土工合成材料技术资料

膨润土防水毯（GCL）测试技术上海勘测设计研究院工程检测中心王宵Tel：(021)65427100-6025Fax：(021)65427100-6067,膨润土防水毯（GCL）测试技术,GCL简介GCL原材料性能GCL物理力学性能,GCL应用GCL是近十多年来发展起来的一种新型防渗土工复合材料，渗透性能介于压实黏土防渗层和高分子材料之间，逐渐取代传统的压实黏土防渗层。广泛用于地铁、隧道、人工湖、垃圾填埋场、机场、水利、路桥、建筑等领域的防水、防渗工程。工程上主要采用钠基膨润土防水毯（相比其他类型膨润土有较好的膨胀性）,GCL简介,GCL的结构及分类按照建筑工业部标准JG/T193-2006的分类针刺法钠基膨润土防水毯针刺覆膜法钠基膨润土防水毯胶粘法钠基膨润土防水毯人工钠化膨润土(在钙基膨润土中加入Na2CO3人工钠化)天然钠基膨润土（仅占10%）,GCL简介,GCL原材料性能,GCL原材料性能要求膨润土性能指标土工布性能指标（略）土工膜性能指标（主要包括：厚度、耐静水压、水蒸气渗透。）,GCL原材料性能要求,根据建筑工业部标准JG/T193-2006对GCL原材料的要求：4.1原材料要求4.1.1产品使用的膨润土应为天然钠基膨润土或人工钠化膨润土，粒径在0.2mm-2mm范围内的膨润土颗粒质量应至少占膨润土总质量的80%。4.1.2产品使用的聚乙烯土工膜应符合GB/T17643的规定，其他膜材也应符合标准要求。4.1.3产品使用的塑料扁丝编织土工布应符合GB/T17690的要求，并宜使用具有抗紫外线功能的单位面积质量为120g/m2的塑料扁丝编织土工布。4.1.4宜使用单位面积质量为220g/m2的非织造土工布。,膨润土膨胀指数/(ml/2g)吸蓝量/(g/100g)滤失量/mL膨润土耐久性/(mL/2g),膨润土性能指标,膨润土膨胀指数-原理,原理：通过测试一定量的膨润土充分水化膨胀后的膨胀程度，来判定膨润土的膨胀性能。试验器具：100ml带刻度量筒、标准筛、天平、烘箱等,膨润土膨胀指数标准方法,膨润土膨胀指数试验步骤,取适量膨润土试样研磨过筛，105下烘干至恒重，在干燥器内冷却至室温。将2g试样分多次加入已加有90ml蒸馏水（或去离子水）的100ml量筒内。添加完毕后，用加水至100ml。静置24h（16h）后量测沉淀物界面刻度值，即为膨胀指数。,膨润土膨胀指数注意事项,取烘干后的膨润土试样放入量筒时，必须小心防止洒落；每次添加量不多于0.1g，添加过程缓慢，否则膨润土聚集成块，难以充分水化；添加膨润土试样时不要使用漏斗，可能会使膨润土与水结合聚集成块；不能晃动量筒，让其自行沉降；每次加样间隔至少10分钟，让试样沉至量筒底部；试样全部加完后，用滴液管小心冲洗量筒内壁上的膨润土颗粒；测量时应忽略任何低密度的絮状物质。,膨润土吸蓝量-原理,试验意义：通过测定膨润土的吸蓝量，可以估算膨润土中蒙脱石的含量原理：用亚甲基蓝的水溶液滴定膨润土的水溶液，发生离子交换反应，当饱和时，溶液中存在的多余亚甲基蓝在中速定量滤纸上会出现浅蓝色晕环。试验器具：1000ml玻璃容量瓶；50ml玻璃滴定管；250ml锥形烧瓶；中速定量滤纸；精度0.0001g天平；磁力搅拌器。试剂：1%焦磷酸钠溶液；亚甲基蓝溶液。标准方法：目前国内采用GB/T20973-2007检测。,膨润土吸蓝量-试验步骤,取1053烘干试样0.2g0.001g加入已有50ml蒸馏水的锥形瓶中，搅拌使试样充分散开。再加入20ml焦磷酸钠溶液搅拌，将锥形瓶加热微沸5分钟，取下冷却至室温。用亚甲基蓝溶液滴定，开始可以快速滴定，快到终点时每次滴加0.51ml。每次滴加后充分搅拌，并用玻璃棒沾一滴试液于中速定量滤纸上。记录首次出现浅蓝色晕环的消耗压甲基蓝溶液体积（V）继续滴加12ml，若浅蓝色晕环变明显且宽度增大，表示终点判断正确。,膨润土吸蓝量-结果计算,膨润土滤失量-原理,膨润土滤失量指膨润土溶液在一定压力下，指定时间内透过滤纸的液体体积。滤失量越低表明膨润土保水性、胶体性、粘滞性越强。标准方法：GB/T5005-2001ASTMD5891ISO13500,膨润土滤失量-仪器设备,仪器设备：搅拌仪、滤失量仪,膨润土滤失量-实验步骤,在搅拌器搅拌下，向350cm3士5cm3去离子水中加入22.5g士0.01g膨润土，搅拌至悬浮液。调整悬浮液温度至25士1将悬浮液倒人滤失仪样品杯中，将悬浮液倒至离样品杯顶端13mm以内，组装滤失仪样品杯，将滤失仪样品杯安装在支架上，并关闭减压阀，在排液管下放一量筒。将一个计时器定在7min30s士6s，而另一个定在30min士6s，同时启动两个计时器，并将样品杯压力调至690kPa士35kPa。这两步操作应在15s内完成。在第一个计时器的7min30s士6s时，移开量筒并除去粘附在排液管端的液滴。在排液管下放一个干燥的10cm3的量筒，继续收集滤液至第二个计时器的30min终点，取下量筒并记录收集的滤液体积。,膨润土滤失量-结果计算,原理：0.1%CaCl2溶液中，膨润土中的Na+离子与Ca2+离子发生离子交换，进入溶液中，使得膨润土膨胀指数减小。方法标准：JG/T193-2006，测试膨润土在0.1%CaCl2溶液中静置168h后的膨胀指数。,膨润土耐久性,单位面积质量（膨润土防水毯，膨润土）拉伸强度及最大负荷伸长率（断裂）握持强度及最大负荷伸长率（断裂）CBR顶破强度（略）剥离强度（无纺布与编织布，无纺布与PE膜）渗透系数耐静水压,GCL物理力学性能,GCL单位面积质量,标准方法JG/T163-2006ASTMD5593仪器设备剪刀、天平、钢尺、烘箱等试样制备500mm*500mm，试样数5个,GCL单位面积质量,GCL拉伸强度和断裂伸长率,标准方法JG/T193-2006（参照GB/T15788-2005）ASTMD6768试样制备：沿纵向（机织方向）裁取至少5个试样，试样尺寸200mm（长）*100mm（宽）。状态调节：温度202，相对湿度65%5%，恒重。,GCL拉伸强度和断裂伸长率,仪器设备万能试验机：一级精度夹具：具有足够宽度，以及能够限制试样滑合格损伤的夹面。,GCL拉伸强度和断裂伸长率实验步骤,试验机设置：夹具间隔100mm3mm，拉伸速率300mm/min。将试样对中夹持于夹具中，长度方向于拉伸方向平行。手动控制试验机缓慢施加预负荷，使试样伸平。启动试验，以规定速度拉伸试样，直至试样断裂，记录最大负荷和伸长变形。,由于编织土工布断裂伸长率远小于无纺土工织物。编织土工布断裂后，GCL整体已经破坏。因此GCL拉伸强度及断裂伸长率取第一个峰值所对应的值。,GCL拉伸强度和断裂伸长率结果处理,GCL握持强度和断裂伸长率,握持强度主要测试土工织物在局部夹持状态下所能提供的强力，包括了被拉伸织物的邻近织物所提供的额外拉伸力。标准方法：ASTMD4632试验设备：万能试验机：一级精度夹具：夹持面积50.8mm（长）*25.4mm（宽）,GCL握持强度和断裂伸长率,试样制备：在纵横向各取10个试样，尺寸：101.6mm(宽)*203.4mm(长)。状态调节：温度212，相对湿度65%5%，恒重。,试验机设置：夹具间隔75mm1mm，拉伸速率300mm10m/min。试样对中夹持于夹具中，长度方向与拉伸方向平行。手动控制试验机缓慢施加预负荷，使试样伸平。启动试验机，以规定速度拉伸试样，直至试样断裂，记录最大负荷和伸长变形。,GCL握持强度和断裂伸长率试验步骤,GCL握持强度和断裂伸长率结果处理,由于编织土工布断裂伸长率远小于无纺土工织物。编织土工布断裂后，GCL整体已经破坏。因此GCL握持强度及断裂伸长率取第一个峰值所对应的值。,GCL剥离强度,原理：测试无纺布与编织布之间，无纺布与PE膜之间的连接强度。标准方法：GB/T2791-1995ASTMD6496仪器设备：万能试验机：一级精度夹具：具有足够宽度，具有能够限制试样和损伤的夹面。,GCL剥离强度,试样制备：沿纵向裁取5个试样，试样尺寸200mm*100mm。将试样初始30mm上下层剥离。状态调节：202，相对湿度65%5%。,试验机设置：夹具间隔调至50mm左右，拉伸速率300mm/min。将试样上下层分别对中夹持于上下夹具，长度方向与拉伸方向平行。手动加预负荷，使试样伸平。启动试验，以规定速率剥离试样至少125mm。,GCL剥离强度实验步骤,GCL剥离强度结果处理,GCL剥离强度结果处理,对于每个试样根据剥离试验的力与位移关系曲线估算试样的平均剥离强度。计算至少100mm剥离长度内的剥离力平均值，计算剥离强度,原理：试样在围压550kPa（35kpa），反压515kPa（15kPa）下饱和48h。通过提高试样底部压力至530kPa(30kPa),在15kPa的渗透压力下，渗透液体经过试样从下而上进行渗透性能测试。标准方法：JG/T193-2006附录AASTMD5887,GCL渗透系数,GCL渗透系数,仪器设备：GCL柔壁渗透仪试样制备：随机裁取直径100mm(70mm)圆形试样3个，裁取试样时，先在试样周围喷少量水，防止裁剪处膨润土散落。,GCL渗透系数试验步骤,试样安装，将试验用的透水石和滤纸充分饱和，然后依次将透水石、滤纸、试样、滤纸、透水石安放在压力室底座上，套好橡皮膜，扎橡皮圈。安装压力室，向室内注水至顶部。施加一定围压和小于围压的反压，打开排气管线使各通水管线水流动起来，排除气泡。加围压至550kPa（35kPa）,反压至515kPa（15kPa），保持48h，使试样充分饱和、水化、固结。将试样底部反压增加至530kPa(30kPa),压力稳定后，可以采用常水头或变水头测试。测量一定时间内排水管的排水量，可以计算渗透系数。,常水头渗透,GCL渗透系数试验结果处理,变水头渗透,GCL渗透系数试验结果处理,渗透系数温度修正,GCL渗透系数试验结果处理,GCL渗透系数注意事项,气泡影响：管线中气泡影响加压的精度。侧壁渗漏：表现为试样中的孔隙水压力无法稳定。试样饱和：反压饱和原理在于人为增加试样周围的孔隙水压力，使孔隙中的气体压力下完全溶解于水。通过孔隙水压力的变化判断试样是否饱和。试样未饱和，测试结果偏小。试样厚度的取值，应在试验完成后立即取出试样量测试样厚度。试验温度影响：要求渗透仪、试样和渗透用的水箱的温度变化不能超过3。温度变化引起的容器体积变化所产生的渗水量不能忽略。对于覆膜GCl渗透系数和耐静水压测试，均只需测试土工膜的渗透系数（水蒸气渗透系数）和耐静水压（试样另寄）。,原理：在膨润土垫防水毯两侧压差达到一定值后，防水毯就会被破坏，逐级增加试样两侧水力压差，并保持一定时间，当出水口有水流出时，表明试样受到破坏，也就获得了