熔接型聚丙烯土工格室拉伸特性試驗(yàn)研究

孫健,楊廣慶,2,3*,左政,梁訓(xùn)美,王奇?zhèn)?/p>

(1.石家莊鐵道大學(xué)土木工程學(xué)院,石家莊 050043;2.土工合成材料應(yīng)用河北省工程研究中心,石家莊 050043;3.河北省交通安全與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,石家莊 050043;4.國家能源集團(tuán)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院,北京 102211;5.山東路德新材料股份有限公司,泰安 271000;6.江西施普特新材料有限公司,萍鄉(xiāng) 337200)

土工格室是在具有網(wǎng)格多孔狀平面土工加筋材料基礎(chǔ)上,為了改善加筋結(jié)構(gòu)體的承載方式以及提升承載能力,由高分子聚合物長條帶通過不同的節(jié)點(diǎn)連接方式而制成的一種三維立體網(wǎng)狀側(cè)向約束加筋材料[1],在土體等填料加筋中主要提供摩擦作用、環(huán)箍作用、網(wǎng)兜效應(yīng)及隔離作用。

彭艾鑫等[2]認(rèn)為土工格室高度比節(jié)點(diǎn)距離對加筋土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)更大,土工格室加筋對土體內(nèi)摩擦角的影響相對較小,但對土體黏聚力有顯著增大的作用。耿大新等[3]基于ABAQUS有限元軟件,對加筋路基中多層土工格室筋材拉應(yīng)力性狀進(jìn)行了分析,總結(jié)出了一種節(jié)省筋材同時(shí)又能取得基本相同加筋效果的土工格室鋪設(shè)方式。劉蓓蓓等[4]通過數(shù)值計(jì)算的方式研究分析了土工格室加筋公路路堤的效果,得出土工格室可使路堤整體穩(wěn)定性得到提升的結(jié)論,并且加筋效果在土工格室越高、節(jié)點(diǎn)距離越小的情況下更為顯著。范永豐等[5]針對土工格室加固邊坡的穩(wěn)定性問題開展數(shù)值模擬研究,結(jié)果表明土工格室加固邊坡的穩(wěn)定性受格室高度、節(jié)點(diǎn)距離影響顯著。Leshchinsky等[6]和Han等[7]通過數(shù)值模擬和室內(nèi)試驗(yàn)的方式均得出了節(jié)點(diǎn)對土工格室性能發(fā)揮影響較大的觀點(diǎn)。Yang[8]研究認(rèn)為,土工格室節(jié)點(diǎn)的損壞有可能導(dǎo)致荷載傳遞的不平衡,進(jìn)一步造成結(jié)構(gòu)內(nèi)部的不穩(wěn)定,甚至使得土工格室加筋結(jié)構(gòu)整體遭到破壞。以上所述的研究多集中在土工格室加筋作用機(jī)理或工程實(shí)際應(yīng)用等方面,少數(shù)學(xué)者通過對土工格室條帶、節(jié)點(diǎn)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究,得到了一些結(jié)論。

土工格室條帶和節(jié)點(diǎn)的共同作用產(chǎn)生了“箍效應(yīng)”,即土工格室對土體的環(huán)向約束作用,同時(shí)土工格室的條帶和節(jié)點(diǎn)環(huán)向受拉,故主要通過拉伸試驗(yàn)研究分析土工格室條帶和節(jié)點(diǎn)的力學(xué)特性。楊利[9]對高密度聚乙烯(high-density polyethylene,HDPE)土工格室條帶進(jìn)行拉伸,得出其峰值強(qiáng)度、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系等受試驗(yàn)拉伸速率的影響,且影響程度不同。楊廣慶等[10]通過室內(nèi)單軸拉伸試驗(yàn),分別研究了HDPE、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚酯(polyester,PET)土工格室條帶的拉伸力學(xué)性能,針對Ⅰ型-啞鈴形試樣、Ⅱ型-矩形試樣、Ⅲ型-矩形試樣于強(qiáng)度和變形的影響進(jìn)行了分析,并對室內(nèi)試驗(yàn)選用土工格室試樣給出了建議。左政等[11]通過對含焊接、插接、鉚接節(jié)點(diǎn)條帶進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn),研究了3種節(jié)點(diǎn)在不同受力狀態(tài)下的失效模式,并對3種不同節(jié)點(diǎn)連接方式于各自條帶性能的影響進(jìn)行了評價(jià)。許淋穎[12]通過直剪試驗(yàn)對含焊接節(jié)點(diǎn)的土工格室展開研究,試驗(yàn)分析得出含焊接節(jié)點(diǎn)土工格室的強(qiáng)度主要受剝離強(qiáng)度控制,這與Adem等[13]通過拉拔試驗(yàn)研究得出的結(jié)論保持一致。周亞梅等[14]對訂書釘連接的聚丙烯土工格室開展的壓縮試驗(yàn)研究表明不同形狀的格室單元對土體均有加筋作用。

上述開展的土工格室條帶或節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究主要為HDPE、PP、PET材質(zhì)并且節(jié)點(diǎn)連接方式局限于焊接、插接、鉚接。熔接型土工格室作為一種新型土工合成材料,是通過熱熔焊接方式將相鄰片材連接在一起而形成的高節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的整體型土工格室,其條帶具有一定弧度而呈微曲面狀。熔接型PP土工格室作為一種新型的高強(qiáng)土工格室,目前對其節(jié)點(diǎn)性能的發(fā)揮情況尚不明晰,同時(shí)對熔接型節(jié)點(diǎn)連接方式與PP材質(zhì)結(jié)合匹配度的性能表現(xiàn)情況尚未清楚,需要相關(guān)的強(qiáng)度及變形性能指標(biāo)提供數(shù)據(jù)支撐,才能更好地評價(jià)和評估熔接型PP土工格室這種新型高強(qiáng)土工合成材料的整體優(yōu)良性能。因此通過開展室內(nèi)試驗(yàn)研究熔接型PP土工格室條帶和節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能十分必要,通過分析熔接型PP土工格室條帶和節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度及變形性能測試指標(biāo),有助于進(jìn)一步完善土工格室的各項(xiàng)性能指標(biāo),為土工格室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)取值提供理論依據(jù),對土工格室的工程實(shí)踐應(yīng)用具有參考意義。

選取熔接型PP土工格室為試驗(yàn)材料,參考中外相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,采用拉伸試驗(yàn)機(jī)開展室內(nèi)單軸拉伸試驗(yàn),研究試樣形狀和試樣寬度對PP土工格室條帶強(qiáng)度及拉伸變形特性的影響,并比較在不同受力狀態(tài)下熔接節(jié)點(diǎn)的失效模式及強(qiáng)度大小,為合理選用土工格室并供其加筋加固機(jī)理的研究以借鑒和參考。

1 研究方案

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

室內(nèi)單軸拉伸試驗(yàn)采用DW1210土工合成材料拉伸試驗(yàn)機(jī),如圖1所示。在平板式壓縮夾具內(nèi)放置聚酯板,防止試驗(yàn)加載前夾具對試樣造成損傷,同時(shí)可避免試驗(yàn)過程中試樣出現(xiàn)滑移或在鉗口處斷裂。

圖1 DW1210土工合成材料拉伸試驗(yàn)機(jī)Fig.1 DW1210 Geosynthetics tensile testing machine

1.2 PP條帶試驗(yàn)材料及方案

Liu等[15]開展的HDPE土工格室條帶拉伸試驗(yàn)選取StandardTestMethodforTensilePropertiesofPlastics(ASTM D638—2014)中建議的啞鈴形試樣作為試驗(yàn)材料,但《土工合成材料 塑料土工格室》(GB/T 19274—2003)、《塑料-拉伸性能的測定》(GB/T 1040.3—2006)中則建議選用窄矩形試樣,由此可見不同標(biāo)準(zhǔn)對試樣的要求有一定差別。

PP條帶試驗(yàn)材料的參數(shù)如圖2所示。其中啞鈴形和窄矩形試樣通過特制刀具裁取于熔接型PP土工格室條帶。寬矩形通過剪刀直接裁剪于熔接型PP土工格室條帶,試樣呈微曲面狀,將其命名為寬矩形。

圖2 PP條帶試驗(yàn)材料參數(shù)Fig.2 Test parameters of polypropylene strip

按照圖2中啞鈴形、窄矩形和寬矩形試樣進(jìn)行制樣,PP條帶試驗(yàn)方案如表1所示,每組進(jìn)行不少于5組平行試驗(yàn)。

表1 PP條帶試驗(yàn)方案Table 1 Test scheme of polypropylene strip

通過對比啞鈴形和窄矩形試樣的拉伸強(qiáng)度和伸長率,研究試樣形狀對PP土工格室條帶拉伸力學(xué)性能的影響,通過比較窄矩形與寬矩形試樣的拉伸強(qiáng)度、伸長率以及斷裂模式,研究試樣寬度對PP土工格室條帶拉伸力學(xué)性能的影響。

1.3 熔接節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)材料及方案

為確切描述熔接型土工格室節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)方案,對各項(xiàng)試驗(yàn)以“作用對象-受力狀態(tài)”命名,如表2所示。其中條帶寬度即土工格室高度,由于熔接型PP土工格室條帶呈微曲面狀,弧度由內(nèi)向外略增,取其中間部位的寬度為條帶寬度。

表2 熔接節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)方案Table 2 Test scheme of fused junction

借助寬矩形試樣的拉伸結(jié)果作為試驗(yàn)“條帶-拉伸”的結(jié)果,旨在建立參考,與試驗(yàn)“含節(jié)點(diǎn)條帶-拉伸”進(jìn)行對比,用以評價(jià)節(jié)點(diǎn)對條帶拉伸性能的影響。通過對比“節(jié)點(diǎn)-剪切”“節(jié)點(diǎn)-剝離”“節(jié)點(diǎn)-對拉”試樣的失效模式及強(qiáng)度大小,研究熔接節(jié)點(diǎn)在不同受力狀態(tài)下的失效機(jī)制及拉伸性能。通過分析熔接型PP土工格室拉伸試驗(yàn)結(jié)果,評價(jià)熔接節(jié)點(diǎn)連接方式依托于PP條帶的拉伸性能。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 PP條帶拉伸力學(xué)特性分析

PP土工格室條帶3種試樣的拉伸曲線如圖3所示?？梢钥闯?3種試樣的拉伸曲線變化趨勢大致相同,均表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度與伸長率基本呈線性增加關(guān)系,達(dá)到峰值后迅速降低,試驗(yàn)過程中未出現(xiàn)明顯屈服點(diǎn)。3種試樣的抗拉強(qiáng)度及其對應(yīng)的伸長率從大到小的順序?yàn)閷捑匦巍♀徯?、窄矩形。對?種試樣的拉伸曲線可知試樣形狀、寬度對PP土工格室條帶的抗拉強(qiáng)度和伸長率均有一定的影響。

圖3 PP土工格室條帶3種試樣拉伸曲線Fig.3 Tensile curves of three samples of polypropylene geocell strips

為了定量分析試樣形狀和試樣寬度對PP條帶抗拉強(qiáng)度和伸長率的影響,提出了“強(qiáng)度比值”與“伸長率比值”概念,即啞鈴形、窄矩形試樣的抗拉強(qiáng)度、伸長率與寬矩形試樣對應(yīng)抗拉強(qiáng)度、伸長率的比值,如式(1)、式(2)所示,試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 PP土工格室條帶拉伸試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Tensile test results of polypropylene geocell strip

(1)

式(1)中:Iratio為強(qiáng)度比值,即啞鈴形試樣、窄矩形試樣抗拉強(qiáng)度與寬矩形試樣抗拉強(qiáng)度的比值;σ*為啞鈴形試樣或窄矩形試樣的抗拉強(qiáng)度,N/cm;σwide為寬矩形試樣的抗拉強(qiáng)度。

(2)

分析表3可知,PP土工格室條帶啞鈴形較窄矩形試樣的抗拉強(qiáng)度和伸長率更接近寬矩形試樣。對比啞鈴形、窄矩形、寬矩形3種試樣:啞鈴形與窄矩形試樣的強(qiáng)度比值、伸長率比值分別相差2%,5%,窄矩形與寬矩形試樣的強(qiáng)度比值、伸長率比值分別相差18%,23%。

根據(jù)表3分析可知,試樣形狀對PP土工格室條帶伸長率的影響略大于對強(qiáng)度的影響,并且試樣形狀對窄矩形試樣和啞鈴形試樣的強(qiáng)度和伸長率的影響均較小,僅為2%和7%。因此,選用窄矩形試樣相對更為適宜,加之從取樣便捷的角度考慮,建議選取窄矩形試樣。

與此同時(shí),試樣寬度對PP土工格室條帶伸長率的影響也略大于對強(qiáng)度的影響,但試樣寬度對窄矩形試樣和寬矩形試樣的強(qiáng)度和伸長率的影響均較大,分別為18%和27%。因此,窄矩形試樣不能很好地表征寬矩形試樣即PP土工格室原條帶的強(qiáng)度指標(biāo),同時(shí)為方便取樣,建議選用寬矩形試樣。

分析試驗(yàn)結(jié)果可知,試樣寬度對PP土工格室條帶強(qiáng)度的影響(18%)明顯大于試樣形狀的影響(2%),而且試樣寬度對PP土工格室條帶伸長率的影響(27%)也顯然大于試樣形狀的影響(7%)?？梢?由PP材質(zhì)為原材料制成土工格室條帶的強(qiáng)度及變形性能受寬度的影響程度明顯大于受形狀的影響程度,因此在工程實(shí)踐應(yīng)用中依據(jù)相關(guān)參數(shù)指標(biāo)選取PP土工格室時(shí),應(yīng)優(yōu)先考慮條帶寬度即土工格室高度這一因素。

對比窄矩形和寬矩形兩種試樣,結(jié)果表明,隨試樣寬度增大,抗拉強(qiáng)度和伸長率均增大。窄矩形、寬矩形試樣寬度分別為20、55 mm,即寬度比為1∶2.75,但二者的強(qiáng)度比值(1∶1.2)及伸長率比值(1∶1.4)與寬度比并不吻合。分析原因是PP為脆性材料,具有顯著的應(yīng)力敏感性,當(dāng)試樣標(biāo)距區(qū)內(nèi)某一點(diǎn)一旦產(chǎn)生應(yīng)力集中,隨即在標(biāo)距區(qū)內(nèi)產(chǎn)生微裂紋,進(jìn)而使試樣快速斷裂,試驗(yàn)結(jié)束,這與在室內(nèi)試驗(yàn)取樣準(zhǔn)備階段時(shí)試樣容易沿著拉伸方向發(fā)生脆性裂紋保持一致。

2.2 熔接節(jié)點(diǎn)失效機(jī)制分析

2.2.1 熔接節(jié)點(diǎn)對條帶性能的影響

含熔接節(jié)點(diǎn)的PP土工格室條帶和不含節(jié)點(diǎn)的PP土工格室條帶拉伸試樣、拉伸失效模式以及拉伸強(qiáng)度與伸長率的關(guān)系曲線如圖4所示。

圖4 PP土工格室條帶-熔接節(jié)點(diǎn)拉伸結(jié)果Fig.4 Tensile results of polypropylene geocell strip-fused junction

觀察圖4(a)、圖4(b)可知,含熔接節(jié)點(diǎn)的PP條帶受到軸向拉伸作用時(shí),其在節(jié)點(diǎn)處發(fā)生斷裂破壞,且斷口處呈條狀撕裂破壞,同時(shí)伴有少量的窄條狀撕裂。觀察圖4(c)、圖4(d)可知,不含節(jié)點(diǎn)的PP條帶在軸向拉伸過程中表面由光滑變?yōu)槲⒗w細(xì)絲狀。

觀察圖4(e)可知,含熔接節(jié)點(diǎn)的PP條帶拉伸試驗(yàn)曲線趨勢與不含節(jié)點(diǎn)的PP條帶大體一致,均表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度與伸長率基本呈線性增加關(guān)系,達(dá)到峰值后開始下降,均未出現(xiàn)明顯的屈服點(diǎn)。不同的是,含熔接節(jié)點(diǎn)的PP條帶當(dāng)伸長率達(dá)到某值時(shí),拉伸強(qiáng)度迅速降為0,這與圖4(a)、圖4(b)含熔接節(jié)點(diǎn)的PP條帶未出現(xiàn)頸縮變形即發(fā)生斷裂失效這一試驗(yàn)現(xiàn)象保持一致。而不含節(jié)點(diǎn)的PP條帶當(dāng)伸長率達(dá)到某值時(shí),拉伸強(qiáng)度沒有立刻降為0,而是曲線呈階梯式緩慢的下降,這與圖4(c)、圖4(d)中不含節(jié)點(diǎn)的PP條帶在拉伸斷裂過程中呈微纖細(xì)絲狀破壞這一試驗(yàn)現(xiàn)象保持一致。

由圖4(e)PP土工格室條帶拉伸試驗(yàn)曲線可知,熔接型節(jié)點(diǎn)在表現(xiàn)出較好的屬性繼承特性的同時(shí),對PP土工格室的拉伸性能(拉伸強(qiáng)度、伸長率)有一定的影響,表現(xiàn)為增長的趨勢。

為了定量分析熔接節(jié)點(diǎn)連接方式對PP土工格室條帶性能的影響,提出“條帶強(qiáng)度延續(xù)率”與“條帶變形延續(xù)率”。條帶強(qiáng)度延續(xù)率即含節(jié)點(diǎn)的PP土工格室條帶抗拉強(qiáng)度與不含節(jié)點(diǎn)的PP土工格室條帶抗拉強(qiáng)度的比值,如式(3)所示。條帶變形延續(xù)率即含節(jié)點(diǎn)的PP土工格室條帶伸長率與不含節(jié)點(diǎn)的PP土工格室條帶伸長率的比值,如式(4)所示。計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 熔接節(jié)點(diǎn)對PP土工格室條帶性能影響的計(jì)算結(jié)果Table 4 Calculation results of the influence of fused junction on the performance of polypropylene geocell strips

(3)

式(3)中:Sσ為條帶強(qiáng)度延續(xù)率,%;σ*、σstrip分別為拉伸試驗(yàn)所測含節(jié)點(diǎn)條帶、不含節(jié)點(diǎn)條帶的抗拉強(qiáng)度,N/cm。

(4)

由表4可知,熔接節(jié)點(diǎn)在依托于PP條帶下的土工格室拉伸力學(xué)性能表現(xiàn)良好,條帶強(qiáng)度延續(xù)率和條帶變形延續(xù)率均大于100%,對PP條帶的拉伸性能不僅保持而且提高。由此可見,熔接型PP土工格室并沒有因?qū)ζ涔?jié)點(diǎn)部位的處理而導(dǎo)致原條帶強(qiáng)度降低,而是提高了PP條帶的拉伸性能。分析原因是得益于熔接節(jié)點(diǎn)PP土工格室特殊的生產(chǎn)工藝,通過對相鄰條帶交錯(cuò)設(shè)置的節(jié)點(diǎn)位置打通孔,然后對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行熔融注射處理,注射的熔融材料通過這些孔,并在孔的四周形成連接塊,使相鄰兩片條帶連接在一起,最后將疊合并經(jīng)熔融注射處理的條帶橫向拉伸,每塊條狀PP條帶被拉伸成波浪形。節(jié)點(diǎn)周圍的連接塊,在對相鄰條帶進(jìn)行緊密結(jié)合的同時(shí),也實(shí)現(xiàn)了對節(jié)點(diǎn)部位的加固與保護(hù),從而形成了高節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的整體型土工格室,故熔接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度及變形性能發(fā)揮情況相較于純條帶均有所提升。

2.2.2 不同受力狀態(tài)下熔接節(jié)點(diǎn)的失效機(jī)制

熔接節(jié)點(diǎn)連接方式是通過熔融注射方式將相鄰條帶連接在一起,形成高節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的整體型土工格室。熔接節(jié)點(diǎn)在不同受力狀態(tài)下的失效模式以及對應(yīng)的強(qiáng)度大小分別如圖5、圖6所示。

圖5 不同受力狀態(tài)下熔接節(jié)點(diǎn)試樣的失效模式Fig.5 Failure Modes of fused junction Specimens under Different Stress States

圖6 不同受力狀態(tài)下熔接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度大小對比Fig.6 Comparison of strength of fused junction under different stress states

觀察圖5(a)、圖5(b)可知,熔接節(jié)點(diǎn)受到剪切作用時(shí)在節(jié)點(diǎn)處發(fā)生斷裂破壞,且斷口處呈條狀撕裂破壞,其剪切強(qiáng)度值(1 476 N/cm)與條帶(不含節(jié)點(diǎn))的抗拉強(qiáng)度值(1 484 N/cm)接近。分析原因是熔接節(jié)點(diǎn)特殊的處理工藝使得節(jié)點(diǎn)處強(qiáng)度較高,同時(shí)使原本處于同一母材上的兩側(cè)條帶分離開來,進(jìn)而使得受剪切作用的熔接節(jié)點(diǎn)與條帶(不含節(jié)點(diǎn))的強(qiáng)度大小較為接近。

由圖5(c)、圖5(d)節(jié)點(diǎn)-剝離試樣及失效模式可知,熔接節(jié)點(diǎn)受剝離作用時(shí),在熔接節(jié)點(diǎn)處發(fā)生失效,且節(jié)點(diǎn)斷開時(shí)PP條帶無明顯屈服變形,即破壞無明顯征兆。分析原因是因?yàn)槿劢庸?jié)點(diǎn)在受到剝離作用時(shí),節(jié)點(diǎn)處于偏心拉伸狀態(tài),即除受軸向力外,還受附加彎矩的作用,附加彎矩使得包裹節(jié)點(diǎn)的連接塊一側(cè)受壓,一側(cè)受拉,故熔接節(jié)點(diǎn)很快就發(fā)生失效斷裂。

由圖5(e)觀察可知,熔接節(jié)點(diǎn)在受到對拉作用時(shí),因節(jié)點(diǎn)處的連接塊被拉斷而發(fā)生失效破壞,同時(shí)條帶出現(xiàn)條狀撕裂現(xiàn)象。試樣破壞階段基本無征兆,與節(jié)點(diǎn)-剝離試驗(yàn)同屬于脆性破壞,但對拉強(qiáng)度明顯大于剝離強(qiáng)度。分析原因是熔接節(jié)點(diǎn)在受到對拉作用時(shí),熔接節(jié)點(diǎn)受力平行于連接塊,連接塊受到拉伸方向的拉力,故連接塊的抗拉作用可以充分發(fā)揮。此外,PP為脆性材料,具有顯著的應(yīng)力敏感性,同時(shí)結(jié)合試驗(yàn)過程中觀察到的試驗(yàn)現(xiàn)象,條帶的條狀撕裂是在試驗(yàn)結(jié)束的失效破壞瞬間出現(xiàn)的,即是在條帶內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力集中導(dǎo)致的條狀撕裂。

由圖6可知,熔接節(jié)點(diǎn)在不同受力狀態(tài)下的強(qiáng)度從大到小依次為:剪切強(qiáng)度、對拉強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度?？芍?熔接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度主要受剝離強(qiáng)度控制,因此,PP熔接土工格室在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí),應(yīng)避免節(jié)點(diǎn)受剝離作用,可以采用角度定型式土工格室,可以減少剝離破壞的出現(xiàn),從而更好地發(fā)揮熔接節(jié)點(diǎn)的作用。此外,結(jié)合上述熔接節(jié)點(diǎn)在不同受力狀態(tài)下的失效模式可知,熔接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度指標(biāo)與節(jié)點(diǎn)處連接塊的質(zhì)量存在密切關(guān)系。

3 結(jié)論

通過對熔接型PP土工格室的條帶和熔接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行室內(nèi)單軸拉伸試驗(yàn),研究了試樣形狀和試樣寬度對PP條帶強(qiáng)度及拉伸變形特性的影響,分析了熔接節(jié)點(diǎn)連接方式對PP土工格室條帶性能的影響,比較了不同受力狀態(tài)下熔接節(jié)點(diǎn)的失效模式及強(qiáng)度大小,評價(jià)了在不同的受力狀態(tài)下失效時(shí),熔接節(jié)點(diǎn)依托于PP條帶的強(qiáng)度發(fā)揮情況,得出以下主要結(jié)論。

(1)PP條帶3種試樣的拉伸曲線變化趨勢大致相同且均未出現(xiàn)明顯的屈服點(diǎn),3種試樣的抗拉強(qiáng)度及其對應(yīng)的伸長率從大到小為寬矩形、啞鈴形、窄矩形。

(2)試樣形狀、試樣寬度對PP條帶伸長率的影響均略大于對強(qiáng)度的影響。

(3)試樣寬度對PP土工格室條帶強(qiáng)度及變形性能的影響明顯大于試樣形狀,故在PP土工格室的實(shí)際選用中應(yīng)優(yōu)先考慮其條帶寬度即土工格室高度因素。

(4)熔接節(jié)點(diǎn)依托于PP條帶下的拉伸力學(xué)性能表現(xiàn)良好。

(5)熔接節(jié)點(diǎn)在不同受力狀態(tài)下的強(qiáng)度從大到小依次為:剪切強(qiáng)度、對拉強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度,故熔接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度主要受剝離強(qiáng)度控制。同時(shí)熔接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度指標(biāo)與節(jié)點(diǎn)處連接塊的質(zhì)量存在密切關(guān)系。