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公路检测工程师《道路工程》知识点:土工合成材料力学性能试验

来源 :中华考试网 2021-01-05

  1.宽条拉伸试验

  土工合成材料的拉伸强度和最大负荷下伸长率是各项工程设计中最基本的技术指标,拉伸性能的好坏,可以通过拉伸试验进行测试。

  本方法规定了用宽条试样测定土工织物及其有关产品拉伸性能的试验方法。本方法适用于大多数土工合成材料,包括土工织物及复合土工织物,也适用于土工格栅。

  本方法包括测定调湿(干态)和浸湿(湿态)两种试样拉伸性能的程序,包括单位宽度的最大负荷和最大负荷下的伸长率以及特定伸长率下的拉伸力的测定。两种状态、两个指标。

  (1)仪器设备及材料

  ①拉伸试验机:具有等速拉伸功能,拉伸速率可以设定,并能测读拉伸过程中试样的拉力和伸长量,记录拉力-伸长曲线。

  ②夹具:钳口表面应有足够宽度,至少应与试样200mm同宽,以保证能够夹持试样的全宽,并采用适当措施避免试样滑移和损伤。

  注:对大多数材料宜使用压缩式夹具,但对那些使用压缩式夹具出现过多钳口断裂或滑移的材料,可采用纹盘式夹具。

  ③伸长计:能够测量试样上两个标记点之间的距离,对试样无任何损伤和滑移,能反映标记点的真实动程。伸长计包括力学、光学或电子形式的。伸长计的精度应不超过±1mm。

  ④蒸馏水:仅用于浸湿试样。

  ⑤非离子润湿剂:仅用于浸湿试样

  (2)试样制备

  ①试样数量

  纵向和横向各剪取至少5块试样。

  ②试样尺寸

  无纺类土工织物试样宽为200±1mm(不包括边缘),并有足够的长度以保证夹具间距100mm;为控制滑移,可沿试样的整个宽度与试样长度方向垂直地画两条间隔100mm的标记线(不包含绞盘夹具)。

  对于机织类土工织物,将试样剪切约220mm宽,然后从试样的两边拆去数目大致相等的边线以得到200±1mm的名义试样宽度,这有助于保持试验中试样的完整性。

  注:当试样的完整性不受影响时,则可直接剪切至最终宽度。

  对于土工格栅,每个试样至少为200mm宽,并具有足够长度。试样的夹持线在节点处,除被夹钳夹持住的节点或交叉组织外,还应包含至少1排节点或交叉组织;对于横向节距大于或等于75mm的产品,其宽度方向上应包含至少两个完整的抗拉单元。

  ③试样调湿和状态调节

  土工织物:干态试验所用试样的调湿,按“取样与试样准备”规定进行;湿态试验所用试样应浸入温度为20±2 ℃的蒸馏水中,浸润时间应足以使试样完全润湿或者至少24h。为使试样完全湿润,也可以在水中加入不超过0.05%的非离子型润湿剂。

  塑料土工格栅试样状态调节按“取样与试样准备”规定进行。

  如确认试样不受环境影响,则可不进行调湿和状态调节,但应在报告中注明试验时的温度和湿度。

  (3)试验步骤

  ①拉伸试验机的设定

  土工织物,试验前:将两夹具间的隔距调至100± 3mm;土工格栅按上述“试样尺寸”的有关规定进行。选择试验机的负荷量程,使断裂强力在满量程负荷的30%~90%之间。设定试验机的拉伸速度,使试样的拉伸速率为名义夹持长度的(20±1%)/min。

  用绞盘夹具,在试验前应使绞盘中心间距保持最小,并且在试验报告中注明使用了绞盘夹具。

  ②夹持试样

  将试样在夹具中对中夹持,注意纵向和横向的试样长度应与拉伸力的方向平行。合适的方法是将预先画好的横贯试件宽度的两条标记线尽可能地与上下钳口的边缘重合。对湿态试样,从水中取出后3min内进行试验。

  ③试样预张

  对已夹持好的试件进行预张,预张力相当于最大负荷的1%,记录因预张试样产生的夹持长度的增加值L0’。

  ④使用伸长计时

  在试样上相距60 mm处分别设定标记点(分别距试样中心30mm)能对试样有任何损伤,并确保试验中标记点无滑移。

  ⑤测定拉伸性能

  开动试验机连续加荷直至试样断裂,停机并恢复至初始标距位置,满量程的0.2%;记录最大负荷下的伸长量△L,精确到小数点后一位。

  如试样在距钳口5mm范围内断裂,结果应予剔除;纵横向每个方向至少试验5块有效试样。如试样在夹具中滑移,或者多于1/4的试样在钳口附近5mm范围内断裂,可采取下列措施:夹具内加衬垫;夹在钳口内的试样加以涂层;改进夹具钳口表面。无论采用了何种措施,都应在试验报告中注明。

  ⑥测定特定伸长率下的拉伸力,使用合适的记录测量装置测定在任一特定伸长率下的拉伸力,精确至满量程的0.2%。

  ④平均值和变异系数

  分别对纵向和横向两组试样的拉伸强度、最大负荷下伸长率及特定伸长率下的拉伸力计算平均值和变异系数,拉伸强度和特定伸长率下的拉伸力精确至3位有效数字,最大负荷下伸长率精确至0.1%,变异系数精确至0.1%。

  每组有效试样为5块。

  2.接头/接缝宽条拉伸试验

  本方法规定了用宽条样测定土工合成材料接头和接缝拉伸性能的试验方法。方法包括测定调湿和浸湿两种试样拉伸性能的程序。本方法适用于大多数土工合成材料,包括土工织物、土工复合材料,也适用于土工格栅,但试样尺寸要作适当改变。

  (1)仪器设备及材料与“宽条拉伸试验”相同。

  (2)试样制备

  ①试样数量:剪取含接头/接缝试样至少5块,每块试样应含有一个接缝或接头,如需要湿态试验,另增加5块试样。

  ②制样:如样品无接缝或接头,需要制备接缝或接头时,应根据施工实际中接头/接缝的形式和有关方面的协议制备试样。剪取试样单元至少10个(每两个为一组),每个单元尺寸应满足制备后的试样尺寸符合测定的要求。

  注:试样制备时,两个接合或缝合在一起的单元应是同一方向(纵向或横向),而且

  接头/接缝应垂直于受力方向。为控制滑移,可沿试样的整个宽度与试样长度方向垂直地画两条间隔100mm的标记线。

  ③试样尺寸

  从接合或缝合的样品中剪取试样,每块试样的长度不少于200mm,接头/接缝应在试样的中间部位,并垂直于受力方向,每块试样最终宽度为200mm。

  ④试样调湿和状态调节同“宽条拉伸试验”规定。

  (3)试验步骤

  ①拉伸试验机的设定

  调整两夹具间的隔距为100±3mm再加上接缝或接头宽度,土工格栅、土工网除外。选择试验机的负荷量程,使断裂强力在满量程负荷的30%~90%之间。设定试验机的拉伸速度,使试样的拉伸速率为名义夹持长度的(20±1%)/min。

  ②夹持试样

  将试样放入夹钳中心位置,长度方向与受力方向平行,保证标记线与钳口吻合,以便观察试验过程中试样是否出现打滑。对湿态试样,从水中取出后3min内进行试验。

  ③测定接头/接缝拉伸强度

  开启拉伸试验机,直至接头/接缝或材料本身断裂,记录最大负荷,精确至满量程的2%,观察和记录断裂原因:试样断裂;缝线断裂;试样与接头/接缝滑脱;接缝开裂;上述两种或多种组合;其他。

  如果试样是从非接头/接缝处开始断裂,或试样在夹具中打滑,则应剔除该试验结果并另取一试样进行测试。

  3.条带拉伸试验

  本方法规定了单筋、单条试样测定土工合成材料拉伸性能的试验方法。本方法适用于各类土工格栅、土工加筋带。

  (1)仪器设备及材料

  同“宽条拉伸试验”规定。

  (2)试样制备

  ①试样数量:土工格栅纵向和横向各裁取至少5根单筋试样,土工加筋带裁取至少5条。

  ②试样尺寸

  对于土工格栅,单筋试样应有足够的长度,试样的夹持线在节点处,除被夹钳夹持住的节点或交叉组织外,还应包含至少1个节点或交叉组织。

  (3)试验步骤

  与“宽条拉伸试验”基本相同。

  4.梯形撕破强力试验

  梯形撕破强力是指土工合成材料受荷载作用直至撕裂破坏时的极限破坏应力,反映了土工合成材料抵抗破损裂口扩大能力的重要力学指标。常采用梯形试样进行试验操作。本方法规定了用梯形试样测定土工织物撕破强力的方法。本方法适用于测定土工织物的梯形撕破强力。

  5.CBR顶破强力试验

  CBR顶破强力是指土工合成材料受顶压荷载直至破裂时的最大顶压力,反映了土工合成材料抵抗各种法向静态应力的能力。

  本方法规定了测定土工织物顶破强力、顶破位移和变形率的试验方法。本方法适用于土工织物、土工膜及其复合产品。

  6.刺破强力试验

  刺破强力是指土工合成材料受顶刺荷载直至破裂时的最大顶刺压力,反映了土工合成材料抵抗小面积集中荷载破坏的能力。

  本方法适用于土工织物、土工膜,及其复合产品刺破强力的试验。

  7.直剪摩擦特性试验

  土工合成材料与土石料之间的摩擦特性是工程结构稳定性必须考虑的因素。摩擦特性的直剪试验是使用直剪仪和标准砂土对土工合成材料进行直接剪切试验,以模拟它们之间的作用过程,评价土工合成材料的摩擦特性。

  本方法适用于所有土工合成材料,当使用刚性基座试验土工格栅时,摩擦结果应进行校正。

  8.拉拔摩擦特性试验

  为了保证工程结构的稳定性,在工程设计中土工合成材料与周围土石料之间的摩擦剪切强度应大于土石料之间的摩擦剪切强度。通过拉拔摩擦试验可以得到土工合成材料与现场土石料的摩擦剪切强度。

  本方法适用于所有的土工合成材料。

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