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土工布的性能要求

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土工布的性能要求

发布日期:2018-05-11 作者: 点击:

土工布

土工布的性能可分为3类:固有性能即物理机械性能;影响泥土和土工布互相作用的性能;耐用性能。

1、土工布的物理机械性能

土工布的物理性能包括单位面积质量、厚度、比重、挠曲性等。单位面积质量是土工布的一个基本性能,它影响其它很多指标;厚度是在承受一定压力下测试的(2×104Pa),厚度影响水流沿平面流动的性能;比重的大小决定土工布单位重量下体积的大小和在水中的沉浮情况;绝大多数土工布都很容易挠曲,卷成卷状运输方便。

土工布的机械性能包括抗拉强度、接合强度、抗撕裂强度、顶破强度、刺破强度、抗压缩性能等。

抗拉强度是土工布的一个基本性能,无论在铺设或在起增强作用时,土工布必须具有抗拉强度。其它各项强度也都是在现场实际受力时必须具有的性能,而抗压缩性能直接影响反滤和排水性能。

2、影响土工布和土壤互相作用的性能

2.1 土工布是高拉伸强度材料,而泥土是低拉伸强度材料。土壤与土工合成材料结合后可提高承受负载的能力。其强度提高的程度既取决于铺放土工合成材料的强度,又取决于土工合成材料与泥土间摩擦力的大小。土体中合理加入抗拉材料(土工布)可改变土中的应力分布,约束土体的侧向变形,从而提高结构的稳定性。据资料介绍,土工布发挥增强作用时有3种不同的形式:

(1)膜片型:发生在土体表面铺设土工布,作临时道路时;

(2)剪切型:发生在土体受力,土工布与土体界面间产生直接剪切作用时;

(3)锚固型:土工布包住土体,受力后对土工布产生拉拔作用时。其关键都在于土工布与土体接触表面处的摩擦阻力和相互咬合的情况。因此,对土工布的性能必须模拟实际情况(采用工程中的实际土壤)作直接剪切和拉拔试验,以确定摩擦和咬合情况。一般用于以增强作用为主的工程可使用机织土工布、土工格栅、土工带等。

2.2 土工布的水力学性能同样是土壤和土工布互相作用的重要性能,主要为:土工布的有效孔径和渗透系数。

土工布的有效孔径(EOS)或表观孔径(AOS)表示能有效通过的最大颗粒直径。目前具体试验方法有2种:干筛法(GB/T14799-1993)和湿筛法(GB/T17634-1998)。干筛法相对较简便但振筛时易产生静电,颗粒容易集结。湿筛法是根据ISO标准新制订的,在理论上可消除静电的影响,但因喷水后产生表面张力,集结现象并不能完全消除。2个标准的颗粒准备也不一样,干法标准制备是分档颗粒(从0.05~0.07mm至0.35~0.4mm分成9档),逐档放于振筛上(以土工布作为筛布)得出一系列不同粒径的筛余率,当某一粒径的筛余率等于总量的90%或95%时,该粒径即为该土工布的表观孔径或有效孔径,相应用O90或O95表示。至于湿法则采用混合颗粒(按一定的分布)经筛分后再测粒径,并求出有效孔径。目前国内应用的仍以干法为主。

渗透性表明布在反滤和排水方面的能力,根据工程需要,土工布必须确定垂直于织物平面的渗透特性(垂直渗透系数及透水率)及沿织物平面排水的特性(平面渗透系数及导水率),这些试验都已纳入国家标准。为了满足工程的需要,有时可将国标中的标准测试与现场泥土结合起来作专门的试验。

土工布的水力学指标在实际工程中起重要作用。

如以反滤功能为主的土工布,必须具有以下特性:(1)保土性:防止被保护土的土粒随水流流失;(2)渗水性:保证渗流水通畅排走;(3)防堵性:防止材料被细土粒堵塞失效。

这被称为反滤三准则,都与上述土工布的水力学性能密切相关。

3、土工布的耐用性能

土工布的耐久性包括多个方面,主要是抗紫外线辐射、温度变化、化学与生物侵蚀、水解影响、冻融变化、机械磨损及蠕变性能等。

3.1 蠕变性能

蠕变性能是聚合物合成材料的重要性能之一,是材料能否耐用的关键。土工布产生蠕变,其厚度会逐渐变薄,各项指标都会变坏。

织造土工布蠕变一般优于非织造土工布,长丝针刺又优于短纤维针刺土工布。这说明在用于增强目的时,织造土工布具有一定的优越性。但是非织造土工布在侧限状态下要比非侧限状态好。

蠕变受聚合物种类影响。将涤纶、丙纶、锦纶进行比较。涤纶的蠕变值最小,锦纶次之,丙纶最大。其影响之大超过因结构不同而产生的影响。

温度对蠕变性能也有影响,应变超过一定值时,温度愈高,蠕变量明显增大。

因此在实际应用中,应考虑聚合物蠕变的特性,在设计时应采用一定的安全系数以保证工程的耐久性。

3.2 紫外辐射、温度、水份等影响

紫外线辐射是引起合成纤维老化的最主要因素,紫外光特别是UVB的能量能引起高分子化学键断裂(聚丙烯对紫外线最敏感的波长是300~310μm),聚酯则相对好一些。

温度可直接影响聚合物裂解,温度也可和其它因素结合在一起引起聚合物降解。已有文献阐明:土工布强度的变化,与季节气候有很大关系。秋冬季节气温低、空气干燥,织物降解较为缓和,而春夏季气温高,雨水多,空气潮湿,促使降解反应加快,一般丙纶在紫外线作用下半年后,其剩余强度为0。

但是只要土工布表面加以覆盖,避免紫外线直接照射,则其强度和延伸度的变化就甚微,有关试验表明,3年中基本上未有变化。

综上,紫外线直接照射是聚合物老化的最主要因素,而水份、温度和紫外线结合将进一步促进老化。涤纶土工布抗老化性能好于丙纶织物,但当紫外线和水份联合作用时,涤纶织物的老化速度将加快,丙纶织物如采用防老化剂及添加炭黑,则能延缓老化。

因此,土工布只要避免紫外线直接照射,埋在土中或水中,其老化速度可变得很小。


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