水利工程质量检测员培训之土工合成材料_ppt课件

土工合成材料检测 xx年xx月xx日 1什么是土工合成材料 土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称 合成材料又称人造材料 是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料 其特质与原料不同 如塑料 玻璃 钢铁等 现在世界上最主要的三大合成材料分别是合成塑料 合成纤维 合成橡胶总称三大合成材料 它们是以石油 天然气 煤和农副产品为主要原料 先制成单体 通过加聚或缩聚反应 生成高聚物 称为合成树脂 再加入添加剂 如强固剂 填充剂 增塑剂 发泡剂 稳定剂 色料等 而成 它们是用人工方法 由低分子化合物合成的高分子化合物 又叫高聚物 相对分子量可在10000以上 天然高聚物有淀粉 纤维素 天然橡胶和蛋白质等 三大合成材料则是人工合成的高聚物 高聚物正在越来越多地取代金属 成为现代社会使用的重要材料 土工合成材料作为一种土木工程材料 置于土体内部 表面或各种土体之间 发挥加强或保护土体的作用 聚氯乙烯 聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 酚醛塑料 电木 聚四氟乙烯 塑料王 聚甲基丙烯酸甲酯 有机玻璃 常见的纤维 涤纶 也叫的确良 是一种聚脂纤维 也叫尼龙 是一种聚酰胺纤维 也叫人造羊毛 是一种聚丙烯腈 锦纶 腈纶 橡胶产品 2土工合成材料分类 土工合成材料应用技术规范 将土工合成材料分为 土工织物 土工膜 土工格栅 土工特种材料和土工复合材料等类型 土工织物又称土工布 是应用于土木工程中的纺织品 是土工合成材料的一种 土工特种材料包括土工膜袋 土工网 土工网垫 土工格室 土工织物膨润土垫 聚苯乙烯泡沫塑料 等 土工复合材料是由上述各种材料复合而成 如复合土工膜 复合土工织物 经编复合土工布 复合防排水材料 排水带 排水管 等 土工合成材料分类 排水管 土工网 保鲜膜 喷丝 使熔融状态下高聚物转变成纤维 PVC PE 尼龙 涤纶 腈纶 纺纶纤维织成的防弹衣腈纶 美国材料试验学会 ASTM 给土工布下的定义是 一切和地基 土壤 岩石 泥土或任何其他土建材料一起使用 并作为人造工程 结构 系统的组成部分的纺织物 叫做土工布 按原料的种类分类 可分为天然纤维土工布和合成纤维土工布 按形状分类 可分为平面状 管状 带状 格栅状 或网状 蜂窝状 绳索状和其他异形土工布 按加工方法分类 可分为机织土工布 编织土工布和非织造土工布 如纺粘法土工布质地均匀 强力高 伸长率好 门幅宽 生产率高 成本最低 有时候 单一类型的土工布不能满足工程上的性能要求 由两种或两种以上不同功能 不同种类的土工布或其他材料复合而成的称为复合土工布 复合材料可以是经编布与非织造布的复合 也可以是机织布与非织造布的复合 或者是非织造布与吹塑膜 压延膜 涂膜等复合 3土工合成材料功能 加固 排水 过滤 隔离 防护 防渗等作用 土工合成材料的加固功能是利用土工布的拉伸性能来改善土壤层的机械性能 由于土工织物具有较高的抗拉强度 在土体中可增强地基的承载能力 同时可以改善土体的整体受力情况 主要用在软弱地基处理 斜坡 挡土墙等边坡稳定方面 筋材在拉应变方向 提供拉力 对土体产生压力 从而提高土的抗剪强度 隔离作用将土工织物放在两种不同的材料之间或同一材料不同粒径之间 防止相邻的异质土壤或填充料的相互混合 使各层结构分离 形成稳定的界面 按照要求发挥各自的特性及整体作用 主要用在铁路 机场 公路路基 土石坝工程 软弱基础处理以及河道整治工程 排水是将雨水 地下水或其他流体在土工布或土工布相关产品平面的收集和传输 土工织物是良好的透水材料 无论是织物的法向或水平面 均具有较好的排水能力 能将土体内的水积聚到织物内部形成一排水通道排出土体 主要用在土坝 路基 挡土墙 运动场地下排水及软土基础排水团结等方面 过滤是使流体通过的同时 保持住受液力作用的土壤或其他颗粒 土工织物不仅有良好的透水 透气性能 而且有较小的孔径 孔径又可根据土的颗粒情况在制作时加以调整 因此当水流垂直织物平面方向流过时 可使大部分土颗粒不被水流带走 起到了滤层作用 滤层作用是土工织物的主要功能 主要用在水利 铁路 公路 挡土墙等各项工程中 特别是水利工程中做堤坝基础或边坡反滤层已极为普遍 在砂石料紧缺的地区 用土工织物做反滤层 更显出它的优越性 防护作用 土工织物可以将比较集中的应力扩散开予以减小 也可由一种物体传递到另一物体 使应力分解 防止土体受外力作用破坏 起到对材料的防护作用 防护分两种情况 一是表面防护 二是内部接触面保护 当一种材料受集中应力作用时 而不使另一种材料破坏 主要用于护岸 护坡 河道整治 海岸防潮等工程方面 防渗作用 主要作用是防止水和有毒液体的渗漏 这类用途的土工织物一般都采用涂层土工布或高分子聚合物制成的土工膜 涂层土工布一般在布上涂一层树脂成橡胶等防水材料 土工膜以薄型非织造布与薄膜复合较多 非织造布与薄膜厚度按要求而定 主要应用在水利工程堤坝 水库中起防渗作用 也可用在渠道 蓄水池 污水池 游泳池等作为防渗 防漏 防潮材料 处理铁路路基 垃圾填埋场 电厂工程 围海工程 防汛抢险 xxx防渗工程 土工膜防渗 渠道防渗 4主要性能与测试 土工织物在各项工程中应用时 虽然由于应用目的 工程地质条件 工程结构设计等各种因素不同 对土工织物类型的选择及技术指标要求有所不同 但总的来说对土工布的性能要求不外乎以下几个方面 物理性能与测试 力学性能与测试 水力学性能与测试 其他与使用环境有关的性能 应具有各项同性和均质性 各个方向的强度 刚度 弹性 弹性伸长率 渗透性能等要基本相同 其厚度和单位面积重量等要均匀 1 单位面积质量 2 厚度 力学性能与测试土工织物应具有较好的力学性能 其力学性能越好 用途就越广 这些性能主要有抗拉强度 撕裂强度 顶破刺穿强度 抗蠕变 抗磨损等 1 抗拉强度 2 梯形撕裂强度 3 顶破强度 4 刺破强度 5 动态穿孔 6 接头 接缝强度 7 抗磨损性 8 抗伸蠕变和拉伸蠕变断裂性能 水力学性能与测试 1 土工织物的孔径 2 土工布的孔隙率 3 土工布的渗透性能 其他与使用环境有关的性能 1 老化特性 2 抗化学腐蚀测试 3 耐热性 4 摩擦特性的测定 紫外耐气候试验箱 紫外光老化试验箱 1 物理性能指标 1 单位面积质量单位面积质量指每平方米土工合成材料所含质量的多少 反映材料的品质 用g m2来表示 对于同一种系列来讲 其与材料的力学强度和单位价格成正比 因此 在选用产品时 它是必须考虑的技术经济指标 2 厚度指土工织物在自然无压状态下 其顶面与底面之间的距离 一般单位为mm 在一定的压力作用下 各种材料均有不同的压缩变形 因此 当设计土工织物的水力特性时 必须考虑其上覆压力的大小对水力特性的影响 2 力学性能指标 1 抗拉强度和拉伸率抗强强度是指土工合成材料单位宽度所能承受的拉力 用kN m表示 可分为纵向和横向两种情况 拉伸率是指材料对应于达到抗拉强度时的应变 用百分数表示 在工程应用中 对抗拉强度都有一定的要求 特别是加筋和隔离功能中 它是主要的设计指标 2 撕裂强度撕裂强度表示沿土工织物某一裂口逐步扩大过程中的最大拉力 单位为N 3 顶破强度顶破强度为用 50的杆件顶压土工合成材料试样直至破裂过程中测得的最大顶压力 单位为N 4 落锥贯入度测定土工布及其产品抵抗从500mm高度落下的锥角45 总质量为1000g钢锥穿透的方法 落锥的贯入度表征了掉下的尖石落在土工布表面造成该产品的损坏程度 测量值是在量锥处于垂直位置时的最大可见直径 3 水力特性指标水力特性指标 主要有等效孔径和渗透系数两个反映反滤和排水功能指标 1 等效孔径等效孔径指以土工织物为筛布 取石英砂通过土工织物的过筛率为5 时所对应的粒径 用O95表示 单位为mm 2 渗透系数渗透系数分为垂直渗透系数和水平渗透系数 垂直渗透系数指水力梯度为1 0时 水流垂直通过土工织物的或沿其平面渗透速率 单位为cm s 垂直透水时 水位差为1 0时的渗透水量称透水率 单位为l s 而水平方向沿土工织物单位宽度内的输水能力称导水率 单位为cm3 s 4 其它特性指标 1 抗渗性土工膜的抗渗性包括土工膜的耐静水压的测定及渗透系数的测定 2 耐久性 老化特性 土工织物在自然环境中 不丧失正常使用功能的最小时间 一般耐久性指标有耐磨 抗紫外线 抗生物 抗化学 抗大气环境等 不同功能常用土工合成材料品种和设计指标种类表注 1 为主要指标 为次要指标 为不重要指标 5检测依据 1 土工合成材料测试规程 SL T235 19992 公路土工合成材料试验规程 JTGE50 20063 土工合成材料应用技术规范 GB50290 984 公路土工合成材料应用技术规范 JTJ019 985 土工合成材料 GB T17630 17642 1998 1 要严格按规范进行检测 2 检测仪器要求在有效期内 3 对于检测中的异常要进行问题查找 不能简单地出据检测数据 4 检测报告仅提供实测数据 不应有多余的分析及推测性文字 5 检测结果 不应下肯定性的结论 如 合格或不合格等字样 6注意事项 土工合成材料检测汇报到此结束 谢谢 1 单位面积质量 1 仪器设备 尺 最小分度值为1 天平 感量0 01g 现场测试可为0 1g 2 具体制样要求 试样数量 不得少于10块 对试样进行编号 试样面积 对一般土工合成材料 试样面积为10cm 10cm 裁剪和测量精度为1 对网孔较大或均匀性较差的土工合成材料 可适当加大尺寸 2 厚度试验 1 仪器设备 厚度试验仪 2 具体制样要求 试样数量 不得少于10块 对试样进行编号 试样面积 10cm 10cm 3 条带拉伸试验 1 仪器设备 拉力机 夹具 宽条试样有效宽度200 夹具实际宽度不小于210 窄条试样有效宽度50 夹具实际宽度不小于60 宽条夹具 长210 2 具体取样要求 剪取试样各6块 宽条试样 裁剪试样宽度200 长度至少200 必须有足够的长度使试样伸出夹具 试样计量长度为100 对于有纺土工织物 裁剪试样宽度210 再在两边拆去大约相同数量的纤维 使试样宽度达到200 窄条试样 裁剪试样宽度约50 长度至少200 必须有足够的长度使试样伸出夹具 试样计量长度为100 对于有纺织物 裁剪试样宽度60 再在两边拆去大约相同数量的纤维 使试样宽度达到50 对于土工格栅 土工网等大孔径材料 其拉伸试验宽度和长度方向应包括一个或多个完整的肋 格栅 或者是一个或多个完整的网孔 在裁剪试样时 应从肋间对称剪取 土工格栅等大孔径材料拉伸试样尺寸可不受1 2条的限制 4 撕裂试验 1 仪器设备 拉力机 夹具 夹持面尺寸 长 宽为50 84 梯形模板 2 具体取样要求 试样数量 经向和纬向各取10块试样 试样尺寸 试样为宽75 长150的矩形试样 在试样中部用梯形模板画一等腰梯形 以长边为梯形两底边 在一边量20 居中 另一边量100 居中 有纺土工织物试样 测定经向纤维的撕裂强度时 剪取试样长边应与经向纤维平行 使试样切缝切断和试验时拉断的为经向纤维 测定纬向撕裂强度时 剪取试样长边应与纬向纤维平行 使试样被切娄和撕裂拉娄的为纬向纤维 无纺土工织物试样 测定经向纤维的撕裂强度时 剪取试样工边应与织物平行 使切缝垂直于经向 测定纬向撕裂时 剪取试样长边应与织物纬向平行 使切缝垂直于纬向 在已画好的梯形试样短边1 2处剪一条垂直于短边的长15的切缝 5 圆球顶破