土工合成材料檢測中應注意的問題及對結果影響

趙潔琳

（山西省水利水電科學研究院 山西太原030002）

1 土工合成材料應用現(xiàn)狀

土工合成材料是土木工程應用的合成材料的總稱。作為一種土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纖、合成橡膠等）為原料，制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內部、表面或各種土體之間，發(fā)揮加強或保護土體的作用?！锻凉ず铣刹牧蠎眉夹g規(guī)范》將土工合成材料分為土工織物、土工膜、土工特種材料和土工復合材料等類型。土工合成材料的用途多種多樣，其主要功能包括加強作用、隔離作用、過濾作用、防滲作用和排水作用。為了避免工程施工造成對土工合成材料的損壞，從而影響施工進度及其他工序，通過檢測確定土工合成材料的特性指標，是提供土工合成材料產(chǎn)品設計參數(shù)、改進和嚴把產(chǎn)品質量關的正確途徑。

近十多年來，隨著對土工合成材料工程特性的深入研究，工程實踐經(jīng)驗的積累，產(chǎn)品研制能力的提高以及產(chǎn)品市場的日益擴展，應用規(guī)模得到了飛躍發(fā)展。幾乎涉及水利、鐵道、公路、海港、建筑、采礦、發(fā)電、環(huán)保等各個領域。然而土工合成材料這種新材料、新技術的應用畢竟歷史很短，對其特性研究還很不夠。目前，由于我國各行各業(yè)實驗室的測試規(guī)范也不盡相同，實驗室使用的檢測儀器設備的不統(tǒng)一，檢測人員的操作水平參差不齊等因素，常使土工合成材料的實驗室檢測結果出現(xiàn)偏差。即使是按照同一檢測方法測試，由于檢測方法規(guī)定的不細致、不具體，檢測人員的理解不同，以及其他各種因素的影響，各檢測單位測試的結果也會有很大差異，影響了檢測結果的可信度。

本文對土工合成材料在檢測過程中需要注意的問題及影響作了相應的闡述，并提出了相應的建議。

2 土工合成材料在檢測過程中需要注意的問題

2.1 測試標準不同對結果的影響

土工合成材料性能檢測分為物理、力學、水力學特性三類。見表1。

表1 測試項目參數(shù)

在常規(guī)試驗檢測中，檢測依據(jù)主要有國家標準化管理委員會發(fā)布的國家標準（GB）和水利部頒布的《土工合成材料測試規(guī)程》（SL235-2012）。國家標準（GB）大多修改或等同國際（ISO）標準；水利行業(yè)標準《土工合成材料測試規(guī)程》（SL235-2012）主要參考美國標準（ASTM）,國際標準（ISO）及以之為依據(jù)的國家標準（GB），德國標準（DTN），美國公路局（FHWA）的《土工織物手冊》等，并結合我國國情和以多年土工試驗方面比較成熟的經(jīng)驗為基礎編制而成，它與國家標準（GB）既有相同之處，也有不同之處。下面就力學性能的參數(shù)指標進行比較。見表2。

表2 測試標準比較

從表2中可以看出：兩個標準經(jīng)過對比，樣品調濕、刺破強力、接頭/接縫寬條拉伸測試標準基本相同，但梯形撕破強力試驗速度差異很大，為了研究不同的試驗速度對梯形撕破強力的影響，對同一塊土工布（500 g/m2）以不同試驗速度分別做了10次試驗，檢測結果為：試驗速度300 mm/min撕破強力平均值0.0578kN，50 mm/min撕破強力平均值0.0574kN，兩者相近，平均值相差0.0004kN，差異率為7%。從分析結果看，對于檢測結果速率大的強力會高一些，但影響不大。

檢測土工合成材料接頭/接縫寬條拉伸強度時，接縫抗拉強度遠遠低于復合母材的抗拉強度，施工技術規(guī)范（SL/T225-98）要求接頭/接縫抗拉強度大于母材強度的80%。可是國家標準（GB）中沒有明確指定用哪個檢測標準來判定是否合格，所以在檢測過程中，檢測方不能做任何判定，由委托方根據(jù)實際情況自己判定。為此，筆者建議在國標（GB）和水利（SL235-2012）應給出一個判定標準以便于檢測單位對檢測結果進行判定。

2.2 試樣裁取

樣品按照所需測試參數(shù)裁取試樣嚴格按照國標（GB）或水利（SL235-2012）進行裁取,試樣剪取樣品邊緣應不小于100 mm,每一參數(shù)的試樣要裁取多個，為減少產(chǎn)品不均勻性帶來的測試誤差以及其他隨機誤差，測試必須重復多次，測試結果才具有可靠性。裁取試樣應該有代表性，應避免位于同一縱向或橫向位置上裁取，最好采取梯形取樣法取樣。

2.3 試樣的尺寸對檢測結果影響

2.3.1 條帶拉伸試驗尺寸對結果影響

條帶拉伸試驗按試樣計量寬度分為寬條樣法（試樣寬度:200 mm）和窄條樣法（試樣寬度:50 mm）兩種。《土工布及有關產(chǎn)品寬條拉伸試驗》（GB/T15788-2005）采用的是寬條樣法，《土工合成材料測試規(guī)程》（SL235-2012）采用寬條樣法和窄條樣法。

在土工布的條帶拉伸試驗中，比較難解決的問題是試樣在拉伸過程容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。對于強度小于50 kN/m的土工布及其復合產(chǎn)品，可以在所使用的夾具上裹一層土工布或者在夾具內側粘一層薄薄的橡膠帶，增加摩擦力，經(jīng)過抗滑移處理，使用窄條樣法和寬條樣法普遍不會發(fā)生打滑現(xiàn)象；對于強度大于50 kN/m高強度的機織型土工布寬條試樣拉伸試驗中打滑抽絲現(xiàn)象較為嚴重，在拉伸過程中會產(chǎn)生打滑抽絲現(xiàn)象，即使經(jīng)過抗滑移處理也難以避免不發(fā)生打滑現(xiàn)象，用窄條樣法可以避免發(fā)生打滑抽絲現(xiàn)象。經(jīng)過多次試驗證明：用寬條樣法測定高強度機織型土工布比用窄條樣法測定的強度小，而且寬條樣法測試復現(xiàn)性也較差。具體高強度機織型土工布寬窄條樣法測定結果見表3。

表3 高強度的機織型土工布斷裂強度測定結果

從表3中可以看出,用寬條樣法拉伸比用窄條樣法拉伸檢測結果平均值低10.6kN/m，差異率約為-10%。由于寬條樣法在拉伸過程出現(xiàn)打滑現(xiàn)象斷裂伸長率比實際要偏大，所以，檢測強度小于50 kN/m的土工布及其復合產(chǎn)品寬、窄樣法都可以用，檢測強度大于50 kN/m的高強度機織型土工布最好選用窄條樣法。

2.3.2 接頭/接縫寬條拉伸試驗試驗尺寸對結果影響

檢測復合土工膜接頭/接縫 寬條拉伸試驗中，《土工布 接頭/接縫寬條拉伸試驗方法》（GB/T16989-1997）對于接合或縫合的樣品裁取試樣，試樣尺寸選用圖1，水利部《土工合成材料測試規(guī)程》（SL235-2012）中對于線縫樣品，因為有散開的原因而在縫合處要加寬，所以試樣選用圖1；土工膜接縫樣品裁取試樣選用圖2。

圖1 試樣尺寸示意圖

圖2 試樣尺寸示意圖

經(jīng)過多次試驗，檢測土工膜的接縫強度，若試樣裁剪成圖1的形狀，圖1中A部位用剪刀切試樣可能會損壞，只能采用熱切的辦法。在實際操作中熱切也是很難控制的，在拉伸過程中大部分都是從A部位斷裂，對檢測結果有很大的影響。如采用圖2檢測土工膜接縫強度可以避免這種情況的發(fā)生。國標（GB）適用范圍，適用于機織土工布、非織造土工布、復合土工布和針織土工布，也適用于土工格柵，并未提及土工膜，為此，建議在國標（GB）中增加土工膜接縫內容。

3 結語

土工合成材料是一種新型的土工材料，隨著近年來的不斷發(fā)展和改進，極大地拓展了其使用范圍。使用范圍越廣，在使用過程中發(fā)現(xiàn)的問題也會越多。對產(chǎn)品的測試手段和方法也有必要進一步改進和提高，才能使土工合成材料更好地為工程建設服務。因此，提出以下幾點建議：

（1）我國各行業(yè)試驗檢測標準應盡量融合統(tǒng)一。對于梯形撕破強力試驗速度國標（GB）和水利部（SL235-2012）差異大，但檢測結果影響不大。對于接頭/接縫試驗，國家標準（GB）中沒有明確指定用哪個檢測標準來判定合格，建議在國標（GB）和水利（SL235-2012）應給出一個判定標準以便于檢測單位對檢測結果進行判定。

（2）在土工布及有關產(chǎn)品寬條拉伸試驗中，對于強度小于50 kN/m的土工合成材料的條帶拉伸試驗寬條樣法和窄條樣法都可采用；對于在強度大于50 kN/m的高強度機織型土工布，用寬條樣法打滑抽絲現(xiàn)象很難控制，建議選用窄條樣法可以避免這種情況發(fā)生。

（3）建議國標（GB）土工布 接頭/接縫寬條拉伸試驗中增加土工膜接縫內容。