客運專線CA砂漿灌注袋用非織造布力學性能檢測方法研究

匡鳳嬌 陳立斌 趙安然 (株洲時代新材料科技股份有限公司，株洲，412007)

客運專線CA砂漿灌注袋用非織造布力學性能檢測方法研究

匡鳳嬌 陳立斌 趙安然 (株洲時代新材料科技股份有限公司，株洲，412007)

對客運專線CRTSⅠ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿(CA砂漿)用灌注袋檢測方法進行了初步研究。主要探討了斷裂強力與斷脫強力的關(guān)系，分析了檢測條件對斷裂強力、斷裂伸長率和撕破強力等指標測試結(jié)果的影響。結(jié)果表明，灌注袋用非織造布的斷裂強力、斷裂伸長率和撕破強力測試條件均以拉伸速率100 mm/min、夾具間距100 mm為宜。

CA砂漿灌注袋，非織造布，力學性能

CRTSⅠ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿(簡稱“CA砂漿”)灌注袋對灌注砂漿起到了定形定位等作用，具有操作簡單、效果持久、分解無殘留和成本低等優(yōu)點，已成功應用于武廣線、滬寧線、哈大線及廣珠線等客運專線。CA砂漿灌注袋用非織造布是以聚合物為原料，利用化纖紡絲原理，聚合物被擠出、拉伸形成連續(xù)長絲，經(jīng)噴絲成網(wǎng)后經(jīng)過自身黏合、熱黏合、化學黏合或機械加固方法直接黏合而制成。中國鐵道科學研究院科技基74號文對相關(guān)技術(shù)指標做了暫行規(guī)定。

本文擬對灌注袋斷裂強力與斷脫強力的關(guān)系進行研究，對斷裂強力、斷裂伸長率和撕破強力等力學檢測指標的影響因素進行分析，并得到適宜的檢測方法，為非織造布、灌注袋等生產(chǎn)企業(yè)及應用單位進行質(zhì)量檢驗和控制提供參考。

1 試驗部分

1.1 試樣

試驗選取面密度為100 g/m2的非織造布，距離布邊至少150 mm處按照GB 3923.1—1997附錄B規(guī)定［1]裁取兩組試樣(經(jīng)向和緯向)，每塊試樣有效寬度50 mm，長度220 mm(其長度應能滿足隔距長度200 mm的要求)。

1.2 試驗方法

試驗在恒溫恒濕室內(nèi)完成，溫度(23±2)℃，相對濕度(55±5)%。

1.2.1 拉伸試驗

試驗在HZ-1003等速伸長試驗儀(CRE，電腦式伺服材料強力機，廣州恒準科技公司)上進行。按照 GB 3923.1—1997規(guī)定，在夾頭間距定為200 mm，恒定伸長速率為100 mm/min，初始張力≤0.5N的條件下，將各試樣沿著試樣長邊方向進行單向拉伸，測量試樣斷裂時的斷裂強力和斷裂伸長率。

1.2.2 撕破強力測試

采用GB/T 3917.2—1997舌形撕裂中的單舌試樣，每個試樣從寬度方向的正中切開一個長為(100±1)mm的平行于長度方向的裂口。在條樣中間距未切割端(25±1)mm處標出撕裂終點。

2 結(jié)果與討論

2.1 斷脫強力與斷裂強力

根據(jù)GB/T 3923.1—1997定義規(guī)定，斷裂強力為在規(guī)定條件下進行的拉伸試驗過程中，試樣被拉斷記錄的最大力;斷脫強力為在規(guī)定條件下進行的拉伸試驗過程中，試樣斷開前瞬間記錄的最終的力。對應于斷裂強力與斷脫強力的伸長率分別為斷裂伸長率與斷脫伸長率。

目前大多數(shù)紡織企業(yè)測試織物斷裂強力仍使用擺錘織物強力機(CRT)。在使用過程中，擺錘會返回到最大力的示值，即強力測試時的峰值，但只記錄了最終的伸長值。根據(jù)定義，CRT強力機的測試結(jié)果是斷脫伸長率而非斷裂伸長率，而CRE強力機由拉伸曲線可明確地計算峰值和峰值所對應的伸長值(圖1)。兩種型號強力機測得的強力均為強力峰值，兩者相一致，而兩者的伸長值是不相同的。作為企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量控制者，應明確上述兩種儀器所測試的結(jié)果之間的差異。

圖1 拉伸曲線

圖1中曲線的最高峰值為斷裂強力(最大力)，回落的最低點為斷脫強力(最終力)，相對應的變形長度為其伸長，對應于原始長度的比值為其伸長率。

2.2 斷脫伸長率與斷裂伸長率

在相同間距(200 mm)下測試樣品的斷裂伸長率與斷脫伸長率，每只樣品測量10次。譚磊等人［2]研究過織物經(jīng)、緯向斷裂強力和斷裂伸長的拉伸性質(zhì)，對于無紗線影響的剪割條樣，其經(jīng)、緯向拉伸性質(zhì)一致。表1是試樣經(jīng)向拉伸試驗的測試結(jié)果。

表1 相同間距下經(jīng)向拉伸試驗測試結(jié)果

表1數(shù)據(jù)表明，試樣的斷脫強力比斷裂強力小，斷開時斷脫強力基本上都回落到30 N左右，故可忽略不計;而最終伸長變形值均比峰值所對應的伸長變形值大，即斷脫伸長率比斷裂伸長率大。說明用CRT強力機測試時其顯示的伸長值比用CRE強力機測試時所顯示的伸長值大;CRT強力機已屬于淘汰產(chǎn)品，不能滿足灌注袋非織造布的測試要求。

2.3 影響斷裂強力、斷裂伸長率和撕破強力測試結(jié)果的因素［3-4]

2.3.1 隔距長度

根據(jù)標準GB 3923.1—1997規(guī)定，要求設(shè)置隔距的長度為200 mm，而標準GB 15788—2005規(guī)定要求設(shè)置夾具間隔距的長度為100 mm，兩項標準的試驗條件與適用范圍不同。在很多中小紡織企業(yè)中，因為產(chǎn)品涉及的品種較多，歸屬種類交錯復雜，因此容易將兩項標準混用。

表2是反映在相同試驗條件下，間距對斷裂強力、斷裂伸長率和撕破強力(夾持方式相同)影響的對比數(shù)據(jù)。

表2 間距對斷裂強力、斷裂伸長率和撕破強力測試結(jié)果的影響

由表2可以看出，間距對斷裂強力、斷裂伸長率和撕破強力測試結(jié)果的影響都比較大。根據(jù)撕裂破壞機理［5]，紡粘彈性材料在受力時的變形大小受多方面因素的影響，而間距的加長使影響因素增多，因此間距越長出現(xiàn)斷裂的幾率越大，其最大力與最終的變形長度值也相應減小。多次試驗的結(jié)果表明，斷裂伸長率測試均值在間距為100 mm時比間距為200 mm時高出約3個百分點，斷裂強力相應增大10% ～15%，撕破強力在間距為100 mm時達到最大值。因此，生產(chǎn)企業(yè)必須明確產(chǎn)品的品種和屬性，選擇合適的間距才能獲得最接近材料實際性能指標的測試值。

2.3.2 夾持部位

分別從兩條褲腿狀試樣的兩端和中間夾持，保持中間間距為100 mm，測試試樣的撕破強力，結(jié)果見表3。

表3 夾持部位對撕破強力測試結(jié)果的影響 (單位:N)

由表3可知，夾持部位對撕破強力的測試結(jié)果有一定影響，中間部位夾持的測試值比在兩端夾持的測試值大，但影響的程度沒有間距的影響程度大。

相關(guān)的試驗證明，在相同間距下采用不同夾持部位對斷裂強力與伸長率的測試值沒有影響。

2.3.3 拉伸速率

表4是在其他試驗條件不變的情況下，改變拉伸速率，測試試樣的斷裂強力、斷裂伸長率和撕破強力，測試結(jié)果的均值見表4。

表4 拉伸速率對斷裂強力、斷裂伸長率和撕破強力測試結(jié)果的影響

表4數(shù)據(jù)表明:拉伸速率在20～200 mm/min范圍內(nèi)，斷裂強力隨拉伸速率增大而增大，但拉伸速率達到200 mm/min以后斷裂強力隨之下降;拉伸速率從20 mm/min增大到500 mm/min，撕破強力僅增大1 N，說明拉伸速率對撕破強力的影響不是很大;斷裂伸長率在拉伸速率為100 mm/min時出現(xiàn)拐點，達到最大值。因此為得到正確可靠的數(shù)據(jù)，并考慮到實際應用的可操作性，以統(tǒng)一選擇拉伸速率為100 mm/min進行測試為宜。

3 結(jié)論

(1)企業(yè)在采用CRE強力機進行測試時，可不對斷脫強力進行記錄;在取樣的隨機性、檢測過程手法差異等人為操作因素影響較小的情況下，一般只需對斷裂強力、斷裂伸長率進行測量。

(2)灌注袋用非織造布的斷裂強力、斷裂伸長率和撕破強力的測試均以間距100 mm、以夾持褲腿狀試樣中間的夾持方式和測試速率100 mm/min為宜。

［1]國家技術(shù)監(jiān)督局.GB/T 3923.1—1997，織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定條樣法［S]. 北京:中國標準出版社，1997.

［2]譚磊.拉伸方向?qū)︶樋椢飻嗔褟娏蛿嗔焉扉L的影響［J].天津工業(yè)大學學報，2001，20(5):53-55.

［3]陳長松.紡織品拉伸斷裂強度測試的不確定度分析［J].中國計量，2003(9):63-64.

［4]呂海寧.紡織品條樣法拉伸性能測試方法的差異比較［J].上海紡織科技，2006，34(11):41，44.

［5]LOWM.Tearing mechanism of woven fabrics［J].Indian Journal of Fihra ＆ Textile Research，2002，75(5):383-390.

Study on mechanical property detection method of nonwovens for PDL CA slurry perfusion pocket

Kuang Fengjiao，Chen Libin and Zhao Anran
(Zhuzhou Times New Material Technology Co.，Ltd.)

The testing method using perfusion pocket for PDL CRTSⅠtype plated ballet-less cement emulsified asphalt slurry was studied primarily.The relationship between breaking strength and disconnection strength were discussed mainly and the influence of inspection condition on test results of breaking strength，breaking elongation and tear strength were analyzed.The results showed that the parameters on testing breaking strength，breaking elongation and tear strength of the nonwovens were on stretch rate of 100 mm/min and clamp distance of 100 mm.

CA slurry perfusion pocket，nonwovens，mechanical performance

TS171.9

A

1004－7093(2010)11－0037－03

2010－09－14;修改稿:2010－11－18

匡鳳嬌，女，1983年生，注冊質(zhì)量工程師。主要從事質(zhì)量控制和管理方面的工作。