； 荷蘭人在水利工程上，大量利用柳條加固堤防，防止沖刷。 但天然植物易于腐爛，不能耐久；金屬容易銹蝕；到20世紀30年代，塑料 、合成纖維和合成橡膠問世。土

3、工合成材料隨化學工業(yè)聚合物的發(fā)展和工 程拓展而興起，其應用技術則依賴于巖土力學基本原理。 土工合成材料發(fā)展概述土工合成材料發(fā)展概述 創(chuàng)始人之一吉勞德教授（Dr.Giroud.J.P.）- 土工合成材料開始應用的確切年代已難以考證，只能從部分早期有里程碑 意義的工程事例中知其大概： 上世紀30年代，聚氯乙烯土工膜已被應用于游泳池防滲； 1953年美國墾務局開始用聚乙烯膜于渠道防滲； 前蘇聯(lián)也較早地在渠系上鋪設設低密度聚乙烯膜； 1958年美國佛羅利達州在海岸塊石護坡下展鋪土工織物作反濾護墊，至今 被認為是近代史土工織物應用的發(fā)端； 土工合成材料發(fā)展概述土工合成材料發(fā)展概述 19521953年荷蘭

4、遭遇特大風暴，造成重大生命財產損失，災后啟動著名 的三角洲工程，這個項目動用了大量的早期的土工織物，因此大大推動了 土工織物的發(fā)展； 1968年，荷蘭開發(fā)研制成雙層土工織物縫制成的用于護岸的砼模袋。 1968年法國的羅納.普朗克（Rhone Poulenc）公司首創(chuàng)無紡土工織物，可 替代傳統(tǒng)的砂礫料用作濾層， 使土工織物的應用領域廣為拓展； 上世紀八十年代初英人麥瑟（Mercer）發(fā)明了以聚合物制成的至今仍為土 加筋的最佳材料的土工格柵（Geogrid）。 土工合成材料發(fā)展概述土工合成材料發(fā)展概述 七十年代末有了塑料排水帶，替代砂井用于軟基排水固結。 八十年代后期，大體積土工包產生，土工包放置

5、在開底船上容納廢棄物、 疏浚土料等后封閉，靠GPS定位系統(tǒng)運到指定水域，開啟船底投放，修成 水下穩(wěn)定平臺、防波堤等，或控制海底侵蝕和建潛壩結構等。 以有紡織物制成的大直徑大長度的土工管袋，可容納疏浚泥沙、淤泥等物 ，脫水固結，形成連續(xù)大體積土管袋，可作岸邊的防沖障墻，也可建成河 工丁壩、順壩，以及圍墾造地、興建人工島。 土工合成材料發(fā)展概述土工合成材料發(fā)展概述 為了改善生態(tài)、保護環(huán)境，各種三維土工網墊相繼問世，可用于坡面植草 。環(huán)保問題的高度重視，不僅防滲用土工膜及應用技術有了很大的改進， 也促成了土工合成材料膨潤土墊（GCL）的研制成功， GCL結合土工膜構 成垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)。并逐漸推

6、廣到渠道、水池和人工湖等防滲。 土工合成材料發(fā)展概述土工合成材料發(fā)展概述 土工合成材料的應用在我國的發(fā)展可歸納為四個階段。 （一）自發(fā)應用時期 早在上世紀六十年代，山東打漁張灌區(qū)、河南人民勝利渠即采用塑料薄膜作 渠道防滲，后推廣用于水池、水庫等防漏； 1965年遼寧桓仁水電站用瀝青聚氯乙烯膜為混凝土支墩壩上游面止裂防漏； 1976年江蘇長江岸邊的江都嘶馬以扁絲土工織物結合混凝土塊壓重，制成軟 體沉排防治江岸沖塌； 這一時期的特點，是個別工程應用該材料，既無一定規(guī)格的的產品，也無定 型的設計方法，純屬按既往巖土工程經驗，群眾性自發(fā)應用。 土工合成材料發(fā)展概述土工合成材料發(fā)展概述 （二）技術引進時

7、期 八十年代初，鐵科院用杜邦公司贈送的2萬平方米無紡土工織物，試用于 治理鐵道長期存在的翻漿冒泥病害，算是我國采用正規(guī)土土合成材料的開 端。土工模袋的引進，并由無錫毛紡織染廠將其國產化。 1983年又引進 了加筋技術和加筋土工格柵。到九十年代中期，自行研究出國產化產品。 土工合成材料發(fā)展概述土工合成材料發(fā)展概述 （三）組織建立時期 1983年，國際土工織物學會（簡稱IGS）成立，1994年更名為國際土工合成 材料學會（仍簡稱IGS）； 1984年底，成立了“土工織物科技情報協(xié)作網”； 1986年更名為“土工合成材料技術協(xié)作網”； 1995年正式成立 “中國土工合成材料工程協(xié)會” (簡稱CTAG

8、)，為國家一 級學術組織； 1990年我國正式成為第6個國家會員，建立了國際學會中國委員會（CCIGS ），負責國際上技術交流； 土工合成材料發(fā)展概述土工合成材料發(fā)展概述 1986年至今先后在天津、沈陽、儀征、宜昌、西安、上海召開了七屆全國 土工合成材料學術會議，2012年在天津召開了第八屆。 目前協(xié)會設有加筋、排水、環(huán)保、測試四個專業(yè)技術委員會， 協(xié)會網址 ： ; QQ群號 ：75195836 土工合成材料發(fā)展概述土工合成材料發(fā)展概述 （四）步入標準化時期 1998年的特大洪水中，國家領導與各部門領導認識了土工合成材料在防汛 搶險中的顯著作用，國家領導人多次批示要在長江防洪搶險和修復堤壩等

9、水利工程中，大量的采用土工合成材料，并取得了良好的效果； 水利部率先編制土工合成材料應用技術規(guī)范 SL/T225-1998水利水電工 程土工合成材料應用技術規(guī)范，結束了我國無標準的狀態(tài)； 之后國家標準和鐵路、公路、水運的行業(yè)技術標準隨之發(fā)布； 產品標準和材料測試標準緊隨其后。 1998年年底，土工合成材料及技術步入規(guī)范化時期。 土工合成材料基本功能土工合成材料基本功能 濾層作用 排水作用 隔離作用 加筋作用 防護作用 防滲作用 包容作用 土工合成材料基本功能土工合成材料基本功能 Filtration - 濾層作用/過濾作用 材料讓液體（水）順暢通過的同時，不允許骨 架土顆粒隨水流流失的作用。把

10、土工織物放置于 土體表面或相鄰土層之間，可以有效的阻止土顆 粒通過，從而防止由于土顆粒的過量流失而造成 土體的破壞，同時允許土中的水或氣體穿過土工 織物自由排出，以免由于空隙水壓力的升高造成 土體的失穩(wěn)等不利后果。例如，土工織物用來阻 止土粒遷移進排水骨料或排水管而同時使水能流 經系統(tǒng)。土工織物也用在海岸和河岸的拋石和其 它護岸材料下以防土壤流失。 土工合成材料基本功能土工合成材料基本功能 利用無紡土工織物建造土壩粘土斜墻過渡層反濾的示意圖 土工合成材料基本功能土工合成材料基本功能 Drainage 排水作用 材料能讓水流沿其內部排走 的能力。它作為傳統(tǒng)排水材料砂 礫料的替代料。無紡土工織物、

11、 復合排水材料、排水管與塑料排 水帶有此功能。 擋墻背部利用無紡土工織物或復合排水材料排除 地下水至排水管，再由排水管排走的示意圖 土工合成材料基本功能土工合成材料基本功能 Separation 隔離作用 將兩種不同的材料分隔使其不 混和的功能。 例如：將鐵路軌道下道碴碎石和 地基細粒土隔開。用于隔離的材 料常為土工織物或土工膜。通過 隔離可保持介質和結構的完整性 和穩(wěn)定性。 土工合成材料基本功能土工合成材料基本功能 Reinforcement 加筋作用 土工合成材料埋在土體之中，可以擴散土體的應力，增加土 體的模量，傳遞拉應力，限制土體側向位移，增加土工合成材料 和其他材料之間的摩擦力，提高

12、土體及有關建筑物的穩(wěn)定性。 土工合成材料基本功能土工合成材料基本功能 Protection 防護作用 利用合適材料防護巖土體 免受環(huán)境影響導致破壞的作用 。例如在堤壩臨水岸坡鋪上土 工織物來抵抗水流沖刷；將材 料鋪于道路防止路面的反射裂 縫；也用于土體防凍和景觀綠 化等。常用的防護材料有土工 織物、土工模袋、土工網和三 維植被網墊等。 土工合成材料基本功能土工合成材料基本功能 土工合成材料基本功能土工合成材料基本功能 土工合成材料基本功能土工合成材料基本功能 Waterproofing 液體/氣體 屏障 防滲作用 利用材料阻隔液（水）體或防 止其流失，氣體揮發(fā)的作用。常 用的防滲材料有土工膜和

13、GCL等。 土工合成材料基本功能土工合成材料基本功能 Geosystem 土工系統(tǒng) 包容作用 以柔性高強土工織物制成的各式模體，其中填充不同介質如水、 砂料、漿液（砂漿、水泥漿）以形成大長度、大面積或大體積的條 梗、墊塊或巨塊，供護岸、護坡、護底、導流、促淤、興建堤壩、 圍墾造地等。 這類產品有土工袋（geobag）、土工管袋（geotube）、土工包 （geocontainer)和土工箱籠（gabion）等。統(tǒng)稱為土工包容系統(tǒng)。 土工合成材料基本功能土工合成材料基本功能 長管袋沖填過程中長管袋沖填過程中長管袋作防護結構長管袋作防護結構 土工合成材料的分類土工合成材料的分類 一、土工織物： 織

14、造（有紡土工織物）：編織型（平織法、圓織法） 機織型（平紋法、斜紋法） 針織型（經編法、縫編法） 非織造（無紡土工織物）：機械加固型（針刺法） 化學粘合型（噴膠法） 熱粘合型（熱軋法） 土工織物是用于巖土工程的透水性聚合物材料，俗稱土工布，按照制造方法 不同，分為有紡土工織物和無紡土工織物，有紡土工織物是由纖維紗或長絲按一 定方向排列機織而成，而無紡土工織物是由短纖維或長絲按隨機或定向排列，制 成薄絮墊，再經機械、熱粘或化學粘合而成。 土工合成材料的分類土工合成材料的分類 二、土工膜： （壓延型、吹塑型） 聚乙烯土工膜（PE） 聚氯乙烯土工膜（PVC） 氯化聚乙烯土工膜（CPE） 三、土工復合

15、材料：復合土工膜 復合土工織物 復合防排水材料-排水帶、排水管、排水防水材料等 四、土工特種材料：土工模袋、土工格柵、土工格室、土工條帶、 土工網、土工網墊、土工織物膨潤土墊（GCL） 聚苯乙烯板塊（EPS）等 土工合成材料的分類土工合成材料的分類 土工織物：柔軟且具滲透性，通常呈現(xiàn)織物的外觀。土工織物可用于隔 離、過濾、排水、加筋和防護作用。 土工格柵：是具有開放式網格狀外觀的土工合成材料。土工格柵主要用 于土的加筋。 土工網：由兩組粗糙、平行的擠出聚合物束以一恒定的銳角相交形成的 開放式網格狀材料。這種網絡形成了帶平面內孔隙的層，可用來輸導相 對大的液流或氣流。 土工膜：是由一種或幾種合成

16、材料制成的連續(xù)的柔性膜。它們幾乎不透 水，可用作液體或氣體圍堵的襯墊和隔氣層。 土工合成材料的分類土工合成材料的分類 土工復合材料：是由兩類或多類土工合成材料組合而成的土工合成材料 。例如：土工織物-土工網型、土工織物-土工格柵型、土工織物-土工膜 型。排水板（PVD）是由土工織物濾層包裹塑料排水芯制成的。 土工織物膨潤土墊(GCL)： 通常是在兩層土工織物之間夾有膨潤土層或 把膨潤土層粘結在一層土工膜上或單層土工織物上制成的復合材料。土 工織物外包的GCL 常常是縫合或針刺穿過膨潤土核心以提高內部抗剪強 度。當水化時它們作為液體或氣體屏障很有效，并且常常與土工膜聯(lián)合 常用作垃圾填埋場的襯墊。

17、 土工管：是穿孔或實心管壁的高分子管材，用來引流（包括填埋場應用 中的滲濾液或氣體收集）。在一些情況下，穿孔管外包有土工織物反濾 層。 土工合成材料的分類土工合成材料的分類 土工格室：是由高分子層的條帶制成的相對厚的三維網格狀結構。這些 條帶聯(lián)結在一起形成交錯連接的格室用以填充土，有時填充混凝土。 土工泡沫塑料塊或板：是由聚苯乙烯泡沫塑料膨脹形成的封閉的、有充 氣格室的低密度網狀結構。土工泡沫塑料可用于隔熱，作為輕質填料或 可壓縮豎直層用以減少作用在剛性擋土墻上的土壓力。 土工合成材料的分類土工合成材料的分類 聚乙烯聚乙烯 PEPE：有高密度HDPE與低密度LDPE之分，耐酸堿，抗化學劑能力強

18、 ，吸濕性低，電絕緣性極好，機械強度與硬度較好，常用于制造土工膜 與單向土工格柵。 聚氯乙烯聚氯乙烯 PVCPVC：比重約為1.4，含氯量56%-58%，硬度比聚乙烯大，根據(jù) 其所加增塑劑的多寡，可制成軟（質）和硬（質）塑料，前者用于制造 薄膜，后者可制板材和管材。 聚丙烯聚丙烯 PP PP 丙綸丙綸：由丙烯聚合而成，耐溫范圍-30至140 ，耐化學劑 性能較好，惰性強，價格低廉，熱穩(wěn)定性差，不耐日曬，易老化脆損， 主要用于制造土工織物、土工膜、雙向土工格柵、土工網等。 聚酯聚酯 PET PET 滌綸滌綸：由二元或多元醇或多元酸縮聚而成的高分子化合物的總 稱。熔點255至260 ，對蟲蛀、霉菌

19、有充分抗力，強度高，耐酸不耐堿 ，耐光性好（僅次于腈綸），主要用于制造薄膜、纖維、板材等。 聚酰胺聚酰胺 PA PA 尼龍或錦綸尼龍或錦綸：由二元酸與二元胺，或由氨基酸經縮聚而成。 結實耐磨，耐磨性最好，耐疲勞，化學穩(wěn)定性較好，耐堿不耐酸，耐光 性不好，主要用于制造合成纖維、塑料等。 土工合成材料的分類土工合成材料的分類 聚乙烯醇聚乙烯醇 PVA PVA 維綸維綸：耐磨性、耐蟲蛀、耐霉菌性良好，親水性高，強度 比滌綸與錦綸差，耐光性較好，主要用于制造短纖維與長絲。 聚丙烯腈聚丙烯腈 PAN PAN 腈綸腈綸：耐光性與耐氣候性最好，絕熱性能好，主要用于制 造合成纖維。 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 PT

20、FE PTFE 塑料王塑料王：比重2.1-2.3，最低工作溫度-269，加熱至 415分解，可用于性能要求較高的管道等。 氯化聚乙烯氯化聚乙烯 CPECPE：具有較好的耐侯性、耐臭氧、耐化學性?？捎糜谥圃?土工膜。 聚苯乙烯聚苯乙烯 PSPS：耐化學性、電絕緣性較好，耐熱性低，易老化發(fā)脆，用于 制造硬質泡沫塑料、薄膜、合成纖維、涂料等。 土工合成材料的產品類型土工合成材料的產品類型 各類排水材料（塑料排水帶、濾水管、軟式排水管等） 土工合成材料的產品類型土工合成材料的產品類型 無紡織物與經編格柵復合成的 既能加筋又能排水的加筋土工織物 土工合成材料的產品類型土工合成材料的產品類型 土工特種材料

21、是為工程特定需要而開發(fā)的形形色色的產品，名目繁多。 用于加筋的土工格柵（geogrid）； 土工合成材料的產品類型土工合成材料的產品類型 用于坡面防護、植草和軟基加固墊層的土工網（geonet） 土工合成材料的產品類型土工合成材料的產品類型 利用其側向約束作用以固定散粒 土的土工格室（geocell） 土工合成材料的產品類型土工合成材料的產品類型 以織物代替模板用于護坡的土工模袋（fabriform） 土工合成材料的產品類型土工合成材料的產品類型 由熱塑性材料制成的用于防沖和美化景觀的三維網墊 （mattress） 土工合成材料的應用范圍土工合成材料的應用范圍 （1）有紡土工織物型產品應用 工

22、程中應用較多的是編織型、機織型產品。針織型產品是近 年來發(fā)展起來的產品，以滌綸長纖和玻璃纖維為主，產品質量較 好，可做加筋材料?？椩煨彤a品應用較廣的工程主要是水利工程 ，用作防洪搶險及防汛備用物質方面應用量也較大。 （2）無紡土工織物型產品應用 目前無紡型產品在工程中應用以短纖針刺型為主，尤其以幅 寬4m6m，克重300g/-400g/的產品應用較多。應用范圍越 來越廣，用量也逐年增加，尤以水利工程中用作濾層的用量較多 ，其次是公路、鐵路、環(huán)保、機場、海岸等各項工程。 土工合成材料的應用范圍土工合成材料的應用范圍 (3) 土工膜產品應用 土工膜是一種透水率極低的土工合成材料，主要應用于水利 、

23、環(huán)保等工程中的防滲材料。 (4) 復合型產品應用 復合型產品是指兩種或兩種以上的土工合成材料經加工制造 成的產品，常見的有復合土工膜，主要應用于防滲工程；排水帶 主要應用于軟基排水加固；排水軟管在環(huán)境工程和市政建設中應 用較廣，在水利工程中也利用解決結構內排水問題。 土工合成材料的應用范圍土工合成材料的應用范圍 (5) 土工特種材料應用 土工格柵主要運用于加筋擋土墻、陡坡、軟基加固、道路加筋； 土工網用于平面排液、排氣，可應用于道路工程、海岸防護； 土工格室中填充土石、混凝土料，可用于作墊層、處理軟弱地基或鋪設 在坡面上構成坡面防護結構； 土工模袋可以代替模板用高壓泵把混凝土或砂漿灌入模袋中，

24、形成板狀 或其他形狀結構，用于護坡或其他地基處理工程； 土工網墊主用用于控制水土流失、防護土質坡面，易于與土壤、植被良 好結合，促成植物生長； 土工合成材料的應用范圍土工合成材料的應用范圍 膨潤土墊（GCL），目前產量和應用量都較多，主要用于廢棄 物處理場建造用防滲材料。 聚苯乙烯板塊（EPS），用于鐵路、公路工程路基的填料或地 基換填料，以減輕自重，降低地基附加應力，及用于有保溫、防 水要求的工程中。 土工合成材料的標準體系土工合成材料的標準體系 從具體分類來看，我國的土工合成材料標準可以分為三大部分： 一是應用技術規(guī)范，該類規(guī)范主要涉及材料在工程中的設計與施工， 如GB50291-98土工

25、合成材料應用技術規(guī)范，水利部、交通部、鐵道部 、建設部也均發(fā)布了行業(yè)內相關的土工合成材料應用技術規(guī)范。 二是產品標準，此類標準主要提出材料的分類、代號、技術要求、檢 驗規(guī)則等，部分標準也附錄有具體的測試方法，目前現(xiàn)行有效的產品 標準國標計有14項，分別有關于不同類別的土工織物、土工膜、土工 格柵、土工網及土工格室，交通部發(fā)布有16項產品標準，較國標增加 了針對于土工加筋帶、塑料排水板、防水材料、排水材料、泡沫材料 、保溫材料及復合材料的標準，此外另有建材行業(yè)的軟式透水管、建 設部發(fā)布的GCL、垃圾填埋場用土工膜標準。 土工合成材料的標準體系土工合成材料的標準體系 三是測試標準，我國目前在用的土

26、工合成材料測試標準主要以ISO及 ASTM標準為參考藍本，自上世紀90年代以來，國內陸續(xù)制定實施了 數(shù)十項有關于土工合成材料測試的國家標準及行業(yè)標準，為推進工程 建設、保障工程安全起到了良好作用，但在測試標準的覆蓋面、針對 性、技術要求、體系完整性上仍存在一定欠缺。 土工合成材料的標準體系土工合成材料的標準體系 ISO即國際標準化組織，其有關土工合成材料的標準主要由ISO TC221（ 土工合成材料）技術委員會組織起草完成，目前現(xiàn)行有效的TC221下設標 準共計33項。 此外還有涉及ISO TC38（紡織品）技術委員會下設標準ISO13934-1、 ISO13934-2，ISO TC61（塑料

27、）技術委員會下設標準ISO4892-2、ISO4892- 3、ISO4593、ISO1183-1、ISO1183-2、ISO11501、ISO527、ISO974、 ISO1133、ISO11357-6，ISO TC138（塑料管材、管件、閥門）技術委員會 下設標準 ISO6964，ISO TC67（石油、天然氣工業(yè)用材料、設備和海上建 筑）技術委員會下設標準ISO13500等14項。 應注意的是，在以上ISO標準中有28項已被以等效采用或略加修改的方式 修訂為我國國家標準。 土工合成材料的標準體系土工合成材料的標準體系 ASTM即美國材料與試驗協(xié)會， ASTM 有關土工合成材料的標準主要 由

28、ASTM D35(土工合成材料)技術委員會組織起草完成，目前現(xiàn)行的 D35系列下標準共計137項。 此外還涉及ASTM D20（塑料）技術委員會、 ASTM D11(橡膠) 技術委 員會 、ASTM C16（保溫）技術委員會、ASTM D18(巖土)技術委員會 下設標準18項。 目前檢索到在ASTM 標準體系中，列入標準試驗方法范疇的標準計有 99項，這些標準也構成了ASTM關于土工合成材料測試標準體系的主 體框架。 土工合成材料應用技術規(guī)范土工合成材料應用技術規(guī)范 土工合成材料應用技術規(guī)范GB 50290-1998（修訂中） 水利水電工程土工合成材料應用技術規(guī)范SL/T225-1998(修訂

29、中) 水運工程土工合成材料應用技術規(guī)范JTJ239-2005 公路土工合成材料應用技術規(guī)范JTG/T D32-2012 鐵路路基土工合成材料應用技術規(guī)范TB10118-2006 生活垃圾衛(wèi)生填埋場防滲系統(tǒng)工程技術規(guī)范 CJJ 113-2007 土工合成材料產品標準土工合成材料產品標準 標準號標準號名稱名稱 GB/T17638-1998 土工合成材料 短纖針刺非織造土工布 GB/T17639-2008 土工合成材料 長絲紡粘針刺非織造土工布 GB/T17640-2008 土工合成材料 長絲機織土工布 GB/T17641-1998 土工合成材料 裂膜絲機織土工布 GB/T17690-1999 土工

30、合成材料 塑料扁絲編織土工布 1. 土工織物土工織物 土工合成材料產品標準土工合成材料產品標準 2. 土工膜土工膜 標準號標準號名稱名稱 GB/T17643-2011 土工合成材料 聚乙烯土工膜 GB/T17688-1999 土工合成材料 聚氯乙烯土工膜 CJ/T 234-2006垃圾填埋場用高密度聚乙烯土工膜 CJ/T 276-2008垃圾填埋場用線性低密度聚乙烯土工膜 土工合成材料產品標準土工合成材料產品標準 3. 土工復合材料土工復合材料 標準號標準號名稱名稱 GB/T17642-2008 土工合成材料 非織造布復合土工膜 GB/T18887-2002土工合成材料 機織、非織造復合土工布

31、 JT/T 521-2004公路工程土工合成材料 塑料排水板（帶） 土工合成材料產品標準土工合成材料產品標準 4. 土工特種材料土工特種材料 標準號標準號名稱名稱 GB/T17689-2008 土工合成材料 塑料土工格柵 GB/T18744-2002 土工合成材料 塑料三維土工網墊 GB/T19274-2003 土工合成材料 塑料土工格室 GB/T19470-2004 土工合成材料 塑料土工網 GB/T21825-2008 土工合成材料 玻璃纖維土工格柵 JG/T 193-2006鈉基膨潤土防水毯 土工合成材料測試標準土工合成材料測試標準 n國家標準國家標準 n水利部標準水利部標準 SL235

32、-2012 n交通部標準交通部標準 JTG E50-2006 n其他行業(yè)標準其他行業(yè)標準 土工合成材料測試標準土工合成材料測試標準 n 工程材料正確應用于工程結構，首先要掌握其反映 工程性能的定量指標，所以需要相應的測試。 n 土工合成材料的性能指標有兩方面的用途: n 指導設計，為設計提出合理的設計指標做事先的準 備； n 質量控制，在材料出廠前和施工過程中，對材料進 行性能指標的測試，保證施工用材的質量。 土工合成材料測試流程土工合成材料測試流程 n 先抽取樣品； n 再對樣品調濕； n 在調濕好的樣品上裁取試樣； n 接著對試樣進行專門測試； n 再對測試數(shù)據(jù)分析處理，確定最后成果。 n

33、 除專門測試方法以外的其余幾項工作（抽樣、調濕、 裁樣和數(shù)據(jù)處理）是通用的。 土工合成材料測試流程土工合成材料測試流程 1）取樣 如果試驗是非破壞性的，我們可對全部產品進行測試，也可 抽取一定數(shù)量的樣品進行測試，視需要和可能而定； 如果測試是破壞性的，則只能采用抽取一定數(shù)量樣品的方法 來進行測試。 2）抽樣 從產品中抽取一定數(shù)量的樣品稱抽樣。 土工合成材料特性測試中的大部分項目是破壞性的，所以采 用抽樣法取樣。 關于抽樣的方法可見專門的抽樣方法標準。 要強調一條基本原則，就是要使抽取的樣品具有代表性。 只有對具有代表性樣品的特性測試結果才能用來評價被抽取 材料的特性。 土工合成材料測試流程土工

34、合成材料測試流程 3）委托送檢 委托送檢，是檢測單位接受委托方送達的樣品進 行委托方要求的性能檢測，所以只對來樣負責，并 不能對樣品所代表的材料負責。 如果委托方的樣品是按抽樣方法標準抽取，那這 個樣品是有代表性的，用這個樣品進行檢測所得的 結果代表了樣品，也代表了被抽檢的材料。 如果委托方的樣品不是按抽樣方法標準抽取，那 這個樣品不具有代表性，用這個樣品進行檢測所得 的結果只代表了樣品，但并不能代表被抽檢的材料。 土工合成材料測試流程土工合成材料測試流程 4）接受樣品的注意點 測試規(guī)程規(guī)定：樣品不應含有灰塵、折痕、孔洞、 損傷部位和可見疵點等不具有代表性地方。 但如果樣品上這些瑕疵較多，則應

35、與抽樣人商討 樣品的代表性問題。如果樣品沒有代表性，則應更 換樣品；如果樣品具有代表性，說明抽取樣品所代 表的被檢測材料本身具有較多瑕疵，試樣裁取時則 應包含具有代表性的這些瑕疵的地方。 （專門檢測施工損傷影響的樣品、在現(xiàn)場存放了一段 時間后還想使用的樣品等） 土工合成材料測試流程土工合成材料測試流程 5）委托抽檢 委托抽檢，是檢測單位接受委托方要求對材料性 能進行的檢測，所以檢測單位不但要檢測，首先還 要抽取樣品。 檢測單位抽取樣品，樣品必須是從要求檢測的材 料中按抽樣方法標準來抽取，使抽取的樣品代表了 被抽樣的材料。 檢測單位對樣品進行檢測所得的結果，不但是對 樣品負責，更是對檢測的材料負

36、責。 土工合成材料測試流程土工合成材料測試流程 6）試樣的制備 在調濕過的樣品上剪取試樣時應注意： 由于樣品周邊代表性差，周邊10cm不裁剪試樣。 由于樣品的不均勻性，應盡量避免在同樣的縱向 和橫向位置上取樣，即要求梯形取樣法取樣。 裁樣前應有計劃，再裁剪，可裁成尺寸較要求稍 大的塊片，然后再修成精確尺寸； 試樣尺寸應滿足精度要求。 試樣應予編號，有特殊情況應做記錄。 注：土工合成材料產品的均勻性較差，同一批的 產品甚至同一樣品的不同部位，性能指標都會差異。 土工合成材料測試流程土工合成材料測試流程 縱 向 橫 向 布 置 樣 試 向 縱 置 布 樣 試 向 橫 梯形取樣布置示意圖梯形取樣布置

37、示意圖 土工合成材料測試流程土工合成材料測試流程 7）試樣調濕 調濕的目的在于測試結果標準化。 調濕的標準：溫度為（202） ；相對濕度為 （655）； 標準大氣壓； 靜置24小時；調濕至恒重 如確認材料不受環(huán)境影響，可免除上述調濕處理。 但應記錄試驗中的的溫度和濕度。 土工合成材料測試流程土工合成材料測試流程 8）結果的處理 為得到更有代表性的材料性能指標值，許多試驗要 求多個試樣的平行測定，然后求出統(tǒng)計值： （1）算術平均值 （2）標準差與變異系數(shù) 如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中有偏離平均值較大的數(shù)值，應認真進 行分析原因，若是因為試驗錯誤造成，應予刪除， 并補做試驗； 若系材料本身不均勻所致，應予保留。

38、土工織物測試技術土工織物測試技術 1.1.物理性能試驗物理性能試驗- -單位面積質量單位面積質量 單位面積質量是材料的基本物理性能指標，它關系到 材料的厚度和強度等各方面性能，也是優(yōu)選材料時的基本 規(guī)格之一。 原理：單位面積質量指材料單位面積1m2時材料所具有 的質量，通常以 g/m2 表示，該指標由稱量材料的質量與 測定試樣的面積確定，一般試樣面積應不小于100cm2 。 1.1.物理性能試驗物理性能試驗- -單位面積質量單位面積質量 相關標準： GB/T13762-2009 SL235-2012 JTG E50-2006-T1111 ISO 9864 ASTM D5261 1.1.物理性能

39、試驗物理性能試驗- -單位面積質量單位面積質量 以GB/T13762-2009為例； 試樣準備： 1.按GB/T13760規(guī)定，裁取面積為100cm2 ，至少10個樣品。 2.如100cm2 的試樣不能代表該產品全部結構時，應使用較大面積的 試樣。 3.將試樣在202的溫度，65%5%的相對濕度條件下調濕24h。 儀器設備： 1.剪刀、裁刀 2.天平：感量0.01g 3.鋼尺：精度0.5mm 1.1.物理性能試驗物理性能試驗- -單位面積質量單位面積質量 稱量： 分別對每個試樣進行稱量，精度為0.01g。 結果計算： 式中：G-單位面積質量，g/m2 M-試樣質量，g A-試樣面積 計算10塊

40、試樣的單位面積質量的平均值，修約至1g/m2 A M G 2.2.物理性能試驗物理性能試驗- -厚度厚度 原理： 將試樣放置在基準板，用與基準板平行的圓形壓腳（壓腳面積小于試樣 面積）對試樣施加規(guī)定壓力一定時間后，測量兩塊板之間的垂直距離。 相關標準： GB/T13761.1-2009 SL235-2012 JTG E50-2006-T1112 ISO 9863-1 ISO 9863-2 ASTM D5199 2.2.物理性能試驗物理性能試驗- -厚度厚度 以GB/T13761.1-2009為例； 試樣準備： 1.按GB/T13760規(guī)定，至少10個樣品，其直徑至 少大于壓腳面積的1.75倍。

41、 2.將試樣在202的溫度，65%5%的相對濕 度條件下調濕24h。 2.2.物理性能試驗物理性能試驗- -厚度厚度 儀器設備： 1.厚度試驗儀：具備平整光滑且可調換的圓形壓腳，壓腳應能提供垂 直于試樣表面2kPa的壓力?；鶞拾宓闹睆綉笥趬耗_直徑1.75倍。測 量裝置用于指示壓腳與基準板之間的距離，精確到0.01mm 。 2.計時器：精確到1s 。 試驗步驟： 將試樣放置在基準板和壓腳之間，使壓腳輕輕壓放在試樣上，并 對試樣施加恒定壓力30s后，讀取厚度指示值，除去壓力，并取出試 樣。 2.2.物理性能試驗物理性能試驗- -厚度厚度 2 kPa 25 cm thickness 2.2.物理性

42、能試驗物理性能試驗- -厚度厚度 厚度與壓力的關系曲線 結果計算：計算10塊試樣的厚度平均值，精確到0.01mm 。 3.3.力學性能試驗力學性能試驗- -拉伸強度拉伸強度 土工合成材料用作加筋、隔離或包容等功能時，拉伸強度 和拉伸應變是設計中必然涉及的指標；用作反濾或墊層時 ，也要考慮材料具有承受施工應力的能力。 拉伸強度和應變是材料最基本和最重要的力學性能指標。 原理： 將試樣夾持在拉伸試驗機的夾具上，對試樣進行拉伸 直至試樣斷裂，記錄試樣的抗拉伸性能。 3.3.力學性能試驗力學性能試驗- -拉伸強度拉伸強度 3.3.力學性能試驗力學性能試驗- -拉伸強度拉伸強度 相關標準： GB/T 1

43、5788-2005 JTG E50-2006-T1121 ISO 10319 ASTM D4595 GB/T 3923.1-1997 JTG E50-2006-T1123 SL235-2012 ISO 13934.1 ASTM D5035 3.3.力學性能試驗力學性能試驗- -拉伸強度拉伸強度 通常實驗室采用條樣法進行測試，條樣寬度有兩種， 一種是寬度為50mm，稱窄條法，一種是寬度為200mm，稱寬條法。 以GB/T15788-2005為例； 試樣準備： 1.按GB/T13760規(guī)定，在樣品的縱向與橫向各裁取至少5個試樣。 2.制備每個試樣至200mm的最終寬度，并有足夠的長度以滿足夾具夾鉗

44、 隔距100mm。對于織造土工布，可將每塊試樣裁剪至220mm寬，然后從 試樣的兩端拆去數(shù)目大致相等的邊線以得到200mm的名義試樣寬度， 這有助于保持試樣的完整性。 3.3.力學性能試驗力學性能試驗- -拉伸強度拉伸強度 3.將試樣在202的溫度，65%5%的相對濕度條件下調濕至恒重。 儀器設備： 1.拉伸試驗機：萬能試驗機，等速伸長型，一級試驗機要求，即示值的相對 誤差在1%之內。夾具應具備足夠寬度，可以限制試樣的滑移及損傷。 2.伸長計：引伸計，能夠測量試樣上兩個標記點之間的距離，對試樣無損傷 或滑移。精度不超過1mm 。 試驗步驟： 1.設定拉力機，將夾具隔距調至100mm3mm，斷裂

45、強力應在滿量程負荷的 10%-90%之間，拉伸速率為隔距長度的20%/min 5%/min 。 2.夾持試樣，可將預先畫好的橫貫試樣寬度且相隔100mm的兩條標記線與上下 夾鉗口邊緣重合。 3.3.力學性能試驗力學性能試驗- -拉伸強度拉伸強度 3. 控制試驗機緩慢施加預負荷，記錄預負荷伸長量。 4. 開動試驗機連續(xù)運行至試樣斷裂，記錄最大負荷及伸 長率。 5. 測試過程中如試樣發(fā)生滑移或在距離夾鉗口5mm以內 的范圍內斷裂而其試驗結果低于其他試樣結果平均值50% 時，該試樣值應剔除，另補一試樣測試。 可以采取以下措施避免： 鉗口內加襯墊；鉗口 內的試樣用涂料加強；改進鉗口面 3.3.力學性能

46、試驗力學性能試驗- -拉伸強度拉伸強度 典型的拉伸強度曲線 3.3.力學性能試驗力學性能試驗- -拉伸強度拉伸強度 結果計算： 1.拉伸強度 f= Ff / B f - 拉伸強度，kN/m; Ff - 最大負荷，kN； B - 試樣的名義寬度，m 2.最大負荷下伸長率 （%）=（ L1-L0）/（ L0+L0)100% - 伸長率, % ; L1 - 最大負荷下伸長量 L0- 達到預負荷時的伸長量 ; L0 - 隔距長度 4.4.力學性能試驗力學性能試驗- -撕破強力撕破強力 材料的梯形撕破強力反映其已有裂口尚能承受撕拉的能力 ，以最大撕破力N表示。該試驗用于評價現(xiàn)場鋪放土工織 物等材料時，材

47、料已有切口處抵抗繼續(xù)撕裂的能力。 原理: 在梯形試樣的短邊中心剪一個切口,用拉力機的夾鉗 夾住梯形上兩條不平行的邊,以恒定速率拉伸試樣,使試樣 在寬度方向沿切口逐漸撕裂,直至全部斷裂,測定最大撕破 力,以N為單位。 4.4.力學性能試驗力學性能試驗- -撕破強力撕破強力 相關標準： GB/T 13763-2010 SL235-2012 JTG E50-2006-T1125 ASTM D4533 4.4.力學性能試驗力學性能試驗- -撕破強力撕破強力 以GB/T13763-2010為例; 試樣準備： 1.按GB/T13760的規(guī)定，裁取縱向、橫向至少各10塊試樣， 每塊試樣尺寸為(751)mm(

48、2002)mm。 2.梯形樣板在每個試樣上畫一個等腰梯形，在梯形短邊中心 剪一個長約15mm的切口。 3.將試樣在202的溫度，65%5%的相對濕度條件下調 濕至恒重。 4.4.力學性能試驗力學性能試驗- -撕破強力撕破強力 梯形樣板 4.4.力學性能試驗力學性能試驗- -撕破強力撕破強力 儀器設備：拉伸試驗機，等速伸長型，一級試驗機要求。 試驗步驟： 1.設定拉力機兩夾鉗間距離為25mm,拉伸速度為50mm/min。 2.安裝試樣，沿梯形的不平行兩邊夾住試樣，使切口位于兩 夾鉗中間，長邊處于折皺狀態(tài)。 3.啟動拉力機，以規(guī)定速度拉伸試樣直至試樣完全撕裂，記 錄最大撕破強力值。 4.4.力學性

49、能試驗力學性能試驗- -撕破強力撕破強力 典型撕裂曲線 4.4.力學性能試驗力學性能試驗- -撕破強力撕破強力 結果計算： 分別計算縱向與橫向10塊試樣最大撕破強力的平均值， 結果保留至小數(shù)點后一位。 若撕裂不是沿著切口線進行或試樣從夾鉗中滑出，則應 剔除本次測試值，在原樣品上重新裁取試樣，補足試驗次 數(shù)。對容易滑脫的試樣，可在夾鉗夾持面上墊襯墊材料。 5.5.力學性能試驗力學性能試驗- -頂破強力頂破強力 頂破強力是通過模擬試驗測定材料抵抗集中法向荷載能力的指 標。 頂破力以N表示。該試驗模擬在凹凸不平地基上有尖棱石塊頂刺 織物或土工膜的情況。隨頂刺桿端部形狀不同，分圓球頂破和CBR 頂破等

50、試驗。 原理： 試樣固定在兩個夾持環(huán)之間，頂壓桿以恒定的速率垂直頂壓試 樣。記錄頂壓力-位移關系曲線，頂破強力和頂破位移。 5.5.力學性能試驗力學性能試驗- -頂破強力頂破強力 相關標準： GB/T14800-2010 SL 235-2012 JTG E50-2006-T1126 ISO 12236 ASTM D6241 以GB/T14800-2010為例; 5.5.力學性能試驗力學性能試驗- -頂破強力頂破強力 試樣準備： 1.按GB/T13760規(guī)定，剪取5塊試樣，試樣大小應與夾具匹配，一般為300mm 的圓形試樣。 2.將試樣在202的溫度，65%5%的相對濕度條件下調濕至恒重。 儀器

51、設備： 1.萬能試驗機:1級精度，能夠提供（50 5）mm/min的恒定位移速率。 2.頂壓桿：直徑為（50 0.5）mm鋼質頂壓桿，頂壓桿頂端邊緣倒角為（2.5 0.2）mm半徑圓弧。 3.夾持系統(tǒng)：應保證試樣不滑移或破損，夾持環(huán)內徑為（150 0.5）mm 5.5.力學性能試驗力學性能試驗- -頂破強力頂破強力 5.5.力學性能試驗力學性能試驗- -頂破強力頂破強力 試驗步驟： 1. 將試樣固定在夾持系統(tǒng)的夾持環(huán)之間，運行頂壓桿接觸試 樣上表面。 2. 啟動試驗機，以（50 5）mm/min的速率移動頂壓桿直至 試樣完全破壞。 結果計算： 計算5塊試樣頂破強力和頂破位移的算術平均值。 6.

52、6.力學性能試驗力學性能試驗- -刺破強力刺破強力 刺破強力是通過模擬試驗測定材料抵抗集中法向荷載能力 的指標。刺破力以N表示。該試驗模擬在尖棱石塊刺破織物或 土工膜的情況。 刺破強力與頂破強力類似，只是頂桿不同。頂桿是直徑 8mm的平頭，頂端邊緣倒成45，深0.8mm的倒角。 6.6.力學性能試驗力學性能試驗- -刺破強力刺破強力 相關標準： GB/T19978-2005 SL235-2012 JTG E50-2006-T1127 ASTM D4833 試樣準備： 1.按GB/T13760裁取直徑為100mm的圓形試樣10塊。 2.將試樣在202的溫度，65%5%的相對濕度條件下調濕至恒重。

53、 6.6.力學性能試驗力學性能試驗- -刺破強力刺破強力 儀器設備： 1.萬能試驗機:1級精度，能夠提供（30010）mm/min的恒定位移速率。 2.平頭頂桿：直徑為（8 0.01）mm鋼質頂桿，頂桿頂端邊緣倒成45 、深0.8mm的倒角。 3.夾持系統(tǒng)：應保證試樣不滑移或破損，夾持環(huán)內徑為（45 0.025） mm 。 試驗步驟： 1.將試樣固定在夾持系統(tǒng)的夾持環(huán)之間，運行頂桿接觸試樣上表面。 2.啟動試驗機，以（30010）mm/min的速率移動頂壓桿直至試樣完全破 壞。 6.6.力學性能試驗力學性能試驗- -刺破強力刺破強力 結果計算： 計算10塊試樣刺破強力的算術平均值，以N為單位。

54、對于 土工復合材料，可能出現(xiàn)雙峰值的情況下，不論第二個峰值是 否大于第一個峰值，均以第一個峰值作為試樣的刺破強力。 7.7.力學性能試驗力學性能試驗- -握持強力握持強力 材料的握持強力是反映其分散集中荷載能力的指標。以kN 表示，如在現(xiàn)場鋪設土工合成材料時，施工人員只能抓住材料 的局部面積從事沉放及拖拉，要求材料不得因局部受拉而破壞 ，握持拉伸試驗是為模擬類似受力條件而設計。 原理： 將試樣的中間部位夾持在規(guī)定尺寸的夾鉗中，以規(guī)定的拉 伸速度拉伸試樣至破壞，測定其斷裂強力。 7.7.力學性能試驗力學性能試驗- -握持強力握持強力 相關標準： GB/T3923.2-1998 SL235-201

55、2 ISO 13934-2 ASTM D4632 以SL235-2012為例； 試樣準備： 1.裁取縱向、橫向各5個試樣，試樣寬度100mm，長度200mm。 2.將試樣在202的溫度，60%10%的相對濕度條件下調節(jié)24h。 7.7.力學性能試驗力學性能試驗- -握持強力握持強力 7.7.力學性能試驗力學性能試驗- -握持強力握持強力 儀器設備： 1.萬能試驗機:1級精度，能夠提供300mm/min的恒定位移速率。 2.夾具：夾具面鉗口尺寸為寬25mm，長50mm（沿拉力方向）。 試驗步驟： 1.將夾具的初始間距調至75mm，設定拉伸速率為300mm/min 。 2.將試樣放入夾具中夾緊，開

56、啟試驗機拉伸至試樣破壞，記錄最大拉力及相 應的伸長量。 結果計算： 計算縱向、橫向各5塊試樣斷裂力和伸長率的平均值。伸長率為試樣標距變 形量與初始標距的比值百分比。 8.8.水力性能試驗水力性能試驗- -垂直滲透特性垂直滲透特性 滲透系數(shù)、透水率及滲透流速 垂直滲透系數(shù)是反映水流法向通過織物平面時的透水性指標。滲透系數(shù) 是在水力坡降等于1時的滲流時的滲透流速，即 k =/i=(v)/h 式中：k -滲透系數(shù)（cm/s）; -滲透流速（cm/s）; -土工織物厚度（cm）； i -滲透水力坡降； h -土工織物上下游測壓管水位差（cm） 8.8.水力性能試驗水力性能試驗- -垂直滲透特性垂直滲透

57、特性 透水率是水位差等于1時的滲透流速，即 = /h 而滲透流速是單位時間的滲透流量，即 =V/(tA) 原理：有恒水頭法與降水頭法之分，一般采用恒水頭法。 在系列恒定水頭下，測定水流垂直通過單層、無法向負荷的土工織物 及相關產品的流速指數(shù)及其他滲透特性。 所謂流速指數(shù)即試樣兩側在規(guī)定水頭差時的流速。精確到1mm/s。一 般取水頭差為50mm。也可取100mm或150mm 等。 8.8.水力性能試驗水力性能試驗- -垂直滲透特性垂直滲透特性 相關標準： GB/T15789-2005 SL235-2012 JTG E50-2006-T1141 ISO 11058 ASTM D4491 以GB/T

58、15789-2005為例； 試樣準備： 1.按GB/T13760從樣品中剪取5個試樣，試樣尺寸與試驗儀器相適應。 2.將試樣置于含濕潤劑的水中，輕輕攪動驅走空氣，浸泡至少12h，濕潤劑可采 用0.1%的烷基苯磺酸鈉。 8.8.水力性能試驗水力性能試驗- -垂直滲透特性垂直滲透特性 儀器設備： 1.滲透儀：儀器夾持試樣處的內徑至少50mm，可以在試樣兩側保持恒定的水頭。 能達到250mm恒定水頭的能力，最大水頭差至少70mm。 8.8.水力性能試驗水力性能試驗- -垂直滲透特性垂直滲透特性 2. 秒表：精確到0.1s 3. 溫度計：精確到0.2 4. 量筒：精確到10cm3,如采用直接測量流速方

59、式，應校準至其讀數(shù)的5% 5. 測量施加水頭的裝置：精確到1mm 試驗步驟： 1.將試樣放置于儀器內，向儀器注水，直到試樣兩側達到規(guī)定的水頭差。 2.待水頭穩(wěn)定30s后，用量筒收集固定時間內通過試樣的水量。收集水量至少 1000cm3或收集時間至少30s。 3.記錄測試中的水溫。 4.對于土工織物及相關產品的總體滲透性能已經預先確定，為控制產品質量，只 需測定在50mm水頭差時的流速指數(shù)。 8.8.水力性能試驗水力性能試驗- -垂直滲透特性垂直滲透特性 結果計算 20 - 20的流速， cm/s V - 收集的水的體積，cm3 RT - 水溫校正系數(shù) A - 試樣過水面積，cm2 t - 達到

60、水的體積V的時間，s 再可計算出垂直滲透系數(shù) k ,以及透水率 9.9.水力性能試驗水力性能試驗- -有效孔徑有效孔徑 天然土是由無數(shù)的等效直徑（d）大小不等的土粒組成，土工織物類似地包含無 數(shù)尺寸不同的孔徑開孔（Oe）。 有效孔徑指通過土工織物的近似最大顆粒直徑，以mm表示。如織物允許5的顆 粒（以質量計）通過（篩布）的（即95的顆粒不能通過）的那個孔徑記為O95。 O95表示土工織物中95%的孔徑低于該值。 各種標準規(guī)定不盡相同，有的采用O98或O90等。 原理： 用土工織物作為篩布，將已知直徑的標準顆粒材料放置于土工織物上振篩，稱 量通過土工織物的標準顆粒材料重量，計算過篩率，調換不同直