聚酯格栅冻融循环试验研究

1、冻融循环对s5050聚酯双向格栅拉伸性能的影响程卫国1 刘丽佳2,3 孙景路 2,3 张 滨2,3 （1. 江苏优凝舒布洛克公司，江苏 南京 210005 2. 黑龙江省季节冻土区工程冻土重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080；3. 黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080）freezing-thawing cycle effect on the tensile properties of polyester geogridscheng weiguo1 liu lijia 2,3, sun jinglu,3, zhang bin,3(1.jiangsu unisure block

2、 co.,ltd,jiangsu nanjing ,china ,210005 2. heilongjiang seasonal frozen soil region engineering frozen soil key laboratory, harbin, china, 1500803. heilongjiang provincial hydraulic research institute, harbin, china, 150080)abstract: tensile properties of polyester geogrids were tested in laboratory

3、 at the temperature of 20。the geogrids were experienced 50 freezing-thawing cycles. through the experimental research on the tensile properties of polyester geogrids ,the ultimate bearing capacity, maximum extensibility stress and elastic modulus for different extensibility of geogrids. the test res

4、ults show that freeze-thaw cycles have little effect on the ultimate extensibility. with the increasing of freezing-thawing cycle, the ultimate extensibility of polyester geogrids and elastic modulus show linear decline. key words: polyester geogrids, freezing-thawing cycle, bearing capacity , exten

5、sibility ,elastic modulus摘要：在20常温环境下，对经过50冻融循环后的s5050聚酯双向土工格栅进行拉伸试验。研究这些格栅的极限承载力、最大延伸率以及不同延伸率对应的应力值、弹性模量等数据。从试验结果看出冻融循环对材料的极限延伸率影响不大，基本没有变化，冻融循环使材料的极限承载力降低，并随着冻融循环次数的增长，极限承载力和弹性模量均呈线性下降。关键词：聚酯格栅、冻融循环、屈服强度、延伸率、弹性模量0、引言s5050聚酯双向土工格栅的性质均匀稳定、抗拉变形模量大、强度高、韧性好、与土颗粒间的摩擦系数高、连锁作用强,因此在实际工程有着广泛的应用与发展前景。实验室中通常采用

6、直接拉伸试验或在土中的拉拨摩擦试验来研究土工网格栅与土相互作用的界面反应机理,确定网土间的界面特性参数。在北方地区，由于土工格栅加筋挡土墙要经历长期的反复的冻融循环，还要充分考虑冻融循环对土工格栅力学性能的影响。为此本试验室开展了冻融循环条件下聚酯纤维土工格栅的拉伸性能研究，测试冻融循环对s5050聚酯双向格栅极限抗拉强度和延伸率的影响。为今后试验研究中格栅的选择提供理论依据。1、试验装置、材料1.1、试验装置土工格栅冻融循环试验没有相应规范可参照，本次试验极限抗拉强度的测定执行水利部土工合成材料测试规程（sl/t 235-1999）拉伸试验相关规定。试样冻融循环采用日本东芝公司的冻融循环机，

7、工作温度范围-35+60，控制精度：0.1；拉伸试验采用lj-1000型拉力试验机；数据采集采用dt515数字采集仪；拉力测试采用blr-1型应力传感器；变形测试采用yhd-100型静态位移传感器。1.2、试验材料本次试验材料采用规格为s5050型聚酯纤维土工格栅。其出厂产品检测数据见表1。产品名称规格型号材质强度（kn/m）断裂伸长率(%)网格尺寸(mm)聚酯格栅s5050涤纶纤维451425.425.4表1、聚酯格栅参数性能表1.3、试样制备1. 将s5050聚酯双向格栅按水利部土工合成材料测试规程（sl/t 235-1999）拉伸试验规定制作试样并编号。试样长度：300mm试样宽度：3条

8、肋条试样数量：聚酯格栅纵向20个。2. 将制作好的试样进行冻融循环处理。冻融循环环境温度： -20+20，采取空气中冻结、水中融化的方式。每个冻融循环历时6h，其中冻结历时4h，融化历时2h，试验对s5050聚酯双向土工格栅进行50次冻融循环。3. 取出试样进行拉伸试验，分析其力学指标的变化。拉伸试验环境温度：20上下夹具初始间距：100mm拉伸速率：v = 20 mm/min2、试验内容2.1、试验目标本次试验拟求得聚酯纤维土工格栅经向、在人工控制20环境温度条件下的拉伸屈服力、屈服伸长率以及不同循环次数下延伸率和极限强度的对比变化规律。2.2、拉伸试验及现象2.2.1、试验过程预先将实验室

9、和试件控制在要求的环境温度下，将试件一端先固定到lj-1000型拉力试验机下夹具上，再将试件另一端穿过上夹具并人工施加一定拉力，同时拧紧夹具螺丝固定试件。开动拉力机，通过由blr-1型拉力传感器、yhd-100型位移传感器、dh3815n应变测试系统及计算机组成数据采集系统，全程记录试件的应力、应变变化过程。试验环境温度控制为+202.2.2、试验现象（1）试样受荷初期，随着拉伸量加大，试样纤维开始崩断，变形继续加大，一般在应力集中处突然断裂。有时一根肋断裂或三根同时断裂，裂口常为锯齿状。 出现这种断裂情况主要是由于试样夹持时力量不均匀或不足所致，因此试样夹持时力量一定要均匀，同时对试样施加一

10、定的预拉荷载是有必要的。在后期的试验数据处理分析中还应去掉试验开始时应力、应变非线性关系的那一段，去掉试样与拉力机虚接触的漂移数据。2.3 试验结果整理与分析2.3.1该聚酯土工格栅冻融循环后抗拉强度的变化将未进行冻融循环的试样编号为，50次冻融循环的试样编号为，将两组试样分别在室温20进行拉伸试验，纵向为受力方向，将试样加载过程折算为每延米所受荷载值。下表求出s5050聚酯双向土工格栅不同循环次数下延伸率和拉伸强度均值。s5050聚酯双向格栅参数表主要参数类别s5050未冻融s5050冻融循环50次/(%)p2%p5%极限强度p极限延伸率弹性模量e13.9123.4255.6213.074.

11、2612.1222.2656.6313.54.1980.295101.8103.398.4图5 s5050聚酯双向格栅50次冻融循环应力应变曲线图图6 s5050聚酯双向格栅50次冻融循环应力应变关系图图7 s5050聚酯双向格栅50次冻融循环弹性模量趋势曲线图8 s5050聚酯双向格栅50次冻融循环弹性模量图由上图可以看出，50次冻融循环后s5050聚酯双向格栅的极限抗拉强度和弹性模量均呈线性下降。s5050聚酯双向格栅f50fw。延伸率随冻融循环次数的增加变化不大。下图为s5050聚酯双向格栅经过50次冻融循化后拉断的照片 四、结论(1)聚酯s5050双向土工格栅温度变化对极限延伸率没有显著的影响(2)同一温度工况条件下进行拉伸试验，各延伸率对应的荷载与温度关系曲线拟合很好，从而可以确定冻融循环对s5050聚酯双向土工格栅的强度产生影响，在50次冻融循环后极限强度降低。 (3)随着冻融循环次数的增加，s5050聚酯双向格栅的刚度增强，弹性模量有小幅下降。(4)由于s5050聚酯双向格栅随着冻融次数的增加抗拉强度有所改变，2%以下延伸率对应的抗拉强度提高较为稳定，建议在低温环境下应用s5050聚酯双向土工格栅时，设计强度采用2%延伸率对应的抗拉强度值作为设计参数。参考文献（references）1wang enliang